[發明專利]一種GaN襯底激光二極管的制造方法

有效

• 申請號: 201210353426.6
• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN102832539A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 虞浩輝;周宇杭
• 申請（專利權）人: 江蘇威納德照明科技有限公司
• 主分類號: H01S5/323
• 分類號: H01S5/323
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明涉及一種激光二極管的制造方法。

背景技術

激光二極管（LD）是一種由半導體材料形成二極管，其基本結構包括襯底以及依次沉積在襯底上的P/N型包覆層、有源層和P/N型包覆層，以及N型和P型包覆層上的歐姆接觸。襯底作為LD這座大廈的地基，具有重要的作用。藍寶石是一種常用的LD襯底，但由于其與其上的異相外延層的晶格和熱應力失配，發熱后由于膨脹程度不同會崩裂，導致器件損壞。另外一類LD襯底包括GaN，GaAs，InP等半導體材料。作為襯底的上述半導體材料中一般都會包括各種缺陷，例如位錯、間隙或空位等，缺陷會引起晶體應變，應變會造成襯底上外延層的品質及性能降低，導致激光二極管的壽命縮短。多年來，隨著半導體技術的發展，經過本領域技術人員的長期研究和實踐，形成了較為完善的晶體生長工藝流程，減少了半導體襯底材料生長過程中形成的缺陷密度。但是，人們還希望得到缺陷密度更低的襯底，制得性能更佳、壽命更長的激光二極管。如何進一步減少或消除缺陷成為本領域急需解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種GaN襯底激光二極管的制造方法，該方法可以明顯的減小激光二極管襯底中的晶體缺陷密度，提高激光二極管的性能和壽命。

本發明的GaN襯底激光二極管包括p-GaN襯底，在襯底上依次沉積了p型包覆層、p型光導層和有源層，其中，

P型包覆層是p-Al_aIn_bGa_1-a-bN，其中0≤a，b，a+b≤1；

p型光導層為p-Al_cIn_dGa_1-c-dN，其中0≤c，d，c+d≤1；

有源層是超晶格結構的p-Al_eIn_fGa_1-e-fN/p-AI_gIn_hGa_1-g-hN多量子阱層，其中0≤e，f，g，h，e+f，g+h≤1。

在有源層4上還依次沉積了n型阻擋層、n型光導層6和n型包覆層7，其中n型阻擋層5是n-Al_iIn_jGa_1-i-jN，n型光導層6是n-Al_kIn₁Ga_1-k-1N，n型包覆層7是n-Al_mIn_nGa_1-m-nN，其中0≤i，j，k，l，m，n，i+j，k+1，m+n≤1。

本發明的GaN襯底激光二極管的制造方法包括如下步驟，首先形成GaN襯底，其次在襯底上依次沉積了p型包覆層、p型光導層、有源層、n型阻擋層、n型光導層和n型包覆層。

其中形成GaN襯底的方法包括如下步驟：

（1）在常溫常壓下，將GaN晶片放入高溫高壓裝置中，在高溫高壓裝置中加入傳壓介質，該傳壓介質為NaCL和液氮；

（2）對GaN晶片加熱的同時加壓，加熱溫度為820～880℃，加壓壓力為4.1~4.6GPa，保持10～15分鐘。其中，加熱速率為100℃/分鐘，加壓速率為0.2～0.3GPa/分鐘。

（3）停止加熱，使GaN晶片冷卻至常溫；同時緩慢卸壓，使GaN晶片恢復至常壓。卸壓速度為0.5～0.8GPa/分鐘。

（4）在高溫高壓裝置中退火20～30分鐘后，取出GaN晶片。

附圖說明

圖1為本發明的GaN襯底激光二極管的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

圖1示出了本發明的激光二極管的結構示意圖。其包括p-GaN襯底1，在襯底1上依次沉積了p型包覆層2、p型光導層3和有源層4。

P型包覆層2是p-Al_aIn_bGa_1-a-bN，p型光導層3為p-Al_cIn_dGa_1-c-dN，其中0≤a，b，c，d，a+b，c+d≤1。

包覆層2也可以是p-Al_aIn_bGa_1-a-bN超晶格。