本发明涉及半导体，尤其涉及一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法。
背景技术：
1、半导体激光器因其具有体积小、重量轻、电光转换效率高等优点，广泛应用于测量传感、激光雷达、工业加工、医疗健康、光刻与印刷、激光打印等领域。随着高功率半导体激光器的飞速发展，对激光芯片的稳定性和可靠性也提出了更为严苛的要求。
2、在gan基激光芯片的生产制造过程中，需要采用gan的自然解理面为光学谐振腔，在解理面两侧分别镀上高低反射率介质膜后，器件中的光子经谐振腔选模放大后，沿着平行于衬底表面的方向形成激光，经过前腔面射出（如图1），因此，在前腔面处光功率密度会比较高。尽管gan表面具有化学惰性，但在解理暴露在大气后，仍会不可避免的形成悬挂键，ga悬挂键会和o反应生成无定形的gaox亚稳态氧化物，n悬挂键会与c，h等元素相结合，这些物质会在表面形成非辐射复合中心，在激光器件运行时，会产生光吸收和非辐射复合，并生成大量的热，导致腔面处温度升高，温度升高会导致界面处带隙收缩，加剧光吸收和非辐射复合过程的产生，最终形成cod，导致激光器件失效。
3、在现有gan基激光器钝化技术中，通常会选择al2o3，alon，aln等宽禁带半导体材料作为钝化材料，在腔面沉积一层单晶膜层，以减少悬挂键的产生，同时隔绝空气中的氧气和水汽，从而提高器件损伤阈值。例如，cn100449888c，在激光芯片端面镀膜光学前，先采用ecr溅射法镀一层3-50nm厚的al2o3薄膜作为钝化膜，器件抗cod水平显著提升，但无法实现多种钝化膜系材料的定制化开发；例如cn102299479a，对钝化膜alon，al2o3，sialon等材料系和镀膜方案做了整体的介绍，但因为每种材料与gan基底的晶格匹配度都不一样，镀膜难度所有差异，细节描述缺乏针对性，不具备实操性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，用于减少灾变性光学镜面损伤（cod）的产生，增加激光器的使用寿命。
2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，包括以下步骤：
3、s1，腔面除水汽：解理can晶圆片得到激光器芯片bar条，然后将bar条转入ombe设备内部，180~200℃加热腔面去除腔面吸附的水汽；
4、s2，腔面清洁：继续升温至200~250℃，并通入o2、n2和h2中的一种或多种气体轰击腔面，去除腔面亚稳态、无定型的镓氧化物和含c污染物；
5、s3，腔面退火：继续升温至350~400℃，并通入o2、n2和h2中的一种或多种气体轰击腔面，随后退火处理修复薄膜受损表面，在腔面形成过渡层，然后使用leed对表面恢复情况进行检测，保证镀钝化膜前，经表面处理后的腔面保持晶格完整性；
6、s4，腔面钝化：退火结束后将bar条转入钝化室，保持温度350~400℃，装al液的坩埚置于bar条下方，通入o2、o3或n2中的一种或多种气体轰击腔面，蒸发出来的al原子与活性o2+/n2+发生化学反应，在过渡层表面形成al2o3、alon或aln单晶膜。
7、传统腔面清洗方案是采用ar+清洗，通过利用离子源物理轰击方式，清除掉表面的污染物，但ar+比较重，对腔面表面产生较大损伤，表面粗糙度高达3-5nm，并且会引入ar+污染。但在本方案中，沉积不同薄膜时通入相对应的气体，o+和n+质量较轻，在去除面无定形态的ga2o和含c污染物的同时，对腔面损伤较小。同时，引入超高真空退火方式，使活化的o+和n+能够与腔面的受轰击后的毛刺发生反应，形成平整的表面，使腔面的表面态减少，并且退火可在腔面形成几个原子层的过渡态结构，过渡态的结构能够有效降低单晶钝化膜的生长难度，在过渡膜层表面通过ombe方式进一步沉积高质量/无污染的更宽禁带的半导体单晶膜，能有效防止光吸收和非辐射复合，提高腔面损伤阈值，提高激光器的稳定性和使用寿命。
8、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s2中，气体流量为2~5sccm，射频功率为500~700w，轰击时间为5~10min。
9、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s3中，气体流量为20~50sccm，射频功率为50~100w，轰击时间为30min。
10、在以上技术方案的基础上，优选的，步骤s4中，气体流量为10~20sccm，射频功率为200~500w，轰击时间为10~15min，膜厚为5~30nm。
11、在以上技术方案的基础上，优选的，生长al2o3单晶膜时，步骤s2和s3均通入o2，步骤s4通入o3。
12、在以上技术方案的基础上，优选的，生长alon单晶膜时，步骤s2、s3和s4均通入n2和o2。
13、在以上技术方案的基础上，优选的，所述n2∶o2的流量比为1∶2~2∶1。
14、在以上技术方案的基础上，优选的，生长aln单晶膜时，步骤s2和s3均通入n2和h2，步骤s4通入n2。
15、在以上技术方案的基础上，优选的，所述n2∶h2的流量比为9∶1~19∶1。
16、在以上技术方案的基础上，优选的，钝化完成后，在前腔面沉积al2o3或者sio2减反薄膜，后腔面沉积sio2和ta2o5堆叠的高反膜。
17、在以上技术方案的基础上，优选的，所述减反薄膜为al2o3或者sio2。
18、在以上技术方案的基础上，优选的，所述高反膜为sio2/ta2o5堆叠的高反膜，sio2/ta2o5为一个周期，需要镀6-8个周期。
19、本发明的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法相对于现有技术具有以下有益效果：
20、（1）本发明采用通过高温退火处理，使腔面的表面态减少，形成平整的表面。同时也在腔面形成一层1nm左右的过渡层（ga2o3、gaon或完整的gan），相比于can，过渡层与al2o3、alon、aln之间的失配率更低，更容易长出单晶薄膜，而且不会引起腔面的光吸收，达到提高出光功率，提高腔面损伤阈值，延长激光器使用寿命的技术效果。
21、（2）本发明提出使用o-mbe（oxide molecular beam epitaxy）的技术来制备单晶钝化膜，ombe是一种氧化物分子束外延技术，依靠plasma o2+或者o3强大的氧化能力，能在低温下实现单晶氧化物薄膜的制备，相比磁控溅射和ecr溅射中溅射离子可能带来的污染，ombe因为是在超高真空状态下镀膜，可实现更为纯净的单晶薄膜生长，镀膜质量相比溅射方式更好。其次，本发明根据每种膜系材料的特点，提出了相匹配的腔面处理方式，尽可能地降低腔面缺陷，减少腔面光吸收，提高输出功率。此外，依靠mbe设备配的rheed/leed技术，可以有效监控钝化膜的质量。
1.一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：步骤s2中，气体流量为2~5sccm，射频功率为500~700w，轰击时间为5~10min。
3.如权利要求1所述的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：步骤s3中，气体流量为20~50sccm，射频功率为50~100w，轰击时间为30min。
4.如权利要求1所述的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：步骤s4中，气体流量为10~20sccm，射频功率为200~500w，轰击时间为10~15min，膜厚为5~30nm。
5.如权利要求1所述的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：所述n2∶o2的流量比为1∶2~2∶1。
6.如权利要求1所述的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：所述n2∶h2的流量比为9∶1~19∶1。
7.如权利要求1所述的一种gan基eel激光芯片腔面钝化的方法，其特征在于：腔面钝化完成后，在前腔面沉积al2o3或者sio2减反薄膜，后腔面沉积sio2/ta2o5堆叠的高反膜。
