CN1417908A - 形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用高温二氧化硅膜对有源区的压应力，在镓砷/铝镓砷激光二极管的前后腔面处形成非吸收窗口区，两窗口区的中间部分为注入区；(2)对窗口区中的条形以外的区域进行深腐蚀，腐蚀深度接近有源区，然后在相应温度下生长二氧化硅层；(3)对窗口区中的条形内的区域进行微腐蚀，除去欧姆接触层，然后在常温下，生长薄的二氧化硅层；(4)注入区的薄的二氧化硅隔离层在常温下生长；器件的其它工艺与常规器件相同。
Description
技术领域
本发明涉及一种形成镓砷/铝镓砷(GaAs/AlGaAs)激光二极管的非吸收窗口的方法，尤其适用于窄条宽GaAs/AlGaAs激光二极管的非吸收窗口的形成方法。
背景技术
限制激光二极管的光功率输出的原因之一是：腔面光灾变损伤(COD)。COD的形成是由于腔面处光子吸收和载流子非辐射复合，导致腔面处有源区温度上升，致使腔面处有源区材料的带隙收缩，恶化光子吸收和载流子非辐射复合，使这一过程进入恶性循环，最终导致腔面光灾变损伤。为了提高COD阈值，在激光二极管的前后腔面处形成非吸收窗口，窗口处的带隙比内部工作介质的带隙大，光子经过此处，不被吸收，从而避免了温度上升。形成非吸收窗口的方法主要有两种：
其一是通过多次外延，在腔面处生长一种比内部工作介质带隙大的宽带隙材料，但是这种方法缺点有：
1、工艺复杂，成本高；
2、生长宽带隙的同时，又在腔面处引进新的界面，此界面将增加光子吸收和载流子的非辐射复合；
3、多次外延适用于有源区无铝结构，因为铝的氧化，对有源区有铝结构不适用。
另外一种方法是通过诱导无序，使腔面处带隙加宽，但是这种方法的工艺复杂，难以控制，效果不明显。
本发明便是针对上述方法的缺点，提出了一种简单的形成GaAs/AlGaAs激光二极管非吸收窗口的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种形成GaAs/AlGaAs激光二极管的非吸收窗口的方法，其可提高GaAs/AlGaAs激光二极管的COD阈值，提高器件输出功率，延长器件寿命，该方法具有工艺简单、效果好及成本低的优点。
本发明一种形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用高温二氧化硅膜对有源区的压应力，在镓砷/铝镓砷激光二极管的前后腔面处形成非吸收窗口区，两窗口区的中间部分为注入区；(2)对窗口区中的条形以外的区域进行深腐蚀，腐蚀深度接近有源区，然后在相应温度下生长二氧化硅层；(3)对窗口区中的条形内的区域进行微腐蚀，除去欧姆接触层，然后在常温下，生长薄的二氧化硅层；(4)注入区的薄的二氧化硅隔离层在常温下生长；器件的其它工艺与常规器件相同。
其中步骤(1)中所说的前后腔面是在激光二极管的两端30-50μm处。
其中步骤(2)中所说的温度为350℃，生长的二氧化硅层的厚度为5000-7000埃。
其中步骤(3)中所说的薄的二氧化硅层，其厚度在400-500埃。
其中步骤(4)中所说的薄的二氧化硅层，其厚度在1000-1500埃。
附图说明
为了进一步说明本发明的技术特征，以下结合附图和实施例来进一步说明，其中：
图1是带有非吸收窗口的GaAs/AlGaAs激光二极管的结构图；
图中，1是N面电极；2是衬底；3是外延层；4是有源区；5是P面电极；6是窗口区；7是注入区；8是生长的二氧化硅(SiO2)；9是常温下生长的SiO2；10是常温下生长的SiO2；11是窗口区中的条形以外区域；12是窗口区中的条形以内区域；13是注入区中的条形以外区域；14是注入区中的条形以内区域。
具体实施方式
请结合参阅图1所示，形成GaAs/AlGaAs激光二极管的非吸收窗口的方法是：原始材料是一片GaAs/AlGaAs外延片，外延片包括衬底2和外延层3，有源区4离表面的深度为1.8μm；在窗口区6、注入区7上用光刻的方法，采用光刻胶AZ-1350掩盖区域12、13、14，用腐蚀液(硫酸∶水∶双氧水＝4∶1∶1)深腐蚀区域11，除去光刻胶；用等离子增强化学气相沉积方法，在350℃下，在外延片表面生长5000埃SiO28；用光刻的方法，用光刻胶AZ-1350掩盖区域11，用氢氟酸腐蚀区域12、13、14的SiO2，除去光刻胶；用光刻的方法，采用光刻胶AZ-1350掩盖区域11、13、14，用腐蚀液(硫酸∶水∶双氧水＝4∶1∶1)微腐蚀区域12，用等离子增强化学气相沉积方法，常温下在外延片表面生长薄的500埃SiO29，除去光刻胶；用光刻的方法，用光刻胶AZ-1350掩盖区域11、12、14，用腐蚀液(硫酸∶水∶双氧水＝4∶1∶1)微腐蚀区域13，用等离子增强化学气相沉积方法，常温下在外延片表面生长薄的1000埃SiO210，除去光刻胶；用蒸发或溅射的方法，在上表面形成P面电极5；减薄，抛光；用蒸发或溅射的方法，在下表面形成N面电极6；解理，形成如图1的带有非吸收窗口的GaAs/AlGaAs激光二极管。
