CN111641103B - 一种激光二极管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光二极管及其制造方法，在本发明的一个实施例中的激光二极管包括：衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；形成在所述脊的上方的第二电极接触层；形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，其中所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上。本发明的激光二极管的光场包覆层进一步形成了光场限制，同时可以保护脊的侧壁，防止漏电；增大了出光面的绝缘层的面积，降低出光腔面端的增益，平衡了腔体的电流注入和光场的分布。

Description

一种激光二极管及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术领域，具体涉及一种激光二极管及其制造方法。
背景技术
半导体发光器件，例如发光二极管、激光二极管等因其优良的发光特性，越来越多的人关注其研究及市场应用。例如，其中的GaN基的镭射二极管，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方面。
激光二极管的结构之一是边发射型脊波导结构，对于采用边发射脊波导结构的激光二极管，目前的激光二极管制程中，通常采用在脊的侧壁上形成光场包覆层，并且在脊的整个上表面形成电极结构。然而这样的光场包覆层通常存在于与GaN基材料层的附着力差、易剥离或者易被破坏等缺点，使得后续制造的二极管存在漏电风险。另一方面，光场包覆层的破坏会降低对光场的限制，使得器件的性能降低。另外，大功率激光器一般是单面出光，覆盖脊的整个上表面的电极结构，外延层结构之外未再考虑光场结构，不利于平衡光场分布。
发明内容
为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种激光二极管及其制造方法，以防止二极管漏电现象的产生，降低出光腔面端的增益，提高端面的寿命，平衡腔体的电流注入和光场的分布。
本发明所采用的技术方案具体如下：
根据本发明的一个方面，提供一种激光二极管，包括：
衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；
形成在衬底的第一表面的外延层，外延层在顶部形成有脊；
形成在脊的上方的第二电极接触层；
形成在脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，光场包覆层包括包覆脊的侧壁的第一部分及形成在脊的上方的第二部分，其中光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％以上。
可选地，还包括一第二电极，形成在光场包覆层的上方，并与第二电极接触层形成电性连接。
可选地，光场包覆层的第二部分位于第二电极接触层与第二电极之间，并至少露出部分第二电极接触层，使得第二电极与第二电极接触层接触。
可选地，光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％～80％。
可选地，光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。
可选地，光场包覆层的第二部分包括形成在脊的上方的边缘部分以及中间部分，边缘部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层的表面的边缘，中间部分嵌入式形成在第二电极接触层中，并且在第二电极接触层中形成间隔的岛状结构。
可选地，光场包覆层的第二部分包括形成在脊的上方的边缘部分以及中间部分，边缘部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层的表面的边缘，中间部分以间隔的岛状结构形成在第二电极接触层的上方。
可选地，在激光二极管的出光面至反射面的方向上，间隔的岛状结构之间的间隔距离逐渐减小。
可选地，第二电极接触层及光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。
可选地，光场包覆层、第二电极接触层以及外延层的折射率依次增大。
根据本发明的一个方面，提供一种激光二极管，包括：
衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；
形成在衬底的第一表面的外延层，外延层在顶部形成有脊；
形成在脊的上方的第二电极接触层；
形成在脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率小于第二电极接触层的折射率，光场包覆层包括包覆脊的侧壁的第一部分及形成在脊的上方的第二部分，第二部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层的表面的边缘，且至少覆盖脊的部分中间区域。
