RU2205485C1 - Способ изготовления полупроводникового лазерного диода - Google Patents

Способ изготовления полупроводникового лазерного диода Download PDF

Info

Publication number
RU2205485C1
RU2205485C1 RU2002124486/28A RU2002124486A RU2205485C1 RU 2205485 C1 RU2205485 C1 RU 2205485C1 RU 2002124486/28 A RU2002124486/28 A RU 2002124486/28A RU 2002124486 A RU2002124486 A RU 2002124486A RU 2205485 C1 RU2205485 C1 RU 2205485C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
semiconductor laser
strips
side faces
heterostructure
cleaning
Prior art date
Application number
RU2002124486/28A
Other languages
English (en)
Inventor
А.А. Веденеев
В.М. Щевлюга
К.Н. Ельцов
В.П. Чалый
Ю.В. Погорельский
А.Н. Алексеев
Д.М. Красовицкий
А.П. Шкурко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научное и технологическое оборудование"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научное и технологическое оборудование" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научное и технологическое оборудование"
Priority to RU2002124486/28A priority Critical patent/RU2205485C1/ru
Priority to PCT/RU2003/000104 priority patent/WO2004023535A1/ru
Priority to DE10393241T priority patent/DE10393241T5/de
Priority to AU2003227393A priority patent/AU2003227393A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2205485C1 publication Critical patent/RU2205485C1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers

