CN103178440A - 一种半导体激光器腔面钝化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体激光器腔面钝化方法及装置，包括：将半导体激光器巴条送入真空室，并进行抽真空；往所述真空室中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气；使所述氢气和氮气混合气形成等离子体，以利用所述等离子体对所述半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理；在离子钝化处理后的所述半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。通过上述方式，本发明能够解决半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差等问题，且重复性好，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器领域，特别是涉及一种半导体激光器腔面钝化方法及装置。
背景技术
半导体激光器的寿命主要受外延材料质量影响及腔面COD（灾变性光学损伤，Catastrophic Optical Damage）限制。高功率、高亮度的半导体激光器光源在使用过程中会出现功率退化、失效等可靠性问题，尤其是腔面部分，腔面COD的产生会使激光器突然失效。因此，为了提高半导体激光器的可靠性，腔面镀膜工艺成为半导体激光器的关键核心技术之一。
而在腔面镀膜之前，需要进行腔面钝化。腔面钝化是指为了提高器件COD水平，采用特殊技术手段对腔面进行处理。常规的方法有两类，一类是真空解理，另一类是用氩气离子对腔面进行离子清洗。真空解理室是在高真空环境中进行激光器巴（Bar）条的解理和镀膜，以达到消除界面态的效果。但是这种真空解理技术复杂，操作设备昂贵。氩气离子对腔面的清洗工艺比较简单，但是效果不佳，不能有效的去除腔面表面的界面态和杂质。
由此可以看出，现有的半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种半导体激光器腔面钝化方法及装置，能够解决半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差等问题，且重复性好，适合工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种半导体激光器腔面钝化方法，包括：
将半导体激光器巴条送入真空室，并进行抽真空；
往真空室中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气；
使氢气和氮气混合气形成等离子体，以利用等离子体对半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理；
在离子钝化处理后的半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。
其中，氢气和氮气混合气中氢气与氮气的比例在1:4至1:20之间。等离子体的离子能量在20ev至500ev之间。离子钝化处理的时间为30秒至30分钟。阻挡层为非氧化物层。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种半导体激光器的腔面钝化装置，包括：
真空室，用于容纳半导体激光器巴条，并进行抽真空；
气体源，用于往真空室中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气；
霍尔离子源，用于使氢气和氮气混合气形成等离子体，以对半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理；
镀膜设备，用于在离子钝化处理后的半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。
其中，氢气和氮气混合气中的氢气与氮气比例在1:4至1:20之间。等离子体的离子能量在20ev至500ev之间。离子钝化处理的时间在30秒至30分钟。阻挡层为非氧化物层。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过用带霍尔离子源的离子辅助电子束蒸发设备进行腔面钝化，并采用非氧化物作为阻挡层，能够解决半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差等问题，且重复性好，适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明第一实施例的半导体激光器腔面钝化方法流程图；
图2是本发明第二实施例的半导体激光器腔面钝化装置示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明第一实施例的半导体激光器腔面钝化方法流程图。本实施例的半导体激光器腔面钝化方法包括以下步骤：
步骤101：将半导体激光器巴条送入真空室，并进行抽真空。在本实施例中，真空室内的真空度需要抽至10-4Pa以上。
步骤102：往真空室中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气。在本实施例中，氢气和氮气混合气中氢气和氮气的比例在1:4至1:20之间，混合气体流量在1sccm（standard-state cubic centimeter per minute，标况毫升每分）至100sccm之间。氢气和氮气混合气体形成的等离子体既有氢离子又有氮离子，其中，氢离子能去除半导体腔面面上的O离子及其他杂质离子，氮离子能减少腔面的悬挂键，降低腔面的表面态。
