一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片及其制备方法技术

本申请提供了一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片及其制备方法，包括：衬底，依次形成于衬底上的外延层、绝缘层和电极层，外延层包括位于衬底上的N型层和位于N型层上的柱状层，柱状层包括位于N型层上的发光层和位于发光层上的P型层；柱状层与N型层上表面形成第一暴露区域；绝缘层包覆柱状层以及第一暴露区域，且与P型层上表面形成第二暴露区域，与N型层上表面形成第三暴露区域；电极层包括包覆所述绝缘层的第一电极层，且在第二暴露区域，与P型层上表面形成第四暴露区域，与位于N型层上的、形成第三暴露区域一侧的绝缘层的水平面形成第五暴露区域；第二电极层位于第三暴露区域上。本申请实施例提高了芯片的散热性能。

A Vertical Cavity Surface Emission Laser Chip with Horizontal Structure and Its Fabrication Method

This application provides a vertical cavity surface emitting laser chip with a horizontal structure and a preparation method thereof, including: a substrate, which is formed successively on an epitaxy layer, an insulating layer and an electrode layer on the substrate, an epitaxy layer comprising a N-type layer on the substrate and a columnar layer on the N-type layer, and a columnar layer comprising a luminescent layer on the N-type layer and a P-type layer on the luminescent layer; The first exposed area is formed on the surface; the insulating layer is coated with the columnar layer and the first exposed area, and the second exposed area is formed with the upper surface of the P-type layer, and the third exposed area is formed with the upper surface of the N-type layer; the electrode layer includes the first electrode layer of the insulating layer, and the fourth exposed area is formed with the upper surface of the P-type layer in the second exposed area, and the third exposed area is formed with the upper surface of the N-type layer. The horizontal plane of the insulating layer on one side of the exposed area forms the fifth exposed area, and the second electrode layer is located on the third exposed area. The embodiment of the application improves the heat dissipation performance of the chip.