可选地，第二电极接触层具有一个或者多个暴露部，暴露出外延层的表面，光场包覆层的第二部分至少一部分通过暴露部接触外延层。
可选地，第二电极接触层上具有多个暴露部，多个暴露部在激光二极管的出光面至反射面的方向上间隔设置。
可选地，在激光二极管的出光面至反射面的方向上，多个暴露部之间的间隔距离逐渐减小。
可选地，光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％～80％。
可选地，光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。
可选地，第二电极接触层及光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。
可选地，光场包覆层的折射率与第二电极接触层的折射率差为不低于0.2。
根据本发明的一个方面，提供一种激光二极管的制造方法，包括以下步骤：
提供一衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；
在衬底的第一表面上形成外延层；
刻蚀外延层的顶部以形成脊；
在脊的上方形成第二电极接触层；
在脊的侧壁及上方形成光场包覆层；
其中，形成在脊的侧壁上的光场包覆层为第一部分，形成在脊的上方的光场包覆层为第二部分，光场包覆层的第二部分在脊的上表面的面积占比为20％以上。
可选地，在脊的侧壁光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：
在脊的侧壁及上方形成光场包覆层的第一部分及第二部分；
图形化光场包覆层的第二部分，形成在沿脊的延伸方向边缘部分以及与边缘部分间隔的中间部分，所述边缘部分覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，所述中间部分形成为间隔分布的岛状结构。
可选地，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述岛状结构的间隔距离逐渐减小。
可选地，在所述脊的侧壁光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：
图形化所述第二电极接触层，在所述第二电极接触层中形成间隔分布的多个沟槽；
在所述脊的侧壁以及所述脊的上方和所述第二电极接触层的所述沟槽中形成所述光场包覆层的第一部分及第二部分；
图形化所述第二部分，在所述第二电极接触层的边缘及中间区域分别形成所述第二部分的边缘部分和中间部分；
对所述第二部分的所述中间部分进行平坦化，直至暴露所述沟槽中的所述光场包覆层及所述第二电极接触层。
可选地，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述沟槽的间隔距离逐渐减小。
与现有技术相比，本发明所述的激光二极管及其制造方法至少具备如下有益效果：
本发明所述的激光二极管包括：衬底，形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；形成在所述脊的上方的第二电极接触层；形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，所述光场包覆层的第一部分包覆所述脊的侧壁，第二部分形成在脊的上方，其中第二部分的边缘部分与第一部分形成连续结构，包覆脊结构。由此，该光场包覆层不易发生剥离、脱落现象也不易被破坏，因此可以有效保护脊的侧壁，防止后续器件漏电。
另外，在脊的上方的所述光场包覆层的第二部分的中间部分光场包覆层形成第二电极接触层的间隔部，例如该第二部分形成位于第二电极接触层的上方或者位于第二电极接触层内部的岛状结构，或位于第二电极接触层暴露部内的光场包覆层，同时，在激光二极管的出光面至反光面的方向上，光场包覆层的上述第二部分的中间部分(例如，岛状结构或形成于暴露部内的光场包覆层)的间隔距离逐渐减小，即岛状结构或形成于暴露部内的光场包覆层的排列密度逐渐变高，该结构一方面有利于优化电流扩散能力，平衡腔体的光场分布，另一方面，有利于控制出光腔面渐变的增益，提高器件的出光效果。另外，形成在第二电极接触层中的岛状结构的光场包覆层或形成于暴露部内的光场包覆层还能够增大出光面绝缘层的面积，降低出光面端的增益，提高端面的寿命。
本发明的上述发光二极管及其制造方法中，光场包覆层和第二电极接触层的厚度之和控制为λ/(4n的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数，并且上述光场包覆层选择折射率小于第二电极接触层的折射率的绝缘材料。这样能够保证良好的光折射效果，提高出光效率，形成良好的光场限制效果。
附图说明
图1为一种激光二极管的结构示意图；
图2为本发明实施例1或2中的一种激光二极管的结构示意图；
图3a-3b为本发明实施例1或2中一实施例的激光二极管的脊结构的俯视图；
图4为本发明实施例1中一实施例的激光二极管的脊结构示意图；
