一种太赫兹量子级联激光器双面金属键合的方法技术

一种太赫兹量子级联激光器双面金属键合的方法，该方法包括外延片和高掺衬底片晶向对准工艺，低温金属键合工艺、半绝缘衬底腐蚀工艺等，最终成功将生长在半绝缘衬底片上的外延结构层转移到另一个高掺杂的衬底片上。本发明专利技术的方法可以保证两个键合片之间的晶向一致性，防止激光器在解理过程中由晶向各异性带来的机械损伤；并且可以防止由于腐蚀液选择性不够带来的腐蚀不均匀及过腐蚀的问题，保证腐蚀的均匀性及完整性。本发明专利技术的方法符合标准半导体工艺流程，操作简便高效，适于工业化量产。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹量子级联激光器双面金属键合的方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种太赫兹量子级联激光器双面金属键合的方法。
技术介绍
量子级联激光器的专利技术是半导体激光器领域里程碑式的发展，开创了中远红外至太赫兹波段的半导体激光新领域，在红外对抗、毒品和爆炸物检测、环境污染监测、太赫兹成像等方向有广泛的应用前景。太赫兹量子级联激光器的传统波导结构有两种：半绝缘表面等离子体波导结构和双面金属波导结构。两种结构各有优势：半绝缘表面等离子体波导结构对光的限制作用由上金属层和下高掺层提供，因此对光的限制作用比较弱，有一大部分的光会泄露进入衬底，导致纵向远场光斑始终呈双瓣分布。双面金属波导结构对光的限制作用由上下金属层提供，光场限制因子接近100％，因此器件腔面反射率较大，工作阈值电流相对较小，功耗较小，温度性能与半绝缘表面等离子体波导结构相比得到大大提升。同时，由于双面金属结构对光的限制作用较强，可以通过制作表面高阶光栅、光子晶体等结构实现高抽取效率的单模激光面发射，在保证稳定单模的基础上改善远场光斑图形，所以双面金属波导结构的制备是十分必要的。但是，在双面金属器件的制备过程中涉及到诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹量子级联激光器双面金属键合的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一半绝缘衬底片，在所述半绝缘衬底片上依次外延截止层、下高掺层、有源区和上高掺层；在所述上高掺层的表面制作金属波导层；在一N+型掺杂衬底片的表面制作金属电极层，然后蒸发焊接金属层；将所述半绝缘衬底片和所述N+型掺杂衬底片进行晶向对准，然后对所述半绝缘衬底片表面的金属波导层与所述N+型掺杂衬底片表面的焊接金属层进行低温金属键合，形成键合样片；减薄半绝缘衬底片至所需厚度，再利用第一选择性腐蚀液腐蚀所述半绝缘衬底片，直到整个表面出现彩色花纹，截止层完全暴露；再利用第二选择性腐蚀液腐蚀所述截止层，直到彩色花纹全部褪去，下高掺层...

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹量子级联激光器双面金属键合的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一半绝缘衬底片，在所述半绝缘衬底片上依次外延截止层、下高掺层、有源区和上高掺层；在所述上高掺层的表面制作金属波导层；在一N+型掺杂衬底片的表面制作金属电极层，然后蒸发焊接金属层；将所述半绝缘衬底片和所述N+型掺杂衬底片进行晶向对准，然后对所述半绝缘衬底片表面的金属波导层与所述N+型掺杂衬底片表面的焊接金属层进行低温金属键合，形成键合样片；减薄半绝缘衬底片至所需厚度，再利用第一选择性腐蚀液腐蚀所述半绝缘衬底片，直到整个表面出现彩色花纹，截止层完全暴露；再利用第二选择性腐蚀液腐蚀所述截止层，直到彩色花纹全部褪去，下高掺层完全暴露；进行第一次光刻，在所述下高掺层表面制作正面金属电极图形；进行第二次光刻，制作脊形器件结构；对键合后样片的N+型高掺衬底进行减薄抛光到一定厚度，在所述N+型高掺衬底上形成背面电极，解理，完成激光器管芯制作。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半绝缘衬底片的材料为GaAs，所述截止层的材料为Al0.5Ga0.5As，所述下高掺层的材料为GaAs，所述有源区为GaAs和Al0.15Ga0.85As交替生长的超晶格结构，所述上高掺层的材料为GaAs。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述N+型掺杂衬底片的材料为GaAs，掺杂浓度＞1017cm-3。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属波导层包括所述上高掺层上的第一层和所述第一波导层上的第二波导层，其中第一波导层为Ti，第二波导层为Au，优选地，第一波导层的厚度为10-30nm，第二波导层的厚度为0.5-1.5μm。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属电极层包括所述N+型掺杂衬底片上的第一电极层和所述第一电极层上的第二电极层，其中第一电极层为Ti，第二电极层为Au，优选地，第一电极层的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李媛媛，梁平，胡颖，刘俊岐，翟慎强，张锦川，卓宁，王利军，刘舒曼，刘峰奇，王占国，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11