GaN基激光二极管的脊波导组件、GaN基激光二极管及方法与流程

gan基激光二极管的脊波导组件、gan基激光二极管及方法
技术领域
1.本发明涉及激光二极管技术领域，尤其涉及一种gan基激光二极管的脊波导组件、gan基激光二极管及方法。


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；为了形成较好的光学限制，脊两侧的外延层会蚀刻掉，造成镀完电极后，脊位置的电极更高，不利于共晶封装。目前的方式通常是采用钝化层结构进行加厚，与脊形成相近高度，改进封装的压力平衡，但散热性较差。


技术实现要素：

3.基于此，本发明的目的在于提供一种gan基激光二极管的脊波导组件，改进散热，降低封装要求。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
4.一种gan基激光二极管的脊波导组件，包括p型电子阻挡层、p覆盖层和p接触层；
5.所述p覆盖层、p接触层依次层叠设置在所述p型电子阻挡层上，所述p接触层的上表面处开设有两条平行的沟槽，所述沟槽的深度等于所述p接触层的厚度与所述p覆盖层的厚度之和；两条平行的沟槽之间形成脊条，所述沟槽的远离所述脊条的一侧为沟槽外侧；
6.所述沟槽外侧的所述p接触层的上表面处开设有凹槽，所述凹槽的深度等于所述沟槽的深度，所述p型电子阻挡层的上表面、所述p接触层的上表面、所述沟槽的内底壁和内侧壁、所述凹槽的内底壁和内侧壁设置有第一钝化层，脊条上表面处的所述第一钝化层开设有第一通孔，所述第一通孔内设置有p接触电极层，在所述第一钝化层和p接触电极层的上表面设置有作为p电极的第一金属层；
7.或者，所述沟槽外侧的所述p接触层的上表面处开设有凹槽，所述凹槽的深度等于所述沟槽的深度，所述凹槽和所述沟槽内均填充有第二金属层，所述p接触层的上表面、第二金属层的上表面设置有第二钝化层，脊条上表面处的所述第二钝化层开设有第二通孔，所述第二通孔内设置有p接触电极层，在所述第二钝化层和p接触电极层的上表面设置有作为p电极的第三金属层。
8.进一步，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽分布在所述脊条的两侧。
9.进一步，所述凹槽的形状为圆形、方形或三角形。
10.进一步，所述第一通孔的边界小于所述脊条上表面的边界；或者，所述第二通孔的边界小于所述脊条上表面的边界。
11.进一步，所述第二金属层的厚度与所述沟槽的深度相同或相近。
12.进一步，所述的gan基激光二极管的脊波导组件还包括p波导层，所述p波导层叠设在所述p型电子阻挡层的下表面。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种gan基激光二极管，包括上述任一技术方案所
述的gan基激光二极管的脊波导组件。
14.根据本发明的另一方面，还提供了一种gan基激光二极管的制造方法，包括如下步骤：
15.s11、在p接触层的上表面定义蚀刻区域，制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，在p接触层的上表面蚀刻两条平行的沟槽，两条平行的沟槽之间形成脊条，沟槽的深度等于p接触层的厚度与p覆盖层的厚度之和；在沟槽外侧的p接触层的上表面蚀刻凹槽，凹槽的深度与沟槽的深度相同；沟槽的远离脊条的一侧为沟槽外侧；
16.s12、去除图形化的光刻胶，在p型电子阻挡层的上表面、p接触层的上表面、沟槽的内底壁和内侧壁、凹槽的内底壁和内侧壁生长第一层sio2而形成第一钝化层；
17.s13、在脊条上表面的第一层sio2上制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，蚀刻掉脊条顶面处的部分第一层sio2形成第一通孔，以暴露脊条的部分顶面；之后去除图形化的光刻胶；
18.s14、去除图形化的光刻胶，在所述第一通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层；或者，在所述第一通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层，去除图形化的光刻胶；
19.s15、在第一钝化层和p接触电极层的上表面生长作为p电极的第一金属层；
20.或者，
21.s21、在p接触层的上表面定义蚀刻区域，制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，在p接触层的上表面蚀刻两条平行的沟槽，两条平行的沟槽之间形成脊条，沟槽的深度等于p接触层的厚度与p覆盖层的厚度之和；在沟槽外侧的p接触层的上表面蚀刻凹槽，凹槽的深度与沟槽的深度相同；沟槽的远离脊条的一侧为沟槽外侧；
22.s22、对凹槽和沟槽内进行金属镀膜而填充凹槽和沟槽，使得所述凹槽和沟槽内形成第二金属层；
23.s23、去除图形化的光刻胶，在p接触层的上表面、第二金属层的上表面、脊条的上表面生长第一层sio2而形成第二钝化层；