图5为本发明实施例1中又一实施例的激光二极管的脊结构示意图；
图6a-6g为本发明实施例3中的激光二极管的制备流程图；
图7a-7h为本发明实施例4中的激光二极管的制备流程图；
图8为本发明实施例3或4中的激光二极管器件的制备流程图。
附图标记列表：
1 N型电极
2 氮化镓衬底
3 激光外延层
31 脊状结构
32 金属层
33 绝缘层
4 P型电极
100 第一电极
200 衬底
300 外延层
301 P型半导体层
302 有源层
303 N型半导体层
304 脊
3041 光场包覆层
3042 第二电极接触层
3043 P型波导层
3044 包覆层
3045 岛状结构
3046 沟槽
400 第二电极
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为一种激光二极管的结构示意图；该激光二极管包括：N型电极1、衬底2、激光外延层3、P型电极4；激光外延层3包括依次层叠在衬底上的N型半导体层、有源层和P型半导体层；其中P型半导体层为表面的脊状结构31，在脊状结构31的上表面覆盖有用于连接P型电极的金属层32；绝缘层33覆盖至金属层32以下脊状结构的侧壁上；在ICP蚀刻脊的过程中，绝缘层33经低温后的附着力差，容易造成侧壁的漏电；绝缘层33的破坏亦会降低光场限制；另外，图1中的脊状结构上的金属层32为长条状，P型电极经与整个长条状的金属层32接触注入电流，未考虑光场结构，不利于平衡光场分布。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光二极管及其制造方法。
实施例1
本实施例公开了一种激光二极管，参照图2、6e或7h，包括：衬底200，该衬底200具有相对的第一表面和第二表面；形成在衬底200的第一表面的外延层300，该外延层300包括依次层叠在衬底200上N型半导体层301、有源层302和P型半导体层303；外延层300在顶部形成有脊304，所述脊形成于P型半导体层303的包覆层3044及以上区域，其延伸方向用作激光的传播方向(波导方向)，并且外延层300对应的脊304被用作光波导；形成在脊304的上方的第二电极接触层3042；形成在脊304的侧壁及上方的光场包覆层3041，所述光场包覆层3041包括包覆脊304的侧壁的第一部分及形成在脊304的上方的第二部分，其中，光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为10％以上为宜，较佳范围为介于20％～80％，可以根据脊的尺寸设计该光场包覆层3041在该脊上表面的面积占比，例如该脊的长度为1200μm，宽度为45μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为50～80％，并随着脊上表面的面积的缩小，该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比也随之减少，例如脊的上表面的尺寸为1200μm×30μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为40～60％，例如脊的上表面的尺寸为1200μm×15μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为30～50％，例如脊的上表面的尺寸为800μm×15μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为20～40％。应该注意的是的，本发明中该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比并不以上述范围为限。
在可选实施例中，该光场包覆层3041的折射率低于该第二电极接触层3042的折射率，使得所述光场包覆层、所述第二电极接触层以及所述外延层的折射率依次增大，形成良好的光场限制效果，提高出光效率。可选的，该光场包覆层的折射率与所述第二电极接触层的折射率差为0.2以上，更佳为0.3以上。具体的，该光场包覆层3401的折射率优选为1.3～1.9，例如可以为1.3～1.5，或者1.5～1.7。所述光场包覆层是指高致密绝缘和低折射率材料，具有低折射率的特性，具有较好的全反射效果，可选地，该光场包覆层3401的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。例如，光场包覆层为二氧化硅；此时第二电极接触层材料可以为氧化铟锡(ITO)；进一步地，衬底可以为氮化镓(n＝2.4)，P型波导层和包覆层为P-GaN(n＝2.4)，这样的设置可以进一步控制光场的限制效果，提高出光效率。
在可选实施例中，还包括第一电极100和第二电极400，其中所述的第二电极400形成在所述光场包覆层的上方，并与所述第二电极接触层3042形成电性连接；进一步地，所述的光场包覆层3041位于所述第二电极接触层3042与所述第二电极400之间，并至少露出部分所述第二电极接触层，使得第二电极400与所述第二电极接触层3042接触。
