一种垂直腔面发射激光器及其制备方法技术

本申请公开了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，本申请的垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：依次在衬底上形成刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及顶部连接层，组成器件预制体；采用干法刻蚀在器件预制体的一侧沿层叠方向刻蚀至蚀刻入底部反射器；采用湿法刻蚀蚀刻底部反射器至露出刻蚀停止层；在露出的刻蚀停止层上形成负电极，在顶部连接层上形成正电极。本申请提供的垂直腔面发射激光器及其制备方法，能够提高负电极连接结构深度的一致性，进而提高垂直腔面发射激光器的串联电阻的稳定性。定性。定性。

【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]本申请涉及半导体器件
，具体而言，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)，又可以称为垂直共振腔面射型激光器，与一般用切开的独立芯片制程，激光由边缘射出的边射型激光器有所不同，垂直腔面发射激光器通过布拉格反射器形成谐振腔，光从垂直于半导体衬底表面方向出射。相比边射型半导体激光器，VCSEL不存在光学腔面损伤，且具有低的阈值电流、动态单模工作、远场发散角小、近圆形光斑、光方向垂直于衬底表面，与光纤耦合效率高、易于集成二微阵列等优点，所以VCSEL在光互联、光通讯、光信号处理以及波分多路复用(Wavelength Division Multiplex,WDM)光纤通讯、神经网络、计算机芯片中有着广泛的应用。基于VCSEL的3D人脸识别、手势识别、虹膜识别、无人驾驶、激光雷达等等应用都属于研究热点。
[0003]一般地，VCSEL由以下几部分组成：衬底、N
‑
DBR、多量子阱(Multiple Quantum well，MQW)有源区、P
‑
DBR、欧姆接触层。N
‑
DBR与P
‑
DBR镜面组成了VCSEL的光学谐振腔，MQW有源区为载流子增益介质，通过在衬底与欧姆接触层之间施加电压形成电泵浦实现VCSEL激光器的连续激射。现有技术中，通常采用沿层叠方向由欧姆接触层开始刻蚀，使得衬底与N
‑
DBR接触的接触面部分外露，并在外露部分上制作负电极，但是，由于刻蚀工艺的影响，使得衬底刻蚀的深度无法精准控制，进而使得负电极流入的电流经过的衬底的长度不同，造成VCSEL串联组件不稳定。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，能够提高负电极连接结构深度的一致性，进而提高垂直腔面发射激光器的串联电阻的稳定性。
[0005]本申请的实施例一方面提供了一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：依次在衬底上形成刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及顶部连接层，组成器件预制体；采用干法刻蚀在器件预制体的一侧沿层叠方向刻蚀至蚀刻入底部反射器；采用湿法刻蚀蚀刻底部反射器至露出刻蚀停止层；在露出的刻蚀停止层上形成负电极，在顶部连接层上形成正电极。
[0006]作为一种可实施的方式，依次在衬底上形成刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及顶部连接层，组成器件预制体包括：采用气相沉积方法在衬底上沉积刻蚀停止材料以及掺杂材料形成刻蚀停止层，其中，刻蚀停止层重掺杂以与负电极形成欧姆接触，其中，掺杂浓度大于等于3e
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/cm3。
[0007]作为一种可实施的方式，刻蚀停止材料采用磷化镓铟、磷砷镓和铝镓砷磷中的一种。
[0008]作为一种可实施的方式，湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为氢氧化铵和过氧化氢的混合溶液。
[0009]作为一种可实施的方式，刻蚀溶液中氢氧化铵和过氧化氢的质量比例在1:9
‑
1:11之间。
[0010]作为一种可实施的方式，湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为磷酸、过氧化氢和水的混合溶液。
[0011]作为一种可实施的方式，在露出的刻蚀停止层上形成负电极，在顶部连接层上形成正电极包括：在顶部连接层上沉积金属材料形成金属层，金属层的材料与顶部连接层的材料相同，金属层与顶部连接层形成正电极层；采用掩模板刻蚀正电极层，形成电极以及电极围合形成的出光孔。
[0012]作为一种可实施的方式，在露出的刻蚀停止层上制作负电极，在顶部连接层上制作正电极之后；垂直腔面发射激光器的制备方法还包括：顶部反射器包括多个层叠设置的反射层，对其中一层反射层的外周区域离子注入形成氧化物，氧化物高电阻以在顶部反射器内形成电流限制区。
[0013]作为一种可实施的方式，磷镓铟的化学式In
x
Ga1‑
x
P中，0.56≤x≤0.71。
[0014]本申请的实施例另一方面提供了一种垂直腔面发射激光器，采用上述垂直腔面发射激光器的制备方法制备而成，垂直腔面发射激光器包括衬底以及依次设置于衬底上的刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及设置于顶部反射器上的正电极，衬底与刻蚀停止层的面积大于底部反射器的面积以使刻蚀停止层的一部分外露，外露的刻蚀停止层上设置有负电极。
[0015]本申请实施例的有益效果包括：
[0016]本申请提供的一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：依次在衬底上形成刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及顶部连接层，组成器件预制体；采用干法刻蚀在器件预制体的一侧沿层叠方向刻蚀至蚀刻入底部反射器；采用湿法刻蚀蚀刻底部反射器至露出刻蚀停止层；由于湿法刻蚀采用的刻蚀溶液对刻蚀停止层的材料与底部反射器的材料的刻蚀速度不同，使得湿法刻蚀时，刻蚀溶液在刻蚀至刻蚀停止层的上表面停止刻蚀，使得刻蚀停止层的上表面具有相同的深度，在露出的刻蚀停止层上形成负电极，在顶部连接层上形成正电极。负电极与刻蚀停止层的上表面接触，从而使得负电极连接结构深度相同，提高负电极连接结构深度的一致性，进而提高垂直腔面发射激光器的串联电阻的稳定性。
附图说明
[0017]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。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的制备方法的流程图；
[0019]图2为本申请实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的状态图之一；
[0020]图3为本申请实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的状态图之二；
[0021]图4为本申请实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的状态图之三；
[0022]图5为本申请实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的状态图之四；
[0023]图6为本申请实施例提供的一种刻蚀溶液配比与刻蚀速率的关系曲线图。
[0024]图标：100
‑
垂直腔面发射激光器；110
‑
衬底；120
‑
刻蚀停止层；130
‑
底部反射器；140
‑
多量子阱层；150
‑
顶部反射器；160
‑
顶部连接层；170
‑
正电极；180
‑
负电极。
具体实施方式
[0025]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的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实本文档来自技高网...

