CN111279564B - 一种激光二极管及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光二极管及其制作方法。其中，所述激光二极管包括：衬底，以及位于衬底上的堆叠层，所述堆叠层包括：N型层，活性层，表面具有脊状条的P型层以及DBR覆盖层；其特征在于，所述脊状条的端面为第一斜面，所述脊状条与所述DBR覆盖层的接触面包括第一斜面。所述制作方法包括步骤：在衬底上依次外延生长N型层、活性层和P型层，并制作带有脊状条的P型层；沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂，得到脊状条的端面为第一斜面；进行DBR覆盖层生长，所述DBR覆盖层与所述脊状条的接触面包括所述第一斜面。它旨在解决垂直腔面造成边角的DBR覆盖不好，侧镀的DBR又会影响到激光二极管的共晶，从而导致的激光二极管电性不良。

Description

一种激光二极管及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体发光二极管领域，尤其涉及一种激光二极管及其制作方法。
背景技术
GaN基的发光二极管和激光二极管已经取得了广泛研究和市场应用；特别是在激光显示和激光投影，例如GaN蓝色和绿色激光二极管(英文为Laser Diode,简称LD)，激光二极管的结构主要是边发射脊波导结构。激光二极管采用边发射脊波导结构，需要在Bar两端镀上分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflection，DBR)制作法布里-珀罗(F-P)腔形成共振；常规腔面都是直角形状造成边角的DBR覆盖不好，应力大易破裂，侧镀的DBR又会影响到LD的共晶，从而影响电性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的至少在于提供一种激光二极管及其制作方法，旨在解决垂直腔面造成边角的DBR覆盖不好，侧镀的DBR又会影响到LD的共晶，从而导致的LD电性不良。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个实施方式提供一种激光二极管，包括：衬底，以及位于衬底上的堆叠层，所述堆叠层包括：N型层，活性层，表面具有脊状条的P型层以及DBR覆盖层；所述脊状条的端面为第一斜面，所述脊状条与所述DBR覆盖层的接触面包括第一斜面。
可选地，所述第一斜面与脊状条的下表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。
可选地，所述衬底的端面为第二斜面，所述衬底与所述DBR覆盖层的接触面包括第二斜面。
可选地，所述第二斜面与所述衬底的上表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。
可选地，所述第一斜面位于所述P型层上。
可选地，所述N型层包括N型金属层。
可选地，所述P型层包括P型金属层。
可选地，所述P型层还包括上波导层。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个实施方式一种激光二极管的制作方法，其特征在于，包括步骤：
在衬底上依次外延生长N型层、活性层和P型层，并制作带有脊状条的P型层；
沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂，得到脊状条的端面为第一斜面；
进行DBR覆盖层生长，所述DBR覆盖层与所述脊状条的接触面包括所述第一斜面。
可选地，在得到所述第一斜面的步骤之后还包括：
沿垂直于脊状条长度的方向对所述衬底进行劈裂，得到所述衬底的端面为第二斜面；所述衬底与DBR覆盖层的接触面包括所述第二斜面。
可选地，所述沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂的步骤包括：
在脊状条上制作V字型凹槽或者开口倒梯形凹槽或者前述组合，并沿V字型凹槽中间或开口倒梯形凹槽中间或者前述组合中间垂直劈裂，形成端面。
在衬底上制作V字型凹槽或弧形凹槽或者开口倒梯形凹槽或者前述组合，并沿V字型凹槽中间或开口倒梯形凹槽中间或者前述组合中间垂直劈裂，形成端面。
可选地，所述V字型凹槽或弧形凹槽或者开口倒梯形凹槽或者前述组合的槽体长度方向与所述脊状条的长度方向垂直。
本发明实施方式提供的上述技术方案，不仅能够更简易的制作出LD的DBR陪条；而且能够有效解决传统直角腔面由于的DBR覆盖不好、应力大易断裂、侧镀的DBR又会影响到LD的共晶所导致的LD电性不良的技术问题；此外传统方案在大电流测试中，靠近端面的接触层电阻高，电流扩展差，而本发明刻蚀掉端面的部分接触层，有效的降低了接触面附近的电流密度，改善了LD的抗光学灾变损伤能力。