在本实施例的一个实施例中，参照图4，该脊304由下至上依次包括包覆层3044、P型波导层3043、第二电极接触层3042及光场包覆层3041；其中光场包覆层3041的第二部分包括形成在脊304的上方的边缘部分以及中间部分，边缘部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层3042的表面的边缘，且第二部分的边缘部分与第一部分形成连续结构，中间部分嵌入式形成在第二电极接触层3042中，并且在第二电极接触层3042中形成间隔的岛状结构3045。
在本实施例的另一个实施例中，参照图5，该脊304由下至上依次包括包覆层3044、P型波导层3043、第二电极接触层3042及光场包覆层3041；光场包覆层3041的第二部分包括形成在脊304的上方的边缘部分以及中间部分，边缘部分沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层3042的表面的边缘，中间部分以间隔的岛状结构3045形成在第二电极接触层3042的上方。
在可选实施例中，激光二极管出光面至反光面的方向上，间隔的岛状结构之间的间隔距离逐渐减小，如图3b所示；由此，岛状结构沿反光面密度逐渐增高，不仅有利于优化电流的扩散能力，平衡腔体的光场分布，还能控制出光面的渐变增益，提高器件的出光效果。在可选实施例中，第二电极接触层3042及光场包覆层3041的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。
综上，本实施例中的光场包覆层的第一部分包覆所述脊的侧壁，第二部分形成在脊的上方，其中第二部分的边缘部分与第一部分形成连续结构，包覆脊结构。由此，该光场包覆层不易发生剥离、脱落现象也不易被破坏，因此可以有效保护脊的侧壁，防止后续器件漏电；另外，在脊的上方的所述光场包覆层的第二部分的中间部分光场包覆层形成第二电极接触层的间隔部，在激光二极管的出光面至反光面的方向上，光场包覆层的上述第二部分的中间部分(例如，上述岛状结构)的间隔距离逐渐减小，即岛状结构的排列密度逐渐变高，该结构一方面有利于优化电流扩散能力，平衡腔体的光场分布，且有利于控制出光腔面渐变的增益，提高器件的出光效果。另外，形成在第二电极接触层中的岛状结构的光场包覆层还能够增大出光面绝缘层的面积，降低出光面端的增益，提高端面的寿命。
实施例2
本实施例公开了一种激光二极管，参照图2、6e或7h，该激光二极管包括衬底200，该衬底200具有相对的第一表面和第二表面；形成在衬底200的第一表面的外延层300，外延层300在顶部形成有脊304；形成在脊304的上方的第二电极接触层3042；形成在脊3042的侧壁及上方的光场包覆层3041，光场包覆层3041的折射率小于第二电极接触层3041的折射率，光场包覆层3041包括包覆脊的侧壁的第一部分及形成在脊的上方的第二部分，第二部分沿脊304的延伸方向覆盖第二电极接触层3041的表面的边缘，且至少覆盖脊304的部分中间区域。
在本实施例的一个实施例中，第二电极接触层3042具有一个或者多个暴露部，暴露出外延层300的表面；形成在脊304的侧壁及上方的光场包覆层，光场包覆层3041包括包覆脊的侧壁的第一部分及形成在脊的上方的第二部分，其中光场包覆层3041的第二部分至少一部分通过暴露部接触外延层300。可选地，第二电极接触层3042上具有多个暴露部，多个暴露部在激光二极管的出光面至反射面的方向上间隔设置，例如，暴露部为设置于第二电极接触层3042上的沟槽3046(参见图7e)，沟槽3046内填充有光场包覆层材料，如图3a所示。可选地，间隔设置的多个暴露部之间的间隔距离逐渐减小，例如，将暴露部填充光场包覆层材料后的分布如图3b所示。
在可选实施例中，光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为10％以上为宜，较佳范围为介于20％～80％，可以根据脊的尺寸设计该光场包覆层3041在该脊上表面的面积占比，例如该脊的长度为1200μm，宽度为45μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为50～80％，并随着脊上表面的面积的缩小，该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比也随之减少，例如脊的上表面的尺寸为1200μm×30μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为40～60％，例如脊的上表面的尺寸为1200μm×15μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为30～50％，例如脊的上表面的尺寸为800μm×15μm，此时该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比可以为20～40％。应该注意的是的，本发明中该光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比并不以上述范围为限。
