一种氧化型垂直腔面激光器制造技术

本实用新型专利技术属于光电子技术领域，公开了一种氧化型垂直腔面激光器，从下至上依次包括：N面电极、衬底、N型DBR、有源区、氧化限制层、P型DBR、P面电极；所述P型DBR为柱状台面，所述台面的中心设有氧化孔，所述台面包含有豁口，多个所述豁口环绕所述氧化孔均匀分布。本实用新型专利技术解决了现有技术中侧氧化后绝缘层的边缘的电流密度比中心区域高的问题，达到了缩减氧化深度，提高氧化精确度、节约氧化成本的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化型垂直腔面激光器
本技术涉及光电子
，尤其涉及一种氧化型垂直腔面激光器。
技术介绍
近年来,在垂直腔面发射激光器的研制中,广泛利用选择性氧化技术形成电流注入窗口,以实现极低阈值电流/电压和较高功率转换效率的方法。因为在400～500℃温度下的湿氮氧化对AlAs和高Al组分的Al-GaAs具有很强的选择性,而且形成的氧化层性能稳定、电绝缘性好、折射率低，非常适合于电流限制和光学限制,所以这种氧化工艺在Ⅲ-Ⅴ族半导体器件制备及光电集成中有着广阔的应用前景,目前被广泛用于垂直腔面发射激光器(VCSELs)器件制备的研究中。VCSEL制备的一个难点是形成理想的电流注入限制，而选择性湿氮氧化可以方便地在VCSEL中形成良好的电流及光学限制层,从而使VCSEL的器件性能取得突破性进展。因此，选择性氧化技术已成为目前VCSEL及其列阵研制中应用最为广泛的一项工艺。选择性氧化技术的难点之一是对氧化深度的精确控制。目前关于湿法氧化规律的报道很多,但氧化深度随时间呈线性规律还是抛物线规律，一直是人们争议的焦点。台面形状是影响氧化速率的一个因素，自从侧氧化限制结构的出现，器件的阈值电流、调制速度、和光电转换效率得到很大的改善。但是，这种结构也存在自身无法消除的缺陷，那就是在侧氧化之后，绝缘层的边缘的电流密度会比中心区域高。无法消除光模式的增益重叠的现象，即使电流在氧化限制层完美均匀注入，大部分电流也会集中在氧化限制层边界上，主要是因为面积是半径的平方的关系。因此光模式在中心达到最大，这样的结果就会导致孔径10μm及以上的器件的阈值电流的增大、效率的降低、空间烧孔变的更严重。即使孔径缩小到3μm左右的单模尺寸，增益重叠可以得到改善，但这种缺陷仍然不能消除，载流子在小孔径外的几微米范围内扩散从而增加了阈值电流和寄生电容，从而光的散射也相应的被扩大。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种氧化型垂直腔面激光器，解决了现有技术中侧氧化后绝缘层的边缘的电流密度比中心区域高的问题。本申请实施例提供一种氧化型垂直腔面激光器，从下至上依次包括：N面电极、衬底、N型DBR、有源区、氧化限制层、P型DBR、P面电极；所述P型DBR为柱状台面，所述台面的中心设有氧化孔，所述台面包含有豁口，多个所述豁口环绕所述氧化孔均匀分布。优选的，氧化深度为所述豁口的顶点到所述氧化孔的距离，所述氧化深度小于所述台面的半径。优选的，所述豁口对所述P面电极进行均匀分割。优选的，除去所述氧化孔的所述台面的区域大于所述P面电极的区域。优选的，所述豁口的弧边为标准圆弧。优选的，所述台面的半径为14um，所述氧化孔的半径为8um，所述氧化深度为2um，所述豁口的半径为4um，所述豁口的数量为9个，多个所述豁口之间的距离为1.75um。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：在本申请实施例中，激光器中的P型DBR为柱状台面，台面的中心设有氧化孔，在台面上引入豁口，由于氧化的各向同性，台面的氧化深度缩减为豁口顶点到氧化孔的距离，可以大大缩减氧化的深度，提高氧化的精确度，节约氧化成本，还可以有效降低侧氧化后绝缘层的边缘的电流密度，进而降低一系列电流密度不均对激光器带来的影响。附图说明为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一个实施例，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的附图。图1为本技术实施例提供的一种氧化型垂直腔面激光器的整体结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种氧化型垂直腔面激光器中台面的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种氧化型垂直腔面激光器中台面的结构设计图。