Abstract

Использование: в технологии изготовления полупроводниковых лазерных диодов. Сущность изобретения: в способе изготовления полупроводникового лазерного диода, включающем изготовление полупроводниковой лазерной гетероструктуры на основе соединений элементов третьей и пятой групп, разделение ее на отдельные полосы, очистку их боковых граней в вакууме, нанесение на них защитного покрытия с последующим нанесением на одну из боковых граней отражающего покрытия, а на противоположную боковую грань - просветляющего покрытия, для очистки боковых граней полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры полосы нагревают до температуры от 580 до 760oС, затем охлаждают до температуры от 0 до 240oС, после чего на боковые поверхности полос наносят от 0,1 до 1000 монослоев йода или брома, или хлора и нагревают полосы до температуры от 580 до 760oС. При нагреве и охлаждении полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры на них подают пары элемента пятой группы, входящего в полупроводниковую лазерную гетероструктуру. Техническим результатом изобретения является предотвращение образования дефектов приповерхностного слоя полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры при ее очистке и предотвращение деградации лазерного диода при его эксплуатации. 1 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых лазерных диодов.
Известен способ изготовления полупроводниковых лазерных диодов, включающий изготовление полупроводниковой лазерной гетероструктуры, которую помещают в вакуумную камеру, снабженную устройством для раскалывания ее на отдельные полосы. Затем в вакууме на боковые грани полос наносят защитное покрытие в виде аморфного соединения А3В5, например GaAs, методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) при комнатной температуре. После этого полосы из вакуумной камеры переносят в установку газовой (хлоридной) эпитаксии, удаляют защитное покрытие в виде аморфного соединения А3В5 и выращивают методом хлоридной эпитаксии при температуре до 400oС тонкий монокристаллический слой соединения А3В5. Затем полосы извлекают из установки газовой эпитаксии и наносят на одну боковую грань каждой полосы отражающее покрытие, а на противоположную грань - просветляющее покрытие (см. US 6080598).
Недостатком этого технического решения является разделение полупроводниковой лазерной гетероструктуры на отдельные полосы в вакуумной камере, поскольку это сопряжено с использованием специальных сложных и дорогостоящих манипуляторов; кроме того, работа с помощью манипуляторов крайне непроизводительна. Следует также отметить, что перенос полос из вакуумной камеры в установку для газовой эпитаксии является сложной и трудоемкой операцией.
Известен способ изготовления полупроводникового лазерного диода, включающий изготовление полупроводниковой лазерной гетероструктуры, разделение ее на отдельные полосы на воздухе, очистку боковых граней полос в вакууме с помощью пучков ионов N2 и Н2 в установке для ионно-плазменного травления. Затем наносят защитное аморфное покрытие на боковые грани полос в виде тонкого слоя кремния, после чего на одну из боковых граней наносят отражающее покрытие, а на другую - просветляющее покрытие (см. US 5144634).
Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения.
Этот способ исключает сложные и дорогостоящие операции, связанные с раскалыванием полупроводниковой гетероструктуры в вакууме. Однако ему свойственны серьезные недостатки. В результате обработки полос ионами, в том числе N2 и Н2, происходит образование дефектов приповерхностного слоя, существенно ухудшающих условия для выращивания защитного монокристаллического слоя. Кроме того, эти дефекты являются центрами, стимулирующими последующую деградацию лазерного диода.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи предотвращения образования дефектов приповерхностного слоя полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры при ее очистке.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе изготовления полупроводникового лазерного диода, включающем изготовление полупроводниковой лазерной гетероструктуры на основе соединений элементов третьей и пятой групп, разделение ее на отдельные полосы, очистку их боковых граней в вакууме, нанесение на них защитного покрытия с последующим нанесением на одну из боковых граней отражающего покрытия, а на противоположную боковую грань - просветляющего покрытия, для очистки боковых граней полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры полосы нагревают до температуры от 580 до 760oС, затем охлаждают до температуры от 0 до 240oС, после чего на боковые поверхности полос наносят от 0,1 до 1000 монослоев йода или брома, или хлора и нагревают полосы до температуры от 580 до 760oС; при нагреве и охлаждении полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры на них подают пары элемента пятой группы, входящего в полупроводниковую лазерную гетероструктуру.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".
Если в способе-прототипе очистка поверхности происходит в результате кинетического воздействия ионов, то в заявленном способе очистка осуществляется вследствие термохимических реакций, не оказывающих разрушающего воздействия. В этом состоит принципиально новое свойство (технический эффект) заявленного способа. Благодаря этому получается чистая, не содержащая дефекты поверхность, создающая благоприятные условия для выращивания монокристаллического защитного слоя соединения А3В5. Также предотвращается впоследствии деградация лазерного диода при его эксплуатации.
Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".
Предложенный способ осуществляется следующим образом. Изготовляют полупроводниковую лазерную гетероструктуру (ПЛГ), в частности, на основе соединения InAlGaAs любым известным путем, например способом МЛЭ. Затем на воздухе или в инертной среде производят разделение, в частности раскалывание, ПЛГ на отдельные полосы. После этого осуществляют очистку их боковых граней в вакуумной камере. Давление в вакуумной камере не выше 10-5 мм рт.ст. Для очистки полосы ПЛГ сначала нагревают в вакуумной камере с помощью радиационного терморезистивного нагревателя до температуры в диапазоне от 580 до 760oС. При этом происходит удаление части окислов, в основном окислов мышьяка. Затем полосы ПЛГ охлаждают до температуры от 0 до 240oС для обеспечения адсорбции наносимых далее от 0,1 до 1000 монослоев йода или брома, или хлора. Для их нанесения осуществляют испарение одного из указанных элементов в вакуумной камере. При этом йод или бром, или хлор адсорбируются на открытых поверхностях полос ПЛГ и химически связываются с элементами третьей группы, в частности с Ga. При последующем нагреве до температуры от 580 до 760oС происходит испарение соединений элементов третьей группы с йодом, а также связанного с ними кислорода. Одновременно происходит испарение оставшейся части окислов мышьяка и мышьяка из верхнего атомного слоя. Кроме того, происходит также испарение углерода и других загрязнений, появившихся в результате разделения ПЛГ на полосы в воздухе. Для достижения большой степени чистоты поверхностей цикл очистки в необходимых случаях можно повторить.
При нагреве и охлаждении полос ПЛГ на них могут подаваться пары соответствующего элемента пятой группы, входящего в данную ПЛГ, в рассматриваемом случае - пары мышьяка. Это позволяет повысить надежность результатов реализации способа.
Контакты изготавливаемых полупроводниковых лазерных диодов могут формироваться на основе титана до разделения ПЛГ на полосы или на основе золота, германия и других металлов на завершающей стадии изготовления.
Для реализации способа использовано известное оборудование и распространенные в данной области техники материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".
Ниже приведены конкретные примеры реализации заявленного способа.
Во всех примерах использовалась лазерная гетероструктура на основе AlGaAs/GaAs с активной областью в виде квантовой ямы InAlGaAs толщиной 10 нм, длина волны излучения 808 нм. С использованием стандартной постростовой технологии лазерная гетероструктура была разделена на полосы. Контакты к n- и р-сторонам гетероструктуры выполнялись двумя способами: в первом случае контакты наносились на лазерные полосы с уже сформированным защитным слоем на боковых гранях, во втором случае контакты (с использованием титана) изготавливались до формирования защитного слоя на боковых гранях. В описанных ниже примерах для краткости операции, связанные с изготовлением контактов, опущены. Во всех примерах использовались полосы размером 1•10 мм, которые были помещены в вакуумную камеру установки МЛЭ ЭП1203, стартовый вакуум 10-7 Ра.
Пример 1.
Осуществлены следующие операции.
Полосы нагревались до 660oС, затем охлаждались до 50oС; после этого нанесено 0,3 монослоя йода. Затем осуществлен нагрев до 660oС. Указанный цикл повторен 20 раз, после этого выращен защитный слой AlGaAs с соотношением Al:Ga=2:3 толщиной 0,3 мкм. Полосы перенесены в вакуумную установку напыления. Электронно-лучевым способом нанесены просветляющее и отражающее покрытия Аl2O3/SiO2. После этого полосы расколоты на отдельные лазерные чипы.
Лазерные диоды, изготовленные на основе этих чипов, имели следующие параметры:
- порог катастрофической оптической деградации зеркал наступил при оптической мощности 11 Вт (длительность импульса 100 нc);
- скорость постепенной деградации при мощности 3,5 Вт в постоянном режиме и комнатной температуре составила менее 10-5/час.
Пример 2.
Осуществлены следующие операции.
Полосы нагревались до 600oС, затем охлаждались до 0oС; после этого нанесено 10 монослоев хлора. Затем осуществлен нагрев до 600oС. Указанный цикл повторен 10 раз, после этого выращен защитный слой AlGaAs с соотношением Al: Ga= 2:3 толщиной 0,3 мкм. Полосы перенесены в вакуумную установку напыления. Электронно-лучевым способом нанесены просветляющее и отражающее покрытия Аl2О3/SiO2. После этого полосы расколоты на отдельные лазерные чипы.
Лазерные диоды, изготовленные на основе этих чипов, имели следующие параметры:
- порог катастрофической оптической деградации зеркал наступил при оптической мощности 7 Вт (длительность импульса 100 нc);
- скорость постепенной деградации при мощности 3,5 Вт в постоянном режиме и комнатной температуре составила менее 10-3/час, при 2,5 Вт - 3•10-5/час.
Пример 3.
Осуществлены следующие операции.
Полосы нагревались до 750oС, затем охлаждались до 150oС; после этого нанесено 1000 монослоев брома. Затем осуществлен нагрев до 750oС. При нагреве и охлаждении полос на них подавались пары мышьяка. Осуществлен один цикл указанных операций. После этого выращен защитный слой AlGaAs с соотношением Al: Ga = 2:3 толщиной 0,3 мкм. Полосы перенесены в вакуумную установку напыления. Электронно-лучевым способом нанесены просветляющее и отражающее покрытия Аl2O3/SiO2. После этого полосы расколоты на отдельные лазерные чипы.
Лазерные диоды, изготовленные на основе этих чипов, имели следующие параметры:
- порог катастрофической оптической деградации зеркал наступил при оптической мощности 8 Вт (длительность импульса 100 нc);
- скорость постепенной деградации при мощности 3,5 Вт в постоянном режиме и комнатной температуре составила менее 10-4/час.

