專利名稱：利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管 芯的方法
背景技術(shù)：
GaN基量子阱結(jié)構(gòu)激光器在增大光信息存儲(chǔ)密度、激光打印、水下通信、投影顯示、 生物化學(xué)試劑的激活以及臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。采用GaN基激光器的藍(lán)光 DVD，其光盤的存儲(chǔ)容量可達(dá)到單面單層27GB，單面雙層50GB，是紅光的2_3倍。應(yīng)用GaN基 激光器于打印技術(shù)基于其波長短，可以提高激光打印的分辨率，而藍(lán)綠光的GaN基激光器 與AlGaInP紅光激光器結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)全彩打印。GaN基激光器也是可以用于深海探測和通 信，在國防領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)意義。在半導(dǎo)體激光器中，需要一對(duì)互相平行的諧振腔面為激光振 蕩提供光學(xué)正反饋，腔面垂直于光傳播的方向。對(duì)于GaN基邊發(fā)射激光器，腔面的最佳選擇 就是解理面。對(duì)該解理面的要求是，外延膜與襯底的解理面必須都垂直于表面，并且同處于 一個(gè)平面內(nèi)。對(duì)于常用的C面藍(lán)寶石襯底上生長的GaN基激光器，由于GaN的C面相對(duì)于 襯底藍(lán)寶石存在30°旋轉(zhuǎn)，滿足以上腔面要求的解理面是藍(lán)寶石的a面和m面，其對(duì)應(yīng)的是 GaN的m面和a面。藍(lán)寶石襯底上GaN基激光器形成腔面常用的方法是將藍(lán)寶石襯底減薄， 用金剛刀在襯底背面沿腔面的方向劃一個(gè)槽，用裂片機(jī)沿金剛刀所劃的方向?qū)⒓す馄鞴苄?分解開，形成腔面。目前多數(shù)采用藍(lán)寶石的a面作為GaN基激光器的解理面，對(duì)應(yīng)于GaN外 延層的m面。然而對(duì)于藍(lán)寶石而言，a面不是藍(lán)寶石的最佳解理面，最佳解理面r面與a面 的夾角只有30°。用以上的方法形成的腔面，很容易從a面耦合到第一解理面r面，甚至耦 合到m面，形成臺(tái)階，臺(tái)階延伸到外延層中，增加腔面的粗糙度。激光器腔面的平整度對(duì)激 光器的性能影響很大，20nm的腔面粗糙度可使腔面的反射率降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而影響激 光器的閾值和斜率效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，由于 激光器劃片的深度可以通過激光劃片的速度和次數(shù)等條件控制，這種方法可以保證藍(lán)寶石 襯底沿a面解理，從而獲得近乎鏡面的激光器腔面，提高腔面反射率，降低激光器閾值，增 加激光器的輸出功率。本發(fā)明提供一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，包括如下步驟步驟1 減薄，將制作完激光器結(jié)構(gòu)的外延片從襯底背面減??；步驟2 拋光，將減薄的襯底拋光，去除減薄研磨過程中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；步驟3 利用激光劃片技術(shù)，將激光聚焦在拋光后的襯底背面，沿橫向分割道的中 間，垂直于襯底背面，劃一道溝槽，溝槽兩邊各留20μπι到200μπι寬度；步驟4:將激光聚焦的位置下降至溝槽底部，在已形成的溝槽處再劃一次，形成解 理的導(dǎo)向槽，并重復(fù)多次；
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步驟5 用裂片機(jī)將管芯沿劃好的導(dǎo)向槽解理成條，形成具有腔面和腔長的管芯 條；步驟6:沿縱向分割道的中間，劃一道溝槽，并重復(fù)步驟4，用裂片機(jī)沿劃好的導(dǎo)向 槽將管芯條分割成單個(gè)管芯，完成解理。其中所述的襯底是藍(lán)寶石襯底。其中襯底減薄是減薄到40 μ m到150 μ m之間。其中橫向分割道平行于腔面方向，縱向分割道垂直于腔面方向；其中腔面方向?yàn)樗{(lán)寶石的(1T00)方向或(1 Π0)方向。其中激光劃片的速度為6mm/S-40mm/S。其中激光聚焦的位置下降的深度為10 μ m-60 μ m。其中形成的解理導(dǎo)向槽的深度為20 μ m-60 μ m之間，寬度為5 μ m-10 μ m之間。


為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做一詳細(xì)的描述，其 中圖1是激光劃片形成解理導(dǎo)向槽的示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方 法，包括如下步驟步驟1 減薄，將制作完激光器結(jié)構(gòu)的外延片100從襯底背面減薄，所述的襯底是 藍(lán)寶石襯底；步驟2 拋光，將減薄的襯底拋光，去除減薄研磨過程中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，其中襯 底減薄是減薄到40 μ m到150 μ m之間；步驟3 利用激光劃片技術(shù)，將激光聚焦在拋光后的襯底背面，沿橫向分割道10的 中間，垂直于襯底背面，劃一道溝槽11，溝槽11兩邊各留20μπι到200 μ m寬度；其中橫向 分割道平行于腔面方向，為藍(lán)寶石的(IlOO)方向或(IdO)方向；其中激光劃片的速度為6mm/ s-40mm/s ；步驟4 將激光聚焦的位置下降至溝槽11底部，在已形成的溝槽11處再劃一次， 形成解理的導(dǎo)向槽，并重復(fù)多次；其中激光聚焦的位置下降的深度為10 μ m-60 μ m ；步驟5 用裂片機(jī)將管芯沿劃好的導(dǎo)向槽解理成條，形成具有腔面和腔長的管芯 條；其中形成的解理導(dǎo)向槽的深度為20 μ m-60 μ m之間，寬度為5 μ m-10 μ m之間；步驟6 沿縱向分割道20的中間，劃一道溝槽21，并重復(fù)步驟4，用裂片機(jī)沿劃好 的導(dǎo)向槽將管芯條分割成單個(gè)管芯，完成解理；其中縱向分割道垂直于腔面方向。