[发明专利]一种制作氮化镓基激光器管芯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术中激光器管芯制作技术领域，尤其涉及一种制作氮化镓基激光器管芯的方法。

背景技术

III-V族GaN基化合物半导体及其量子阱结构激光器(LD)，在增大信息的光存储密度、激光打印、深海通信、大气环境检测等领域有着广泛的应用前景。

如果氮化镓基激光器替代目前的DVD光头，其记录密度可以达到现行的2-3倍；如果打印机采用氮化镓基激光器，其分辨率可以从现在标准的600dpi提高到1200dpi。

深海在蓝光范围有一个窗口，氮化镓基激光器可以用来进行深海探测和通信，在国防领域应用具有深远意义。另外，蓝光激光器也可用于短距离的塑料光钎通信。

现在常用的氮化镓基激光器管芯制作方法是，利用刻蚀的方法形成N型电极的接触区域和激光器的脊型结构，然后利用套刻的方法形成P型和N型欧姆接触电极以及加厚电极，最后分割成设计尺寸大小的激光器管芯。

但是，这种制作氮化镓基激光器管芯的方法使激光器工作电流的注入不均匀，难于制作脊型宽度窄的激光器，同时很难实现激光器的基模工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制作GaN基激光器管芯的方法，使激光器工作电流的注入均匀，易于制作脊型宽度窄的激光器，实现激光器的基模工作。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种制作氮化镓GaN基激光器管芯的方法，该方法包括：

A、在制作的激光器外延结构的表面蒸镀P型欧姆接触电极；

B、利用介质膜或光刻胶作掩膜在蒸镀了P型欧姆接触电极的激光器外延结构上刻蚀出激光器的N型接触区域；

C、利用光刻胶作掩膜刻蚀出激光器的脊型结构，并保留剩余的光刻胶掩膜，；

D、在刻蚀出脊型结构的激光器上蒸镀或沉积介质膜隔离层；

E、采用剥离的方法露出脊型表面的P型欧姆接触电极；

F、采用光刻和蒸镀金属电极的方法形成激光器的P型加厚电极和N型欧姆接触电极。

所述步骤A之前进一步包括制作激光器外延结构，具体制作方法包括：在蓝宝石衬底上利用金属化学有机气相沉积MOCVD方法依次外延生长N型GaN电极接触层、N型铝镓氮AlGaN光限制层、N型GaN波导层、发光有源区、P型GaN波导层、P型AlGaN光限制层和P型GaN电极接触层。

所述步骤A包括：在制作的激光器的外延结构表面采用蒸发的方法蒸镀金属层，并在450至650℃的氮气气氛或氮气与氧气的混合气氛中合金1至15分钟，形成良好的欧姆接触电极。

所述蒸镀的金属层材料为金、银、镍、铂、钯或以上两种或三种金属的合金，其厚度为0.005微米至0.2微米之间。

所述步骤B包括：利用介质膜或光刻胶作掩膜，采用离子束刻蚀技术在蒸镀了P型欧姆接触电极的激光器外延结构上，将设计的N型电极接触区和分割道区域刻蚀至N型GaN电极接触层。

所述步骤C包括：利用光刻胶作掩膜，采用离子束技术刻蚀出激光器的脊型宽度为4微米的脊型结构，保留脊型结构上的剩余光刻胶掩膜。

所述步骤D包括：采用化学气相沉积CVD方法在刻蚀出脊型结构的激光器表面沉积一层厚度为0.2至0.5微米的二氧化硅绝缘薄膜作为介质膜隔离层；所述用作绝缘隔离的介质薄膜的材料为SiO₂、SiN_X、AlN、Al₂O₃、Ta₂O₅或ZrO₂中的至少一种材料。

所述步骤E包括：采用剥离的方法将脊型上的光刻胶溶解掉，同时将光刻胶上的二氧化硅去掉，露出脊型结构上的P型层欧姆接触电极。

步骤F中所述P型加厚电极为Ni/Au金属层，所述Ni的厚度为0.005μm至0.2μm，所述Au的厚度为0.2μm至0.6μm。

所述步骤F之后进一步包括：在N型GaN电极接触层上制备Ti/Al金属层，并在400至700摄氏度合金2至15分钟，然后将激光器外延结构的蓝宝石衬底从背面用研磨的方法将其减薄至70μm到150μm，利用管芯分割技术沿设计好的管芯的分割道将外延片上的激光器管芯分割形成具有腔面和一定腔长的单个激光器的管芯。

所述制备的Ti/Al金属层中Ti的厚度为0.05μm至0.1μm，Al的厚度为0.2至0.6μm；所述利用的管芯分割技术为划片法。

(三)有益效果