[发明专利]一种p型外延衬底激光二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种p型外延衬底激光二极管的制造方法。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种新型的II-VI族直接带隙宽禁带半导体材料。氧化锌（ZnO）无论在晶格结构、晶胞参数还是在禁带宽度上都与GaN相似，且具有比GaN更高的熔点和更大的激子束缚能，又具有较低的光致发光和受激辐射的阈值以及良好的机电耦合特性、热稳定性和化学稳定性。在室温下，氧化锌（ZnO）的禁带宽度为3.37eV，自由激子结合能高达60meV，远大于GaN，因此更容易在室温或更高温度下实现激子增益。但是，作为衬底的GaN中一般都会包括各种缺陷，例如位错、间隙或空位等，缺陷会引起晶体应变，应变会造成衬底上外延层的品质及性能降低，导致激光二极管的寿命缩短。减少了半导体衬底材料生长过程中形成的缺陷密度已成为本领域急需解决的问题。

而且，现有技术中p电极一般都形成在衬底的台面结构上，例如中国授权专利CN12099976A所公开的二极管激光器，其中金属阴极形成在活性区的一侧，该金属阴极的高度与活性区的高度几乎持平，因此，金属阴极势必会妨碍作为发光结构的活性区的发光，即使金属阴极采用透明的导电材料，活性区所发出的光也不可能毫无阻碍地透过金属阴极；因此上述结构也会在一定程度上影响发光效率。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种p型外延衬底激光二极管的制造方法，该方法可以明显的减小激光二极管衬底中的晶体缺陷密度，并且通过对p电极的特殊设置方式，避免了p电极对发光区域所造成的影响，从而提高激光二极管的性能和寿命。

本发明提出的p型外延衬底激光二极管的制造方法依次包括如下步骤：

（1）在蓝宝石衬底上外延生长p-GaN外延衬底；

（2）在p-GaN外延衬底上形成发光结构；

（3）对所述发光结构进行刻蚀，从而将p-GaN外延衬底外围的发光结构去除，仅保留p-GaN外延衬底中部区域上的发光结构；

（4）在p-GaN外延衬底的外围溅射形成p电极。

其中，步骤（2）中形成所述发光结构的工艺过程为：在p-GaN外延衬底上自下而上依次形成p型界面层、发光层、n型界面层、n型注入层和n电极；

其中，步骤（4）中形成的p电极围绕发光结构形成，形成的p电极的厚度不大于p型界面层的厚度，并且p电极与发光结构之间具有空隙；

其中，p型界面层是p-Al_xIn_yGa_1-x-yP，其中0＜x≤1，0＜y≤1并且x+y≤1；发光层是超晶格结构的多量子阱层，形成该多量子阱层的材料为ZnO/Zn_1-aMg_aO/Zn_1-bAs_bO，其中0＜a≤0.2、0＜b≤0.3；n型界面层为n-Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中0＜x≤1，0＜y≤1并且x+y≤1；n型注入层为n型NiO注入层；p电极为Au、Pt、Pt/Ni、Au/Ni或ITO（氧化铟锡）。n电极为In、Al、Ga、Ag或ITO。

本发明提出的激光二极管的制造方法，可以获得如下有益的效果：

1.采用p-Al_xIn_yGa_1-x-yP的p型界面层以及n-Al_xIn_yGa_1-x-yN的n型界面层，可以有效降低半导体衬底材料生长过程中形成的缺陷密度；

2.采用多量子阱层ZnO/Zn_1-aMg_aO/Zn_1-bAs_bO作为发光层，能够大大提高了载流子的复合几率，提高激光二极管的发光效率；

3.采用n型NiO作为电子注入层形成异质结注入，这种异质结具有超注入的优点，从而进一步提高发光效率。

4.将p电极的厚度设定为不大于p型界面层的厚度，从而避免了p电极对p型界面层上的发光层所发出的光造成的干扰，进而有利于提高发光效率。

附图说明

图1-4是本发明提出的制造方法的流程示意图。

具体实施方式

参见图1-4，本发明提出的制造方法依次包括如下步骤：