附图说明
图1显示为本发明所述的激光二极管的结构图；
图2显示为本发明所述的单边楔形的激光二极管的结构示意图；
图3显示为本发明所述的双边楔形的激光二极管的结构示意图；
图4显示为本发明所述的激光二极管的制作方法的流程示意图；
图5显示为本发明所述的V型槽与脊状条的位置关系示意图；
图6显示为本发明所述的部分斜角的双边楔形的激光二极管的结构示意图。
元件标号说明
Figure BDA0002438477780000031
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“正面”、“背面”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1-2所示，本发明的一个实施例提供一种激光二极管，包括：衬底3，以及位于衬底上的堆叠层，所述堆叠层包括：N型层4，多重量子阱(英文multi-quantum well,简称MQW)活性层5，表面具有脊状条2的P型层6以及DBR覆盖层8；所述脊状条的端面为第一斜面7，所述脊状条与所述DBR覆盖层的接触面包括第一斜面7。
如图5所示，所述端面是所述脊状条沿长度(L1)方向上的两端的端面，第一斜面与脊状条2的宽边W1平行或所述脊状条的宽边位于所述第一斜面上，接触面包括第一斜面，该结构为单边楔形的激光二极管。单边解决了由于现有的腔面的直角形状造成的边角的DBR覆盖不好、应力大易破裂，侧镀的DBR又会影响到LD的共晶从而影响LD的电性。
在某一实施方式中，所述第一斜面与脊状条的下表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。这个角度范围能够保证DBR很好的覆盖在所述脊状条上且不易脱落。
如图1与3所示，在某一实施方式中，所述衬底的端面为第二斜面，所述衬底与所述DBR覆盖层的接触面包括第二斜面9。所述的端面位于所述衬底的背面、是所述衬底沿所述脊状条长度的方向上的两端的端面。此处所述的背面是相对于正面而言，而正面是用于外延生长对叠层的那一面。此结构为双边楔形激光二极管，第一斜面与第二斜面形成双边斜面结构，使得DBR覆盖层在衬底上的覆盖性更好，不易脱落，从而保证了LD的良好电性。
在某一实施方式中，所述第二斜面与所述衬底的上表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。这个角度范围能够保证DBR很好的覆盖在衬底上且不易脱落。
在某一实施方式中，所述第一斜面位于所述P型层上。且第一斜面在制作过程中，第一斜面不延伸进入MQW活性层。
在某一实施方式中，所述N型层包括N型金属层41。N型金属层用于连接N型层，用于导电。
在某一实施方式中，所述P型层包括P型金属层62。P型金属层用于连接P型层，用于导电。
在某一实施方式中，所述P型层还包括上波导层61。上波导层可选用P-InGaN。第一斜面是通过制作V字型凹槽或者弧形凹槽或者开口倒梯形凹槽1，然后劈裂开形成的；V字型凹槽或者弧形凹槽或者开口倒梯形凹槽的深度不会超过上波导层。这保证了劈裂不会过度，第一斜面仅限于P型层，而不延伸进入活性层。
如图4所示，本发明的一个实施方式提供一种激光二极管的制作方法，包括步骤：
S1，在衬底上依次外延生长N型层、MQW活性层和P型层，并制作带有脊状条的P型层；
S2，沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂，得到脊状条的端面为第一斜面；
S3，进行DBR覆盖层生长，所述DBR覆盖层与所述脊状条的接触面包括所述第一斜面。
接触面包括第一斜面，直接解决了由于现有的腔面的直角形状造成的边角的DBR覆盖不好、应力大易破裂，侧镀的DBR又会影响到LD的共晶从而影响LD的电性。
在某一实施方式中，所述第一斜面与脊状条的下表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。这个角度范围能够保证DBR很好的覆盖在衬底上且不易脱落。
在某一实施方式中，在得到所述第一斜面的步骤之后还包括：
S4，沿垂直于脊状条长度的方向对所述衬底进行劈裂，得到所述衬底的端面为第二斜面；所述衬底与DBR覆盖层的接触面包括第二斜面。
通过上述步骤能够得到双边楔形激光二极管，第一斜面与第二斜面形成双边斜面结构，使得DBR覆盖层在衬底上的覆盖性更好，不易脱落，从而保证了LD的良好电性。
