[發明專利]制作氮化鎵半導體元件中劈裂鏡面的方法

無效

• 申請號: 200710079804.5
• 申請日: 2007-02-14
• 公開（公告）號: CN101247022A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 陳偉立
• 申請（專利權）人: 陳偉立
• 主分類號: H01S5/00
• 分類號: H01S5/00;H01L33/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;梁揮

技術領域

本發明涉及一種制作氮化鎵半導體元件中劈裂鏡面的方法，尤其涉及一種以高功率激光制作氮化鎵半導體元件中劈裂鏡面的方法。

背景技術

在光電產業中，以氮化鎵系化合物為基材的半導體廣泛地使用于各種光電元件中，如藍光發光二極管(blue?light?emitting?diodes；blue?LEDs)，白光發光二極管(white?light?emitting?diodes；white?LEDs)和激光二極管(laser?diode；LD)。

上述幾類以氮化鎵為主要基材的二極管的發明可說是次世代的白光照明，全彩顯示器和高容量光驅等產業領域的主要推手。例如需要高功率光源的高容量光驅便采用了波長為405納米(nm)的側射型激光二極管(edge?emittinglaser?diode)。

在包含法布里-珀羅(Fabry-Perot)共振腔的半導體激光中，其共振腔內往返增益(round-trip?gain)的效率依賴共振腔兩端垂直鏡面的平整度而定。因此，如何增進共振腔兩端鏡面平整度的工藝實為制作半導體激光急需改善的課題。

目前氮化物Fabry-Perot共振腔激光的端面鏡主要有三種制造方法。第一種方法如美國專利7015053號所述，是以活性離子蝕刻(Reactive?Ion?Etch；RIE)、感應耦合等離子(Inductively?Coupled?Plasma；ICP)等干蝕刻技術制造激光端面鏡。此法無法避免光刻膠于蝕刻過程產生的變形，鏡面平整度約在5納米以上，而維持鏡面垂直度也是工藝的一大考驗。

第二種方法如美國專利6379985號所述，是將藍寶石基板磨薄，再將其劈裂，此法與立方(Cubic)結構基板的劈裂工藝類似，但因氮化物薄膜與藍寶石基板的晶格方向不一致，微觀上薄膜劈裂面呈鋸齒狀，無法得到如砷化鎵磷化銦等材料的原子級平整度劈裂鏡面。

第三種方式如美國專利5985687號所述，是先將長在藍寶石基板上的氮化物薄膜利用激光剝離技術轉置到容易劈裂的基板上，如Si(100)、GaAs(100)、InP(100)，將纖維鋅礦(Wurtzite)結構的氮化物薄膜<100>方向對準立方結構基板的<110>方向，再劈裂基板即可得到劈裂鏡面。此法在基板轉置時需要對準薄膜與基板方向，稍有誤差即易產生類似第二種方法的鋸齒狀劈裂面，而較復雜的工藝制造成本也較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種制作氮化鎵半導體元件中劈裂鏡面的方法，以形成平整度較佳的平滑鏡面。

根據本發明的上述目的，提出一種氮化鎵半導體元件中劈裂鏡面的方法。依照本發明一較佳實施例，至少包含下列步驟：

(A)在一透明基板上形成一緩沖層；

(B)在該緩沖層上形成一活性層；

(C)在該活性層上以光刻膠定義一圖案；

(D)將該圖案內曝光顯影露出該活性層為止；

(E)將該圖案內露出的該活性層蝕刻約50-300納米深的淺蝕刻區；

(F)清除光刻膠；

(G)在該活性層上形成一光刻膠；

(H)在該光刻膠上定義一圖案，該圖案至少包含一保留區，兩個犧牲區與兩個凹陷圖案，且該犧牲區連接于該保留區的兩側，該凹陷圖案則分別介于該保留區與該犧牲區之間；該犧牲區與該凹陷圖案位于步驟(E)的淺蝕刻區內，且該凹陷圖案位于該淺蝕刻區內距其邊緣約1-5微米；

(I)將該圖案內的光刻膠曝光顯影至露出該活性層為止，再沉積一金屬層至該活性層上；

(J)以舉離(lift-off)方式去除光刻膠并得到定義的金屬圖案；

(K)依序將未被該金屬層所覆蓋的該活性層與該緩沖層的部分蝕刻至露出該透明基板為止；

(L)以一溶液清除該金屬層；

(M)在該活性層上沉積一第一型接面金屬層；

(N)在一轉置基板上沉積一金屬層，成分為金；

(O)將該透明基板與該轉置基板接合；

(P)以一激光脈沖由該透明基板的底面往頂面照射掃瞄，分解該緩沖層底部的部分厚度，且至少一緩沖層被分解殘留的金屬成分留于該透明基板上；

(Q)移除透明基板，以一溶液清除該殘留金屬成分，且該犧牲區在轉置基板上形成懸空結構；

(R)在該緩沖層上沉積一第二型接面金屬層，成分為鎳和金、鈦和鋁和鉑和金、或鉻和鉑和金的合金；以及

(S)將位于該犧牲區的該緩沖層與該活性層由該凹陷圖案處進行劈裂，則該保留區的兩側即形成兩個劈裂鏡面。