在可选实施例中，该光场包覆层3041的折射率低于该第二电极接触层3042的折射率，使得所述光场包覆层、所述第二电极接触层以及所述外延层的折射率依次增大，形成良好的光场限制效果，提高出光效率。可选的，该光场包覆层的折射率与所述第二电极接触层的折射率差为0.2以上，更佳为0.3以上。具体的，该光场包覆层3401的折射率优选为1.3～1.9，例如可以为1.3～1.5，或者1.5～1.7。所述光场包覆层是指高致密绝缘和低折射率材料，具有低折射率的特性，具有较好的全反射效果，可选地，该光场包覆层3401的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。例如，光场包覆层为二氧化硅；此时第二电极接触层材料可以为氧化铟锡(ITO)；进一步地，衬底可以为氮化镓(n＝2.4)，P型波导层和包覆层为P-GaN(n＝2.4)，这样的设置可以进一步控制光场的限制效果，提高出光效率。
在可选实施例中，第二电极接触层3042及光场包覆层3041的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。
综上，本实施例中的光场包覆层的第一部分包覆所述脊的侧壁，第二部分形成在脊的上方，其中第二部分的边缘部分与第一部分形成连续结构，包覆脊结构。由此，该光场包覆层不易发生剥离、脱落现象也不易被破坏，因此可以有效保护脊的侧壁，防止后续器件漏电；另外，形成在所述脊的上方的第二电极接触层上具有多个暴露部，所述多个暴露部在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上间隔设置，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述多个暴露部之间的间隔距离逐渐减小。即形成于暴露部之内的光场包覆层的排列密度逐渐变高，该结构一方面有利于优化电流扩散能力，平衡腔体的光场分布，且有利于控制出光腔面渐变的增益，提高器件的出光效果。另外，形成在第二电极接触层中的岛状结构的光场包覆层还能够增大出光面绝缘层的面积，降低出光面端的增益，提高端面的寿命。
实施例3
本实施例公开了一种激光二极管的制造方法，如图6a-6g所示，其步骤包括：
S101：提供一衬底，衬底具有相对的第一表面和第二表面；在衬底的第一表面上形成外延层；
参照图6a和6b，提供一衬底200，并在该衬底200的第一表面上形成外延层300，其中衬底可以为蓝宝石、SiC和GaN；激光外延层300包括依次层叠在衬底上N型半导体层303、有源层302和P型半导体层301，外延层300可以采用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)技术依次进行生长。
S102：刻蚀外延层的顶部以形成脊；
参照图6c，利用光刻掩膜在外延层300的P型半导体层301光刻脊窗口，利用干法刻蚀在脊窗口刻蚀出脊304，其中干法刻蚀工艺可以为ICP刻蚀技术，刻蚀深度透过P型半导体层301的包覆层3044以上区域，所得脊如图4或5所示。
S103：在脊的上方形成第二电极接触层；
参照图6d，在脊304的上方形成第二电极接触层3042，例如，可以采用溅镀等方法进行制备。具体地，第二电极接触层的主要作用是提高横向扩展能力，扩大电流作用的区域，第二电极接触层的材料可以采用氧化铟锡或者氧化锌，导电性和透过率都很好，制造成本也低。
S104：在脊的侧壁及上方形成光场包覆层，形成在所述脊的侧壁上的所述光场包覆层为第一部分，形成在所述脊的上方的光场包覆层为第二部分，其中，光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上；
参照图6e，具体地，在脊304的侧壁及上方形成光场包覆层3041的第一部分及第二部分；参照图6f，图形化光场包覆层3041的第二部分，形成在沿脊304的延伸方向边缘部分以及与边缘部分间隔的中间部分，边缘部分覆盖第二电极接触层3042的表面的边缘，中间部分形成为间隔分布的岛状结构3045；更具体地，在激光二极管的出光面至反光面的方向上，岛状结构3045的间隔距离逐渐减小，如图3所示。
S105：在第二电极接触层上方形成第一电极；在衬底的第二表面上形成第二电极；
参照图6g，在第二电极接触层3042的上方形成P电极；在衬底200的第二表面上形成N电极，得到激光二极管。
S106：形成长条状激光二极管或者芯粒状激光二极管，制备激光二极管器件；
参照图8，在沿与脊的相垂直方向的两端中的一端镀高反射膜，另一端镀抗反膜，形成F-P腔面，并沿该方向切割出激光器腔面巴条、其深度透过有源区；利用干法刻蚀或锯片切割划裂工艺切割出激光器腔面巴条；沿激光器腔面巴条对激光外延层的巴条解离，形成单个巴条；将的巴条解离成单个芯粒后，封装器件，得到激光二极管器件。
实施例4
本实施例公开一种激光二极管的制造方法，参照图7a-7h，其与实施例3的相同之处不再一一赘述，其不同之处在于还包括以下步骤：
