一种半导体激光器端面解理方法

【专利摘要】本发明提出了一种半导体激光器端面解理方法，包括：将待解理的半导体激光器外延结构置于水玻璃解理环境中，水玻璃解理环境包括水玻璃容器和水玻璃；半导体激光器外延结构具有多组划裂痕，通过划裂痕进行解理操作，形成发光端面；将解理后的半导体激光器外延结构脱离水玻璃解理环境，发光端面附着有水玻璃；对发光端面进行烘烤，形成钝化层；对发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。本发明的使用成本低，有效提高器件COD水平进而获得高的激光输出效率，操作方便，成品率高，有利于推广使用。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体激光器制备领域，特别是指一种半导体激光器端面解理方法。 一种半导体激光器端面解理方法

【背景技术】
[0002] 现有半导体激光器芯片制备过程为：1)采用砷化镓或磷化铟衬底作为外延结构 生长的基底材料（即衬底），在衬底材料上通过M0CVD或MBE等方法生长总厚度为几个微米 的精细外延结构，形成半导体激光器外延片；2)在外延结构正面采用蒸镀、溅射和光刻等 工艺手段得到正面电极结构；3)采用研磨方式将衬底减薄至lOOym左右后，制备背面电极 结构；4)通过划裂片方式，以半导体材料的自然解理面形成出光端面，得到bar条（即多个 半导体激光器管芯并列）并在前后出光端面上分别镀增透膜和增反膜，以镀增透膜端面为 出光端面；5)通过划裂片方式得到分立半导体激光器芯片。
[0003] 上述技术存在如下问题：通常近红外半导体激光器材料中含有铝成分，往往在端 面解理的过程中发光端面就会与空气中的水氧成分发生反应，使半导体激光器的发光功率 降低、可靠性下降。为避免上述问题普通大功率半导体激光器芯片制备技术中通常采取真 空解理的方式以获得高性能器件。但是这种解理方法需要借助特殊而昂贵的真空解理镀膜 设备完成，而且真空腔室内操作不方便，成品率低。


【发明内容】

[0004] 本发明提出一种半导体激光器端面解理方法，解决了现有技术中操作不便、成本 高以及成品率低的问题。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：一种半导体激光器端面解理方法，包括：
[0006] 1)将待解理的半导体激光器外延结构置于水玻璃解理环境中，水玻璃解理环境包 括水玻璃容器和水玻璃；
[0007] 2)半导体激光器外延结构具有多组划裂痕，通过划裂痕进行解理操作，形成发光 端面；
[0008] 3)将解理后的半导体激光器外延结构脱离水玻璃解理环境，发光端面附着有水玻 璃；
[0009] 4)对发光端面进行烘烤，形成钝化层；
[0010] 5)对发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。
[0011] 优选地，待解理的半导体激光器外延结构浸于水玻璃中。
[0012] 优选地，水玻璃容器具体为敞口容器。
[0013] 优选地，划裂痕纵向平行。
[0014] 优选地，钝化层具体为Si02钝化层。
[0015] 优选地，膜具体为增透膜或者增反膜。
[0016] 优选地，镀膜采用普通镀膜机完成。
[0017] 优选地，钝化层的厚度范围为1?10 μ m。
[0018] 优选地，解理操作由人手工完成。
[0019] 本发明的有益效果为：
[0020] 1)本发明使用成本低，且有效提高器件C0D水平进而获得高的激光输出效率；
[0021] 2)本发明操作方便，成品率高。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为本发明一种半导体激光器端面解理方法一个实施例的流程示意图；
[0024] 图2为现有技术使用真空解理镀膜机进行解理的示意图；
[0025] 图3为本发明待解理的半导体激光器外延结构的示意图；
[0026] 图4为本发明半导体激光器外延结构进行解理的示意图；
[0027] 图5为本发明解理后的半导体激光器外延结构的示意图。
[0028] 图中：
[0029] 1、密封真空解理环境；2、半导体激光器外延结构；3、划裂痕；4、水玻璃解理环境； 5、水玻璃；6、钝化层。

