專利名稱：激光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于激光二極管及其制作方法。具體地說(shuō)，就是關(guān)于在背梁(Ridge)的兩個(gè)側(cè)面上形成管溝(Trench)。然后，使激光二極管的表面的深度與背梁(Ridge)相同，并使它變得像背梁(Ridge)一樣的平坦。這樣，就可以使在制作過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械性的沖擊力和壓力分散，從而可以使對(duì)背梁的損傷達(dá)到最小化。本發(fā)明就是關(guān)于上述激光二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
最近，隨著與氮化物(Nitride)半導(dǎo)體相關(guān)的技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。同時(shí)，與之相應(yīng)的使用市場(chǎng)也正在急速增加。
以氮化物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)制作的元件中，有一種是比較具有代表性，那就是青色激光二極管?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)運(yùn)用這種技術(shù)研發(fā)出了一種具有大容量的信息存儲(chǔ)裝置和用于高解像度激光印刷的光源。
對(duì)于這種青色激光二極管來(lái)說(shuō)，在前幾年的時(shí)間里，它與發(fā)光二極管一樣，雖然在經(jīng)歷了幾年時(shí)間的廣泛研究開發(fā)活動(dòng)之后，其技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平。但是，仍然沒(méi)有一家企業(yè)能夠生產(chǎn)出一種產(chǎn)品，在保證其元件的特性的均勻性降低的同時(shí)，也使其吸收率下降，這就是當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況。
圖1是概略地表示普通的青色激光二極管的結(jié)構(gòu)截面圖。從圖中可以看出，在天藍(lán)色的基板10上依次疊加設(shè)置了以下組件緩沖層11，N-GaN層12，N-AlGaN覆蓋層13，N-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?4，InGaN活性層15，P-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?6，以及P-AlGaN覆蓋層17。然后，從上述P-AlGaN覆蓋層17開始，直到上述N-GaN層12的一部分為止，對(duì)臺(tái)式晶體管(Mesa)進(jìn)行蝕刻，這樣，就能使上述N-GaN層12的一部分露出出來(lái)。然后，再將上述P-AlGaN覆蓋層17的上端的一部分除去，然后，從上述除去的P-AlGaN覆蓋層的上面開始形成一個(gè)露出的背梁17a在上述背梁的上部形成一個(gè)P-GaN層18。然后，為了使在上述背梁的上部形成的P-GaN層的上部和上述N-GaN層12的一部分的上面露出出來(lái)，而在前面形成一個(gè)介質(zhì)膜19。然后，形成一個(gè)將上述露出的P-GaN層的上部包裹起來(lái)的P-電極22。同時(shí)，形成一個(gè)將上述露出的N-GaN層12的上部包裹起來(lái)的N-電極21。
在這里，如圖1所示，在上述P-AlGaN覆蓋層17的上部，在上述N-GaN層12的上部和在上述臺(tái)式晶體管被蝕刻的側(cè)面均形成有上述介質(zhì)膜19。
上述介質(zhì)膜的作用是對(duì)消除泄露電流的鈍化(Passivation)和橫向模式(Transverse Mode)進(jìn)行控制的。
如上所述，這種依據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的激光二極管其背梁形成一個(gè)比較突出的結(jié)構(gòu)，在制作過(guò)程中，就會(huì)對(duì)背梁產(chǎn)生很多的沖擊力。這樣，背梁就很容易受到損害。在這種情況下，不論限界電流(Ith)是否增加，發(fā)射激光(Lasing)的動(dòng)作都不可能進(jìn)行。
特別是，如圖2所示，在解理面的形成或者是碎片分離的雕合過(guò)程中，將制作激光二極管的二膠片50翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，然后通過(guò)雕合端正進(jìn)行加工。這樣，所有機(jī)械性的壓力就都會(huì)集中在突出形成的背梁51上。在這種情況下，背梁51就非常容易受到損傷。
圖3是表示依據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)的激光二極管的裝配狀態(tài)截面圖。參照?qǐng)D3可以看出，為了將激光二極管55進(jìn)行裝配，在作為散熱媒介的散熱器70上利用焊料31，32將N電極21和P-電極限2進(jìn)行連接。在這種情況下，在將其與散熱器進(jìn)行連接時(shí)，就不能使所有的電極與散熱器非常平整地連接起來(lái)，而只能夠使其與突出的背梁部分相結(jié)合。
