一种制作氮化镓基激光器管芯的方法技术

本发明专利技术公开了一种制作氮化镓基激光器管芯的方法，该方法包括：Ａ．在制作的激光器外延结构的表面蒸镀Ｐ型欧姆接触电极；Ｂ．利用介质膜或光刻胶作掩膜在蒸镀了Ｐ型欧姆接触电极的激光器外延结构上刻蚀出激光器的Ｎ型接触区域；Ｃ．利用光刻胶作掩膜刻蚀出激光器的脊型结构，并保留剩余的光刻胶掩膜；Ｄ．在刻蚀出脊型结构的激光器上蒸镀或沉积介质膜隔离层；Ｅ．采用剥离的方法露出脊型表面的Ｐ型欧姆接触电极；Ｆ．采用光刻和蒸镀金属电极的方法形成激光器的Ｐ型加厚电极和Ｎ型欧姆接触电极。利用本发明专利技术，使激光器工作电流的注入均匀，进而易于制作脊型宽度窄的激光器，实现了激光器的基模工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体技术中激光器管芯制作
，尤其涉及一种制 作氮化镓基激光器管芯的方法。
技术介绍
III-V族GaN基化合物半导体及其量子阱结构激光器(LD),在增大 信息的光存储密度、激光打印、深海通信、大气环境检测等领域有着广泛 的应用前景。如果氮化镓基激光器替代目前的DVD光头，其记录密度可以达到现 行的2-3倍；如果打印机采用氮化镓基激光器，其分辨率可以从现在标准 的600dpi提高到1200dpi。深海在蓝光范围有一个窗口，氮化镓基激光器可以用来进行深海探测 和通信，在国防领域应用具有深远意义。另外，蓝光激光器也可用于短距 离的塑料光钎通信。现在常用的氮化镓基激光器管芯制作方法是，利用刻蚀的方法形成N 型电极的接触区域和激光器的脊型结构，然后利用套刻的方法形成P型和 N型欧姆接触电极以及加厚电极，最后分割成设计尺寸大小的激光器管芯。但是，这种制作氮化镓基激光器管芯的方法使激光器工作电流的注入 不均匀，难于制作脊型宽度窄的激光器，同时很难实现激光器的基模工作。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种制作GaN基激光器管芯 的方法，使激光器工作电流的注入均匀，易于制作脊型宽度窄的激光器， 实现激光器的基模工作。(二)技术方案 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 一种制作氮化镓GaN基激光器管芯的方法，该方法包括A、 在制作的激光器外延结构的表面蒸镀P型欧姆接触电极；B、 利用介质膜或光刻胶作掩膜在蒸镀了 P型欧姆接触电极的激光器 外延结构上刻蚀出激光器的N型接触区域；C、 利用光刻胶作掩膜刻蚀出激光器的脊型结构，并保留剩余的光刻 胶掩膜，；D、 在刻蚀出脊型结构的激光器上蒸镀或沉积介质膜隔离层；E、 采用剥离的方法露出脊型表面的P型欧姆接触电极；F、 采用光刻和蒸镀金属电极的方法形成激光器的P型加厚电极和N型欧姆接触电极。所述步骤A之前进一步包括制作激光器外延结构，具体制作方法包 括在蓝宝石衬底上利用金属化学有机气相沉积MOCVD方法依次外延生 长N型GaN电极接触层、N型铝镓氮AlGaN光限制层、N型GaN波导层、 发光有源区、P型GaN波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN电极接 触层。所述步骤A包括在制作的激光器的外延结构表面采用蒸发的方法蒸 镀金属层，并在450至65(TC的氮气气氛或氮气与氧气的混合气氛中合金 1至15分钟，形成良好的欧姆接触电极。所述蒸镀的金属层材料为金、银、镍、钼、钯或以上两种或三种金属 的合金，其厚度为0.005微米至0.2微米之间。所述步骤B包括利用介质膜或光刻胶作掩膜，采用离子束刻蚀技术 在蒸镀了 P型欧姆接触电极的激光器外延结构上，将设计的N型电极接触 区和分割道区域刻蚀至N型GaN电极接触层。所述步骤C包括利用光刻胶作掩膜，采用离子束技术刻蚀出激光器 的脊型宽度为4微米的脊型结构，保留脊型结构上的剩余光刻胶掩膜。所述步骤D包括采用化学气相沉积CVD方法在刻蚀出脊型结构的 激光器表面沉积一层厚度为0.2至0.5微米的二氧化硅绝缘薄膜作为介质 膜隔离层；所述用作绝缘隔离的介质薄膜的材料为Si02、SiNx、AlN、Al203、 Ta205或Zr02中的至少一种材料。所述步骤E包括采用剥离的方法将脊型上的光刻胶溶解掉，同时将 光刻胶上的二氧化硅去掉，露出脊型结构上的P型层欧姆接触电极。步骤F中所述P型加厚电极为Ni/Au金属层，所述Ni的厚度为0.005pm 至0.2iam，所述Au的厚度为0.2pm至0.6pm。