【具体实施方式】
[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 实施例1
[0032] 如图1及图3?5所示，本发明一种半导体激光器端面解理方法，包括：
[0033] 1)将待解理的半导体激光器外延结构2置于水玻璃解理环境4中，水玻璃解理环 境4包括水玻璃容器和水玻璃5 ;
[0034] 2)半导体激光器外延结构2具有多组划裂痕3,通过划裂痕3进行解理操作，形成 发光端面；
[0035] 3)将解理后的半导体激光器外延结构2脱离水玻璃解理环境4,发光端面附着有 水玻璃5 ;
[0036] 4)对发光端面进行烘烤，形成钝化层6 ;
[0037] 5)对发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。
[0038] 其中划裂痕3纵向平行。膜具体为增透膜或者增反膜。钝化层6的厚度为10 μ m。
[0039] 实施例2
[0040] 如图1及图3?5所示，本发明一种半导体激光器端面解理方法，包括：
[0041] 1)将待解理的半导体激光器外延结构2置于水玻璃解理环境4中，水玻璃解理环 境4包括水玻璃容器和水玻璃5,待解理的半导体激光器外延结构2浸于水玻璃5中；
[0042] 2)半导体激光器外延结构2具有多组划裂痕3,通过划裂痕3进行解理操作，形成 发光端面；
[0043] 3)将解理后的半导体激光器外延结构2脱离水玻璃解理环境4,发光端面附着有 水玻璃5 ;
[0044] 4)对发光端面进行烘烤，形成钝化层6 ;
[0045] 5)对发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。
[0046] 其中划裂痕3纵向平行。水玻璃容器具体为敞口容器。膜具体为增透膜或者增反 膜。钝化层6的厚度为5 μ m。
[0047] 实施例3
[0048] 如图1及图3?5所示，本发明一种半导体激光器端面解理方法，包括：
[0049] 1)将待解理的半导体激光器外延结构2置于水玻璃解理环境4中，水玻璃解理环 境4包括水玻璃容器和水玻璃5,待解理的半导体激光器外延结构2浸于水玻璃5中；
[0050] 2)半导体激光器外延结构2具有多组划裂痕3,通过划裂痕3进行解理操作，形成 发光端面；
[0051] 3)将解理后的半导体激光器外延结构2脱离水玻璃解理环境4,发光端面附着有 水玻璃5 ;
[0052] 4)对发光端面进行烘烤，形成钝化层6 ;
[0053] 5)对发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。
[0054] 其中划裂痕3纵向平行。水玻璃容器具体为敞口容器。膜具体为增透膜或者增反 膜。钝化层6的厚度为1 μ m。钝化层6具体为Si02钝化层。
[0055] 实施例4
[0056] 如图1及图3?5所示，本发明一种半导体激光器端面解理方法，包括：
[0057] 1)将待解理的半导体激光器外延结构2置于水玻璃解理环境4中，水玻璃解理环 境4包括水玻璃容器和水玻璃5,待解理的半导体激光器外延结构2浸于水玻璃5中；
[0058] 2)半导体激光器外延结构2具有多组划裂痕3,通过划裂痕3进行解理操作，形成 发光端面；
[0059] 3)将解理后的半导体激光器外延结构2脱离水玻璃解理环境4,发光端面附着有 水玻璃5 ;
[0060] 4)对发光端面进行烘烤，形成钝化层6 ;
[0061] 5)对发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。
[0062] 其中划裂痕3纵向平行。水玻璃容器具体为敞口容器。膜具体为增透膜或者增反 膜。钝化层6的厚度为3 μ m。钝化层6具体为Si02钝化层。镀膜采用普通镀膜机完成。解 理操作由人手工完成。
[0063] 本发明可以在空气中手工操作进行解理，由于解理出的端面具有钝化层6,可以用 普通镀膜机镀增透膜或者增反膜。通过划裂片方式，以半导体材料的自然解理面形成出光 端面，得到bar条（即多个半导体激光器管芯并列）并在前后出光端面上分别镀增透膜和 增反膜，以镀增透膜端面为出光端面。
[0064] 本发明采用在水玻璃液体中进行解理的方法替代高成本的真空解理工艺。由于在 划裂片时将待解理的半导体激光器外延结构浸于水玻璃中，附着在发光端面的水玻璃经烘 烤后得到Si02钝化层，避免了解理形成的发光端面与空气的接触。本发明端面镀膜工艺在 光学薄膜设计中将考虑水玻璃形成的Si02钝化层的影响，可以用普通镀膜机镀增透膜或者 增反膜。
[0065] 如图2所示，现有技术中在密闭真空解理环境1中将半导体激光器芯片解理并在 发光端面蒸镀增透膜，在另一面蒸镀增反膜。这样半导体激光器芯片的前后发光端面得到 镀膜保护后再接触空气。这样的操作方式成本很高。本发明则可以在避免操作过程中接触 空气的基础上有效降低上述成本。
[0066] 限制半导体激光器光输出功率的关键因素是出光端面的灾变性光学损伤 (COD, catastrophicopticaldamage)。这是因为半导体激光器发光区面积非常小，一般尺寸 为ΙΟΟμπιΧΟ. 3μπι左右。在出光功率达到1W水平时，发光端面的发光功率密度达到109W/ m2的水平，远高于太阳表面发光密度。为避免过高的发光密度对发光端面的损伤，半导体激 光器芯片工艺中通常采取的各种方法避免端面区对光的吸收以提高器件C0D水平进而得 到更高的激光输出功率。本发明可以有效提高器件C0D水平进而获得高的激光输出效率。 [0067] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，包括： 1) 将待解理的半导体激光器外延结构（2)置于水玻璃解理环境（4)中，所述水玻璃解 理环境（4)包括水玻璃容器和水玻璃（5); 2) 所述半导体激光器外延结构（2)具有多组划裂痕（3)，通过所述划裂痕（3)进行解 理操作，形成发光端面； 3) 将解理后的所述半导体激光器外延结构（2)脱离所述水玻璃解理环境（4)，所述发 光端面附着有所述水玻璃（5); 4) 对所述发光端面进行烘烤，形成钝化层（6); 5) 对所述发光端面进行镀膜，形成出光端面，解理完毕。
2. 根据权利要求1所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，待解理的所 述半导体激光器外延结构（2)浸于所述水玻璃（5)中。
3. 根据权利要求2所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所述水玻璃 容器具体为敞口容器。
4. 根据权利要求1所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所述划裂痕 (3)纵向平行。
5. 根据权利要求1所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所述钝化层 (6)具体为Si02_化层。
6. 根据权利要求1所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所述膜具体 为增透膜或者增反膜。
7. 根据权利要求6所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所述镀膜采 用普通镀膜机完成。
8. 根据权利要求1?7任一项所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所 述钝化层（6)的厚度范围为1?10 μ m。
9. 根据权利要求1?7任一项所述的一种半导体激光器端面解理方法，其特征在于，所 述解理操作由人手工完成。
【文档编号】H01S5/10GK104124610SQ201410340357
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】廉鹏 申请人:北京思派科创科技有限公司