[發明專利]半導體激光器芯片及其制造方法

無效

• 申請號: 200810088459.6
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101276995A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 近江晉;岸本克彥
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及半導體激光器芯片及其制造方法。特別是，本發明涉及提供有脊部分的半導體激光器芯片及其制造方法。

背景技術

化合物半導體激光器芯片通常提供有條形(長、窄)脊部分作為波導結構。該脊部分通過蝕刻由層疊在基板上的多個半導體層組成的半導體元件層形成。

在此情況下，蝕刻深度影響光波導中在水平側向上對光的限制，并且因此，在用于形成脊部分的蝕刻中，強烈地要求蝕刻可控性的精確度。應當注意的是，如果用于形成脊部分的蝕刻可控性很低，并且因此在脊部分的側面從蝕刻底面到有源層的距離變化，則在脊部分側面的水平側向上光的限制效果變化。而且，如果在脊部分側面的水平側向上光的限制效果變化，則不利的是，在半導體激光器芯片中水平方向上光輻射角的可控性降低。

由此，已經常規地提出了用于在形成脊部分的蝕刻中改進蝕刻深度可控性的方法(例如，見非專利文獻1)。

上述的非專利文獻1揭示了一種方法，按照該方法，在形成半導體元件層中，蝕刻標記層預先形成在停止蝕刻的位置(終止位置)，并且激光照射在半導體元件層的表面上，從而在反射光被監控的同時，通過干法蝕刻來蝕刻半導體元件層，直到在探測到蝕刻標記層的時間點，停止蝕刻。

應當注意的是，在上述非專利文獻1所揭示的方法中，當半導體元件層上照射的激光的波長設定成短于蝕刻標記層的吸收邊(absorption?edge)時，在蝕刻標記層反射光的干涉行為嚴重受光吸收的影響。更具體地，當在具有多個半導體層層疊的半導體元件層上照射激光時，由于半導體層中折射系數的差別，在反射的光中產生干涉；當蝕刻深度到達蝕刻標記層時，由蝕刻標記層吸收的光量改變，并且相應地反射光的干涉行為改變。因此，通過檢測反射光的干涉行為的變化，能夠檢查是否蝕刻深度已經到達終止位置(蝕刻標記層)。

非專利文獻1：Photonics?Technology?Letters，Vol.2，p.697

關于上述非專利文獻1所揭示的方法，因為根據反射光的干涉行為的改變檢測到蝕刻的終止位置，所以當檢測到干涉行為的改變時，蝕刻深度已經到達蝕刻標記層。此外，為了抑制蝕刻標記層對在有源層產生的光的吸收，蝕刻標記層的厚度通常設定成50nm或者更小。因此，在檢測到蝕刻的終止位置后，蝕刻標記層在極短的時間內被蝕刻。因此，即使在一檢測到反射光干涉行為的改變就停止蝕刻，如圖25所示，半導體元件層也被蝕刻超過蝕刻標記層400進入蝕刻標記層400下的半導體層401中。

另一方面，在半導體元件層通過干法蝕刻來蝕刻的情況下，在脊部分形成后，通常進行化學蝕刻(濕法蝕刻)，以去除在蝕刻期間產生的反應產物和由蝕刻損壞的部分。在脊部分通過上述非專利文獻1所揭示的方法形成的情況下，如上所述，半導體元件層蝕刻超過蝕刻標記層400進入其下的半導體層401中；因此，當脊部分形成后進行化學蝕刻時，由于在蝕刻標記層及其周圍的半導體層蝕刻速率之間的差別，在完成蝕刻后，不方便的是，如圖26所示，蝕刻標記層400從脊部分402的側表面凸起，或者如圖27所示，蝕刻標記層400從脊部分402的側表面凹入。不方便的是，由于蝕刻標記層這樣的凸起或者凹入，在脊部分的側表面中產生表面不規則。結果，在形成脊部分后的步驟中，當絕緣層或者電極層形成在脊部分的側表面上時，不利的是，脊部分側表面中這些表面不規則產生在所形成的絕緣層或者電極層中的層中斷。

發明內容

本發明是為了克服上面討論的不方便之處和缺點，并且本發明的目的是提供一種用于形成半導體激光器芯片的方法，其能夠抑制層中斷，并且同時減少在水平方向上光輻射角上的制造偏差。

本發明的另一個目的是提供一種半導體激光器芯片，其能夠抑制層中斷，并且同時減少在水平方向上光輻射角的制造偏差。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，形成半導體激光器芯片的方法包括：在基板上形成由包括蝕刻標記層的多個半導體層組成的半導體元件層的步驟；在半導體元件層中的預定區域中形成具有預定深度但沒有到達蝕刻標記層的凹陷部分的步驟；以及通過干法蝕刻來蝕刻半導體元件層且同時在凹陷部分的底區域中監測蝕刻深度而在半導體元件層中形成脊部分的步驟。應當注意的是，在本發明中，蝕刻標記層是允許檢測蝕刻終止點的半導體層。