在脊的侧壁形成光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：
参照图7e，图形化第二电极接触层3042，在第二电极接触层3042中形成间隔分布的多个沟槽3046；
在脊304的侧壁、脊304的上方以及第二电极接触层的沟槽3046中形成光场包覆层3041的第一部分及第二部分；
图形化第二部分，在第二电极接触层3042的边缘及中间区域分别形成第二部分的边缘部分和中间部分；
对第二部分的中间部分进行平坦化，直至暴露沟槽3046中的光场包覆层3041及第二电极接触层3042。
在可选实施例中，在激光二极管的出光面至反光面的方向上，沟槽3046的间隔距离逐渐减小，如图3所示。
要注意的是，可以在形成光场包覆层之后去除脊上的掩膜，此外，在掩膜例如由金属等形成时，掩膜可用作P电极的第一部分，因此，可以不去除掩膜。在制备P型电极之前，首先在脊的非欧姆接触区覆盖光场包覆层，其次便在脊结构表面的欧姆接触区制备P电极即可。
综上，本发明所述的激光二极管及其制造方法至少具备如下有益效果：
本发明所述的激光二极管包括：衬底，形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；形成在所述脊的上方的第二电极接触层；形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，所述光场包覆层的第一部分包覆所述脊的侧壁，第二部分形成在脊的上方，其中第二部分的边缘部分与第一部分形成连续结构，包覆脊结构。由此，该光场包覆层不易发生剥离、脱落现象也不易被破坏，因此可以有效保护脊的侧壁，防止后续器件漏电。
另外，在脊的上方的所述光场包覆层的第二部分的中间部分光场包覆层形成第二电极接触层的间隔部，例如该第二部分形成位于第二电极接触层的上方或者位于第二电极接触层内部的岛状结构，或位于第二电极接触层暴露部内的光场包覆层，同时，在激光二极管的出光面至反光面的方向上，光场包覆层的上述第二部分的中间部分(例如，岛状结构或形成于暴露部内的光场包覆层)的间隔距离逐渐减小，即岛状结构或形成于暴露部内的光场包覆层的排列密度逐渐变高，该结构一方面有利于优化电流扩散能力，平衡腔体的光场分布，另一方面，有利于控制出光腔面渐变的增益，提高器件的出光效果。另外，形成在第二电极接触层中的岛状结构的光场包覆层或形成于暴露部内的光场包覆层还能够增大出光面绝缘层的面积，降低出光面端的增益，提高端面的寿命。
本发明的上述发光二极管及其制造方法中，光场包覆层和第二电极接触层的厚度之和控制为λ/(4n的奇数倍，其中λ为激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数，并且上述光场包覆层选择折射率小于第二电极接触层的折射率的绝缘材料。这样能够保证良好的光折射效果，提高出光效率，形成良好的光场限制效果。
本具体的实施例仅仅是对本发明的解释，而并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (16)

1.一种激光二极管，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；
形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；
形成在所述脊的上方的第二电极接触层；
形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率为1.3～1.9，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，所述光场包覆层的所述第二部分包括形成在所述脊的上方且沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层表面的边缘部分以及形成在所述脊上方的中间部分，所述中间部分嵌入式形成在第二电极接触层中，并且在第二电极接触层中形成间隔的岛状结构，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述间隔的岛状结构之间的间隔距离逐渐减小；
所述光场包覆层的折射率低于所述第二电极接触层的折射率；
其中所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上。
2.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于：还包括一第二电极，形成在所述光场包覆层的上方，并与所述第二电极接触层形成电性连接。
3.根据权利要求2所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的第二部分位于所述第二电极接触层与所述第二电极之间，并至少露出部分所述第二电极接触层，使得第二电极与所述第二电极接触层接触。
4.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％～80％。
