本发明专利技术属于半导体技术领域，具体涉及一种侧向发光的红外半导体发光管管芯的制备方法，其特征在于：在n型掺杂的GaAs衬底上依次生长n型GaAs缓冲层、n型Al0.45Ga0.55As下限制层、Al0.25Ga0.75As下波导层、Al0.07In0.02Ga0.91As/Al0.25Ga0.75As多量子阱、Al0.25Ga0.75As上波导层、p型Al0.45Ga0.55As上限制层、p型重掺杂GaAs欧姆接触层制得外延片；在p型GaAs欧姆接触层上生长绝缘层并光刻腐蚀出电极窗口，然后制备p面和n面电极，再将外延片分割成条状芯片，在条状芯片的前后两端生长增透介质膜；最后将条状芯片解理成单个发光管管芯。本发明专利技术简单、适用，功率可以达到几十毫瓦，可以广泛用于红外成像和红外探测领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体
，进一步涉及。
技术介绍
III-V族砷化镓(GaAs)基化合物双异质结及其量子阱结构发光二极管具有高可靠性、高效率、长寿命等优点，应用于各种光控及遥控发射电路中，相比大量的红、蓝、绿、白色的可见光发光二极管来说，红外二极管的使用率可以和可见光LED相比拟，而且市场需求还在不断扩大。目前市场上的红外LED均为双异质结结构的正向发光器件，半导体中的辐射跃迁 (一个电子从基态能级跃迁到终态能级的同时产生一个光子)是光电子器件中最基本的物理过程之一，爱因斯坦在1971年首次提出了光子的产生可以有两种方式自发辐射和受激辐射。受激辐射在半导体激光器和超辐射发光管中得到了广泛的应用，而自发辐射强调半导体中载流子的复合过程是自发实现的，换句话说没有办法来控制或影响自发辐射过程， 但是，随着微腔光电器件的研究的不断深入，研究人员发现如果谐振腔的尺寸与发光波长可以相比拟的话，自发辐射就会得到有效的控制，包括发射的谱宽，发射的强度和指向性等等，但是谐振腔如果尺寸很小，制作工艺就会变得复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用波导的侧向导引作用实现的侧向发光红外发半导体发光管管芯的制备方法，该方法简单、适用，功率可以达到几十毫瓦，可以广泛用于红外成像和红外探测领域。本专利技术采用以下技术方案实现本专利技术，利用波导的侧向导引作用实现，其特征在于在η型掺杂的GaAs衬底上依次生长η型GaAs缓冲层、 η 型 Α10. 45GaO. 55As 下限制层、A10. 25GaO. 75As 下波导层、A10. 07In0. 02Ga0. 91As/ A10. 25GaO. 75As 多量子阱、A10. 25GaO. 75As 上波导层、ρ 型 A10. 45GaO. 55As 上限制层、ρ 型重掺杂GaAs欧姆接触层制得外延片；在ρ型GaAs欧姆接触层上生长绝缘层并光刻腐蚀出电极窗口，然后制备P面和η面电极，再将外延片分割成条状芯片，每条包含若干个管芯，在条状芯片的前后两端生长介质膜，两面均为增透膜；最后将条状芯片解理成单个管芯，典型尺寸可为 300um 600umX500um。本专利技术的绝缘层可采用SiO2,也可以采用Si3N4，生长方法可采用磁控溅射、电子束溅射。本专利技术具有以下有益效果本专利技术提供的这种红外发光管的发光区采用多量子阱结构，可以是单量子阱也可以是多量子阱，由于量子阱的量子尺寸效应，基态能级不再位于导带底和价带顶，可以通过细微调整量子阱的厚度等条件来调整发光管的中心波长；本专利技术提供的这种红外发光管的量子阱中加入了少量In替代了 Al产生了压应变，可以起到抑制缺陷生长的作用，提高了器件的可靠性；本专利技术提供的这种红外发光管的发光区在上、下限制层之间加入了上、下波导层， 从而提高了发光区的体积，即可以减少由于限制层的掺杂对光子的损耗，也可以减少当注入电流密度增加时载流子的泄露，从而减少了由此产生的光饱和效应；本专利技术提供的这种红外发光管的上、下限制层的Al组分应比上、下波导层的Al组分高，从而使上、下限制层的折射率稍低于波导层的折射率，对光会产生限制作用，本外延片结构更适用于侧面发光的红外发光管的制作，但不限于 此。本专利技术提供的这种红外发光管的发光方向与外延生长方向垂直，通过在侧向的出光腔面上生长增透介质膜就可以实现几十mW的LED，制备工艺方便、简单，利于批量生产。附图说明图1是本专利技术侧向发光的红外发光管管芯的剖面图和电流注入示意图。图2是本专利技术侧向发光的红外发光管管芯的侧视图及发光示意图。图3是侧向发光的红外发光管管芯的P面电极图形及解理方向示意图。具体实施例方式以下结合具体的实施例对本专利技术进一步详细说明。本专利技术一种侧向发光的红外发光管芯的制作方法，包括如下步骤1.首先用MOCVD (金属有机物化学汽相沉积法)设备按照图1中的结构依次进行外延生长。具体在η型掺杂的GaAs衬底10上生长η型GaAs缓冲层11、η型Α10. 45GaO. 55As 下限制层 12、A10. 25GaO. 75As 下波导层 13、A10. 07In0. 02Ga0. 91As/A10. 25GaO. 75As 多量子阱14、Α10· 25GaO. 75As上波导层15,ρ型Α10. 45GaO. 55As上限制层16,ρ型重掺杂GaAs 欧姆接触层17 ；2.