一种氮化镓基激光器管芯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基激光器管芯的制备方法，包括如下步骤：1）在衬底上外延生长N型GaN电极接触层、N型光限制层、N型波导层、发光有源区、P型波导层、P型光限制层和P型电极接触层；得到氮化镓基激光器外延结构；2）将氮化镓基激光器外延结构刻蚀至P型光限制层，并刻去部分P型波导层，形成激光器的脊型结构；3）在上述激光器的脊型结构的表面蒸镀P型欧姆接触电极；4）在P型欧姆接触电极的表面形成p型层加厚电极；5）将衬底减薄；6）蒸镀N型欧姆接触电极金属；7）分割形成单个激光器的管芯。本发明专利技术的制备方法可以简化激光器的制作工艺，使激光器的脊型的侧壁形成金属接触，增大金属接触面积，减小接触电阻，降低工作电压，增加散热效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于半导体

技术介绍
HI -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。如果将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。现有的氮化镓基激光器管芯的制作方法是利用刻蚀的方法形成激光器的脊型结构，接着利用套刻的方法形成P型欧姆接触电极以及加厚电极，然后对衬底减薄并制备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。然而，上述方法的制作工艺比较复杂，制得的脊型结构的激光器的散热效果也不好。
技术实现思路
本专利技术目的是提供。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，包括如下步骤1)在衬底上外延生长N型GaN电极接触层、N型AlGaN光限制层、N型AlInGaN波导层、 发光有源区、P型波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN电极接触层；得到氮化镓基激光器外延结构；2)根据氮化镓基激光器管芯的结构和相应的管芯分割道的设计尺寸，利用光刻胶或介质膜做掩膜，将上述氮化镓基激光器外延结构刻蚀至P型AlGaN光限制层，并刻去部分P型波导层，形成激光器的脊型结构；所述P型波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN电极接触层的厚度之和大于所述激光器的脊型结构的高度；3)然后在上述激光器的脊型结构的表面蒸镀P型欧姆接触电极，退火，使激光器的脊型表面和侧壁形成欧姆接触，其他地方形成肖特基接触；4)在上述P型欧姆接触电极的表面光刻、然后蒸镀金属形成p型层加厚电极；5)将衬底减薄到70 150mm ；6)然后在减薄的衬底表面蒸镀N型欧姆接触电极金属，形成良好的欧姆接触特性；7)沿设计好的管芯分割道将上述激光器管芯分割，形成单个激光器的管芯。所述P型波导层可以是P型GaN波导层或InGaN波导层。上述技术方案中，所述步骤3)中P型欧姆接触电极的金属材料选自金、银、镍、钼和钯中的一种或几种；其厚度为0. 005^2微米。上述技术方案中，所述步骤I)中的衬底为氮化镓、碳化硅、硅或砷化镓衬底。即上述方法适用于氮化镓、碳化硅、硅、砷化镓等导电衬底上外延生长的氮化镓基激光器结构的管芯的制作。本专利技术通过在激光器的脊型表面和侧壁形成欧姆接触电极，其他部分形成肖特基接触，增大金属接触面积，减小接触电阻，降低工作电压，去除了常规工艺中的介质膜，增加散热效果。本专利技术在激光器外延结构的表面用光刻胶做掩膜刻蚀出激光器的脊型结构，脊型区的高度小于P型波导层和光限制层以及接触层的厚度之和，接着在外延片表面蒸镀P型欧姆接触电极和加厚电极，然后从激光器外延片的背面减薄，并蒸镀N型欧姆接触电极，最后解理成激光器的管芯。这种制作激光器管芯的方法可以简化激光器的制作工艺，使激光器的脊型的侧壁形成金属接触，增大金属接触面积，减小接触电阻，降低工作电压，增加散热效果。本专利技术可以利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延技术(MBE)在氮化镓等导电衬底上外延生长氮化镓基激光器的结构；用光刻胶或介质膜做掩膜，利用刻蚀的方法形成P型侧的激光器脊型结构；在激光器结构的表面用蒸发或磁控溅射方法蒸镀P型层欧姆接触电极及加厚电极；用研磨的方法或离子减薄技术将衬底从背面减薄到70mm到 150mm之间，用光刻和蒸度、溅射等方法形成激光器的N型欧姆接触电极；再用切割法或划片法将管芯沿切割道分开形成具有激光器腔面和一定腔长的单个氮化镓基激光器管芯。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点I.本专利技术开发了一种新的氮化镓基激光器管芯的制备方法，可以简化激光器的制作工艺，使激光器的脊型的侧壁形成金属接触，增大金属接触面积，减小接触电阻，降低工作电压，增加散热效果，从而有效地提升激光器的性能，取得了显着的效果。2.本专利技术的制备方法简单，易于实现，具有积极的现实意义。附图说明图I为本专利技术实施例一中氮化镓基激光器外延结构的结构不意图2为本专利技术实施例一中激光器的脊型结构的示意图3为本专利技术实施例一中激光器的脊型结构的又一示意图4为本专利技术实施例一的结构示意图。其中10、氮化镓导电衬底;11、N型GaN电极接触层；12、N型AlGaN光限制层；13、 N型GaN波导层；14、发光有源区；15、P型GaN波导层；16、P型AlGaN光限制层;17、P型GaN 电极接触层；20、脊型结构；30、镍/金金属层；40、P型层加厚电极金属层；50、N型接触电极金属层。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述实施例一参见图广4所示，，包括如下步骤(1)在氮化镓导电衬底10上利用MOCVD方法外延生长N型GaN电极接触层11，N型 AlGaN光限制层12，N型GaN波导层13，发光有源区14，P型GaN波导层15，P型AlGaN光限制层16和P型GaN电极接触层17 ；(2)再参阅图2所示，用光刻胶做掩膜，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20 ；(3)再参阅图3所示，激光器的外延结构表面用蒸发的方法，蒸镀镍/金(50埃/150埃) 金属层30，并在500°C氮气气氛中合金5分钟，形成良好的欧姆接触电极20，再蒸镀P型层加厚电极Ti (1000埃)/Au (5000埃)金属层40，激光器管芯的宽设计为250微米，脊型宽度为4微米，管芯的分割道尺寸为50微米；(4)再参阅图4所示，将氮化镓衬底从背面用研磨的方法将其减薄到IOOmm并蒸镀N型接触电极 Ti (0. lmm) /Al (0. 4mm)金属层 50,(5)利用划片法等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，最终结构图参见图I所述。上述制作激光器管芯的方法可以简化激光器的制作工艺，使激光器的脊型的侧壁形成金属接触，增大金属接触面积，减小接触电阻，降低工作电压，增加散热效果。以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。例如，改变上下InGaN波导层的In组分渐变方式，改变上下InGaN波导层的掺杂类型等。权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤1)在衬底上外延生长N型GaN电极接触层、N型AlGaN光限制层、N型AlInGaN波导层、 发光有源区、P型波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN电极接触层；得到氮化镓基激光器外延结构；2)根据氮化镓基激光器管芯的结构和相应的管芯分割道的设计尺寸，利用光刻胶或介质膜做掩膜，将上述氮化镓基激光器外延结构刻蚀至P型AlGaN光限制层，并刻去部分P型波导层，形成激光器的脊型结构；所述P型波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN电极接触层的厚度之和大于所述激光器的脊型结构的高度；3)然后在上述激光器的脊型结构的表面蒸镀P型欧姆接触电极，退火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张书明，王辉，刘建平，王怀兵，杨辉，
申请(专利权)人：苏州纳睿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：