[发明专利]氮化镓基激光器列阵管芯的器件结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是指一种氮化镓基激光器列阵管芯的器件结构及制作方法

背景技术

GaN基量子阱结构激光器在增大光信息存储密度、投影显示、激光打印、水下通信、生物化学试剂的激活以及临床医学等领域有广阔的应用前景。光存储系统中，光盘容量与激光波长平方成反比，采用GaN基激光器的蓝光DVD，其光盘的存储容量可达到单面单层27GB，单面双层50GB，是红光的2-3倍。蓝光光盘系统已经在消费电子产品领域获得了广泛的应用，目前已有蓝光影碟机、光盘刻录机、光盘摄像机、PlayStation3等产品。而激光显示由于采用了偏振度极高的激光作为光源，因此画质具有超高的对比度。激光相干长度大、光束发散角小，可以投影到任何曲面。此外，激光显示还有屏幕尺寸灵活、响应速度快、没有可视角度限制等优点。除电视外还有望开发成为真正超轻、超便携、高亮度的投影仪器。这种体积小、低功耗的激光投影系统还可以被集成到手机、MP4等手持电子设备中。日后这种投影显示技术将根据人们的想象力开发出各种魔幻般的应用，如天文馆、飞行模拟，甚至可以将卫星导航图像直接投影到汽车或飞机的挡风玻璃上。应用GaN基激光器于打印技术基于其波长短，可以提高激光打印的分辨率，而蓝绿光的GaN基激光器与AlGaInP红光激光器结合可以实现全彩打印。GaN基激光器也是可以用于深海探测和通信，在国防领域具有深远意义。

目前GaN基激光器的研究目标之一是实现大的功率输出。大功率半导体激光器主要有两种结构：一是宽接触的单管激光器，二做成列阵式激光器。由于低位错密度的GaN衬底价格昂贵，目前仍主要采用的是蓝宝石衬底异质外延生长GaN基激光器。对于蓝宝石衬底上制作宽接触大功率GaN基激光器最大的问题在外延层和器件结构中有高的位错密度，热效应无法忽视；加之腔面解理困难，无法实现宽接触的激光器，故而采用列阵激光器来实现大的功率输出。然而蓝宝石衬底不导电，在其上制作的激光器采用的是平面电极结构，P电极和N电极都在激光器的正面。列阵中的各个脊形发光区，由于所处位置不同，与N电极之间的距离不同，故而串联电阻不同。在相同的外加电压下，各个脊形发光区注入的电流密度不同，导致各个脊形发光区的有源层中载流子浓度不同。另外，P-AlGaN/GaN超晶格光限制层的水平方向电阻较小，在电场的驱动下载流子会在不同的脊形发光区之间迁移，载流子的侧向扩展严重。以上两个原因导致列阵中的各个脊形发光区的载流子浓度不同，难以同时激射。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化镓基激光器列阵管芯的器件结构及制作方法，通过设计脊形发光区的位置分布和宽度，消除串联电阻和载流子侧向扩展的影响，从而实现氮化镓基激光器列阵管芯的各个脊形发光区同时激射。

本发明实现了氮化镓基列阵激光器各个脊形发光区同时激射，实现了大的功率输出。

附图说明

为了进一步说明本发明的内容，以下结合实施例对本发明做一详细的描述，其中：

图1是本发明中的氮化镓基激光器列阵管芯的外延结构的剖面图；

图2是本发明中的氮化镓基激光器列阵管芯的结构平面图；

图3是本发明中的氮化镓基激光器列阵管芯的结构剖面图。

具体实施方式

首先请参阅图3所示，一种氮化镓基激光器列阵管芯的器件结构，包括：

一绝缘衬底10，所述的绝缘衬底10为蓝宝石衬底，蓝宝石衬底的厚度为300-500微米；

一第一接触层11，该第一接触层11生长在绝缘衬底10上，所述的第一接触层11为N型氮化镓层；

一第一光限制层12，该第一光限制层12生长在第一接触层11上面的中间，使第一接触层11上面的两侧形成台面111，由于氮化镓基激光器生长在绝缘衬底上，无法从背面引出N电极，所以要在第一接触层11表面形成台面111，暴露出第一接触层11，在上面制作N欧姆接触电极，所述的第一光限制层12为N型铝镓氮层，该第一光限制层12起到将光限制在有源区14和波导层内的作用；

一第一波导层13，该第一波导层13生长在第一光限制层12上，该第一波导层13的表面形成偶多个脊形21，所述的第一波导层13为N型氮化镓层，该第一波导层13起到将载流子限制在有源区14中的作用，同时它与第二波导层15、有源区14一起构成光波导；

在该第一波导层13表面的脊形21上分别生长有源区14，所述的有源区14为铟镓氮多量子阱结构；