CN104465901B - 一种蓝光激光器腔面或led腔面的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，其包括：在蓝宝石衬底上方低温生长GaN缓冲层；在GaN缓冲层上通过金属有机化合物化学气相沉积法外延生长蓝光LED/LD外延层；并在蓝宝石衬底下方选区，选区部分利用光化学辅助湿法刻蚀法刻蚀出周期性的刻蚀槽；在蓝光LED/LD外延层上通过蒸镀工艺进行生长电极，且电极在外延层结构的表面上呈周期性排列，相邻电极间形成的绝缘沟道与刻蚀槽的位置相对应；在绝缘沟道与刻蚀槽相对应的位置进行解理，腔面制备。本发明提高了以蓝宝石为衬底的芯片刻蚀效率，有利于蓝宝石衬底上生长的GaN解理端面的形成。
Description
技术领域
本发明涉及激光器件加工技术领域，尤其涉及一种蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法。
背景技术
目前，蓝宝石作为蓝光GaN基LED/LD的生长衬底，已被广泛而有效地使用。使用蓝宝石作为蓝光LED/LD的衬底有许多优点，首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟，器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。
但蓝宝石衬底是不导电的绝缘材料，而且与生长层晶格不相匹配，硬度较高，因此很难切割成规则的小方块，难以通过解理形成类镜面的谐振腔。早期曾采用磨、抛的方法使其形成镜面，近期多采用干法刻蚀，但也有人尝试采用湿法刻蚀技术获得腔面。也就是，在外延生长结束后，用刻蚀方法去除蓝宝石基底，以利于腔面的解理。湿法刻蚀对腔面的损伤小，成本低，一直是人们追求的方法，目前最有效的湿法刻蚀方法是光化学辅助湿法刻蚀(PEC)。
但在外延生长结束后，对蓝宝石衬底进行湿法刻蚀时，刻蚀时间较长，并且需要较厚的GaN缓冲层，以防止外延结构崩裂或破坏，而生长较厚的GaN缓冲层耗时长，效率低，不利于批量生产。
因此，为了促进蓝宝石LED/LD的批量成产，提高生产效率，找到一种快速刻蚀以蓝宝石为衬底的芯片以方便GaN基LED/LD的解理至关重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，该方法可以提高以蓝宝石为衬底的芯片刻蚀效率，改善刻蚀过程外延层的蹦裂及塌边现象，有利于蓝宝石衬底上生长的GaN解理端面的形成。
本发明提供一种蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，在蓝宝石衬底上方低温生长GaN缓冲层,低温的范围为450-650℃；
步骤2，在所述GaN缓冲层上通过金属有机化合物化学气相沉积法MOCVD外延生长蓝光LED/LD外延层；
步骤3，根据需求在蓝宝石衬底下方选区，选区部分利用光化学辅助湿法刻蚀法刻蚀出周期性的刻蚀槽；
步骤4，在所述蓝光LED/LD外延层上通过蒸镀工艺进行生长电极，且所述电极在外延层结构的表面上呈周期性排列，相邻电极间形成的绝缘沟道与刻蚀槽的位置相对应；
步骤5，在绝缘沟道与刻蚀槽相对应的位置进行解理，形成LD/LED管芯，腔面制备完毕。
进一步的，所述刻蚀槽尺寸为：长20um×深50um。
进一步的，步骤3中采用标准光刻工艺制备SiO2刻蚀掩膜，并用HF溶液去除SiO2。
进一步的，步骤3还要对所述蓝宝石衬底的表面进行选择性腐蚀：
在所述蓝宝石衬底下方涂覆光致抗蚀剂层，通过掩膜对所述光致抗蚀剂层进行选择性曝光后，再对所述光致抗蚀剂层的已曝光部分和未曝光部分进行显影处理，则使得所述蓝宝石衬底表面形成抗蚀剂图形，完成选择性腐蚀。
有益效果：
本发明的蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，在保证外延结构不受到破坏的条件下，减小了腐蚀时间，实现了GaN基LED/LD腔面解理，提高了以蓝宝石为衬底的LED/LD生产效率。
附图说明
图1为本发明的蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法制备的蓝光激光器腔面或LED腔面示意图。