因此，由元件內(nèi)產(chǎn)生的所有熱量就不能夠通過(guò)前表面有效地散發(fā)出去，而只能夠通過(guò)比較窄的背梁將所產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，這樣，就會(huì)降低元件使用的安全性和可信度。這是它所存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明就是為解決上述問(wèn)題而研發(fā)的。本發(fā)明的目的在于為用戶提供一種激光二極管及其制作方法。也就是說(shuō)，在背梁(Ridge)的兩個(gè)側(cè)面上形成管溝(Trench)。然后，使激光二極管的表面的深度與背梁(Ridge)相同，并使它變得像背梁(Ridge)一樣的平坦。這樣，就可以使在制作過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械性的沖擊力和壓力分散，從而可以使對(duì)背梁的損傷達(dá)到最小化。本發(fā)明就是關(guān)于上述激光二極管及其制作方法的。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于為用戶提供一種激光二極管及其制作方法，即使背梁和管溝之間突出出來(lái)，這樣可以對(duì)背梁進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)可以提高元件的性能和吸收率，而能夠有效改善裝配工序。同時(shí)，在進(jìn)行裝配的過(guò)程中，就能夠使各個(gè)元件均勻地與更大的面積相接觸，這樣就能夠使元件內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā)出去，從而能夠提高元件的使用壽命。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例具有以下的特征即在上述基板的上部依次將N-GaN層，N-覆蓋層，N-波紋導(dǎo)向?qū)?，活性層，P-波紋導(dǎo)向?qū)?，以及P-覆蓋層和P-GaN進(jìn)行疊加設(shè)置。然后，通過(guò)與上述N-GaN層連接的N-電極和與P-GaN層連接的P-電極輸入的電流而使活性層發(fā)出光源。這就是依據(jù)本發(fā)明的激光二極管的特性。
在將上述P-GaN和P-覆蓋層除去之后，就形成一組相互隔離的管溝(Trench)。
然后，在上述管溝(Trench)之間形成一個(gè)背梁(Ridge)。
然后，為了使上述背梁的一部分的上面露出出來(lái)，而在上述管溝(Trench)和P-GaN層的前面形成一個(gè)介質(zhì)膜。
然后，P-電極就將露出的背梁的上面和介質(zhì)膜的一部分包裹起來(lái)。
如上所述，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例具有由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成的特征即在上述基板的上部依次將緩沖層，N-GaN層，N-AlGaN覆蓋層，N-GaN波紋導(dǎo)向?qū)樱琁nGaN活性層，P-GaN波紋導(dǎo)向?qū)樱约癙-AlGaN覆蓋層，以及P-GaN層進(jìn)行疊加設(shè)置的步驟；將上述P-GaN層和P-AlGaN覆蓋層除去之后，形成相互間隔的一組管溝(Trench)。然后，在管溝之間形成背梁(Ridge)的步驟；從上述P-AlGaN覆蓋層到上述N-GaN層的一部分為止，對(duì)臺(tái)式晶體管(Mesa)進(jìn)行蝕刻。然后，使上述N-GaN層的一部分露出出來(lái)的步驟；
然后，為了使上述背梁的上面和上述經(jīng)過(guò)臺(tái)式晶體管蝕刻后的N-GaN層的一部分的上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜的步驟；然后，形成將上述露出的背梁的上面和介質(zhì)膜的一部分包裹起來(lái)的P-電極。同時(shí)，形成將上述露出的N-GaN層的上面包裹起來(lái)的N-電極的步驟。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例還具有由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成的特征即在導(dǎo)電性基板上形成激光二極管的EP結(jié)構(gòu)的步驟；然后，在上述激光二極管的EP結(jié)構(gòu)上，形成相互間隔的一組管溝(Trench)。然后，在管溝之間形成背梁(Ridge)的步驟；然后，為了使上述背梁的上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜的步驟；然后，形成將上述露出的背梁的上面和管溝包裹起來(lái)的P-電極，同時(shí)在上述導(dǎo)電性基反的下面形成N-電極的步驟。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光二極管及其制作方法，在背梁(Ridge)的兩個(gè)側(cè)面上形成管溝(Trench)。然后，使激光二極管的表面的深度與背梁(Ridge)相同，并使它變得像背梁(Ridge)一樣的平坦。這樣，就可以使在制作過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械性的沖擊力和壓力分散，從而可以使對(duì)背梁的損傷達(dá)到最小化。這是本發(fā)明所具有的一個(gè)良好效果。
另外，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光二極管及其制作方法，還可以對(duì)背梁進(jìn)行保護(hù)，以提高元件的發(fā)生及吸收率，從而可以有效地對(duì)裝配工序進(jìn)行改善。這是本發(fā)明所具有的另外一個(gè)良好效果。
同時(shí)，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光二極管及其制作方法，在對(duì)元件進(jìn)行裝配時(shí)，還可以使元件與更加寬大的面積均勻地進(jìn)行接觸，這樣就可以有效地將設(shè)備所產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，從而就可以提高元件的使用壽命。這是本發(fā)明所具有的另外一個(gè)良好效果。

