[發明專利]一種半導體激光器芯片歐姆接觸電極及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201310214336.3
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN104218447B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 劉青;湯慶敏;沈燕;任忠祥;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;C23C14/24;C23C14/14
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種半導體激光器芯片歐姆接觸電極及其制備方法與應用，屬于半導體激光器的技術領域。

背景技術

半導體激光在1962年被成功激發，在1970年實現室溫下連續輸出。后來經過改良，開發出雙異質接合型激光及條紋型構造的激光二極管（Laser diode）等，廣泛應用于光纖通訊、光盤讀寫、光纜電視、高效泵浦、激光醫療、材料加工等各領域。

電極制作又稱歐姆接觸制備是制造半導體激光器中看來簡單但十分重要的工藝。由歐姆接觸引入的串聯電阻直接影響器件的直流和頻率特性，它的好壞不僅影響器件的電光轉換效率，而且關系到器件工作的熱狀態，直接影響到器件的可靠性和壽命。

目前半導體芯片金屬電極制備工藝經常使用的制備方法有：熱蒸發、電子束蒸發和濺射等。而電子束蒸鍍是將蒸發材料置于水冷坩堝中，利用電子束直接加熱使蒸發材料汽化并在襯底上凝結形成薄膜的方法。此種金屬薄膜的蒸鍍方法需要采用電子槍作為金屬蒸鍍的能量產生器件。單電子槍蒸鍍設備，即是采用一個電子槍進行薄膜制備的設備。雙電子槍蒸鍍設備是單電子槍蒸鍍設備的發展，設備安裝配置兩個電子槍，可以將兩種金屬置于不同的兩個蒸發源中進行同時和分時蒸鍍。

目前半導體III-V族材料N面歐姆接觸電極普遍采用NiAuGeNiAu、CrAu、TiAu、TiAl等金屬體系電極，P面接觸電極采用AuBe、NiAu、TiAu、PtAu、NiAg等金屬體系電極，蒸鍍時一般采用單電子槍設備進行蒸鍍，按次序完成一種金屬的蒸鍍后再蒸鍍另一種金屬。隨著雙電子槍設備的發展，金屬蒸鍍可實現了兩種或多種金屬的混合蒸鍍，但在GaAs半導體二極管器件上應用雙電子槍實現混合層蒸鍍工藝目前還沒有。

中國專利CN102130259A公開了一種發光二極管的復合電極及其制作方法。一種發光二極管芯片的復合電極，其結構自下而上分別為：歐姆接觸金屬層、第一隔離金屬層、填充金屬層、第二隔離金屬層、表面金屬層，其中，第二隔離金屬層和表面金屬層覆蓋在歐姆接觸金屬層、第一隔離金屬層和填充金屬層的上面和側面，完全將這三個電極層包裹在電極內部。

中國專利CN202084572U公開了一種氮化物發光二極管的歐姆接觸電極，其由依次在氮化物半導體上的歐姆接觸層、過渡層和金屬鋁層組成，或由依次在氮化物半導體上的歐姆接觸層和金屬鋁層組成。其中其過渡層金屬為鎳或鈦。

中國其他歐姆接觸電極的相關的專利還有CN101783381A、CN101814479A等，其主要是包覆式擴展電極和設置電極接觸孔方面的專利。

中國專利CN1787237涉及一種發光二極管芯片，包括藍寶石襯底、在所述襯底上外延生長的N型氮化鎵和P型氮化鎵半導體材料，還包括在所述氮化鎵半導體材料上制備的透明導電薄膜，所述透明導電薄膜包括氧化銦錫層和鎳金合金層。制備所述發光二極管芯片的步驟包括：1)刻蝕部分暴露N型氮化鎵；2)在P型氮化鎵上先后蒸鍍或濺射鎳金，然后再進行合金；3)蒸鍍或濺射氧化銦錫層，然后再進行合金；4)蒸鍍或濺射PN電極。

以上所提到的專利文獻，其金屬歐姆接觸電極的制備，采用傳統方法蒸鍍或濺射工藝，由下而上依次制備的多種不同的單質金屬層，其提到的合金金屬層，均采用合金金屬源（靶材）單電子束蒸鍍或是濺射，與本發明相比，其金屬與金屬之間存在更大的相變，從而導致膜層間應力大、抗熱疲勞性能低。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種半導體激光器芯片歐姆接觸電極。

本發明還提供一種半導體激光器芯片歐姆接觸電極的制備方法，所述的制備方法是在歐姆接觸金屬過程中通過雙電子槍設備實現同時或分時多種金屬的蒸鍍，從而實現單一金屬層之間金屬層過渡層漸變，可有效降低器件界面引起的應力，提高器件抗熱疲勞性能。

本發明的技術方案：

一種半導體激光器芯片歐姆接觸電極，包括在半導體激光器芯片上制備有歐姆接觸電極，所述的歐姆接觸電極包括由下而上依次制備的多種單質金屬層，在相鄰不同種類單質金屬層之間制備有含該相鄰兩種單質金屬的混合金屬層。本發明所述的單質金屬層的金屬為可用于蒸鍍歐姆接觸電極金屬，屬于現有公知技術。

根據本發明優選的，所述歐姆接觸電極的單質金屬層和混合金屬層的總層數為2N+1層，其中N≥1。

根據本發明優選的，在相鄰不同種類單質金屬層之間制備有含該相鄰兩種單質金屬的混合金屬層，所述混合金屬層中所含相鄰兩種單質金屬的體積比為1:（0.05～20）。