【技术实现步骤摘要】
一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片及其制备方法
本申请涉及半导体
，具体而言，涉及一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片及其制备方法。
技术介绍
VCSEL，全名为垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)，以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(LaserDiode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。目前VCSEL芯片主要是垂直结构，即正极和负极分布在反光层两端，这种垂直结构的VCSEL芯片，其发光层主要是通过衬底进行散热，散热效果较差。综上，现有技术中的VCSEL芯片散热效果较差。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片及其制备方法，以提高散热效果。第一方面，本申请实施例提供了一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片，包括衬底，依次形成于所述衬底上的外延层、绝缘层和电极层，所述外延层包括位于所述衬底上的N型层和位于所述N型层上的柱状层，所述柱状层包括位于所述N型层上的发光层和位于所述发光层上的P型层；所述柱状层与所述N型层上表面形成第一暴露区域；所述绝缘层包覆所述柱状层以及所述第一暴露区域，且与所述P型层上表面形成第二暴露区域，以及，与所述N型层上表面形成第三暴露区域；所述电极层包括第一电极层和第二电极层；第一电极层包覆所述绝缘层，且在所述第二暴露区域，与所述P型层上表面形成第四暴露区域，以及，与位于所述N型层上的、形成第三暴露区域一侧的所述绝缘层的水平面形成第五暴露区域；第二电极层位于所述第三暴露区域上。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述P型层包括形成于发光层上的P-DBR层和形成于所述P-DBR层上的欧姆接触层。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述P-DBR层包括多层交替的砷化铝层和砷化铝镓层。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，所述柱状层的宽度不大于20um。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，所述N型层为N-DBR层。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，所述N-DBR层包括多层交替的砷化铝层和砷化铝镓层。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，所述绝缘层的厚度为350-550nm。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，所述绝缘层为碳化硅绝缘层或二氧化硅绝缘层。第二方面，本申请实施例提供了一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的制备方法，包括：在衬底上形成外延层，所述外延层包括依次形成于所述衬底上的N型层、发光层和P型层；对所述发光层和P型层进行蚀刻，使得所述发光层和所述P型层形成柱状层，且所述柱状层与所述N型层上表面形成第一暴露区域；在所述柱状层以及所述第一暴露区域上形成绝缘层，使得所述绝缘层包覆所述柱状层以及所述第一暴露区域；对所述绝缘层进行蚀刻，使得所述绝缘层与所述P型层上表面形成第二暴露区域，以及，与所述N型层上表面形成第三暴露区域；在所述绝缘层、所述第二暴露区域以及所述第三暴露区域上形成电极层，所述电极层包括第一电极层和第二电极层；对所述电极层进行蚀刻，使得所述第一电极层包覆所述绝缘层，且在所述第二暴露区域，与所述P型层上表面形成第四暴露区域，以及，与位于所述N型层上的、形成第三暴露区域一侧的所述绝缘层的水平面形成第五暴露区域；以及使得第二电极层位于所述第三暴露区域上。结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，所述P型层包括形成于所述发光层上的P-DBR层和形成于所述P-DBR层上的欧姆接触层。与现有技术中相比，本申请实施例提供的本申请实施例提供了一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片，包括衬底，依次形成于衬底上的外延层、绝缘层和电极层，外延层包括位于衬底上的N型层和位于N型层上的柱状层，柱状层包括位于N型层上的发光层和位于发光层上的P型层；柱状层与N型层上表面形成第一暴露区域；绝缘层包覆所述柱状层以及第一暴露区域，且与P型层上表面形成第二暴露区域，以及，与N型层上表面形成第三暴露区域；电极层包括第一电极层和第二电极层；第一电极层包覆绝缘层，且在第二暴露区域，与P型层上表面形成第四暴露区域，以及，与位于N型层上的、形成第三暴露区域一侧的绝缘层的水平面形成第五暴露区域；第二电极层位于第三暴露区域上。可见，本申请实施例提供的水平结构的垂直腔面发射激光器芯片中的位于N型层上的发光层和位于发光层上的P型层的尺寸小于N型层，形成柱状层，且在柱状层外包裹了电极层，这里的电极层包括的第一电极层和第二电极层位于发光层的同一侧，可知该水平结构的垂直腔面发射激光器芯片为水平结构，因为电极层“包裹”住了在通电后产生主要产生热量的发光层，使得热量除了可以通过衬底散热外，还可以通过电极层散发，从而提高了芯片的散热效果，此外不需要对芯片进行氧化，从而使得芯片的应力较小。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1示出了本申请实施例所提供一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的结构示意图；图2示出了本申请实施例所提供的一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的制备方法流程图；图3示出了本申请实施例所提供的制备水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的步骤图之一；图4示出了本申请实施例所提供的制备水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的步骤图之二；图5示出了本申请实施例所提供的制备水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的步骤图之三；图6示出了本申请实施例所提供的制备水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的步骤图之四；图7示出了本申请实施例所提供的制备水平结构的垂直腔面发射激光器芯片的步骤图之五。图标：11-衬底；12-N型层；121-第一暴露区域；122-第三暴露区域；13-发光层；14-P型层；141-P-DBR层；142-欧姆接触层；143-第二暴露区域；144-第四暴露区域；15-绝缘层；151-第五暴露区域；16-电极层；161-第一电极层；162-第二电极层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片，其特征在于，包括衬底，依次形成于所述衬底上的外延层、绝缘层和电极层，所述外延层包括位于所述衬底上的N型层和位于所述N型层上的柱状层，所述柱状层包括位于所述N型层上的发光层和位于所述发光层上的P型层；所述柱状层与所述N型层上表面形成第一暴露区域；所述绝缘层包覆所述柱状层以及所述第一暴露区域，且与所述P型层上表面形成第二暴露区域，以及，与所述N型层上表面形成第三暴露区域；所述电极层包括第一电极层和第二电极层；第一电极层包覆所述绝缘层，且在所述第二暴露区域，与所述P型层上表面形成第四暴露区域，以及，与位于所述N型层上的、形成第三暴露区域一侧的所述绝缘层的水平面形成第五暴露区域；第二电极层位于所述第三暴露区域上。

【技术特征摘要】
1.一种水平结构的垂直腔面发射激光器芯片，其特征在于，包括衬底，依次形成于所述衬底上的外延层、绝缘层和电极层，所述外延层包括位于所述衬底上的N型层和位于所述N型层上的柱状层，所述柱状层包括位于所述N型层上的发光层和位于所述发光层上的P型层；所述柱状层与所述N型层上表面形成第一暴露区域；所述绝缘层包覆所述柱状层以及所述第一暴露区域，且与所述P型层上表面形成第二暴露区域，以及，与所述N型层上表面形成第三暴露区域；所述电极层包括第一电极层和第二电极层；第一电极层包覆所述绝缘层，且在所述第二暴露区域，与所述P型层上表面形成第四暴露区域，以及，与位于所述N型层上的、形成第三暴露区域一侧的所述绝缘层的水平面形成第五暴露区域；第二电极层位于所述第三暴露区域上。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述P型层包括形成于发光层上的P-DBR层和形成于所述P-DBR层上的欧姆接触层。3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，所述P-DBR层包括多层交替的砷化铝层和砷化铝镓层。4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述柱状层的宽度不大于20um。5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述N型层为N-DBR层。6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述N-DBR层包括多层交替的砷化铝层和砷化铝镓层。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钰仁，贾钊，许晏铭，洪来荣，陈为民，陈进顺，翁妹芝，张坤铭，朱鸿根，
申请(专利权)人：厦门乾照半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35