所述步骤F之后进一步包括在N型GaN电极接触层上制备Ti/Al 金属层，并在400至700摄氏度合金2至15分钟，然后将激光器外延结 构的蓝宝石衬底从背面用研磨的方法将其减薄至70pm到150pm，利用管 芯分割技术沿设计好的管芯的分割道将外延片上的激光器管芯分割形成 具有腔面和一定腔长的单个激光器的管芯。所述制备的Ti/Al金属层中Ti的厚度为0.05pm至O.l(im， Al的厚度 为0.2至0.6pm;所述利用的管芯分割技术为划片法。(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果 利用本专利技术提供的这种制作GaN基激光器管芯的方法，由于激光器 的脊型结构上被欧姆接触金属电极全部覆盖，避免了传统的套刻工艺技术 使脊型结构上被欧姆接触金属电极部分覆盖，使激光器工作电流的注入均 匀，进而易于制作脊型宽度窄的激光器，实现了激光器的基模工作。附图说明图1为本专利技术提供的制作氮化镓基激光器管芯总体技术方案的实现流 程图；图2为依照本专利技术实施例制作的氮化镓基激光器外延结构的剖面示意图；图3为依照本专利技术实施例在氮化镓基激光器结构上蒸镀P型层欧姆接 触电极的示意图；图4为依照本专利技术实施例在氮化镓基激光器结构上刻蚀N型接触层的 示意图；图5为依照本专利技术实施例在氮化镓基激光器结构上刻蚀脊型区的示意 图；图6为依照本专利技术实施例在氮化镓基激光器结构上蒸镀二氧化硅介质 膜的示意图；图7为依照本专利技术实施例在氮化镓基激光器结构上剥离露出脊型上P 型欧姆接触电极的示意图；图8为依照本专利技术实施例制作的氮化镓基激光器管芯的最终结构的示 意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，图1为本专利技术提供的制作氮化镓基激光器管芯总体技术 方案的实现流程图，该方法包括以下步骤步骤101:在制作的激光器外延结构的表面蒸镀P型欧姆接触电极；步骤102:利用介质膜或光刻胶作掩膜在蒸镀了 P型欧姆接触电极的 激光器外延结构上刻蚀出激光器的N型接触区域；步骤103:利用光刻胶作掩膜刻蚀出激光器的脊型结构，并保留剩余 的光刻胶掩膜；步骤104:在刻蚀出脊型结构的激光器上蒸镀或沉积介质膜隔离层； 步骤105:采用剥离的方法露出脊型表面的P型欧姆接触电极； 步骤106:采用光刻和蒸镀金属电极的方法形成激光器的P型加厚电 极和N型欧姆接触电极。上述步骤101之前进一步包括制作激光器外延结构，具体制作方法包括在蓝宝石衬底上利用金属化学有机气相沉积(MOCVD)方法依次外 延生长N型GaN电极接触层、N型铝镓氮AlGaN光限制层、N型GaN波 导层、发光有源区、P型GaN波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN 电极接触层。上述步骤106之后进一步包括在N型GaN电极接触层上制备Ti/Al 金属层，并在400至70(rC合金2至15分钟，然后将激光器外延结构的蓝 宝石衬底从背面用研磨的方法将其减薄至70)tim到150,，利用管芯分割技术沿设计好的管芯的分割道将外延片上的激光器管芯分割形成具有腔 面和一定腔长的单个激光器的管芯。基于图1所述的制作氮化镓基激光器管芯总体技术方案的实现流程 图，以下结合具体的实施例对本专利技术制作氮化镓基激光器管芯的方法进一 步详细说明。 实施例一如图2所示，图2为依照本专利技术实施例制作的氮化镓基激光器外延结 构的剖面示意图。具体制作氮化镓基激光器外延结构的方法包括在蓝宝石等绝缘衬底10上利用MOCVD方法外延生长GaNN型电极 接触层ll， N型AlGaN光限制层12， N型GaN波导层13，发光有源区 14， P型Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作氮化镓ＧａＮ基激光器管芯的方法，其特征在于，该方法包括：Ａ、在制作的激光器外延结构的表面蒸镀Ｐ型欧姆接触电极；Ｂ、利用介质膜或光刻胶作掩膜在蒸镀了Ｐ型欧姆接触电极的激光器外延结构上刻蚀出激光器的Ｎ型接触区域； Ｃ、利用光刻胶作掩膜刻蚀出激光器的脊型结构，并保留剩余的光刻胶掩膜；Ｄ、在刻蚀出脊型结构的激光器上蒸镀或沉积介质膜隔离层；Ｅ、采用剥离的方法露出脊型表面的Ｐ型欧姆接触电极；Ｆ、采用光刻和蒸镀金属电极的方法形成激光器的 Ｐ型加厚电极和Ｎ型欧姆接触电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张书明，种明，朱建军，杨辉，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]