其中，1-N面电极、2-衬底、3-N型DBR、4-有源区、5-氧化限制层、6-P型DBR、7-P面电极；61-氧化孔、62-非氧化孔区域台面、63-豁口；64-氧化孔半径、65-台面半径、66-豁口半径、67-豁口间距、68-氧化深度。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本实施例提供了一种氧化型垂直腔面激光器，如图1所示，从下至上依次包括：N面电极1、衬底2、N型DBR3、有源区4、氧化限制层5、P型DBR6、P面电极7；所述P型DBR6为柱状台面，所述台面的中心设有氧化孔61，所述台面包含有豁口63，多个所述豁口63环绕所述氧化孔61均匀分布。氧化深度为所述豁口63的顶点到所述氧化孔61的距离，所述氧化深度小于所述台面的半径。所述豁口63对所述P面电极7进行均匀分割。除去所述氧化孔61的所述台面的区域(即非氧化孔区域台面62)大于所述P面电极7的区域。如图2所示，图例方案以圆柱形台面，弓形豁口为例。实际应用中不限于圆柱形台面和弓形豁口。如图2所示的台面是经过优化的，包含有若干均匀分布的所述豁口63。由于氧化的各向同性，此类台面的氧化深度缩减为所述豁口63的弧形顶到所述氧化孔61的距离，大大的缩减了氧化的深度，节约了氧化成本，同时会降低氧化后绝缘层的边缘的电流密度，降低一系列电流密度不均对激光器带来的影响。所述豁口63的弧边可以为标准圆弧，也可以为抛物线，或其他曲线。如图3所示，提供一个具体的实施例，在此实施例中，所述台面的半径为14um，所述氧化孔的半径为8um，所述氧化深度为2um，所述豁口的半径为4um，所述豁口的数量为9个，多个所述豁口之间的距离为1.75um。相应的，垂直腔面激光器的制作包括以下步骤：1、外延片清洗：在VCSELs工艺过程中，外延片的清洗过程是VCSELs器件制作中最简单但同时也是最重要的环节，它随着器件制作工艺的各个步骤。清洗时需要特别注意的是不能对外延片表面结构造成损伤，尽量避免出现很深的划痕，清洗完的芯片表面应该光亮、平滑、无杂质污染。光刻之前采用了水浴清洗，擦拭，在生长光学膜和金属电极之前采用酸、碱稀溶液去除表面氧化物薄膜等。通常使用的试剂有四氯化碳，三氯乙烯，丙酮，乙醇，盐酸，氨水等。2、光刻：采用紫外接触式曝光机，将光刻板上的图形转移到外延片上，第一次光刻时要充分利用外延片有结构的部分，将光刻板的图形尽量多的刻到芯片上，光刻完后，得到清洗的图案为最好。3、ICP刻蚀台面：在光刻胶的保护下，刻蚀到正好刚露出高铝层即可，以便进行湿法选择性氧化。刻蚀完台面的外延片要进行彻底的清洗，准备湿法氧化。4、湿法选择性氧化：在温度为420℃下，1.5L/min的N2携带一定温度的水蒸气进行选择性湿法氧化，氧化深度由时间控制，选择合适的氧化孔径有利于减少器件的阈值，提高器件的输出功率。5、BCB对芯片进行钝化：钝化均匀致密的BCB绝缘膜有利于器件提高器件的性能，延长器件的寿命。6、出光面增透膜的制备。7、P面电极的制作，电子束热蒸发Ti-Pt-Au。8、对P面电极进行化镀处理，增加表面金层的厚度，然后送减薄处理。9、减薄处理后，N面电极制作：真空镀膜机设备热蒸发Ge-Au-Ni-Au。10、合金：将制作完N面电极的外延片放在NMP中剥离然后放到RTP-500快速热处理装置中380℃合金60秒。综上，本技术针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化型垂直腔面激光器，其特征在于，从下至上依次包括：N面电极、衬底、N型DBR、有源区、氧化限制层、P型DBR、P面电极；所述P型DBR为柱状台面，所述台面的中心设有氧化孔，所述台面包含有豁口，多个所述豁口环绕所述氧化孔均匀分布。

【技术特征摘要】
1.一种氧化型垂直腔面激光器，其特征在于，从下至上依次包括：N面电极、衬底、N型DBR、有源区、氧化限制层、P型DBR、P面电极；所述P型DBR为柱状台面，所述台面的中心设有氧化孔，所述台面包含有豁口，多个所述豁口环绕所述氧化孔均匀分布。2.根据权利要求1所述的氧化型垂直腔面激光器，其特征在于，氧化深度为所述豁口的顶点到所述氧化孔的距离，所述氧化深度小于所述台面的半径。3.根据权利要求1所述的氧化型垂直腔面激光器，其特征在于，所述豁口...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勋财，汤宝，朱拓，余兵，吴振华，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42