[发明专利]使用经蚀刻的刻面技术生产的基于AlGaInN的激光器

说明书

本申请是PCT国际申请号为PCT/US2006/023889、国际申请日为2006年6月20日、中国国家申请号为200680027273.9、题为“使用经蚀刻的刻面技术生产的基于AlGaInN的激光器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学技术，尤其涉及使用经蚀刻的刻面技术生产的基于AlGaInN的激光器。

背景技术

本申请要求2005年6月22日提交的美国临时专利申请60/692,583的权益，其内容引用在此作为参考。

本发明一般涉及制造能够发射蓝光的激光器的工艺，尤其，涉及利用用于制造激光器件的蚀刻刻面技术(EFT)来制造基于AlGaInN的激光器。

一般通过机械加工劈开半导体晶体而在激光腔的末端处形成用于边发射半导体激光二极管的反射镜。一般，对于任何半导体材料来说，劈开与光刻法相比是一种不精确的工艺。此外，对于该工艺来说，处理用于器件测试和其它后续操作的易碎的条状物或小芯片成为必要的步骤。它还趋向于与单片电路集成不兼容，因为它需要通过物理方法使晶片碎裂以得到功能全面的激光器。

GaN的劈开特别成问题。Nichia Chemical在1995年首先展示了在蓝宝石衬底上的基于GaN的蓝色激光器，而且接着已经能够大批量制造CW激光器[S.Nakamura等人，2000年“The Blue Laser Diode：The Complete Story，”Springer-Verlag]。通常使用劈开来形成蓝色激光器的刻面，但是这些器件的价格极高。劈开蓝宝石衬底以形成基于GaN的激光器刻面是特别困难的，由于蓝宝石具有许多劈开平面，这些平面相互在小的角距离内具有近似相等的劈开长度。由于这样，容易使破裂界面从一个劈开平面到另一个劈开平面改变方向，甚至在劈开过程期间扰动较小时也会这样，当发生这种情况时，激光器是不可使用的。虽然有这些问题，但是已经选择蓝宝石作为用于氮化物生长的衬底，因为它相对不昂贵和在GaN沉积所要求的高温处理期间较稳定。然而，蓝宝石和更昂贵的SiC衬底两者的晶格与GaN大大地失配，在所生长的材料中产生了高密度的缺陷。自立式GaN衬底是一个局部解决方案，并且只是在现在才可得到，但是不同于立方体InP和GaAS，GaN的晶体结构是六边形的，更难于劈开。因此，期望即使使用GaN衬底，劈开也将继续成为挑战性的工艺。通过使用CAIBE中的倾斜的衬底，已经制造了垂直蚀刻刻面蓝色激光器[Kneissl等人，Appl.Phys.Lett.72，1539-1541]；然而，这些激光器是条状的或增益-引导类型的。因此，需要一种以可靠的和有成本效益的方式来制造脊型蓝色激光器的改进的工艺。

影响基于GaN的蓝色激光器的产量和成本的一个重要的因素是缺乏可用的具有低的缺陷密度的激光器质量材料。几个研究实验室已经开发了一些技术，诸如在蓝宝石上的外延横向过度生长(ELOG)，这使缺陷密度改进到10⁵/cm²的水平。因为上述劈开的难度，当今可以实际制造的最小的腔长度为600μm的数量级。使用经蚀刻的刻面来代替机械加工的劈开的刻面允许形成100μm或更小的较短的腔器件。制造较短的腔器件的能力导致器件中的缺陷的概率较低，因此而导致更高的产量。这些激光器与较长的腔器件相比可能具有较低的最大功率率；然而，将在下一代DVD只读应用中使用大多数激光器，较低的功率已足够，并且还要求较低的成本和较低的功耗。EFT提供的特定的制造、集成和完整的晶片测试能力还对制造用于可写入光盘应用的高功率GaN激光器提供了重要的优点。

发明内容