一种激光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种激光二极管及其制造方法，在本发明专利技术的一个实施例中的激光二极管包括：衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；形成在所述脊的上方的第二电极接触层；形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，其中所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上。本发明专利技术的激光二极管的光场包覆层进一步形成了光场限制，同时可以保护脊的侧壁，防止漏电；增大了出光面的绝缘层的面积，降低出光腔面端的增益，平衡了腔体的电流注入和光场的分布。

【技术实现步骤摘要】
一种激光二极管及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，具体涉及一种激光二极管及其制造方法。
技术介绍
半导体发光器件，例如发光二极管、激光二极管等因其优良的发光特性，越来越多的人关注其研究及市场应用。例如，其中的GaN基的镭射二极管，已经取得了广泛研究和市场应用，特别是在激光显示和激光投影方面。激光二极管的结构之一是边发射型脊波导结构，对于采用边发射脊波导结构的激光二极管，目前的激光二极管制程中，通常采用在脊的侧壁上形成光场包覆层，并且在脊的整个上表面形成电极结构。然而这样的光场包覆层通常存在于与GaN基材料层的附着力差、易剥离或者易被破坏等缺点，使得后续制造的二极管存在漏电风险。另一方面，光场包覆层的破坏会降低对光场的限制，使得器件的性能降低。另外，大功率激光器一般是单面出光，覆盖脊的整个上表面的电极结构，外延层结构之外未再考虑光场结构，不利于平衡光场分布。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的技术问题，本专利技术提供一种激光二极管及其制造方法，以防止二极管漏电现象的产生，降低出光腔面端的增益，提高端面的寿命，平衡腔体的电流注入和光场的分布。本专利技术所采用的技术方案具体如下：根据本专利技术的一个方面，提供一种激光二极管，包括：衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；形成在衬底的第一表面的外延层，外延层在顶部形成有脊；形成在脊的上方的第二电极接触层；形成在脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，光场包覆层包括包覆脊的侧壁的第一部分及形成在脊的上方的第二部分，其中光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％以上。可选地，还包括一第二电极，形成在光场包覆层的上方，并与第二电极接触层形成电性连接。可选地，光场包覆层的第二部分位于第二电极接触层与第二电极之间，并至少露出部分第二电极接触层，使得第二电极与第二电极接触层接触。可选地，光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％～80％。可选地，光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。可选地，光场包覆层的第二部分包括形成在脊的上方的边缘部分以及中间部分，边缘部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层的表面的边缘，中间部分嵌入式形成在第二电极接触层中，并且在第二电极接触层中形成间隔的岛状结构。可选地，光场包覆层的第二部分包括形成在脊的上方的边缘部分以及中间部分，边缘部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层的表面的边缘，中间部分以间隔的岛状结构形成在第二电极接触层的上方。可选地，在激光二极管的出光面至反射面的方向上，间隔的岛状结构之间的间隔距离逐渐减小。可选地，第二电极接触层及光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。可选地，光场包覆层、第二电极接触层以及外延层的折射率依次增大。根据本专利技术的一个方面，提供一种激光二极管，包括：衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；形成在衬底的第一表面的外延层，外延层在顶部形成有脊；形成在脊的上方的第二电极接触层；形成在脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率小于第二电极接触层的折射率，光场包覆层包括包覆脊的侧壁的第一部分及形成在脊的上方的第二部分，第二部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层的表面的边缘，且至少覆盖脊的部分中间区域。可选地，第二电极接触层具有一个或者多个暴露部，暴露出外延层的表面，光场包覆层的第二部分至少一部分通过暴露部接触外延层。可选地，第二电极接触层上具有多个暴露部，多个暴露部在激光二极管的出光面至反射面的方向上间隔设置。可选地，在激光二极管的出光面至反射面的方向上，多个暴露部之间的间隔距离逐渐减小。可选地，光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％～80％。可选地，光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。可选地，第二电极接触层及光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。可选地，光场包覆层的折射率与第二电极接触层的折射率差为不低于0.2。根据本专利技术的一个方面，提供一种激光二极管的制造方法，包括以下步骤：提供一衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；在衬底的第一表面上形成外延层；刻蚀外延层的顶部以形成脊；在脊的上方形成第二电极接触层；在脊的侧壁及上方形成光场包覆层；其中，形成在脊的侧壁上的光场包覆层为第一部分，形成在脊的上方的光场包覆层为第二部分，光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％以上。可选地，在脊的侧壁光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：在脊的侧壁及上方形成光场包覆层的第一部分及第二部分；图形化光场包覆层的第二部分，形成在沿脊的延伸方向边缘部分以及与边缘部分间隔的中间部分，所述边缘部分覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，所述中间部分形成为间隔分布的岛状结构。可选地，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述岛状结构的间隔距离逐渐减小。可选地，在所述脊的侧壁光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：图形化所述第二电极接触层，在所述第二电极接触层中形成间隔分布的多个沟槽；在所述脊的侧壁以及所述脊的上方和所述第二电极接触层的所述沟槽中形成所述光场包覆层的第一部分及第二部分；图形化所述第二部分，在所述第二电极接触层的边缘及中间区域分别形成所述第二部分的边缘部分和中间部分；对所述第二部分的所述中间部分进行平坦化，直至暴露所述沟槽中的所述光场包覆层及所述第二电极接触层。可选地，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述沟槽的间隔距离逐渐减小。与现有技术相比，本专利技术所述的激光二极管及其制造方法至少具备如下有益效果：本专利技术所述的激光二极管包括：衬底，形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；形成在所述脊的上方的第二电极接触层；形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，所述光场包覆层的第一部分包覆所述脊的侧壁，第二部分形成在脊的上方，其中第二部分的边缘部分与第一部分形成连续结构，包覆脊结构。由此，该光场包覆层不易发生剥离、脱落现象也不易被破坏，因此可以有效保护脊的侧壁，防止后续器件漏电。另外，在脊的上方的所述光场包覆层的第二部分的中间部分光场包覆层形成第二电极接触层的间隔部，例如该第二部分形成位于第二电极接触层的上方或者位于第二电极接触层内部的岛状结构，或位于第二电极接触层暴露部内的光场包覆层，同时，在激光二极管的出光面至反光面的方向上，光场包覆层的上述第二部分的中间部分(例如，岛状结构或形成于暴露部内的光场包覆层)的间隔距离逐渐减小，即岛状结构或形成于暴露部内的光场包覆层的排列密度逐渐变高，该结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光二极管，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；/n形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；/n形成在所述脊的上方的第二电极接触层；/n形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，其中所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光二极管，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；
形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；
形成在所述脊的上方的第二电极接触层；
形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，其中所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上。