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1所示，將藍(lán)寶石襯底從背面減薄到60-100μπι之間。由于應(yīng)力的存 在，減薄后的樣品會(huì)產(chǎn)生翹曲，為了保證激光劃出的導(dǎo)向溝槽深度一致，襯底背面高度差 小于ΙΟμπι。將減薄的襯底拋光，去除減薄研磨過程中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。利用激光劃片技 術(shù)，將激光聚焦在拋光后的襯底背面最低點(diǎn)，沿橫向分割道10的中間，垂直于襯底背面，劃 一道溝槽11。溝槽11兩邊各留20μπι到200 μ m寬度，其中橫向分割道平行于腔面方向，為藍(lán)寶石的(1丁00)方向或(11匆)方向，分割道的寬度為5到80μπι。用于劃片的激光的波 長為355ns，功率約為0. 44W，頻率為80KHz，脈沖寬度為38-40ns，激光劃片的速度為6mm/ s-40mm/so將激光聚焦的位置下降至溝槽底部，在已形成的溝槽11處再劃一次，形成解理 的導(dǎo)向槽，并重復(fù)多次。解理導(dǎo)向槽的深度為20 μ m-60 μ m之間，寬度為5 μ m-10 μ m。然后 用裂片機(jī)將激光器管芯沿劃好的導(dǎo)向槽解理成條。再然后沿縱向分割道20的中間，劃一道 溝槽21，并重復(fù)多次，形成導(dǎo)向槽，其中縱向分割道垂直于腔面方。用裂片機(jī)沿劃好的導(dǎo)向 槽將管芯條分割成單個(gè)管芯，完成解理。本發(fā)明提供了一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，這種方法與傳 統(tǒng)的劃片解理的方法相比，可以提高腔面的平整度，降低激光器的激射閾值，提高激光器的 輸出功率。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域 中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，故本發(fā)明 的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，包括如下步驟步驟1減薄，將制作完激光器結(jié)構(gòu)的外延片從襯底背面減薄；步驟2拋光，將減薄的襯底拋光，去除減薄研磨過程中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；步驟3利用激光劃片技術(shù)，將激光聚焦在拋光后的襯底背面，沿橫向分割道的中間，垂直于襯底背面，劃一道溝槽，溝槽兩邊各留20μm到200μm寬度；步驟4將激光聚焦的位置下降至溝槽底部，在已形成的溝槽處再劃一次，形成解理的導(dǎo)向槽，并重復(fù)多次；步驟5用裂片機(jī)將管芯沿劃好的導(dǎo)向槽解理成條，形成具有腔面和腔長的管芯條；步驟6沿縱向分割道的中間，劃一道溝槽，并重復(fù)步驟4，用裂片機(jī)沿劃好的導(dǎo)向槽將管芯條分割成單個(gè)管芯，完成解理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中所述的 襯底是藍(lán)寶石襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中襯底減 薄是減薄至IJ 40 μ m至Ij 150 μ m之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中橫向分 割道平行于腔面方向，縱向分割道垂直于腔面方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中腔面方向?yàn)樗{(lán)寶石的(IToo)方向或(100)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中激光劃 片的速度為6mm/s-40mm/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中激光聚 焦的位置下降的深度為 ο μ m-60 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，其中形成的 解理導(dǎo)向槽的深度為20 μ m-60 μ m之間，寬度為5 μ m-10 μ m之間。
全文摘要
一種利用激光劃片解理氮化鎵基激光器管芯的方法，包括如下步驟步驟1減薄，將制作完激光器結(jié)構(gòu)的外延片從襯底背面減薄；步驟2拋光，將減薄的襯底拋光，去除減薄研磨過程中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；步驟3利用激光劃片技術(shù)，將激光聚焦在拋光后的襯底背面，沿橫向分割道的中間，垂直于襯底背面，劃一道溝槽，溝槽兩邊各留20μm到200μm寬度；步驟4將激光聚焦的位置下降至溝槽底部，在已形成的溝槽處再劃一次，形成解理的導(dǎo)向槽，并重復(fù)多次；步驟5用裂片機(jī)將管芯沿劃好的導(dǎo)向槽解理成條，形成具有腔面和腔長的管芯條；步驟6沿縱向分割道的中間，劃一道溝槽，并重復(fù)步驟4，用裂片機(jī)沿劃好的導(dǎo)向槽將管芯條分割成單個(gè)管芯，完成解理。
文檔編號(hào)H01S5/30GK101894796SQ200910084158
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者劉宗順, 季蓮, 張書明, 楊輝 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所