一种N面分立的倒序结构激光器芯片及制备方法技术

本申请公开了一种N面分立的倒序结构激光器芯片及制备方法，属于半导体激光器技术领域。所述N面分立的倒序结构激光器芯片，包括：一N型衬底及在所述N型衬底的上表面从下至上依次生长的隧道结层、P型限制层、P型波导层、量子阱层、N型波导层、N型限制层、电极接触层和第一欧姆接触电极，和设置在所述N型衬底的下表面的第二欧姆接触电极；在远离所述N型衬底一侧、自所述第一欧姆接触电极向下设有多个刻蚀槽，所述刻蚀槽至少延伸至露出所述N型波导层。本发明专利技术通过在N型衬底上先生长隧道结层，然后生长P型材料和N型材料，形成了N面分立而P面连通的半导体激光器芯片。通的半导体激光器芯片。通的半导体激光器芯片。

【技术实现步骤摘要】
一种N面分立的倒序结构激光器芯片及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，具体涉及一种N面分立的倒序结构激光器芯片及制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，半导体激光器得到了十分迅速的发展，因为体积小、结构简单、输入能量轻、寿命长、易于调制、价格轻等其他激光器无法比拟的特性，在现实生活中应用领域越来越多。为了得到更高的光功率，大功率半导体激光器阵列技术的发展也越来越快，由于有光束质量好、成本轻、可靠性高等优势，千瓦级的半导体激光器阵列正在取代氙灯作为泵浦固体激光器以及光纤激光器的光源，进入材料处理市场，同时在军事上的应用也有很大增长。
[0003]激光器需要由驱动电路产生的驱动电流驱动激光器阵列，一般半导体激光器外延衬底使用N型衬底，先生长N型材料，再生长P型材料，所以通常是P面分立，N面连通，驱动电流从分立的P面电极流向N面电极。对于这样的激光器阵列，驱动电路加电流时容易出现电流过冲，导致激光器发生光学灾变损伤或者其他损伤从而失效。
[0004]另外，对于大功率半导体激光器单管，为了便于散热，经常在烧结时将激光器芯片P面与载体进行焊接，这种形式称为倒装，由于此时焊料和有源区距离很近，使得有源区很容易受到烧结及其他封装过程中的应力影响，从而导致激光器性能参数发生劣化乃至失效。
[0005]如何防止由于电流过冲或有源区受到应力影响，而导致激光器失效，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种N面分立的倒序结构激光器芯片及制备方法，通过将N面分立，而P面连通，从而实现了驱动电流从连通的P面电极流向分立的N面电极，避免了由于电流过冲而引起激光器的失效。
[0007]为了实现上述目的，本申请实施例一方面提供了一种N面分立的倒序结构激光器芯片，包括：
[0008]一N型衬底及在所述N型衬底的上表面从下至上依次生长的隧道结层、P型限制层、P型波导层、量子阱层、N型波导层、N型限制层、电极接触层和，和设置在所述N型衬底的下表面的第二欧姆接触电极；
[0009]在远离所述N型衬底一侧、自所述第一欧姆接触电极向下设有多个刻蚀槽，所述刻蚀槽至少延伸至露出所述N型波导层。
[0010]本专利技术实施例提供的N面分立的倒序结构激光器芯片，在N型衬底上设有隧道结层，在隧道结层上依次设有P型限制层、P型波导层、量子阱层、N型波导层和N型限制层，最后在第一欧姆接触电极上刻蚀形成刻蚀槽，从而形成N面分立而P面连通的半导体激光器，能够有效地避免电流过冲，减小电路设计难度，大幅度减少激光器的失效现象。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述N型衬底采用N型砷化镓材料制作，和/或
[0012]所述隧道结层包括自下向上依次外延在所述N型衬底上的重掺杂的N型砷化镓层和一重掺杂的P型砷化镓层。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述P型限制层形成于所述重掺杂的P型砷化镓层上，采用高掺杂的P型铝镓砷材料，和/或
[0014]所述P型波导层采用轻掺杂的P型铝镓砷材料，杂质浓度小于5
×
10
17
/cm3，厚度为0.4～1μm。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述量子阱层采用非掺杂的铝镓铟砷材料，和/或
[0016]所述N型波导层采用轻掺杂的N型铝镓砷材料，杂质浓度小于5
×
10
17
/cm3，厚度为0.8～1.5μm，和/或
[0017]所述N型限制层采用高掺杂的N型铝镓砷材料。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述电极接触层采用重掺杂的N型砷化镓材料，掺杂浓度大于2
×
10
19
