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1、(10)申请公布号 CN 103151707 A (43)申请公布日 2013.06.12 C N 1 0 3 1 5 1 7 0 7 A *CN103151707A* (21)申请号 201310065381.7 (22)申请日 2013.02.28 H01S 5/327(2006.01) (71)申请人溧阳市宏达电机有限公司 地址 213300 江苏省常州市溧阳市北门东路 86号 (72)发明人童小春 (74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任 公司 32112 代理人黄明哲 (54) 发明名称 一种激光二极管的制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种激光二极管的制造方法， 其依次包括。
2、如下步骤：在蓝宝石衬底上形成氧化 镍薄膜；在氧化镍薄膜的上表面上形成镁砷共掺 杂的p型ZnO晶体薄膜；在所述衬底的下表面上 和所述镁砷共掺杂的p型ZnO晶体薄膜的上表面 上溅射金属材料，从而分别形成底电极和顶电极。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103151707 A CN 103151707 A 1/1页 2 1.一种激光二极管的制造方法，其依次包括如下步骤： 第一步，选取蓝宝石作为衬底，将该衬底放置到具有无水乙醇的超声波振荡器中进行 清。
3、洗，以去除衬底表面的油脂，然后再将其放置到具有去离子水的超声波振荡器中进行清 洗，以去除残余的无水乙醇； 第二步，将所述衬底放入磁控溅射反应室中，通过射频磁控溅射工艺在所述衬底上形 成300-600nm厚度的氧化镍薄膜； 第三步，将纯度为99.99的氧化锌粉末、镁的摩尔含量为8-13%的氧化镁粉末以及砷 的摩尔含量为0.5-1.5的氧化砷粉末进行混合，然后压制形成靶材；然后将完成第二步 所得的衬底放入磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将靶材溅 射沉积在所述氧化镍薄膜的上表面上，从而形成厚度为200-400nm的镁砷共掺杂的p型ZnO 晶体薄膜； 第四步，对完成第三步的衬底。
4、进行热退火，退火气氛为氧气，退火温度为700，退火时 间为40分钟，退火后自然冷却； 第五步，在所述衬底的下表面上和所述镁砷共掺杂的p型ZnO晶体薄膜的上表面上溅 射金属材料，从而分别形成底电极和顶电极。 2.如权利要求1所述的激光二极管的制造方法，其特征在于： 其中，所述镁砷共掺杂p型氧化锌薄膜中Mg的摩尔百分含量是8-13，砷的摩尔百分 含量是0.5-1.5；并且，在常温下，镁砷共掺杂的p型ZnO晶体薄膜的压电常数d 33 大于 18pC/N，其电阻率大于10 10 cm。 3.如权利要求1或2所述的激光二极管制造方法，其特征在于： 其中，第二步和第三步中，射频磁控溅射反应室的真空度都为1。
5、0 -5 帕斯卡；第二步中， 射频磁控溅射的射频功率120-200W，射频磁控溅射时间为1.5小时；第三步中，射频磁控溅 射的射频功率100-150W，射频磁控溅射时间为2.5小时。 4.如权利要求1-3任意之一所述的激光二极管制造方法，其特征在于： 其中，可以采用多种金属材料来构成底电极1和顶电极5的材料，例如金、银或铜，也可 以采用金属化合物材料来构成所述底电极1和顶电极5，例如ITO。 权 利 要 求 书CN 103151707 A 1/2页 3 一种激光二极管的制造方法 技术领域 0001 本发明属于半导体领域，具体来说涉及一种激光二极管的制造方法。 背景技术 0002 氧化锌（ZnO。
6、）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。因而在蓝紫光发光二极管、激光器及其相关光 电器件方面的应用有巨大的潜力。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的激子结合能25meV和室温热离化能26meV，因此更容易在 室温或更高温度下实现激子增益。但是，ZnO走向光电器件应用的关键是实现稳定可靠且 低阻的p型ZnO薄膜。ZnO由于存在诸多本征施主缺陷(如Zn i ，V o 等)和非故意掺杂的H 等。
