[發(fā)明專利]氮化鎵激光器腔面的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310637212.6
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103701037A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田迎冬;董鵬;張韻;閆建昌;孫莉莉;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種氮化鎵材料的激光器腔面的制作方法。?

背景技術(shù)

氮化鎵激光器隨著氮化鎵(GaN)材料晶體質(zhì)量的改善，工藝條件的優(yōu)化和襯底條件的改善，相關(guān)的技術(shù)得到蓬勃的發(fā)展。十余年間，人們已經(jīng)在該領(lǐng)域取得了相當(dāng)明顯的成績。外延生長技術(shù)的進(jìn)步、低缺陷襯底材料和成熟的器件設(shè)計，已經(jīng)使高性能GaN基藍(lán)光激光器成為現(xiàn)實。這些產(chǎn)品已作為關(guān)鍵部件應(yīng)用于下一代DVD播放系統(tǒng)中，比如藍(lán)光光盤等。此外，這些激光器也適用于投影顯示、高精度印刷和光學(xué)傳感等領(lǐng)域。氮化鎵材料以其獨特的能帶結(jié)構(gòu)，其制作的激光器的發(fā)光波長覆蓋紫外和綠光波段，使之能成為激光全色顯示的光源。特別是紫外波段的氮化鎵激光器在大氣探測、空氣和水凈化、精密光刻、印刷和檢測、空間紫外通訊(非視距傳輸)、化學(xué)傳感等方面有很大的潛在應(yīng)用。腔面的制作對于激光器的工藝是至關(guān)重要的，實驗證實了腔面平整度的改善可以降低閾值電流，增加斜率效率。?

目前氮化鎵激光器腔面的制作方式包括解理和刻蝕兩種：解理的方式是先將外延片襯底的厚度減薄至小于100μm后，沿氮化鎵(GaN)材料的m面{1?-1?0?0}解理得到激光器腔面，但是由于GaN材料的c面相對于藍(lán)寶石襯底存在30°旋轉(zhuǎn)，對應(yīng)GaN材料m面的是藍(lán)寶石的a面，而藍(lán)寶石的最佳解理面為r面，采用解理的方式制得的激光器腔面，由于襯底和外延層解理面的角度偏差容易形成臺階，增加腔面的粗糙度。刻蝕的方法是通過感應(yīng)等離子(ICP)、聚焦離子束(FIB)、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等干法腐蝕工藝刻蝕出垂直結(jié)構(gòu)的臺面來制作腔面，刻蝕的等離子體中對腔面的轟擊作用很強，從而刻蝕得到的腔面的粗糙度很大。腔面的粗糙度對激?光器性能影響很大，粗糙的腔面會使放射率降低，從而增大閾值電流密度，甚至無法激射。?

一般情況下，生長在藍(lán)寶石襯底上的氮化鎵激光器通過感應(yīng)等離子體刻蝕的方法制定激光器諧振所需要的諧振腔的腔面，但是這種制作方法會由于等離子體在刻蝕過程中對腔面的轟擊作用不均勻而導(dǎo)致表面出現(xiàn)條紋狀的損傷，相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果表面這種條紋狀損傷導(dǎo)致其反射率大大降低，從而使得激光器的閾值密度大大增加，甚至無法產(chǎn)生諧振；一般的酸性或是堿性的溶液對于生長得到的c面的氮化鎵材料沒有腐蝕作用，通過等離子體刻蝕得的腔面一般為m面，堿性溶液在加熱的情形下能夠腐蝕m面的氮化鎵材料，從而使得其表面變得平整光滑。?

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題?

本發(fā)明的目的在于，消除傳統(tǒng)的氮化鎵腔面的制作方法對腔面造成的損傷，提高腔面的發(fā)射率。?

(二)技術(shù)方案?

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種氮化鎵激光器腔面的制作方法，包括如下步驟：?

步驟S1：在襯底上外延生長氮化鎵激光器結(jié)構(gòu)，得到氮化鎵外延片，所述氮化鎵激光器結(jié)構(gòu)從襯底一側(cè)依次包括n型歐姆接觸層、n型限制層、n型波導(dǎo)層、量子阱、電子阻擋層、p型波導(dǎo)層、p型限制層、p型歐姆接觸層；步驟S2：在所述p型歐姆接觸層上涂覆光刻膠，形成光刻膠層；步驟S3：使用光刻版對所述光刻膠層進(jìn)行光刻；步驟S4：在所述光膠層上蒸鍍金屬；步驟S5：去除光刻膠層，在p形型歐姆接觸層上得到金屬掩膜；步驟S6：根據(jù)金屬掩膜的圖案從所述p型歐姆接觸層進(jìn)行刻蝕，依次刻蝕掉所述p型歐姆接觸層、p型限制層、p型波導(dǎo)層、電子阻擋層、量子阱、n型波導(dǎo)層和n型限制層；步驟S7：對所述外延片進(jìn)行腐蝕，以去除腔面上由刻蝕造成的條紋狀損傷，并對腔面進(jìn)行側(cè)向腐蝕，使腔面變得垂直并且平滑；步驟S8：去除所述金屬模板。?

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，步驟S1中外延的方法包括MOCVD、MBE、HVPE方法。?

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，襯底的材料是藍(lán)寶石、SiC、GaN或是AlN。?

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，步驟S2采用的光刻膠為負(fù)型光刻膠。?

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，金屬掩膜的材料為Ni、Ti/Ni或是Cr/Ni。?

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，所述步驟S6采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕，刻蝕氣體為Cl₂、Ar₂、BCl₃。?

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，步驟S7中采用堿性腐蝕溶液進(jìn)行腐蝕。?

(三)有益效果?