24.s24、在脊条上表面处的第二钝化层上制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，蚀刻掉脊条顶面处的部分第一层sio2形成第二通孔，以暴露脊条的部分顶面；
25.s25、在所述第二通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层，之后去除图形化的光刻胶；或者，去除图形化的光刻胶，在所述第二通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层；
26.s26、在第二钝化层和p接触电极层的上表面生长作为p电极的第三金属层。
27.本发明的有益效果是：
28.本发明的gan基激光二极管的脊波导组件、gan基激光二极管及方法，制作脊的过程中，靠近脊的两侧制作平行沟槽，并覆盖绝缘光学覆盖层，远离脊的外延层图形化并填充散热金属，与脊形成相近高度，脊的两侧可以形成等高电极，改善共晶封装，降低封装要求，改进散热，扩大应用。
附图说明
29.图1为本发明一实施例的gan基激光二极管的脊波导组件形成过程的示意图；
30.图2为本发明另一实施例的gan基激光二极管的脊波导组件形成过程的示意图；
31.图3为图1所示gan基激光二极管的脊波导组件中凹槽一实施例的分布示意图；
32.图4为图2所示gan基激光二极管的脊波导组件中凹槽一实施例的分布示意图；
33.图5为本发明的gan基激光二极管的脊波导组件一实施例的立体示意图；
34.图中，
35.101 p波导层；
36.102 p型电子阻挡层；
37.103 p覆盖层；
38.104 p接触层；
39.105 沟槽；
40.106 凹槽；
41.107 第一钝化层；
42.108 p电极；
43.109 p接触电极层；
44.110 第二金属层；
45.111 第二钝化层。
具体实施方式
46.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基激光二极管的脊波导组件、gan基激光二极管及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。
47.参照图1至图5，本发明一实施例的gan基激光二极管的脊波导组件，包括p型电子阻挡层102、p覆盖层103、p接触层104。
48.p覆盖层103、p接触层104依次层叠设置在p型电子阻挡层102上，p接触层104的上表面处开设有两条平行的沟槽105。沟槽105的深度等于p接触层104的厚度与p覆盖层103的厚度之和；两条平行的沟槽105之间形成脊条，沟槽105的远离所述脊条的一侧为沟槽外侧。
49.所述沟槽外侧的p接触层104的上表面处开设有凹槽106，凹槽106的深度与沟槽105的深度相同。凹槽106的形状可为圆形、方形或三角形。
50.如图1所示，p型电子阻挡层102的上表面、p接触层104的上表面、沟槽105的内底壁和内侧壁、凹槽106的内底壁和内侧壁设置有第一钝化层107。脊条上表面处的第一钝化层107开设有第一通孔，在第一钝化层107的上表面和脊条上设置有作为p电极108的第一金属层。
51.其中，沟槽105的内底壁处的第一钝化层107厚度小于沟槽105的深度，凹槽106的内底壁处的第一钝化层107厚度小于凹槽106的深度。沟槽105的内底壁处的第一钝化层107厚度与凹槽106的内底壁处的第一钝化层107厚度可以相同，也可不同。
52.或者，如图2所示，所述沟槽外侧的p接触层104的上表面处开设有凹槽106，凹槽106的深度与沟槽105的深度相同。凹槽106的形状为圆形或方形。
53.凹槽106和沟槽105内均填充有第二金属层110，p接触层104的上表面、第二金属层110的上表面设置有第二钝化层111，脊条上表面处的第二钝化层111开设有第二通孔，所述第二通孔内设置有p接触电极层109，在第二钝化层111的上表面和p接触电极层109的上表
面设置有作为p电极108的第三金属层。
54.优选的，第二金属层110的厚度与沟槽105的深度相同或相近。
55.p电极108可选用cr、ti、al、ni、au、pt、sn和cu中的一种几种制成；p接触电极层109与p电极108电性连接，设置p接触电极层109，可以进一步提高电极的导电特性。
56.较佳地，如图3至图5所示，凹槽106的数量可为多个，多个凹槽106分布在脊条106的左右两侧。多个凹槽106的形状可完全相同，也可不完全相同。
57.作为可优选的实施方式，脊条每一侧的凹槽106的数量可为多个，多个凹槽106的排列方式可为两列多排或三列多排的矩阵排列。图3至图5中，脊条每一侧的多个凹槽106的排列方式为2列6排的矩阵排列。
58.较佳地，脊条两侧的凹槽106对称设置。即脊条左侧的凹槽106与脊条右侧的凹槽106对称设置。
59.作为可优选的实施方式，第一通孔的边界小于脊条顶面(上表面)的边界；或者，第二通孔的边界小于脊条顶面(上表面)的边界。即第一通孔的周长小于脊条顶面的周长；或者，第二通孔的周长小于脊条顶面的周长。露出脊的中间位置，可以与脊结构对应的长方形孔，孔的边界不超出脊的边界。即蚀刻脊条顶面处的部分sio2层后，使得脊条顶面处的sio2层可以具有与脊结构对应的长方形孔，孔的边界不超出脊的边界。
