[发明专利]一种量子点超辐射发光二极管及其制作方法

权利要求书

1.一种量子点超辐射发光二极管的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

一次外延生长步骤：采用MBE生长一次外延结构，其结构沿晶向依次包括N⁺-GaAs衬底层(1)、N-GaAs缓冲层(2)、N-AlGaAs覆盖层(3)、AlGaAs下限制层(4)、含多层InAs量子点的有源区(5)、AlGaAs上限制层(6)、P-AlGaAs覆盖层(7)、P-GaAs保护层(8)；其中有源区(5)包括第一未掺杂GaAs层、多层InAs量子点和第二未掺杂GaAs层，每层InAs量子点包括InAs量子点(9)、InGaAs覆盖层(10)和GaAs覆盖层(11)；

形成脊形状的步骤：去除所述一次外延结构中的P-GaAs保护层(8)后，沉积介质膜、光刻、刻蚀介质膜、腐蚀形成脊结构；其中，所述脊结构包括直波导区域(16)和锥形波导区域(15)，锥形波导区域(15)与直波导区域(16)相连，锥形波导区域(15)靠近出光端面(17)，直波导区域(16)靠近背光端面(18)；

生长掩埋异质结的步骤：采用MOCVD外延生长对形成脊结构的片子进行掩埋生长，形成掩埋异质结结构；

蒸发N、P型电极的步骤：对片子进行沉积钝化层、光刻、刻蚀钝化层、沉积P面金属、减薄、沉积N面金属、合金，形成芯片；

镀膜步骤：对片子沿晶向解离成巴条，对巴条出光、背光端面进行蒸镀光学膜。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述一次外延生长步骤具体为，在N⁺-GaAs衬底层(1)上，500℃下MBE生长掺杂浓度1×10¹⁸ 200nm N-GaAs缓冲层(2)、掺杂浓度1×10¹⁸ 100nm N-AlGaAs覆盖层(3)、200nm AlGaAs下限制层(4)、含多层InAs量子点的有源区(5)，接着500℃下生长200nm AlGaAs上限制层(6)、掺杂浓度1×10¹⁸ 100nm P-AlGaAs覆盖层(7)、掺杂浓度1×10¹⁸ 10nm P-GaAs保护层(8)。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述InGaAs覆盖层(10)具体为In_0.05Ga_0.95As覆盖层(10)，含多层InAs量子点的有源区(5)为含四层InAs量子点的有源区，所述有源区(5)的具体生长方法如下：500℃下生长100nm第一未掺杂GaAs层，生长2ML的InAs量子点(9)，生长5nm In_0.05Ga_0.95As覆盖层(10)，将生长温度提高至600℃，退火30s，接着生长25nm的GaAs覆盖层(11)，从而在未掺杂GaAs层上生长出第一层InAs量子点；将温度降至500℃，在之前生长的GaAs覆盖层(11)上生长2ML InAs量子点，生长5nm In_0.08Ga_0.92As覆盖层，将生长温度升高至600℃，退火30s，生长25nm GaAs覆盖层，从而在第一层InAs量子点上生长出第二层InAs量子点；再次重复上述InAs量子点生长步骤，直到在第二层InAs 量子点上生长出第三层InAs量子点和在第三层InAs量子点上生长出第四层InAs量子点；再在500℃下在第四层InAs量子点上生长100nm第二未掺杂GaAs层，完成有源区生长。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述形成脊形状的步骤具体为：去除P-GaAs保护层，沉积250nm的SiO₂介质层，光刻形成脊图案，RIE刻蚀点曝光区域介质层，采用H₂O:H₂O₂:H₂SO₄(8:8:1)腐蚀液，在室温下腐蚀至N-GaAs缓冲层(2)，形成脊结构，腐蚀深度1.2μm，脊宽为2um。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，直波导区域(16)与芯片端面法向成2～5°夹角；锥形波导区域(15)张角为2～5°。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述直波导区域(16)与芯片端面法向成3°夹角。