圖1是概略地表示普通的青色激光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是概略地表示通過(guò)依據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)的激光二極管在制作的干膠片上進(jìn)行雕合過(guò)程的狀態(tài)截面圖。
圖3是表示依據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)的激光二極管的裝配狀態(tài)截面圖。
圖4a至圖4e是表示依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的激光二極管的制作工序圖。
圖5是表示依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的激光二極管的截面圖。
圖6是表示依據(jù)本發(fā)明對(duì)管溝的寬度和長(zhǎng)度進(jìn)行概略地說(shuō)明的示意圖。
具體實(shí)施方式下面，將參照附圖對(duì)依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖4a至圖4e是表示依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的激光二極管的制作工序圖。首先，如圖4a所示，在基板110的上部按照一定的順序依次疊加設(shè)置了以下組件即緩沖層111，N-GaN層112，N-AlGaN覆蓋層113，N-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?14，InGaN活性層115，P-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?16，P-AlGaN覆蓋層117，以及P-GaN層118。
然后，在將上述P-GaN層118和P-AlGaN覆蓋層117除去之后，形成相互間隔的一組管溝(Trench)121，122。然后，在管溝之間形成背梁(Ridge)125(如圖4b所示)。
在這里，上述管溝(Trench)121，122的深度為‘d’。在依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，比較理想的情況就是‘d’滿足以下條件0.1μm≤d≤5μm。
然后，圖6所示，上述管溝(Trench)121，122是成直四角形的形狀。上述管溝(Trench)121，122的寬度為“W”，其長(zhǎng)度為“L”。在依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，比較理想的情況就是其寬度‘W’和長(zhǎng)度“L”分別滿足以下條件1μm≤W≤500μm；100μm≤L≤1000μm。
然后，從上述P-AlGaN覆蓋層117開始，直到N-GaN層112的一部分為止，對(duì)臺(tái)式晶體管進(jìn)行蝕刻(Mesa)。然后，使上述N-GaN層112的一部分露出出來(lái)(如圖4c所示)。
然后，為了使上述背梁125的上面和上述對(duì)臺(tái)式晶體管進(jìn)行蝕刻之后形成的N-GaN層112的一部分的上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜130(如圖4d所示)。
最后，形成將上述露出的背梁125的上面和介質(zhì)膜130的一部分包裹起來(lái)的P-電極151。同時(shí)，形成將上述露出的N-GaN層112的上面包裹起來(lái)的N-電極152(如圖4e所示)圖5是表示依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的激光二極管的截面圖。參照?qǐng)D5可以看出，在上述導(dǎo)電性基板120的上部按照一定的順序依次疊加設(shè)置了以下組件即緩沖層211，N-GaN層212，N-AlGaN覆蓋層213，N-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?14，InGaN活性層215，P-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?16，P-AlGaN覆蓋層217，以及P-GaN層218。然后，在將上述P-GaN層218和P-AlGaN覆蓋層217除去之后，形成相互間隔的一組管溝(Trench)221，222。然后，再在上述管溝(Trench)221，222之間形成背梁(Ridge)225。然后，為了使上述背梁(Ridge)225上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜230。然后，形成將上述露出的背梁(Ridge)225的上面和上述介質(zhì)膜230的一部分包裹起來(lái)的P-電極251。同時(shí)，在上述導(dǎo)電性基板210的下面形成N-電極252。
因此，在依據(jù)本發(fā)明的第2實(shí)施例中，在導(dǎo)電性基板上形成了激光二極管的EP結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在上述激光二極管的EP結(jié)構(gòu)上形成了一組相互間隔的管溝(Trench)。然后，在上述管溝的內(nèi)部形成了背梁(Ridge)。
然后，為了使上述背梁的上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜。然后，形成將上述露出的背梁的上面和管溝包裹起來(lái)的P-電極。同時(shí)，在上述導(dǎo)電性基板的下面形成N-電極。