/cm3。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述刻蚀槽延伸至露出所述N型衬底的上表面。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述第一欧姆接触电极和第二欧姆接触电极均采用金/锗/镍在高温下合金形成。
[0021]本申请实施例另一方面提供了一种N面分立的倒序结构激光器芯片的制备方法，包括：
[0022]提供一N型砷化镓衬底；
[0023]在N型砷化镓衬底的上表面依次生长隧道结层、P型限制层、P型波导层、量子阱层、N型波导层、N型限制层和电极接触层；
[0024]将所述N型砷化镓衬底的下表面减薄，制备第二欧姆接触电极；
[0025]在所述电极接触层上制备第一欧姆接触电极；
[0026]在所述第一欧姆接触电极上进行光刻刻蚀，刻蚀达到预设深度时，停止刻蚀；所述预设深度为0.3μm～5μm。
[0027]本专利技术实施例提供的N面分立的倒序结构激光器芯片的制备方法，工艺步骤简单、均为常规工艺，通过结构层倒序设置以及将N型外延层的一侧进行刻蚀实现N面分立，使电流从P面电极流向分立的N面电极，避免了电流过冲。
[0028]在一种可能的实现方式中，所述隧道结层包括自下向上依次外延生长在所述N型砷化镓衬底上的重掺杂的N型砷化镓层和一重掺杂的P型砷化镓层。
[0029]在一种可能的实现方式中，所述P型限制层形成于所述重掺杂的P型砷化镓层上，采用高掺杂的P型铝镓砷材料，和/或
[0030]所述P型波导层采用轻掺杂的P型铝镓砷材料，杂质浓度小于5
×
10
17
/cm3，厚度为0.4～1μm，和/或
[0031]所述量子阱层采用低掺杂的铝镓铟砷材料，和/或
[0032]所述N型波导层采用轻掺杂的N型铝镓砷材料，杂质浓度小于5
×
10
17
/cm3，厚度为0.8～1.5μm，和/或
[0033]所述N型限制层采用高掺杂的N型铝镓砷材料，和/或
[0034]所述电极接触层采用重掺杂的N型砷化镓材料，掺杂浓度大于2
×
10
19
/cm3。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本专利技术实施例提供的一种N面分立的倒序结构激光器芯片的结构示意图；
[0037]图2是本专利技术实施例提供的另一种N面分立的倒序结构激光器芯片的结构示意图；
[0038]图中：1
‑
第二欧姆接触电极，2
‑
N型衬底，3
‑
隧道结层，3a
‑
重掺杂的P型砷化镓层，3b
‑
重掺杂的N型砷化镓层，4
‑
P型限制层，5
‑
P型波导层，6
‑
量子阱层，7
‑
N型波导层，8
‑
N型限制层，9...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种N面分立的倒序结构激光器芯片，其特征在于，包括：一N型衬底及在所述N型衬底的上表面从下至上依次生长的隧道结层、P型限制层、P型波导层、量子阱层、N型波导层、N型限制层、电极接触层和第一欧姆接触电极，和设置在所述N型衬底的下表面的第二欧姆接触电极；在远离所述N型衬底一侧、自所述第一欧姆接触电极向下设有多个刻蚀槽，所述刻蚀槽至少延伸至露出所述N型波导层。2.如权利要求1所述的N面分立的倒序结构激光器芯片，其特征在于，所述N型衬底采用N型砷化镓材料制作，和/或所述隧道结层包括自下向上依次外延在所述N型衬底上的重掺杂的N型砷化镓层和一重掺杂的P型砷化镓层。3.如权利要求2所述的N面分立的倒序结构激光器芯片，其特征在于，所述P型限制层形成于所述重掺杂的P型砷化镓层上，采用高掺杂的P型铝镓砷材料，和/或所述P型波导层采用轻掺杂的P型铝镓砷材料，杂质浓度小于5
×
10
17
/cm3，厚度为0.4～1μm。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的N面分立的倒序结构激光器芯片，其特征在于，所述量子阱层采用非掺杂的铝镓铟砷材料，和/或所述N型波导层采用轻掺杂的N型铝镓砷材料，杂质浓度小于5
×
10
17
/cm3，厚度为0.8～1.5μm，和/或所述N型限制层采用高掺杂的N型铝镓砷材料。5.如权利要求4所述的N面分立的倒序结构激光器芯片，其特征在于，所述电极接触层采用重掺杂的N型砷化镓材料，掺杂浓度大于2
×
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/cm3。6.如权利要求1所述的N面分立的倒序结构激光器芯片，其特征在于，所述刻蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦照，张岩，宁吉丰，陈宏泰，李扬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：