[发明专利]一种氮化镓激光器巴条解理的方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓激光器巴条解理的方法，属于半导体光电子器件工艺技术领域，该方法通过深刻蚀出宽解理导向槽以及V型窄导向槽，使得刻蚀深度能够穿透整个外延层，再进行背面减薄、刻蚀、电极生长工艺，再通过激光切割与Loomis解理机滚轮的方法在样品正面进行解理，从而获得巴条腔面，目的是在于对巴条解离提供了更强的指向性，大大提高了巴条解离的成功率，并且能够产生更平滑的腔面，可以应用于氮化镓激光器的生产和制造领域。

技术领域

本发明涉及一种氮化镓基半导体激光器巴条解理的方法，属于半导体光电子器件工艺技术领域。

背景技术

氮化镓基激光器指以GaN材料为基本工作物质而产生激光的器件。其主要工作原理在于通过一定的激励方式（电注入、光泵浦等方式），在GaN材料体系的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。基于F-P腔的大功率氮化镓激光器和DFB（分布反馈式）激光器均采用边发射的有源区出光模式，利用半导体晶体的天然解理面作为反射面形成谐振腔，并在腔内形成自激震荡，从而实现从谐振腔端面出光。由于其出色的性能特点，使得氮化镓基激光器在量子技术、水下通信、光信息存储、激光显示等众多技术领域得到广泛的应用。

作为GaN基激光器制备过程中一项十分重要的工艺技术，巴条解理后得到腔面质量的好坏将会直接影响GaN基激光器的阈值电流、输出功率，从而会进一步影响激光器的稳定性和可靠性。但与InP 、GaAs基等材料不同，六方晶系 GaN为纤锌矿结构，低指数晶面a面、m面与c面垂直，m面为GaN的第一解理面，因而一般均以GaN的m面作为激光器的腔面。但当在GaN外延层上生长激光器结构时，由于晶格失配和热失配等因素，激光器外延层中会产生较大的应力，这种应力容易在机械解理巴条时释放，从而易出现内部应力较大的激光器外延层从GaN衬底上分开的现象，这种情况也容易影响到激光器的阈值特性等。

目前氮化镓激光器的巴条解理方法主要集中于激光端面切割+裂片机和金刚刀跳跃切割+滚轮这两种机械解离方法，这两种方法也主要应用于GaN激光器的P面结构构造完成后减薄至120µm以下厚度的情况下。但激光端面切割+裂片机的解离方法并且会经常存在解离方向并未按照解离槽方向裂开的情况，解理成功率不高，并且容易在腔面形成不良条纹，并且延伸至有源区，从而影响到激光器的光电学性能。此外，金刚刀跳跃切割+滚轮方法由于金刚刀切割精度较差，也会经常出现解离面偏离预期的导向槽，并且在巴条腔面容易出现小面积、高密度的台阶，并且金刚石在切割过程中由于其机械压力容易在导向槽旁边的高应变外延层中形成有害的裂缝，从而影响到激光器的最终性能。

发明内容

本发明的目的在于给出一种氮化镓基激光器巴条解理的方法，通过这种方法提高GaN激光器的巴条解理成功率及腔面质量，从而提高GaN激光器的稳定性和可靠性。

一种氮化镓基激光器巴条解理的方法，其特征包括以下步骤：

步骤1：在GaN外延片上通过光刻、刻蚀、镀膜等工艺将GaN基激光器脊型结构以及P面电极制备完成，样品表面除了脊型结构区域以外均有SiO₂绝缘层覆盖，并通过激光划片工艺切割得到GaN激光器样品，切割后的样品在巴条的两端留下距离样品边缘留有一定的空白距离，以便进行大沟道的刻蚀。

步骤2：在划片得到的样品的P面，通过光刻技术制备出长度大于或等于300µm，宽度大于或等于40µm以上的大解理导向槽的光刻图形，以及小于或等于3µm宽的小解理导向槽的光刻图形，并且在距离每个脊型结构的一定距离处被中断，以及宽度大于或等于20µm的垂直于解理边的单管隔离导向槽的光刻图形。

制备大小解理导向槽的光刻图形、单管隔离导向槽的光刻图形的区域均为无胶区域。

步骤3：采用反应离子刻蚀技术以光刻胶为软掩膜进行SiO₂绝缘层的刻蚀，将暴露在空间的SiO₂刻蚀完毕，采用有机清洗的方法将残余的光刻胶进行清洗去除。