通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。
因此，本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.激光二極管及其制作方法，包括在上述基板的上部依次將N-GaN層，N-覆蓋層，N-波紋導(dǎo)向?qū)?，活性層，P-波紋導(dǎo)向?qū)?，以及P-覆蓋層和P-GaN進(jìn)行疊加設(shè)置；通過(guò)與上述N-GaN層連接的N-電極和與P-GaN層連接的P-電極輸入的電流而使活性層發(fā)出光源；在將上述P-GaN和P-覆蓋層除去之后，就形成一組相互隔離的管溝(Trench)；在上述管溝(Trench)之間形成一個(gè)背梁(Ridge)；為了使上述背梁的一部分的上面露出出來(lái)，而在上述管溝(Trench)和P-GaN層的前面形成一個(gè)介質(zhì)膜；P-電極就將露出的背梁的上面和介質(zhì)膜的一部分包裹起來(lái)。
2.如權(quán)利要求項(xiàng)1所述的激光二極管及其制作方法，其特征在于，上述管溝的深度‘d’滿足以下條件0.1μm≤d≤5μm。
3.如權(quán)利要求項(xiàng)1或2所述的激光二極管及其制作方法，其特征在于，上述管溝的寬度‘W’和長(zhǎng)度‘L’分別滿足以下條件1μm≤W≤500μm；100μm≤L≤1000μm。
4.依據(jù)本發(fā)明的激光二極管及其制作方法，包括在上述基板的上部依次將緩沖層，N-GaN層，N-AlGaN覆蓋層，N-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?，InGaN活性層，P-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?，以及P-AlGaN覆蓋層，以及P-GaN層進(jìn)行疊加設(shè)置的步驟；將上述P-GaN層和P-AlGaN覆蓋層除去之后，形成相互間隔的一組管溝(Trench)。然后，在管溝之間形成背梁(Ridge)的步驟；從上述P-AlGaN覆蓋層到上述N-GaN層的一部分為止，對(duì)臺(tái)式晶體管(Mesa)進(jìn)行蝕刻，然后，使上述N-GaN層的一部分露出出來(lái)的步驟；為了使上述背梁的上面和上述經(jīng)過(guò)臺(tái)式晶體管蝕刻后的N-GaN層的一部分的上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜的步驟；形成將上述露出的背梁的上面和介質(zhì)膜的一部分包裹起來(lái)的P-電極，同時(shí)，形成將上述露出的N-GaN層的上面包裹起來(lái)的N-電極的步驟。
5.激光二極管及其制作方法，包括在導(dǎo)電性基板上形成激光二極管的EP結(jié)構(gòu)的步驟；然后，在上述激光二極管的EP結(jié)構(gòu)上，形成相互間隔的一組管溝(Trench)；然后，在管溝之間形成背梁(Ridge)的步驟；然后，為了使上述背梁的上面露出出來(lái)，而在前面形成介質(zhì)膜的步驟；然后，形成將上述露出的背梁的上面和管溝包裹起來(lái)的P-電極，同時(shí)在上述導(dǎo)電性基反的下面形成N-電極的步驟。
6.如權(quán)利要求項(xiàng)5所述的激光二極管及其制作方法，其特征在于，在上述導(dǎo)電性基板上形成激光二極管的EP結(jié)構(gòu)的步驟中，在上述導(dǎo)電性基板的上部按照一定的順序依次疊加設(shè)置了以下組件即緩沖層，N-GaN層，N-AlGaN覆蓋層，N-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?，InGaN活性層，P-GaN波紋導(dǎo)向?qū)?，P-AlGaN覆蓋層和P-GaN層。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于激光二極管及其制作方法的。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光二極管及其制作方法，在背梁(Ridge)的兩個(gè)側(cè)面上形成管溝(Trench)。然后，使激光二極管的表面的深度與背梁(Ridge)相同，并使它變得像背梁(Ridge)一樣的平坦。這樣，就可以使在制作過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械性的沖擊力和壓力分散，從而可以使對(duì)背梁的損傷達(dá)到最小化。這是本發(fā)明所具有的一個(gè)良好效果。另外，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光二極管及其制作方法，還可以對(duì)背梁進(jìn)行保護(hù)，以提高元件的發(fā)生及吸收率，從而可以有效地對(duì)裝配工序進(jìn)行改善。這是本發(fā)明所具有的另外一個(gè)良好效果。同時(shí)，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的激光二極管及其制作方法，在對(duì)元件進(jìn)行裝配時(shí)，還可以使元件與更加寬大的面積均勻地進(jìn)行接觸，這樣就可以有效地將設(shè)備所產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，從而就可以提高元件的使用壽命。這是本發(fā)明所具有的另外一個(gè)良好效果。
文檔編號(hào)H01S5/00GK1921247SQ20051002903
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者朱鎮(zhèn)晚 申請(qǐng)人:上海樂(lè)金廣電電子有限公司