在某一实施方式中，所述第二斜面与所述衬底的上表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。这个角度范围能够保证DBR很好的覆盖在衬底上且不易脱落。
如图5所示，在某一实施方式中，所述沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂的步骤包括：
在脊状条上制作V字型凹槽或者弧形凹槽或者开口倒梯形凹槽或者前述组合，并沿前述凹槽中间垂直劈裂，形成端面。
在某一实施方式中，所述沿垂直于脊状条长度的方向对所述衬底进行劈裂的步骤包括：
在衬底上制作V字型凹槽或弧形凹槽或开口倒梯形凹槽或前述组合，并沿前述凹槽中间垂直劈裂，形成端面。
所述槽体的长度方向垂直于脊状条的长度方向，即L2垂直于L1。其中V字型凹槽或弧形凹槽或者开口倒梯形凹槽或者前述组合，可以利用黄光工艺和ICP(InductiveCoupled Plasma，感应耦合等离子体)刻蚀工艺结合或者其他方式执行。
如图6所示，在某一实施方式中，脊状条与衬底采用不同的槽体进行劈裂，得到部分斜角的双边楔形楔形激光二极管。具体来说，比如在脊状条上制作开口倒梯形凹槽，而在衬底上制作V字型凹槽，此后沿着前述槽体中间垂直劈裂，形成倾斜端面。这样可以进一步地增加本发明所述方法在实际应用中的适应范围。本发明实施方式提供的上述技术方案，不仅能够更简易的制作出LD的DBR陪条；而且能够有效解决传统垂直腔面由于的DBR覆盖不好、应力大易断裂、侧镀的DBR又会影响到LD的共晶所导致的LD电性不良的技术问题；此外由于刻蚀掉端面的部分接触层改善断面DBR的覆盖，降低接触面附近的电流密度，改善LD的抗光学灾变损伤能力。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种边射型激光二极管，包括：衬底，以及位于衬底上的堆叠层，所述堆叠层包括：N型层，活性层，表面具有脊状条的P型层以及DBR覆盖层；其特征在于，所述P型层还包括上波导层，所述脊状条的端面为第一斜面，所述脊状条与所述DBR覆盖层的接触面包括第一斜面，所述第一斜面仅形成在所述脊状条上，所述第一斜面的底部位于所述P型层的所述上波导层中，并且所述第一斜面与所述脊状条的下表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。
2.根据权利要求1所述的一种边射型激光二极管，其特征在于，所述衬底的端面为第二斜面，所述衬底与所述DBR覆盖层的接触面包括第二斜面。
3.根据权利要求2所述的一种边射型激光二极管，其特征在于，所述第二斜面与所述衬底的上表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。
4.根据权利要求1所述的一种边射型激光二极管，其特征在于，所述N型层包括N型金属层。
5.根据权利要求1所述的一种边射型激光二极管，其特征在于，所述P型层包括P型金属层。
6.一种边射型激光二极管的制作方法，其特征在于，包括步骤：
在衬底上依次外延生长N型层、活性层和P型层，并制作带有脊状条的P型层，所述P型层还包括上波导层；
沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂，得到脊状条的端面为第一斜面；
进行DBR覆盖层生长，所述DBR覆盖层与所述脊状条的接触面包括所述第一斜面，所述第一斜面仅形成在所述脊状条上，所述第一斜面的底部位于所述P型层的所述上波导层中，并且所述第一斜面与脊状条的下表面的法向方向之间的夹角介于：大于0度且小于等于60度。
7.根据权利要求6所述的一种边射型激光二极管的制作方法，其特征在于，在得到所述第一斜面的步骤之后还包括：
沿垂直于脊状条长度的方向对所述衬底进行劈裂，得到所述衬底的端面为第二斜面；所述衬底与DBR覆盖层的接触面包括所述第二斜面。
8.根据权利要求6所述的一种边射型激光二极管的制作方法，其特征在于，所述沿垂直于脊状条长度的方向对所述脊状条进行劈裂的步骤包括：
在脊状条上制作V字型凹槽或弧形凹槽或开口倒梯形凹槽或前述组合，并沿前述凹槽中间垂直劈裂，形成端面。
9.根据权利要求7所述的一种边射型激光二极管的制作方法，其特征在于，所述沿垂直于脊状条长度的方向对所述衬底进行劈裂的步骤包括：
在衬底上制作V字型凹槽或弧形凹槽或开口倒梯形凹槽或前述组合，并沿前述凹槽中间垂直劈裂，形成端面。
10.根据权利要求8或9所述的一种边射型激光二极管的制作方法，其特征在于，所述V字型凹槽或弧形凹槽或开口倒梯形凹槽或前述组合的槽体长度方向与所述脊状条的长度方向垂直。
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