5.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。
6.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于，所述第二电极接触层及所述光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为所述激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。
7.根据权利要求1所述的激光二极管，其特征在于，所述光场包覆层、所述第二电极接触层以及所述外延层的折射率依次增大。
8.一种激光二极管，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；
形成在所述衬底的第一表面的外延层，所述外延层在顶部形成有脊；
形成在所述脊的上方的第二电极接触层；
形成在所述脊的侧壁及上方的光场包覆层，其折射率小于所述第二电极接触层的折射率，所述光场包覆层包括包覆所述脊的侧壁的第一部分及形成在所述脊的上方的第二部分，所述第二部分沿所述脊的延伸方向覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，且至少覆盖所述脊的部分中间区域，所述第二电极接触层上具有多个暴露部，暴露出所述外延层的表面，所述光场包覆层的第二部分至少一部分通过所述暴露部接触所述外延层，所述多个暴露部在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上间隔设置，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述多个暴露部之间的间隔距离逐渐减小。
9.根据权利要求8所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％～80％。
10.根据权利要求8所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的材料选自SiO2，Al2O3，MgF，CaF，MgO，AlN，SiNO中的一种或其组合。
11.根据权利要求8所述的激光二极管，其特征在于：所述第二电极接触层及所述光场包覆层的总厚度为λ/(4n)的奇数倍，其中λ为所述激光二极管的发光波长，n为大于等于1的整数。
12.根据权利要求8所述的激光二极管，其特征在于：所述光场包覆层的折射率与所述第二电极接触层的折射率差为不低于0.2。
13.一种激光二极管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一衬底，所述衬底具有相对的第一表面和第二表面；
在所述衬底的第一表面上形成外延层；
刻蚀所述外延层的顶部以形成脊；
在所述脊的上方形成第二电极接触层；
在所述脊的侧壁及上方形成光场包覆层；
其中，形成在所述脊的侧壁上的所述光场包覆层为第一部分，形成在所述脊的上方的光场包覆层为第二部分，所述光场包覆层的第二部分在所述脊的上表面的面积占比为20％以上，所述光场包覆层的所述第二部分包括形成在所述脊的上方且沿脊的延伸方向覆盖第二电极接触层表面的边缘部分以及形成在所述脊上方的中间部分，所述中间部分嵌入式形成在第二电极接触层中，并且在第二电极接触层中形成间隔的岛状结构，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述间隔的岛状结构之间的间隔距离逐渐减小；
所述光场包覆层的折射率低于所述第二电极接触层的折射率。
14.根据权利要求13所述的激光二极管的制造方法，其特征在于，在所述脊的侧壁光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：
在所述脊的侧壁及上方形成所述光场包覆层的第一部分及第二部分；
图形化所述光场包覆层的所述第二部分，形成在沿所述脊的延伸方向边缘部分以及与所述边缘部分间隔的中间部分，所述边缘部分覆盖所述第二电极接触层的表面的边缘，所述中间部分形成为间隔分布的岛状结构。
15.根据权利要求13所述的激光二极管的制造方法，其特征在于，在所述脊的侧壁光场包覆层及上方形成光场包覆层还包括以下步骤：
图形化所述第二电极接触层，在所述第二电极接触层中形成间隔分布的多个沟槽；
在所述脊的侧壁以及所述脊的上方和所述第二电极接触层的所述沟槽中形成所述光场包覆层的第一部分及第二部分；
图形化所述第二部分，在所述第二电极接触层的边缘及中间区域分别形成所述第二部分的边缘部分和中间部分；
对所述第二部分的所述中间部分进行平坦化，直至暴露所述沟槽中的所述光场包覆层及所述第二电极接触层。
16.根据权利要求15所述的激光二极管的制造方法，其特征在于，在所述激光二极管的出光面至反射面的方向上，所述沟槽的间隔距离逐渐减小。
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