Способ изготовления светоизлучающего диода

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ДИОДА(71) Заявитель ГП Минский НИИ радиоматериалов(73) Патентообладатель ГП Минский НИИ радиоматериалов(57) Способ изготовления светоизлучающего диода, включающий формирование омических контактов к эмиттерной области и подложке, вскрытие с помощью фотолитографии областей под линзу с использованием метода инфракрасного совмещения, двухэтапное травление подложки для создания линзы, отличающийся тем, что формирование омических контактов к подложке производят до изготовления линзы, а линзу и юстировочное отверстие создают одновременно двухэтапным травлением с разными скоростями и использованием разнотолщинных фоторезистивных масок. Фиг. 1 Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к области технологии изготовления светоизлучающих диодов (СИД). СИД могут быть использованы в качестве излучателей в передающих устройствах для волоконно-оптических линий связи малой протяженности. 4669 1 Известен способ изготовления светоизлучающего диода, включающий формирование омических контактов к эмиттерной области и к подложке, фотолитографии под юстировочное отверстие, травление юстировочного отверстия, в которое затем помещается линза из стекла определенного состава для повышения эффективности ввода излучения в волокно 1. Недостатком данного способа является то, что линза является отдельным дискретным элементом, встраиваемым механическим способом в конструкцию СИД. Это вызывает ряд трудностей, связанных с прецизионным процессом размещения линзы в юстировочном отверстии, закреплении линзы, подбором клеев с определенным коэффициентом преломления, обработкой поверхности линзы. Наиболее близким по техническому решению является способ изготовления СИД, включающий формирование омических контактов к эмиттерной области и подложке, фотолитографию для вскрытия областей линзы с использованием инфракрасного совмещения, двухэтапное травление подложки для формирования линзы 2. Недостатком данного способа является то, что омические контакты к подложке формируются после создания линзы на поверхности с глубоким рельефом, что усложняет процесс литографии (необходимо использование более дорогого и трудоемкого процесса проекционной литографии). Кроме того, при проведении фотолитографии на рельефной поверхности теряется точность воспроизведения размеров. Недостатком способа является также отсутствие процесса создания глубокого отверстия в подложке, что затрудняет юстировку оптического волокна, затрудняет крепление оптического волокна к поверхности кристалла и в итоге приводит к потери мощности. Наконец, недостатком этого способа является также использование бромметанольного травителя, который является весьма ядовитым и нестойким во времени. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является упрощение процесса формирования омического контакта, повышение эффективности ввода излучения волокно и улучшение техники юстировки волокна к поверхности создаваемой структуры. Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления светоизлучающего диода, включающем формирование омических контактов к эмиттерной области и подложке, вскрытие с помощью фотолитографии областей под линзу с использованием метода инфракрасного совмещения, двухэтапное травление подложки для создания линзы, формирование омических контактов к подложке производят до изготовления линзы, а линзу и юстировочное отверстие создают одновременно двухэтапным травлением с разными скоростями и использованием разнотолщинных фоторезистивных масок. На фиг. 1-8 представлена последовательность технологических операций изготовления СИД. На фиг. 1 представлена структура с эпитаксиальными слоями. На фиг. 2 представлена структура после формирования омического контакта - к контактному слою. На фиг. 3 представлена структура после химического травления мезы. На фиг. 4 представлена структура после нанесения 2 и вскрытия окна к омическому контакту. На фиг. 5 представлена структура после нанесения слоев / и электрохимического осаждения . На фиг. 6 представлена структура после утонения пластины до 110 мкм и формирования омического контакта - к подложке. На фиг. 7 представлена структура после травления подложки через маски разнотолщинных резистов. На фиг. 8 представлена