一种垂直腔面发射激光器及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，制备方法中通过在同一刻蚀工艺中刻蚀位于N型欧姆层远离衬底一侧的第一钝化层，以及位于发光台面结构中P型接触层远离衬底一侧的第一钝化层，以在N型欧姆层远离衬底一侧形成第一开口暴露N型欧姆层，在发光台面结构中P型接触层远离衬底一侧形成第二开口暴露P型接触层，减少了开口刻蚀工艺的次数，并且在同一金属沉积工艺中，于第一开口中形成第一电极层以及于第二开口中依次形成P型欧姆层和第二电极层，减少了金属沉积工艺的次数以及金属耗材的量，从而提高了激光器的制备效率，缩短了激光器的制备时长，降低了制备成本。降低了制备成本。降低了制备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及激光器
，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是以砷化镓半导体材料为基础研制，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，广泛应用于光通信、光互连、光存储高功率的应用、工业切割、测距、Lidar、医疗等领域。
[0003]目前，垂直腔面发射激光器由于其优良性能以及广泛应用而备受关注。要实现低制造成本就要高生产效率，因此对用于生产制造的方法要求严格可控。但是现有的垂直腔面发射激光器的制备方法存在平均总工艺工时长，并且金属耗材多，制备成本高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，以提高激光器的制备效率，降低制备成本。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：
[0006]提供衬底，并在衬底的一侧形成半导体外延结构；所述半导体外延结构包括在衬底上依次形成的N型接触层、N型分布布拉格反射层、量子阱层、P型分布布拉格反射层和P型接触层；
[0007]在所述半导体外延结构上刻蚀出沟槽以形成发光台面结构；其中，所述沟槽暴露部分的N型接触层；
[0008]于所述发光台面结构中形成电流限制层；所述电流限制层具有开口，所述开口用于定义出所述发光台面结构的发光区；
[0009]于所述沟槽暴露的N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层；所述N型欧姆层距离沟槽侧壁的距离大于零；
[0010]于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧以及所述沟槽的侧壁和底部形成第一钝化层；并在同一刻蚀工艺中刻蚀位于所述N型欧姆层远离衬底一侧的第一钝化层，以及位于所述发光台面结构中P型接触层远离所述衬底一侧的第一钝化层，以在所述N型欧姆层远离衬底一侧形成第一开口暴露所述N型欧姆层，在所述发光台面结构中P型接触层远离所述衬底一侧形成第二开口暴露所述P型接触层；
[0011]在同一金属沉积工艺中，于所述第一开口中形成第一电极层以及于第二开口中依次形成P型欧姆层和第二电极层。
[0012]可选的，位于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧的第一钝化层与所述半导体外延结构之间还包括第二钝化层；所述刻蚀所述半导体外延结构形成沟槽之前，还包括：
[0013]于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧形成第二钝化层，并刻蚀位于所述沟
槽所在区域的第二钝化层，暴露出待刻蚀的半导体外延结构。
[0014]可选的，所述N型分布布拉格反射层和所述P型分布布拉格反射层均由铝镓砷材料层和砷化镓材料层两种不同折射率的材料层层叠形成，或者由高铝组分的铝镓砷材料层和低铝组分的铝镓砷材料层两种不同折射率的材料层层叠形成。
[0015]可选的，所述于所述发光台面结构中形成电流限制层包括：
[0016]湿法氧化所述沟槽暴露的P型分布布拉格反射层中铝组分最高的铝镓砷以形成所述电流限制层。
[0017]可选的，所述发光台面结构的个数为1个；所述于所述沟槽暴露的N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层包括：
[0018]沿着所述沟槽围绕所述发光台面结构的延伸方向，于所述N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层。
[0019]可选的，所述发光台面结构的个数为多个；所述于所述沟槽暴露的N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层包括：
[0020]于多个所述发光台面结构同一侧的沟槽中形成共用的N型接触层。
[0021]第二方面，本专利技术实施例提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：
[0022]衬底以及位于衬底一侧的半导体外延结构；
[0023]所述半导体外延结构包括在衬底上依次层叠设置的N型接触层、N型分布布拉格反射层、量子阱层、P型分布布拉格反射层和P型接触层；所述半导体外延结构包括沟槽和由所述沟槽包围的发光台面结构；所述沟槽暴露部分的N型欧姆层；所述发光台面结构中包括电流限制层；所述电流限制层具有开口，所述开口用于定义出所述发光台面结构的发光区；
[0024]N型欧姆层，所述N型欧姆层位于所述沟槽的底部；所述N型欧姆层距离所述沟槽的侧壁的距离大于零；
