[發明專利]氮化鎵基藍光激光器的制作方法

無效

• 申請號: 200610112547.6
• 申請日: 2006-08-23
• 公開（公告）號: CN101132111A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 李慧;種明
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01S5/22;H01S5/343;H01L33/00;H01L21/84
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別是指氮化鎵基藍光激光器的制作方法。

背景技術

GaN基寬禁帶材料作為半導體發光材料目前是很多國家研究的熱門方向。GaN基藍光激光器更是由于其在高密度存儲、新一代DVD系統、激光打印、激光投影及醫療方面的應用引起人們廣泛關注。在實際應用中，器件的穩定性至關重要。GaN激光器熱學特性的提高對實現器件高溫下穩定工作至關重要。在GaN激光器制作方面，目前生長GaN激光器結構采用的襯底有藍寶石襯底、SiC襯底及GaN襯底等。相對于其他襯底，由于藍寶石襯底價格便宜，所以目前得到廣泛使用。但是以藍寶石作襯底有很多不利的方面：其一由于其導熱率很低(只有砷化鎵襯底的一半左右)導致GaN激光器的散熱成為一個難題；其二藍寶石和GaN材料晶格失配嚴重，并且二者的晶格面相差300，使得很難解理出好的激光器腔面。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化鎵基藍光激光器的制作方法，這種方法有利于制備出高質量的激光器腔面并且能夠有效提高激光器的散熱能力，提高管芯的性能和壽命。

本發明一種氮化鎵基藍光激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在藍寶石襯底上利用金屬化學有機氣相沉積方法依次外延生長氮化鎵緩沖層、N型氮化鎵層、N型覆蓋層、N型波導層、有源區多量子阱層、P型波導層、P型覆蓋層、P型氮化鎵層，形成氮化鎵激光器結構；

2)利用干法刻蝕的方法，刻蝕P型氮化鎵層、P型覆蓋層、P型波導層、有源區多量子阱層、N型波導層和N型覆蓋層的部分兩側刻蝕，形成脊型波導；

3)在脊型波導的兩側及N型覆蓋層上制備絕緣保護層；

4)在脊型波導的頂部制備P型電極；

5)在P型電極及絕緣保護層的上表面制備金屬覆蓋層；

6)取一砷化鎵襯底，在該砷化鎵襯底上制備金屬覆蓋層；

7)利用非平面金屬鍵合技術將步驟5)制備好的樣片倒置與步驟6)制備好的樣片鍵合在一起，使兩樣片金屬覆蓋層緊密接觸；

8)在鍵合好的兩樣片之間的空隙處導入導熱絕緣的環氧樹脂封膠，并固化；

9)除去藍寶石襯底，露出N型氮化鎵；

10)在N型氮化鎵上制作N型電極；

11)解理，分割成單個管芯；

12)在解理后的管芯腔面鍍膜；

13)通過焊料層將砷化鎵襯底底部焊接到熱沉上，并分別從熱沉的焊料層上和N型電極上引出P電極引線和N電極引線，完成藍光激光器的制作。

其中P型電極的材料為Ni、Co、Fe、Cr、Al、Cu、Au、Ti、W、Mo、Ta、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os的單層、合金或者多層結構。

其中絕緣保護層的材料為SiO2、SiNx、ZrO2或TiO2。

其中金屬覆蓋層的材料為Ni、Co、Ti、Fe、Cr、Al、Cu、Au、W、Mo、Ta、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os單層、合金或者多層結構。

其中步驟9)中的除去藍寶石襯底，具體方法是先將藍寶石襯底減薄，利用激光劃線的方法在藍寶石襯底背面劃出線條槽，然后利用藍寶石和氮化鎵的濕法腐蝕液，將線條槽底部的藍寶石襯底完全腐蝕掉，接著通過線條槽將氮化鎵緩沖層腐蝕掉，從而將藍寶石襯底從氮化鎵外延片上完全剝離開。

其中N型電極的材料為Ni、Co、Fe、Cr、Al、Cu、Au、W、Mo、Ta、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Os單層、合金或者多層結構。

其中在解理后的管芯腔面鍍膜，是指在垂直脊形波導的一面鍍抗反膜，另一面鍍高反膜。

其中腔面鍍膜采用的材料為SiO2、SiNx、TiO2單膜或多層膜結構。

其中熱沉采用的材料為無氧銅、鎢銅合金、或銅金屬。

附圖說明

為了進一步說明本發明的技術內容，以下結合實施方式及附圖對本發明做一詳細的描述，其中：

圖1表示本發明中以藍寶石為襯底的氮化鎵基激光器的外延結構圖。

圖2表示本發明中制備氮化鎵激光器P區脊型后的剖面圖。

圖3表示本發明中制備完P區脊型的以藍寶石為襯底的外延片和砷化鎵襯底鍵合在一起后的剖面圖。

圖4表示本發明中利用激光劃線在藍寶石襯底被面劃出的線條布局圖。

圖5表示本發明中將藍寶石襯底除去后的剖面圖。

圖6表示本發明中制備N型電極后的剖面圖。