2.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于：还包括一第二电极，形成在所述光场包覆层的上方，并与所述第二电极接触层形成电性连接。


3.根据权利要求2所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的第二部分位于所述第二电极接触层与所述第二电极之间，并至少露出部分所述第二电极接触层，使得第二电极与所述第二电极接触层接触。


4.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％～80％。


5.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。


6.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于，所述光场包覆层的所述第二部分包括形成在所述脊的上方的边缘部分以及中间部分，所述边缘部分沿所述脊的延伸方向覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，所述中间部分嵌入式形成在所述第二电极接触层中，并且在所述第二电极接触层中形成间隔的岛状结构。


7.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于，所述光场包覆层的所述第二部分包括形成在所述脊的上方的边缘部分以及中间部分，所述边缘部分沿所述脊的延伸方向覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，所述中间部分以间隔的岛状结构形成在所述第二电极接触层的上方。


8.根据权利要求6或7所述的激光二极管，其特征在于，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述间隔的岛状结构之间的间隔距离逐渐减小。


9.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于，所述第二电极接触层及所述光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为所述激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。


10.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于，所述光场包覆层、所述第二电极接触层以及所述外延层的折射率依次增大。


11.一种激光二极管，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；
形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；
形成在所述脊的上方的第二电极接触层；
形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率小于所述第二电极接触层的折射率，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，所述第二部分沿所述脊的延伸方向覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，且至少覆盖所述脊的部分中间区域。


12.根据权利要求11所述的激光二极管，其特征在于：所述第二电极接触层具有一个或者多个暴露部，暴露出所述外延层的表面，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志白，叶涛，张敏，黄少华，李水清，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35