Claims (2)

1. Способ изготовления полупроводникового лазерного диода, включающий изготовление полупроводниковой лазерной гетероструктуры на основе соединений элементов третьей и пятой групп, разделение ее на отдельные полосы, очистку их боковых граней в вакууме, нанесение на них защитного покрытия с последующим нанесением на одну из боковых граней отражающего покрытия, а на противоположную боковую грань - просветляющего покрытия, отличающийся тем, что для очистки боковых граней полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры полосы нагревают до температуры от 580 до 760oС, затем охлаждают до температуры от 0 до 240oС, после чего на боковые поверхности полос наносят от 0,1 до 1000 монослоев йода или брома, или хлора и нагревают полосы до температуры от 580 до 760oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при нагреве и охлаждении полос полупроводниковой лазерной гетероструктуры на них подают пары элемента пятой группы, входящего в полупроводниковую лазерную гетероструктуру.
RU2002124486/28A 2002-09-04 2002-09-04 Способ изготовления полупроводникового лазерного диода RU2205485C1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002124486/28A RU2205485C1 (ru) 2002-09-04 2002-09-04 Способ изготовления полупроводникового лазерного диода
PCT/RU2003/000104 WO2004023535A1 (fr) 2002-09-04 2003-03-17 Procede de fabrication d'une diode laser semi-conductrice
DE10393241T DE10393241T5 (de) 2002-09-04 2003-03-17 Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlaserdioden
AU2003227393A AU2003227393A1 (en) 2002-09-04 2003-03-17 Method for producing a semiconductor laser diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002124486/28A RU2205485C1 (ru) 2002-09-04 2002-09-04 Способ изготовления полупроводникового лазерного диода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2205485C1 true RU2205485C1 (ru) 2003-05-27