【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：依次在衬底上形成刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及顶部连接层，组成器件预制体；采用干法刻蚀在所述器件预制体的一侧沿层叠方向刻蚀至蚀刻入所述底部反射器；采用湿法刻蚀蚀刻所述底部反射器至露出所述刻蚀停止层；在露出的所述刻蚀停止层上形成负电极，在所述顶部连接层上形成正电极。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，所述依次在衬底上形成刻蚀停止层、底部反射器、多量子阱层、顶部反射器以及顶部连接层，组成器件预制体包括：采用气相沉积方法在所述衬底上沉积刻蚀停止材料以及掺杂材料形成刻蚀停止层，其中，所述刻蚀停止层重掺杂以与所述负电极形成欧姆接触，其中，掺杂浓度大于等于3e
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/cm3。3.根据权利要求2所述的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述刻蚀停止材料采用磷化镓铟、磷砷镓和铝镓砷磷中的一种。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，所述湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为氢氧化铵和过氧化氢的混合溶液。5.根据权利要求4所述的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述刻蚀溶液中氢氧化铵和过氧化氢的质量比例在1:9
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1:11之间。6.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，所述湿法刻蚀采用的刻蚀溶液为磷酸、过氧化氢和...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘德烈，李承远，李佳勋，
申请(专利权)人：深圳市德明利光电有限公司，
类型：发明
国别省市：