一种GaN基的激光二极管结构及制造方法与流程

一种gan基的激光二极管结构及制造方法
技术领域
1.本发明涉及gan基的激光二极管技术领域，尤其涉及一种gan基的激光二极管结构及制造方法。


背景技术：

2.边发射的激光二极管，为了形成良好的脊波导结构，在脊的侧面覆盖光学绝缘层sio2，可以形成光学限制，让电流从脊上注入形成高电流密度，达到激光阈值；因为脊的接触面积很小，金属电极与sio2的附着性差，厚金属电极应力大，容易掉；所以大功率激光二极管的金属电极都是采用薄结构，间接造成封装很多问题，比如散热不好等。


技术实现要素：

3.基于此，本发明的目的在于提供一种gan基的激光二极管结构，降低了电极结构的应力，提高了金属电极与钝化层的附着力。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
4.一种gan基的激光二极管结构，包括n电极、n型gan衬底、n波导层、发光活性层、p波导层、电子阻挡层和钝化层；
5.所述n型gan衬底、n覆盖层、n波导层、发光活性层、p波导层、p型电子阻挡层依次层叠设置在所述n电极上，所述p型电子阻挡层的上部表面凸出设置有脊条，所述脊条具有顶面和侧面；所述脊条包括p覆盖层和依次叠设在所述p覆盖层上的p接触层、p接触电极层；
6.所述钝化层包括第一钝化层和第二钝化层，所述第一钝化层和第二钝化层均为sio2层，所述第一钝化层设置在所述p型电子阻挡层的上表面，位于所述脊条的两侧，所述第二钝化层置于所述第一钝化层的上表面，所述第二钝化层上开设有凹槽，所述凹槽为圆形槽、正方形槽、长方形槽和纵截面为正梯形的凹槽中的至少一种，在所述第二钝化层的上表面和所述脊条上设置有第一金属层，所述第一金属层具有与所述凹槽相对应的凸起部，在所述第一金属层的上表面还设置有作为p电极的第二金属层。
7.进一步，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽分别位于所述脊条的两侧。
8.进一步，当所述凹槽为长方形槽和纵截面为正梯形的凹槽中的至少一种时，在所述脊条的长度方向上，所述凹槽的长度与所述脊条的长度相同。
9.进一步，所述凹槽的数量为两个，两个所述凹槽分别位于所述脊条的两侧。
10.进一步，所述第二钝化层的厚度小于或等于所述第一钝化层的厚度。
11.进一步，所述第一钝化层的厚度与所述第二钝化层的厚度之和大于或等于所述p接触层的厚度与所述p接触电极层的厚度之和。
12.进一步，所述p电极的厚度大于所述第一金属层的厚度。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种gan基的激光二极管结构的制造方法，该方法包括以下步骤：
14.s1、在p接触层上制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对依次层叠设置在p型电子阻挡层上的p覆盖层和p接触层进行蚀刻形成脊条，所述脊条凸出于p型电
子阻挡层的上部表面，所述脊条具有顶面和侧面；
15.s2、去除图形化的光刻胶，在p型电子阻挡层的上表面生长第一层sio2而形成第一钝化层，第一钝化层位于所述脊条的两侧；
16.s3、在第一钝化层的上表面进行正性光刻胶的涂布、曝光、显影，得到光刻胶图案，所述光刻胶图案为圆柱体、正方体、长方体和纵截面为正梯形的六面体中的至少一种，之后进行烘烤固化；
17.s4、在第一钝化层上生长第二层sio2而形成第二钝化层，使得所述光刻胶图案嵌入第二层sio2中；
18.s5、去除光刻胶，使第二钝化层上形成与所述光刻胶图案相对应的凹槽；
19.s6、在p接触层的上表面进行金属镀膜而形成p接触电极层，使得所述脊条还具有p接触电极层；
20.s7、在第二钝化层的上表面和所述脊条上进行金属镀膜而形成第一金属层，其中，金属镀膜时的部分金属沉积在所述凹槽内使得第一金属层具有与所述凹槽相对应的凸起部；
21.s8、在第一金属层上生长第二金属层作为p电极。
22.本发明的有益效果是：
23.本发明的gan基的激光二极管结构及制造方法，脊侧面的光学覆盖层采用图形化的钝化层，双层制作，有效降低电极结构的应力，增加金属电极的附着力；可以形成厚的金属电极，降低封装要求，提高散热性能，扩大应用；下层形成光学限制，上层倒梯形结构的钝化层，进一步增加金属电极与钝化层的附着力。
附图说明
24.图1为本发明一实施例gan基的激光二极管结构的示意图；
25.图2为本发明一实施例gan基的激光二极管结构的立体示意图；
26.图中，
27.101n电极；
28.102n型gan衬底；
29.103n覆盖层；
30.104n波导层；
31.105发光活性层；
32.106p波导层；
33.107p型电子阻挡层；
34.108钝化层；1081第一钝化层；1082第二钝化层；10821凹槽；
35.109第一金属层；
36.110p电极；
37.111p覆盖层；
38.112p接触层；
39.113p接触电极层。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的gan基的激光二极管结构与方法进行进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
41.参照图1和图2，本发明一实施例的gan基的激光二极管结构，包括n电极101、n型gan衬底102、n覆盖层103、n波导层104、发光活性层105、p波导层106、电子阻挡层107和钝化层108。