[0025]第一钝化层，所述第一钝化层位于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧以及所述沟槽的侧壁和底部；所述第一钝化层包括第一开口和第二开口；所述第一开口暴露所述N型欧姆层，所述第二开口暴露所述发光台面结构中的P型接触层；其中，所述第一开口和和所述第二开口在同一刻蚀工艺中形成；
[0026]第一电极层、P型欧姆层和第二电极层，所述第一电极层与所述第一开口暴露的N型欧姆层接触；所述P型欧姆层和所述第二开口暴露的P型接触层接触；所述第二电极层位于P型欧姆层远离所述P型接触层的一侧；其中，所述N型电极层、P型欧姆层和P型电极层在同一金属沉积工艺中形成。
[0027]可选的，垂直腔面发射激光器还包括：
[0028]第二钝化层，所述第二钝化层位于所述半导体外延结构与所述第一钝化层之间，所述第二钝化层覆盖所述半导体外延结构远离所述衬底一侧的表面。
[0029]可选的，所述N型分布布拉格反射层和所述P型分布布拉格反射层均由包括铝镓砷材料层和砷化镓材料层两种不同折射率的材料层层叠构成，或者由包括高铝组分的铝镓砷材料层和低铝组分的铝镓砷材料层两种不同折射率的材料层层叠构成。
[0030]可选的，所述发光台面结构的个数包括多个，所述N型欧姆层为共用N型欧姆层，位于多个所述发光台面结构同一侧的沟槽中。
[0031]本专利技术实施例提供了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，制备方法包括：提
供衬底，并在衬底的一侧形成半导体外延结构；半导体外延结构包括在衬底上依次形成的N型接触层、N型分布布拉格反射层、量子阱层、P型分布布拉格反射层和P型接触层；在半导体外延结构上刻蚀出沟槽以形成发光台面结构；其中，沟槽暴露部分的N型欧姆层；于发光台面结构中形成电流限制层；电流限制层具有开口，开口用于定义出发光台面结构的发光区；于沟槽暴露的N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层；N型欧姆层距离沟槽侧壁的距离大于零；于半导体外延结构远离衬底的一侧以及沟槽的侧壁和底部形成第一钝化层；并在同一刻蚀工艺中刻蚀位于N型欧姆层远离衬底一侧的第一钝化层，以及位于发光台面结构中P型接触层远离衬底一侧的第一钝化层，以在N型欧姆层远离衬底一侧形成第一开口暴露N型欧姆层，在发光台面结构中P型接触层远离衬底一侧形成第二开口暴露P型接触层；在同一金属沉积工艺中，于第一开口中形成第一电极层以及于第二开口中依次形成P型欧姆层和第二电极层；本专利技术实施例提供的技术方案，通过在同一刻蚀工艺中刻蚀位于N型欧姆层远离衬底一侧的第一钝化层，以及位于发光台面结构中P型接触层远离衬底一侧的第一钝化层，以在N型欧姆层远离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，并在衬底的一侧形成半导体外延结构；所述半导体外延结构包括在衬底上依次形成的N型接触层、N型分布布拉格反射层、量子阱层、P型分布布拉格反射层和P型接触层；在所述半导体外延结构上刻蚀出沟槽以形成发光台面结构；其中，所述沟槽暴露部分的N型接触层；于所述发光台面结构中形成电流限制层；所述电流限制层具有开口，所述开口用于定义出所述发光台面结构的发光区；于所述沟槽暴露的N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层；所述N型欧姆层距离沟槽侧壁的距离大于零；于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧以及所述沟槽的侧壁和底部形成第一钝化层；并在同一刻蚀工艺中刻蚀位于所述N型欧姆层远离衬底一侧的第一钝化层，以及位于所述发光台面结构中P型接触层远离所述衬底一侧的第一钝化层，以在所述N型欧姆层远离衬底一侧形成第一开口暴露所述N型欧姆层，在所述发光台面结构中P型接触层远离所述衬底一侧形成第二开口暴露所述P型接触层；在同一金属沉积工艺中，于所述第一开口中形成第一电极层以及于第二开口中依次形成P型欧姆层和第二电极层。2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，位于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧的第一钝化层与所述半导体外延结构之间还包括第二钝化层；所述刻蚀所述半导体外延结构形成沟槽之前，还包括：于所述半导体外延结构远离所述衬底的一侧形成第二钝化层，并刻蚀位于所述沟槽所在区域的第二钝化层，暴露出待刻蚀的半导体外延结构。3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述N型分布布拉格反射层和所述P型分布布拉格反射层均由铝镓砷材料层和砷化镓材料层两种不同折射率的材料层层叠形成，或者由高铝组分的铝镓砷材料层和低铝组分的铝镓砷材料层两种不同折射率的材料层层叠形成。4.根据权利要求3所述的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述于所述发光台面结构中形成电流限制层包括：湿法氧化所述沟槽暴露的P型分布布拉格反射层中铝组分最高的铝镓砷以形成所述电流限制层。5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述发光台面结构的个数为1个；所述于所述沟槽暴露的N型接触层远离衬底的一侧形成N型欧姆层包括：沿着所述沟槽围绕所述发光台面结...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁玮呈，梁栋，刘嵩，丁维遵，彭俊彦，
申请(专利权)人：常州纵慧芯光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：