在外延片的ρ型重掺杂GaAs欧姆接触层17上利用PECVD设备生长1300埃的 SiO2绝缘层21 ；3.在SiO2绝缘层21上光刻腐蚀出电极窗口，具体是用勻胶机在SiO2绝缘层21上甩一层均勻的正胶，在80°C的烘箱中对光刻胶进行烘烤20分钟，然后用如图3所示的光刻版图形对SiO2绝缘层21进行曝光，然后进行显影，由于是正胶，透明区域的光刻胶将被保留，黑色区域的光刻胶将被融掉，然后在120°C的烘箱中对显影后的图形进行坚膜30分钟， 然后用氢氟酸对外延片进行腐蚀，将黑色区域的SiO2腐蚀掉，最后用丙酮将光刻胶清洗干净，用异丙醇对外延片进行清洁处理；4.用磁控溅射设备在外延片生长完SiO2的一面(ρ面)进行电极生长，电极采用 Ti/Pt/Au电极22，如图1中Ti/Pt/Au电极22，其厚度分别为500埃、500埃、2000埃；5.将外延片的η面朝下进行抛光减薄，具体是先将外延片用石蜡粘附在玻璃平板上，然后将玻璃平板固定在研磨头进行研磨20分钟，然后在将其放在抛光头上进行抛光5 分钟，将外延片的厚度从原有的350um减薄到140um左右，然后用去蜡液将外延片从玻璃平板上取下，用化学试剂进行清洗；6.用真空热蒸发设备在外延片的η面进行电极制备，电极采用Au/Ge/Ni，Au电极 20，厚度分别为1000埃、Ium;7.将外延片在H2气氛升温到400摄氏度下进行快速合金处理；8.用芯片解理机器将外延片沿着如图3所示A方向解理为长X宽X厚为 20mmX0. 6mmX0. 14mm的条状芯片，将条状芯片沿长度方向两端夹持，用磁控溅射设备对 20mmX0. 14mm的两 个端面生长增透介质膜30，膜层材料为Al2O3，生长厚度为150nm左右；将镀完膜的条状芯片沿着如图3所示B方向进行解理成单个管芯，管芯尺寸为 500umX600umX140um，其发光方向如图2中所示，条状芯片的两个解理面为出光面；管芯的出光方向与外延生长方向相垂直。本专利技术发光区采用A10. 07In0. 02Ga0. 91As/A10. 25GaO. 75As压应变多量子阱结构，发光波长为SOOnm附近。权利要求1.，其特征在于包括如下步骤1)在η型掺杂的GaAs衬底上依次生长η型GaAs缓冲层、η型AlO.45GaO. 55As下限制层、A10. 25GaO. 75As 下波导层、A10. 07In0. 02Ga0. 91As/A10. 25GaO. 75As 多量子阱、 A10. 25GaO. 75As上波导层、ρ型Α10. 45GaO. 55As上限制层、ρ型GaAs欧姆接触层；2)在ρ型GaAs欧姆接触层上生长一层1200 1500埃左右的Si02绝缘层；3)在SiO2绝缘层上光刻腐蚀出电极窗口；4)在SiO2上生长金属电极层，Ti/Pt/Au，总厚度为2700 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种侧向发光的红外半导体发光管管芯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：１）在ｎ型掺杂的ＧａＡｓ衬底上依次生长ｎ型ＧａＡｓ缓冲层、ｎ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ下限制层、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ下波导层、Ａｌ０．０７Ｉｎ０．０２Ｇａ０．９１Ａｓ／Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ多量子阱、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ上波导层、ｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ上限制层、ｐ型ＧａＡｓ欧姆接触层；２）在ｐ型ＧａＡｓ欧姆接触层上生长一层１２００～１５００埃左右的ＳｉＯ２绝缘层；３）在ＳｉＯ２绝缘层上光刻腐蚀出电极窗口；４）在ＳｉＯ２上生长金属电极层，Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ，总厚度为２７００～３５００埃；５）将外延片磨抛减薄至１２０ｕｍ～１５０ｕｍ；６）在外延片ｎ面生长金属电极层，Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ并且加盖厚金约１ｕｍ；７）在氢气气氛，温度为３８０摄氏度～４２０摄氏度下进行快速合金；８）用芯片解理设备将外延片分割成条状芯片，每条包含若干个管芯；９）在条状芯片的前后两端生长介质膜，两面均为增透膜，反射率控制在２％～５％之间，越小越好；１０）将条状芯片解理成单个管芯。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李京波，李庆跃，李凯，刘媛媛，池旭明，李树深，夏建白，
申请(专利权)人：浙江东晶光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：33
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