60.较佳地，gan基激光二极管的脊波导组件还包括p波导层101，p波导层101叠设在p型电子阻挡层102的下表面。
61.p波导层101可为p型gan层，p型电子阻挡层102可为p型algan层，p覆盖层103可为p型algan层，p接触层104可为p型gan层。
62.脊的两侧外延层进行图形化制作，靠近脊的两侧制作平行沟槽，并覆盖绝缘光学覆盖层，远离脊的外延层图形化并填充散热金属，与脊形成相近高度，脊的两侧可以形成等高电极，改善共晶封装，降低封装要求，改进散热，扩大应用。
63.利用外延层的高度实现电极同高，外延层等高，改善封装效果。增大金属接触，提高散热。
64.参照图1至图5，本发明还涉及一种gan基激光二极管，包括上述任一技术方案所述的gan基激光二极管的脊波导组件。其中，gan基激光二极管还可包括n电极、n型gan衬底、n覆盖层、n波导层和发光活性层，所述n型gan衬底、n覆盖层、n波导层、发光活性层和所述脊波导组件可依次层叠设置在所述n电极上。由于gan基激光二极管除gan基激光二极管的脊波导组件外均为现有技术，此处不再详细赘述。因为采用了上述的gan基激光二极管的脊波导组件，所以也取得了同样的有益技术效果。
65.上述gan基激光二极管的制造过程如下：
66.s11、在p接触层104的上表面定义蚀刻区域，制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，在p接触层104的上表面蚀刻两条平行的沟槽105，两条平行的沟槽105之间形成脊条，沟槽105的深度等于p接触层104的厚度与p覆盖层103的厚度之和；在沟槽外侧的p接触层104的上表面蚀刻凹槽106，凹槽106的深度与沟槽105的深度相同；沟槽105的远离脊条的一侧为沟槽外侧；
67.s12、去除图形化的光刻胶，在p型电子阻挡层102的上表面、p接触层104的上表面、沟槽105的内底壁和内侧壁、凹槽106的内底壁和内侧壁生长第一层sio2而形成第一钝化层
107；
68.s13、在脊条上表面的第一层sio2上制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，蚀刻掉脊条顶面处的部分第一层sio2形成第一通孔，以暴露脊条的部分顶面；
69.s14、去除图形化的光刻胶，在所述第一通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层109；或者，在所述第一通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层109，去除图形化的光刻胶；
70.s15、在第一钝化层107和p接触电极层109的上表面生长作为p电极108的第一金属层；
71.或者，
72.s21、在p接触层104的上表面定义蚀刻区域，制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，在p接触层104的上表面蚀刻两条平行的沟槽105，两条平行的沟槽105之间形成脊条，沟槽105的深度等于p接触层104的厚度与p覆盖层103的厚度之和；在沟槽外侧的p接触层104的上表面蚀刻凹槽106，凹槽106的深度与沟槽105的深度相同；沟槽105的远离脊条的一侧为沟槽外侧；
73.s22、对凹槽106和沟槽105内进行金属镀膜而填充凹槽106和沟槽105，使得凹槽106和沟槽105内形成第二金属层110；
74.s23、去除图形化的光刻胶，在p接触层104和第二金属层110的上表面生长第一层sio2而形成第二钝化层111；
75.s24、在脊条上表面处的第二钝化层111上制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，蚀刻掉脊条顶面处的部分第一层sio2形成第二通孔，以暴露脊条的部分顶面；
76.s25、在所述第二通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层109，之后去除图形化的光刻胶；或者，去除图形化的光刻胶，在所述第二通孔内沉积金属薄膜而形成p接触电极层109；
77.s26、在第二钝化层111和p接触电极层109的上表面生长作为p电极108的第三金属层。
78.p接触电极层109与p电极108电性连接。设置p接触电极层109，可以进一步提高电极的导电特性。沉积金属薄膜可以采用离子束溅射沉积工艺，也可以采用其它镀膜工艺，例如可以采用磁控溅射等镀膜方式，生长金属电极。
79.以上各实施例的gan基激光二极管的脊波导组件、gan基激光二极管及方法，脊的两侧外延层进行图形化制作，靠近脊的两侧制作平行沟槽，并覆盖绝缘光学覆盖层，远离脊的外延层图形化并填充散热金属，与脊形成相近高度，脊的两侧可以形成等高电极，改善共晶封装，降低封装要求，改进散热，扩大应用。最终电极制作后，整个电极的高度均匀性一致，在封装应用时降低封装异常。
80.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。