利用激光划片解理氮化镓基激光器管芯的方法技术

一种利用激光划片解理氮化镓基激光器管芯的方法，包括如下步骤：步骤１：减薄，将制作完激光器结构的外延片从衬底背面减薄；步骤２：抛光，将减薄的衬底抛光，去除减薄研磨过程中产生的机械应力；步骤３：利用激光划片技术，将激光聚焦在抛光后的衬底背面，沿横向分割道的中间，垂直于衬底背面，划一道沟槽，沟槽两边各留２０μｍ到２００μｍ宽度；步骤４：将激光聚焦的位置下降至沟槽底部，在已形成的沟槽处再划一次，形成解理的导向槽，并重复多次；步骤５：用裂片机将管芯沿划好的导向槽解理成条，形成具有腔面和腔长的管芯条；步骤６：沿纵向分割道的中间，划一道沟槽，并重复步骤４，用裂片机沿划好的导向槽将管芯条分割成单个管芯，完成解理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别是指一种利用激光划片解理氮化镓基激光器管 芯的方法
技术介绍
GaN基量子阱结构激光器在增大光信息存储密度、激光打印、水下通信、投影显示、 生物化学试剂的激活以及临床医学等领域有广阔的应用前景。采用GaN基激光器的蓝光 DVD，其光盘的存储容量可达到单面单层27GB，单面双层50GB，是红光的2_3倍。应用GaN基 激光器于打印技术基于其波长短，可以提高激光打印的分辨率，而蓝绿光的GaN基激光器 与AlGaInP红光激光器结合可以实现全彩打印。GaN基激光器也是可以用于深海探测和通 信，在国防领域具有深远意义。在半导体激光器中，需要一对互相平行的谐振腔面为激光振 荡提供光学正反馈，腔面垂直于光传播的方向。对于GaN基边发射激光器，腔面的最佳选择 就是解理面。对该解理面的要求是，外延膜与衬底的解理面必须都垂直于表面，并且同处于 一个平面内。对于常用的C面蓝宝石衬底上生长的GaN基激光器，由于GaN的C面相对于 衬底蓝宝石存在30°旋转，满足以上腔面要求的解理面是蓝宝石的a面和m面，其对应的是 GaN的m面和a面。蓝宝石衬底上GaN基激光器形成腔面常用的方法是将蓝宝石衬底减薄， 用金刚刀在衬底背面沿腔面的方向划一个槽，用裂片机沿金刚刀所划的方向将激光器管芯 分解开，形成腔面。目前多数采用蓝宝石的a面作为GaN基激光器的解理面，对应于GaN外 延层的m面。然而对于蓝宝石而言，a面不是蓝宝石的最佳解理面，最佳解理面r面与a面 的夹角只有30°。用以上的方法形成的腔面，很容易从a面耦合到第一解理面r面，甚至耦 合到m面，形成台阶，台阶延伸到外延层中，增加腔面的粗糙度。激光器腔面的平整度对激 光器的性能影响很大，20nm的腔面粗糙度可使腔面的反射率降低一个数量级，从而影响激 光器的阈值和斜率效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，由于 激光器划片的深度可以通过激光划片的速度和次数等条件控制，这种方法可以保证蓝宝石 衬底沿a面解理，从而获得近乎镜面的激光器腔面，提高腔面反射率，降低激光器阈值，增 加激光器的输出功率。本专利技术提供一种，包括如下步骤步骤1 减薄，将制作完激光器结构的外延片从衬底背面减薄；步骤2 抛光，将减薄的衬底抛光，去除减薄研磨过程中产生的机械应力；步骤3 利用激光划片技术，将激光聚焦在抛光后的衬底背面，沿横向分割道的中 间，垂直于衬底背面，划一道沟槽，沟槽两边各留20μπι到200μπι宽度；步骤4:将激光聚焦的位置下降至沟槽底部，在已形成的沟槽处再划一次，形成解 理的导向槽，并重复多次；3步骤5 用裂片机将管芯沿划好的导向槽解理成条，形成具有腔面和腔长的管芯 条；步骤6:沿纵向分割道的中间，划一道沟槽，并重复步骤4，用裂片机沿划好的导向 槽将管芯条分割成单个管芯，完成解理。其中所述的衬底是蓝宝石衬底。其中衬底减薄是减薄到40 μ m到150 μ m之间。其中横向分割道平行于腔面方向，纵向分割道垂直于腔面方向；其中腔面方向为蓝宝石的(1T00)方向或(1 Π0)方向。其中激光划片的速度为6mm/S-40mm/S。其中激光聚焦的位置下降的深度为10 μ m-60 μ m。其中形成的解理导向槽的深度为20 μ m-60 μ m之间，宽度为5 μ m-10 μ m之间。 附图说明为了进一步说明本专利技术的内容，以下结合实施例对本专利技术做一详细的描述，其 中图1是激光划片形成解理导向槽的示意图。 