步骤103：使氢气和氮气混合气形成等离子体，以利用等离子体对半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理。优选的，用霍尔离子源使氢气和氮气混合气形成等离子体，霍尔离子源的有效范围和均匀区大，等离子体的离子能量范围在20ev至500ev之间，并且能量可控，能起到钝化作用的同时，又不会导致腔面物理损伤，工艺简单，重复性好，适合工业化生产。离子钝化处理的时间为30秒至30分钟。而在步骤101中，需要将半导体激光器巴条放置在离子源工作的有效区域内，并且需要进行镀膜的腔面对着离子源方向。
步骤104：在离子钝化处理后的半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。在本实施例中，阻挡层为非氧化物层，优选为氮化硅、硅、硫化锌或者硒化锌等材料，使用离子辅助电子束蒸发设备镀设阻挡层。离子辅助电子束蒸发设备带有霍尔离子源，比现有技术中的真空解理设备简单、便宜，能够解决半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差等问题，且重复性好，适合工业化生产。
在本实施例中，半导体激光器腔面进行钝化处理后，再用正常的工艺在半导体激光器巴条的前腔面上镀上增透膜，在半导体激光器巴条的后腔面镀上高反膜。
请参阅图2，图2是本发明实施例的半导体激光器腔面钝化装置示意图。如图2所示，半导体激光器腔面钝化装置20包括气体源201、霍尔离子源202、镀膜设备203以及真空室204。
真空室204用于容纳半导体激光器巴条，并进行抽真空。优选的，真空室内的真空度需要抽至10-4Pa以上。
气体源201，用于往真空室204中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气。在本实施例中，氢气和氮气混合气中氢气和氮气的比例在1:4至1:20之间，混合气体流量在1sccm至100sccm之间。
霍尔离子源202，用于使氢气和氮气混合气形成等离子体，以对半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理。氢气和氮气混合气体形成的等离子体既有氢离子又有氮离子，其中，氢离子能去除半导体腔面面上的O离子及其他杂质离子，氮离子能减少腔面的悬挂键，降低腔面的表面态。在本实施例中，霍尔离子源202的有效范围和均匀区大，等离子体的离子能量范围在20ev至500ev之间，并且能量可控，能起到钝化作用的同时，又不会导致腔面物理损伤，工艺简单，重复性好，适合工业化生产。离子钝化处理的时间为30秒至30分钟。
镀膜设备203，用于在离子钝化处理后的半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。在本实施例中，阻挡层为非氧化物层，优选为氮化硅、硅、硫化锌或者硒化锌等材料。
在本实施例中，半导体激光器巴条放置在霍尔离子源202工作的有效区域内，需要进行镀膜的腔面对着霍尔离子源202方向。
当半导体激光器腔面进行钝化处理后，再用正常的工艺在半导体激光器巴条的前腔面上镀上增透膜，在半导体激光器巴条的后腔面镀上高反膜。
在上述实施例中，霍尔离子源202和镀膜设备203共同构成离子辅助电子束蒸发设备，比现有技术中的真空解理设备简单、便宜，能够解决半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差等问题，且重复性好，适合工业化生产。
综上所述，本发明通过用带霍尔离子源的离子辅助电子束蒸发设备进行腔面钝化，并采用非氧化物作为阻挡层，能够解决半导体激光器腔面钝化工艺复杂，钝化效果差等问题，且重复性好，适合工业化生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种半导体激光器的腔面钝化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将半导体激光器巴条送入真空室，并进行抽真空；
往所述真空室中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气；
使所述氢气和氮气混合气形成等离子体，以利用所述等离子体对所述半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理；
在离子钝化处理后的所述半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢气和氮气混合气中氢气与氮气的比例在1:4至1:20之间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体的离子能量在20ev至500ev之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子钝化处理的时间在30秒至30分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻挡层为非氧化物层。
6.一种半导体激光器的腔面钝化装置，其特征在于，包括：
真空室，用于容纳半导体激光器巴条，并进行抽真空；
气体源，用于往所述真空室中通入预定流量和比例的氢气和氮气混合气；
霍尔离子源，用于使所述氢气和氮气混合气形成等离子体，以对所述半导体激光器巴条的腔面进行离子钝化处理；
镀膜设备，用于在离子钝化处理后的所述半导体激光器巴条的腔面上镀设一层阻挡层。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述氢气和氮气混合气中的氢气与氮气比例在1:4至1:20之间。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述等离子体的离子能量在20ev至500ev之间。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述离子钝化处理的时间在30秒至30分钟。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述阻挡层为非氧化物层。
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