42.其中，n型gan衬底102、n覆盖层103、n波导层104、发光活性层105、p波导层106、p型电子阻挡层107依次层叠设置在n电极101上。p型电子阻挡层107的上部表面凸出设置有脊条，所述脊条具有顶面和侧面。所述脊条包括p覆盖层111和依次叠设在p覆盖层111上的p接触层112、p接触电极层113。
43.钝化层108包括第一钝化层1081和第二钝化层1082。第一钝化层1081和第二钝化层1082均为sio2层，第一钝化层1081设置在p型电子阻挡层107的上表面，位于所述脊条的两侧。
44.第二钝化层1082置于第一钝化层1081的上表面，第二钝化层1082上开设有凹槽10821，凹槽10821为圆形槽、正方形槽、长方形槽和纵截面为正梯形的凹槽中的至少一种，在第二钝化层1082的上表面和所述脊条上设置有第一金属层109。第一金属层109具有与凹槽10821相对应的凸起部，在第一金属层109的上表面还设置有作为p电极110的第二金属层。
45.较佳地，第一金属层109可选用cr、ti、al、ni、au、pt、sn和cu中的一种几种制成。p电极110(第二金属层)109的厚度大于第一金属层109的厚度。p电极110也可选用cr、ti、al、ni、au、pt、sn和cu中的一种几种制成。
46.p接触电极层113与第一金属层109电性连接。这样能够提高电极的导电特性。
47.凹槽10821的数量可为两个，两个所述凹槽10821分别位于所述脊条的两侧。
48.当凹槽10821为长方形槽和纵截面为正梯形的凹槽中的至少一种时，优选的，在所述脊条的长度方向上，凹槽10821的长度可与所述脊条的长度相同。
49.作为另一种可实施方式，凹槽10821的数量可为多个，多个凹槽10821分别位于脊条的两侧。在脊条每一侧的多个凹槽10821可采用一列多排的方式排列；在脊条每一侧的多个凹槽10821也可采用两列多排的方式排列或多列多排的方式排列。脊条两侧的凹槽10821可以对称设置。
50.较佳地，第二钝化层1082的厚度可小于或等于第一钝化层1081的厚度。第一钝化层1081的厚度与第二钝化层1082的厚度之和可大于或等于p接触层112的厚度与p接触电极层113的厚度之和。
51.n覆盖层103可为n型algan层，n波导层104可为n型gan层，发光活性层105可为ingan层；p波导层106可为p型gan层，p型电子阻挡层107可为p型algan层，p覆盖层111可为p型algan层，p接触层112可为p型gan层。
52.以上实施例的gan基的激光二极管结构的制造过程如下：
53.s1、在p接触层112上制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对依次
层叠设置在p型电子阻挡层107上的p覆盖层111和p接触层112进行蚀刻形成脊条，所述脊条凸出于p型电子阻挡层107的上部表面，所述脊条具有顶面和侧面；
54.s2、去除图形化的光刻胶，在p型电子阻挡层107的上表面生长第一层sio2而形成第一钝化层1081，第一钝化层1081位于所述脊条的两侧；
55.s3、在第一钝化层1081的上表面进行正性光刻胶的涂布、曝光、显影，得到光刻胶图案，所述光刻胶图案为圆柱体、正方体、长方体和纵截面为正梯形的六面体中的至少一种，之后进行烘烤固化；
56.s4、在第一钝化层1081上生长第二层sio2而形成第二钝化层1082，使得所述光刻胶图案嵌入第二层sio2中；
57.s5、去除光刻胶，使第二钝化层1082上形成与所述光刻胶图案相对应的凹槽10821；
58.s6、在p接触层112的上表面进行金属镀膜而形成p接触电极层113，使得所述脊条还具有p接触电极层113；
59.s7、在第二钝化层1082的上表面和所述脊条上进行金属镀膜而形成第一金属层109，其中，金属镀膜时的部分金属沉积在凹槽10821内使得第一金属层109具有与凹槽10821相对应的凸起部；
60.s8、在第一金属层109上生长第二金属层作为p电极110。
61.本实施例中，生长完第一层sio2后，采用正型光刻胶，根据图形设计，可以是圆形、正方形或者长方形等图形，调节曝光能量，曝光显影，挖孔形成圆柱体、正方体、长方体或纵截面为正梯形的六面体的光刻胶图案，硬烤固化；生长第二层sio2，调节生长参数，sio2充分填充到孔中，例如可以形成倒梯形的结构，即纵截面为正梯形的光刻胶图案之间的第二层sio2呈倒梯形结构。
62.p接触电极层113能够与第一金属层109电性连接。这样可以提高电极导电特性。金属镀膜可以采用离子束溅射沉积工艺，当然也可以采用其它镀膜方式，例如可以采用磁控溅射等镀膜方式，生长金属电极。
63.p接触电极层113制作时也可在第二钝化层1082上单独制作图形化的光刻胶掩模。
64.第一金属层109选用cr、ti、al、ni、au、pt、sn和cu中的一种几种制成。p电极110(第二金属层)的厚度大于第一金属层109的厚度。
65.边发射脊波导结构的gan激光二极管，脊侧面的光学覆盖层采用图形化的绝缘材料，双层制作，有效降低电极结构的应力，增加金属电极的附着力，下层形成光学限制，上层带有倒梯形结构，可以进一步增加金属电极的附着力。可以采用磁控溅射等镀膜方式，生长金属电极，电极结构包括cr、ti、al、ni、au、pt、sn、cu等任意金属组合，充分填充sio2外的孔，形成正梯形结构。
66.以上各实施例的gan基的激光二极管结构及制造方法，脊侧面的光学覆盖层采用图形化的钝化层(绝缘材料)，双层制作，降低电极结构的应力；下层形成光学限制，上层倒梯形结构的钝化层，进一步增加金属电极与钝化层的附着力。可以形成厚的金属电极，降低封装要求，提高散脊条热性能，扩大应用。
67.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。