структура после формирования линзы. Пример осуществления способа. Для изготовления СИД в качестве полупроводникового материала используют п- подложку, на которой методом жидкофазной эпитаксии выращены п- буферный слой толщиной 5 мкм, нелегированныйактивный слой толщиной 1-1,5 мкм, р- контактный слой толщиной 3 мкм (фиг. 1). Методом взрывной фотолитографии и напылением в вакууме к контактному слою формируют омический контакт - диаметром 20-30 мкм и водорода при температуре 370 С в течение 3 мин. Далее через маску фоторезиста, которая закрывает омический контакт, производят химическое травление структуры по крайней мере до буферного слоя п- с целью ограничения растекания тока (фиг. 3). После удаления фоторезиста производят плазменное осаждение 2 толщиной 1 мкм на поверхность -слоя. Назначение слоя 2 электрическая изоляция поверхности кристалла. С помощью фотолитографии в кислородной плазме вскрывается контактное окно в 2 (фиг. 4). Затем всю планарную сторону пластины методом напыления в вакууме наносят слойтолщиной 0,1 мкм и А толщиной 0,1 мкм, после чего через маску фоторезиста производят электрохимическое осаждение теплоотвода из А и толщиной 2,5 мкм (фиг. 5). Далее производят наклеивание пластины планарной стороной на стеклянный носитель и осуществляют химикодинамическую полировку пластины в растворе 227 (1)11, в результате которой толщина пластины уменьшается от 500 до 110 мкм. Затем на подложку п- наносят позитивный фоторезист ФП 051 Т толщиной 1-1,2 мкм, сушат при температуре 90-100 С в течение 10-15 мин, экспонируют УФизлучением области омического контакта, проявляют резист в течение 20-30 секунд в 0,8 водном растворе гидроокиси калия. Методом электрохимического осаждения - толщиной 0,6 мкм формируют омический контакт к п-Р подложке. Маску фоторезиста удаляют экспонированием УФ-излучением и растворением в 0,8 водном растворе гидроокиси калия. На подложку наносят слой позитивного фоторезиста ФП 2 4669 1 25 толщиной 4-5 мкм, сушат при температуре 75-85 С в течение 15-20 мин, экспонируют УФ-излучением область юстировочного отверстия. Проявляют фоторезист в 0,5 водном гидроокиси калия в течение 20-30 сек. Маску фоторезиста подвергают термообработке при температуре от 85 С до 160 С в течение 60 мин. На подложку с фоторезистивной маской ФП-25 наносят позитивный фоторезист ФП-051 Т толщиной 1,0-1,2 мкм, сушат при температуре 90-100 С в течение 10-15 минут. Экспонируют УФ-излучением подложку за исключением подложку за исключением областей линзы, проявляют в 0,8 водном растворе гидроокиси калия. Маску фоторезиста ФП-051 Т подвергают термообработке при температуре от 90 С до 160 С в течение 60 мин. На следующем этапе производят химическое травление юстировочного отверстия в травителе состава НВ К 2 С 27 (1)11. Средняя скорость травления составляет 8 мкм/мин. Окончание травления определяют измерением уходов размеров верхушки мезы. Уменьшение первоначального диаметра верхушки мезы с 90 мкм до 25 мкм позволяет прекратить травление юстировочного отверстия, глубина которого при этом составляет 50 мкм (фиг. 7). После этого в кислородной плазме удаляют фоторезист над областью мезы, при этом уменьшается толщина фоторезиста над омическим контактом к п- подложке. Далее в травителеК 2 С 27 (1)3 СООН 111 производят непосредственное формирование линзы путем сглаживания образовавшейся при травлении юстировочного отверстия меза-структуры. При этом высота линзы составляет 15-20 мкм, ее радиус кривизны 50-70 мкм, а глубина юстировочного отверстия-55 мкм. Затем в демитилформамиде производят отклеивание пластины от стеклянного носителя и удаление оставшегося фоторезиста(рис. 8). Вжигание - контакта осуществляют в атмосфере азота при температуре 380 С в течение 5 мин. По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет следующие преимущества благодаря тому, что линза формируется одновременно с юстировочным отверстием и располагается внутри юстировочного отверстия, упрощается процесс формирования омических контактов к п- подложке и повышается эффективность ввода излучения в волокно, улучшается техника юстировки волокна к поверхности кристалла. Источники информации 1.. /.18,1.9.1982 831-832 С., . ,. /,-1.05-1.3-,. 2.. /. -268,1979. 1215-1219. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.