具体实施例方式请参阅图1所示，本专利技术提供一种利用激光划片解理氮化镓基激光器管芯的方 法，包括如下步骤步骤1 减薄，将制作完激光器结构的外延片100从衬底背面减薄，所述的衬底是 蓝宝石衬底；步骤2 抛光，将减薄的衬底抛光，去除减薄研磨过程中产生的机械应力，其中衬 底减薄是减薄到40 μ m到150 μ m之间；步骤3 利用激光划片技术，将激光聚焦在抛光后的衬底背面，沿横向分割道10的 中间，垂直于衬底背面，划一道沟槽11，沟槽11两边各留20μπι到200 μ m宽度；其中横向 分割道平行于腔面方向，为蓝宝石的(IlOO)方向或(IdO)方向；其中激光划片的速度为6mm/ s-40mm/s ；步骤4 将激光聚焦的位置下降至沟槽11底部，在已形成的沟槽11处再划一次， 形成解理的导向槽，并重复多次；其中激光聚焦的位置下降的深度为10 μ m-60 μ m ；步骤5 用裂片机将管芯沿划好的导向槽解理成条，形成具有腔面和腔长的管芯 条；其中形成的解理导向槽的深度为20 μ m-60 μ m之间，宽度为5 μ m-10 μ m之间；步骤6 沿纵向分割道20的中间，划一道沟槽21，并重复步骤4，用裂片机沿划好 的导向槽将管芯条分割成单个管芯，完成解理；其中纵向分割道垂直于腔面方向。请再参阅图1所示，将蓝宝石衬底从背面减薄到60-100μπι之间。由于应力的存 在，减薄后的样品会产生翘曲，为了保证激光划出的导向沟槽深度一致，衬底背面高度差 小于ΙΟμπι。将减薄的衬底抛光，去除减薄研磨过程中产生的机械应力。利用激光划片技 术，将激光聚焦在抛光后的衬底背面最低点，沿横向分割道10的中间，垂直于衬底背面，划 一道沟槽11。沟槽11两边各留20μπι到200 μ m宽度，其中横向分割道平行于腔面方向，为蓝宝石的(1丁00)方向或(11匆)方向，分割道的宽度为5到80μπι。用于划片的激光的波 长为355ns，功率约为0. 44W，频率为80KHz，脉冲宽度为38-40ns，激光划片的速度为6mm/ s-40mm/so将激光聚焦的位置下降至沟槽底部，在已形成的沟槽11处再划一次，形成解理 的导向槽，并重复多次。解理导向槽的深度为20 μ m-60 μ m之间，宽度为5 μ m-10 μ m。然后 用裂片机将激光器管芯沿划好的导向槽解理成条。再然后沿纵向分割道20的中间，划一道 沟槽21，并重复多次，形成导向槽，其中纵向分割道垂直于腔面方。用裂片机沿划好的导向 槽将管芯条分割成单个管芯，完成解理。本专利技术提供了一种，这种方法与传 统的划片解理的方法相比，可以提高腔面的平整度，降低激光器的激射阈值，提高激光器的 输出功率。虽然本专利技术已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本专利技术，任何所属
中具有通常知识者，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本专利技术 的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。权利要求一种，包括如下步骤步骤1减薄，将制作完激光器结构的外延片从衬底背面减薄；步骤2抛光，将减薄的衬底抛光，去除减薄研磨过程中产生的机械应力；步骤3利用激光划片技术，将激光聚焦在抛光后的衬底背面，沿横向分割道的中间，垂直于衬底背面，划一道沟槽，沟槽两边各留20μm到200μm宽度；步骤4将激光聚焦的位置下降至沟槽底部，在已形成的沟槽处再划一次，形成解理的导向槽，并重复多次；步骤5用裂片机将管芯沿划好的导向槽解理成条，形成具有腔面和腔长的管芯条；步骤6沿纵向分割道的中间，划一道沟槽，并重复步骤4，用裂片机沿划好的导向槽将管芯条分割成单个管芯，完成解理。2.根据权利要求1所述的，其中所述的 衬底是蓝宝石衬底。3.根据权利要求1所述的，其中衬底减 薄是减薄至IJ 40 μ m至Ij 150 μ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用激光划片解理氮化镓基激光器管芯的方法，包括如下步骤：步骤１：减薄，将制作完激光器结构的外延片从衬底背面减薄；步骤２：抛光，将减薄的衬底抛光，去除减薄研磨过程中产生的机械应力；步骤３：利用激光划片技术，将激光聚焦在抛光后的衬底背面，沿横向分割道的中间，垂直于衬底背面，划一道沟槽，沟槽两边各留２０μｍ到２００μｍ宽度；步骤４：将激光聚焦的位置下降至沟槽底部，在已形成的沟槽处再划一次，形成解理的导向槽，并重复多次；步骤５：用裂片机将管芯沿划好的导向槽解理成条，形成具有腔面和腔长的管芯条；步骤６：沿纵向分割道的中间，划一道沟槽，并重复步骤４，用裂片机沿划好的导向槽将管芯条分割成单个管芯，完成解理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：季莲，张书明，刘宗顺，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]