Family

ID=20255884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002124486/28A RU2205485C1 (ru) 2002-09-04 2002-09-04 Способ изготовления полупроводникового лазерного диода

Country Status (4)

Country Link
AU (1) AU2003227393A1 (ru)
DE (1) DE10393241T5 (ru)
RU (1) RU2205485C1 (ru)
WO (1) WO2004023535A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503094C1 (ru) * 2012-04-25 2013-12-27 Закрытое акционерное общество "НОВАЯ ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА" (ЗАО "НОЛАТЕХ") Способ изготовления полупроводникового излучателя

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144634A (en) * 1989-09-07 1992-09-01 International Business Machines Corporation Method for mirror passivation of semiconductor laser diodes
DE69006353T2 (de) * 1990-05-25 1994-06-23 Ibm Verfahren und Vorrichtung zum Spalten von Halbleiterplatten und Bekleiden der gespalteten Facetten.
SU1831213A1 (ru) * 1990-08-22 1996-09-27 НИИ "Полюс" Способ изготовления инжекционного лазера
EP0474952B1 (en) * 1990-09-14 1994-06-01 International Business Machines Corporation A method of passivating etched mirror facets of semiconductor lasers
JP2914430B2 (ja) * 1996-01-05 1999-06-28 日本電気株式会社 半導体レーザ素子の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503094C1 (ru) * 2012-04-25 2013-12-27 Закрытое акционерное общество "НОВАЯ ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА" (ЗАО "НОЛАТЕХ") Способ изготовления полупроводникового излучателя

Also Published As

Publication number Publication date
DE10393241T5 (de) 2005-09-01
AU2003227393A1 (en) 2004-03-29
WO2004023535A1 (fr) 2004-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4275405B2 (ja) 半導体レーザ素子の製造方法
RU2205485C1 (ru) Способ изготовления полупроводникового лазерного диода
CN111133592A (zh) 具有减反射碳化硅或蓝宝石衬底的发光器件及其形成方法
CN104377543B (zh) 一种半导体激光器腔镜制备方法
JP3778769B2 (ja) 化合物半導体表面の安定化方法、それを用いた半導体レーザ素子の製造方法、および半導体レーザ素子等の半導体素子
EP1714311A2 (en) Generating multiple bandgaps using multiple epitaxial layers
KR20200005464A (ko) 레이저 패싯용 양자 우물 패시베이션 구조
JP3770386B2 (ja) 光半導体装置及びその製造方法
TW201349537A (zh) 半導體裝置之製造方法
JP4131882B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JPH07162101A (ja) 輻射線放出ダイオードの製造方法
JP4601403B2 (ja) 半導体レーザ素子の製造方法及びその製造装置
US11424135B1 (en) Photolithography of atomic layer resist
JPH043914A (ja) 結晶成長方法および結晶成長装置
JPH0137870B2 (ru)
RU2421856C1 (ru) Способ пассивации и защиты граней резонатора полупроводниковых лазеров
JPH02288333A (ja) 化合物半導体のパターン形成方法
JP2022537495A (ja) 光電子デバイス
JPH0536654A (ja) 化合物半導体のパターン形成方法
JP2023149016A (ja) 発光素子の製造方法
JPH06116708A (ja) レーザー用膜製造方法および装置
JPH05267793A (ja) 化合物半導体の結晶成長方法
JPH11307861A (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP3065005B2 (ja) 低抵抗ｐ型半導体結晶の製造方法、およびそれを用いた半導体発光素子の製造方法
JPH07162083A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法