7、杂质，通常表现为n型。这些施主缺陷的存在能对掺入的受主杂质产生强烈的自补偿效 应，所以难以实现ZnO的P型掺杂。ZnO同质结紫外激射二极管需要做多层量子阱结构，而 且所用p-ZnO迁移率较低、稳定性较差。发展结构简单、成本低廉、光增益高的紫外激光二 极管具有重要的应用价值。 0003 目前，业内已有通过共掺杂的方式来得到p型氧化锌薄膜的报道。例如，在氧化锌 中掺入镁和锑来形成Mg-Sb共掺杂p型ZnO薄膜，其中镁(Mg)作为ZnO的掺杂剂可以有效 地增大ZnO的禁带宽度，于是ZnO中的本征浅施主能级便会远离导带边，从而增大了其电离 能，减弱了ZnO的n型导电特性。但是由于ZnO中存在的本征浅施。
8、主缺陷的自补偿作用，使 得Sb很难被用来掺杂制备p型ZnO材料。 附图说明 0004 图1是本发明提出制造方法制得的激光二极管的结构示意图； 发明内容 ： 0005 本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种采用镁砷共掺杂p型氧化锌薄膜的 激光二极管的制造方法，其依次包括如下步骤： 0006 第一步，选取蓝宝石作为衬底，将该衬底放置到具有无水乙醇的超声波振荡器中 进行清洗，以去除衬底表面的油脂，然后再将其放置到具有去离子水的超声波振荡器中进 行清洗，以去除残余的无水乙醇； 0007 第二步，将所述衬底放入磁控溅射反应室中，通过射频磁控溅射工艺在所述衬底 上形成300-600nm厚度的氧化镍薄膜；。
9、 0008 第三步，将纯度为99.99的氧化锌粉末、镁的摩尔含量为8-13%的氧化镁粉末以 及砷的摩尔含量为0.5-1.5的氧化砷粉末进行混合，然后压制形成靶材；然后将完成第 二步所得的衬底放入磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将靶 材溅射沉积在所述氧化镍薄膜的上表面上，从而形成厚度为200-400nm的镁砷共掺杂的p 说 明 书CN 103151707 A 2/2页 4 型ZnO晶体薄膜； 0009 第四步，对完成第三步的衬底进行热退火，退火气氛为氧气，退火温度为700，退 火时间为40分钟，退火后自然冷却； 0010 第五步，在所述衬底的下表面上和所述镁砷共掺杂的p型。
10、ZnO晶体薄膜的上表面 上溅射金属材料，从而分别形成底电极和顶电极。 0011 其中，所述镁砷共掺杂p型氧化锌薄膜中Mg的摩尔百分含量是8-13，砷的摩尔 百分含量是0.5-1.5；并且，在常温下，镁砷共掺杂的p型ZnO晶体薄膜的压电常数d 33 大 于18pC/N，其电阻率大于10 10 cm。 具体实施方式 ： 0012 下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。 0013 参见图1，采用镁砷共掺杂p型氧化锌薄膜的激光二极管的制造方法依次包括如 下步骤： 0014 第一步，选取蓝宝石作为衬底2，将该衬底2放置到具有无水乙醇的超声波振荡器 中进行清洗，以去除衬底2表面的油脂，然后再将其放置到。
11、具有去离子水的超声波振荡器 中进行清洗，以去除残余的无水乙醇； 0015 第二步，将所述衬底2放入磁控溅射反应室中，通过射频磁控溅射工艺在所述衬 底上形成300-600nm厚度的氧化镍薄膜3； 0016 第三步，将纯度为99.99的氧化锌粉末、镁的摩尔含量为8-13%的氧化镁粉末以 及砷的摩尔含量为0.5-1.5的氧化砷粉末进行混合，然后压制形成靶材；然后将完成第 二步所得的衬底2放入磁控溅射反应室中，利用射频磁控溅射方法，在惰性气体环境中将 靶材溅射沉积在所述氧化镍薄膜3的上表面上，从而形成厚度为200-400nm的镁砷共掺杂 的p型ZnO晶体薄膜4； 0017 第四步，对完成第三步的衬底2。
12、进行热退火，退火气氛为氧气，退火温度为700， 退火时间为40分钟，退火后自然冷却； 0018 第五步，在所述衬底2的下表面上和所述镁砷共掺杂的p型ZnO晶体薄膜4的上 表面上溅射金属材料，从而分别形成底电极1和顶电极5。 0019 其中，所述镁砷共掺杂p型氧化锌薄膜4中Mg的摩尔百分含量是8-13，砷的摩 尔百分含量是0.5-1.5；并且，在常温下，镁砷共掺杂的p型ZnO晶体薄膜4的压电常数 d 33 大于18pC/N，其电阻率大于10 10 cm。 0020 其中，第二步和第三步中，射频磁控溅射反应室的真空度都为10 -5 帕斯卡； 0021 其中，第二步中，射频磁控溅射的射频功率120-200W，射频磁控溅射时间为1.5小 时。 0022 其中，第三步中，射频磁控溅射的射频功率100-150W，射频磁控溅射时间为2.5小 时。 0023 其中，可以采用多种金属材料来构成底电极1和顶电极5的材料，例如金、银或铜， 也可以采用金属化合物材料来构成所述底电极1和顶电极5，例如ITO。 0024 以上实施方式已经对本发明进行了详细的介绍，但上述实施方式并非为了限定本 发明的范围，本发明的保护范围由所附的权利要求限定。 说 明 书CN 103151707 A 1/1页 5 图1 说 明 书 附 图CN 103151707 A 。