其中，附图标记为：
蓝宝石衬底上的刻蚀槽-1
蓝宝石衬底层-2
GaN缓冲层-3
蓝光LED/LD外延层-4
电极-5。
具体实施方式
本发明采用的新型蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法是：
先在蓝宝石衬底2上低温(550℃左右)生长一层GaN缓冲层3，提供成核中心，以缓解生长过程中由于晶格失配与热失配造成的应力，降低晶片的弯曲度，减少外延层缺陷的产生。
继续在GaN缓冲层3上通过MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积法)外延生长下包层，下波导层等蓝光LED/LD外延层4。成LD/LED管芯后可以进一步对管芯进行封装形成单管器件。
外延生长结束后，在蓝宝石衬底2上利用SiO2掩膜，通过选区光化学辅助湿法刻蚀法刻蚀出一定深度、周期性的刻蚀槽。周期性的刻蚀槽一种实施例是刻蚀槽之间等间距。
选区部分利用光化学辅助湿法刻蚀法可是出周期性的刻蚀槽(衬底下方涂覆光致抗蚀剂，透过掩膜对抗蚀剂层进行选择性曝光，由于抗蚀剂层的已曝光部分和未曝光部分在显影液中溶解速度不同，经过显影后在衬底表面留下抗蚀剂图形，以此为掩膜就可对衬底表面进行选择性腐蚀。
之后将电极5通过蒸镀工艺进行生长，电极5在外延层表面呈周期性排列，相邻电极间为绝缘沟道且绝缘沟道与刻蚀槽的位置相对应。
最终在绝缘沟道与刻蚀槽相对应的位置进行解理。且刻蚀槽1的尺寸为：长20um×深50um。
此方法克服了由于蓝宝石的硬度高等缺点带来的不易解理的问题，避免了由于刻蚀蓝宝石带来的生产效率低、外延层结构崩裂或塌边现象。
该发明的选区光化学辅助湿法刻蚀可以用于以蓝宝石为衬底的LED(发光二极管)材料的湿法刻蚀，以及以蓝宝石为衬底的LD(二极管激光器)材料的湿法刻蚀。
在选区光化学辅助湿法刻蚀过程中，绝缘沟道与刻蚀的周期可以用具有周期性的SiO2掩膜来调节控制。且采用标准光刻工艺制备SiO2刻蚀掩膜，光刻的优点是可以精确地控制形成图形的形状、大小。
本发明采用的技术方案如图1所示，在蓝宝石衬底2上生长GaN缓冲层3，掩膜层，以及后续的下包层、下波导层、注入层、有源区、电子阻挡层、上波导层、上包层、电极接触层等。本方法是在蓝宝石衬底上通过光化学辅助湿法刻蚀法刻蚀出一定深度、周期性排列的刻蚀槽。再将电极通过蒸镀工艺进行生长，电极在外延层表面呈周期性排列，相邻电极间为绝缘沟道，且绝缘沟道与刻蚀槽的位置相对应。最终在绝缘沟道与刻蚀槽相对应的位置进行解理。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在蓝宝石衬底上方低温生长GaN缓冲层,低温的范围为450-650℃；
步骤2，在所述GaN缓冲层上通过金属有机化合物化学气相沉积法MOCVD外延生长蓝光LED/LD外延层；
步骤3，根据需求在蓝宝石衬底下方选区，选区部分利用光化学辅助湿法刻蚀法刻蚀出周期性的刻蚀槽；
步骤4，在所述蓝光LED/LD外延层上通过蒸镀工艺进行生长电极，且所述电极在外延层结构的表面上呈周期性排列，相邻电极间形成的绝缘沟道与刻蚀槽的位置相对应；
步骤5，在绝缘沟道与刻蚀槽相对应的位置进行解理，形成LD/LED管芯，腔面制备完毕。
2.如权利要求1所述的蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，其特征在于，所述刻蚀槽尺寸为：长20um×深50um。
3.如权利要求1所述的蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，其特征在于，步骤3中采用标准光刻工艺制备SiO2刻蚀掩膜，并用HF溶液去除SiO2。
4.如权利要求1所述的蓝光激光器腔面或LED腔面的制备方法，其特征在于，步骤3还要对所述蓝宝石衬底的表面进行选择性腐蚀：
在所述蓝宝石衬底下方涂覆光致抗蚀剂层，通过掩膜对所述光致抗蚀剂层进行选择性曝光后，再对所述光致抗蚀剂层的已曝光部分和未曝光部分进行显影处理，则使得所述蓝宝石衬底表面形成抗蚀剂图形，完成选择性腐蚀。
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