因为SiO2的热涨系数比GaAs、AlGaAs材料的热涨系数小，高温下，在窗口区中的条形以外的区域11生长的SiO2，回到常温下，SiO2对窗口区6中的条形以内的有源区4有个压应力，深腐蚀是为了其上的SiO2层8离有源区4更近，压应力更大。常温下，在窗口区6中的条形以内的区域生长的薄SiO29，是为了窗口区6中的条形以内区域12的SiO2对其下的有源区4不产生应力，SiO2的作用是阻挡电流注入，SiO2的厚度要薄是为了在腔面处不会增加热阻。注入区7中的SiO2隔离层10在常温下生长是为了这区域的SiO2对其下的有源区不产生应力。这样，只有窗口区6中的条形以内的有源区4受到压应力，或者说受到的压应力大，半导体材料受到压应力，其带隙增宽，这样窗口区6的有源区4带隙比工作区带隙宽，光子经过此区时，吸收减少，形成非吸收窗口；另外，窗口区6中的条形以内有SiO2阻挡层12，窗口区6中没有载流子注入，这样窗口区6中的有源区4里的载流子数减少，载流子的非辐射吸收减少。条宽窄越，窗口区6有源区4受到的应力越大，效果越好，所以这种方法更适用于窄条宽GaAs/AlGaAs激光二极管的非吸收窗口的形成。
本发明形成的GaAs/AlGaAs激光二极管的非吸收窗口能大大提高GaAs/AlGaAs激光二极管的COD阈值，提高器件输出功率，延长器件寿命，而且该方法形成非吸收窗口成本底，工艺简单。
Claims (5)
1、一种形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用高温二氧化硅膜对有源区的压应力，在镓砷/铝镓砷激光二极管的前后腔面处形成非吸收窗口区，两窗口区的中间部分为注入区；
(2)对窗口区中的条形以外的区域进行深腐蚀，腐蚀深度接近有源区，然后在相应温度下生长二氧化硅层；
(3)对窗口区中的条形内的区域进行微腐蚀，除去欧姆接触层，然后在常温下，生长薄的二氧化硅层；
(4)注入区的薄的二氧化硅隔离层在常温下生长；器件的其它工艺与常规器件相同。
2、根据权利要求1所述的形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，其中步骤(1)中所说的前后腔面是在激光二极管的两端30-50μm处。
3、根据权利要求1所述的形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，其中步骤(2)中所说的温度为350℃，生长的二氧化硅层的厚度为5000-7000埃。
4、根据权利要求1所述的形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，其中步骤(3)中所说的薄的二氧化硅层，其厚度在400-500埃。
5、根据权利要求1所述的形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法，其特征在于，其中步骤(4)中所说的薄的二氧化硅层，其厚度在1000-1500埃。
Priority Applications (1)
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| CN 01136893 CN1417908A (zh) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 形成镓砷/铝镓砷激光二极管的非吸收窗口的方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100456582C (zh) * | 2004-03-05 | 2009-01-28 | 日亚化学工业株式会社 | 半导体激光元件 |
| CN102891435A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-23 | 西安理工大学 | 带有非吸收窗口的大功率半导体激光器 |
| CN104752954A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-07-01 | 西安理工大学 | 利用氧化锌量子阱混杂制作的半导体激光器及其制作方法 |
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| CN102891435B (zh) * | 2012-09-25 | 2014-04-02 | 西安理工大学 | 带有非吸收窗口的大功率半导体激光器 |
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