垂直腔面发射激光器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，所述制作方法包括：提供第一衬底，第一衬底上依次形成有腐蚀截止层、缓冲层、P型DBR层、量子阱、N型DBR层与第一欧姆接触层；提供第二衬底，第二衬底的导热系数高于第一衬底；将第一欧姆接触层与第二衬底的正面进行键合，并去除第一衬底与腐蚀截止层；形成第二欧姆接触层在部分缓冲层上；形成贯穿缓冲层、P型DBR层以及量子阱，并延伸至N型DBR层内的沟槽；形成上电极与背电极。本发明专利技术通过键合以及去除第一衬底的方式，采用导热系数高的第二衬底取代了导热系数低的第一衬底，由此提高了垂直腔面发射激光器的散热能力，从而提高了垂直腔面发射激光器的输出功率、稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
垂直腔面发射激光器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体光电
，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。

技术介绍

[0002]激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或震荡发射的器件。垂直腔面发射激光器(Vertical
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Cavity Surface
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Emitting Laser，VCSEL)是一种半导体激光器，其激光出射方向垂直于外延平面射出，相比于一般激光由边缘射出(出射方向平行于外延方向)的边发射型激光而言，具有远场发散角小、易于光纤耦合、阈值电流小、带宽高以及测试效率高等优点。
[0003]大功率垂直腔面发射激光器研制的关键问题之一是散热需求，尤其是后续用于车载激光雷达的窄脉宽的垂直腔面发射激光器，对于散热的需求更高。为了提高垂直腔面发射激光器的输出功率、稳定性和可靠性，解决散热问题是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，提高了器件的散热能力，从而提高了器件的输出功率、稳定性和可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种垂直腔面发射激光器的制作方法，包括以下步骤：
[0006]提供第一衬底，所述第一衬底上依次形成有腐蚀截止层、缓冲层、P型DBR层、量子阱、N型DBR层以及第一欧姆接触层；
[0007]提供第二衬底，所述第二衬底的导热系数高于所述第一衬底的导热系数；
[0008]将所述第一欧姆接触层与所述第二衬底的正面进行键合，并去除所述第一衬底与所述腐蚀截止层；
[0009]形成第二欧姆接触层在部分所述缓冲层上；
[0010]形成多个沟槽，所述沟槽贯穿所述缓冲层、所述P型DBR层以及所述量子阱，并延伸至所述N型DBR层内；
[0011]形成上电极，所述上电极覆盖所述沟槽的侧壁、顶部以及所述第二欧姆接触层；以及
[0012]在所述第二衬底的背面形成背电极。
[0013]可选的，所述第二衬底的正面形成有金属层；将所述第一欧姆接触层与所述金属层进行键合。
[0014]可选的，所述P型DBR层包含至少一层第一浓度的铝化合物层与至少一层第二浓度的铝化合物层，其中所述第一浓度大于所述第二浓度；
[0015]形成所述沟槽之后，形成所述上电极之前，所述制作方法还包括：
[0016]从侧面对所述第一浓度的铝化合物层进行氧化，至剩余部分所述第一浓度的铝化合物层作为氧化物孔，所述第二欧姆接触层具有与所述氧化物孔对齐的开口。
[0017]可选的，形成所述氧化物孔之后，形成所述上电极之前，所述制作方法还包括：
[0018]形成保护层，所述保护层覆盖所述沟槽的侧壁、顶部以及部分所述缓冲层。
[0019]可选的，形成所述上电极之后，形成所述背电极之前，所述制作方法还包括：
[0020]对所述第二衬底的背面进行减薄。
[0021]可选的，采用湿法刻蚀去除所述第一衬底；采用干法刻蚀去除所述腐蚀截止层。
[0022]可选的，所述腐蚀截止层对所述第一衬底具有高选择比。
[0023]相应的，本专利技术还提供一种垂直腔面发射激光器，采用如上所述的垂直腔面发射激光器的制作方法制作而成，所述垂直腔面发射激光器包括：
[0024]第二衬底；
[0025]依次位于所述第二衬底正面上的第一欧姆接触层、N型DBR层、量子阱、P型DBR层、缓冲层；
[0026]第二欧姆接触层，位于部分所述缓冲层上；
[0027]多个沟槽，贯穿所述缓冲层、所述P型DBR层以及所述量子阱，并延伸至所述N型DBR层内；
[0028]上电极，覆盖所述沟槽的侧壁、顶部以及所述第二欧姆接触层；以及背电极，位于所述第二衬底的背面。
[0029]可选的，在所述第二衬底与所述第一欧姆接触层之间还形成有金属层；所述金属层的材料包含金。
[0030]可选的，所述第一欧姆接触层为N型欧姆接触层，所述第二欧姆接触层为P型欧姆接触层。
[0031]综上所述，本专利技术提供的垂直腔面发射激光器及其制作方法中，首先提供第一衬底，所述第一衬底上依次形成有腐蚀截止层、缓冲层、P型DBR层、量子阱、N型DBR层以及第一欧姆接触层；并提供第二衬底，所述第二衬底的导热系数高于所述第一衬底的导热系数；接着，将所述第一欧姆接触层与所述第二衬底的正面进行键合，并去除所述第一衬底与所述腐蚀截止层，最终形成垂直腔面发射激光器。本专利技术通过键合以及去除第一衬底的方式，采用导热系数高的第二衬底取代了导热系数低的第一衬底，由此提高了垂直腔面发射激光器的散热能力，从而提高了垂直腔面发射激光器的输出功率、稳定性和可靠性。
[0032]并且，在所述第二衬底的正面上还形成有金属层，以提高所述第二衬底与所述第一欧姆接触层之间的键合效果，且金属的散热效果比较好，从而能够进一步提高所述垂直腔面发射激光器的散热能力。
附图说明
[0033]本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限定。其中：
[0034]图1是本专利技术一实施例提供的垂直腔面发射激光器的制作方法的流程图。
[0035]图2至图6是本专利技术一实施例提供的垂直腔面发射激光器的制作方法的各步骤结构示意图。
[0036]附图中：
[0037]110
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第一衬底；120
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腐蚀截止层；130
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缓冲层；140
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P型DBR层；141
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第一浓度的铝化合物层；142
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氧化物孔；150
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量子阱；160
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N型DBR层；170
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第一欧姆接触层；210
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第二衬底；220
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金属层；310
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第二欧姆接触层；320
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沟槽；330
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保护层；340
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上电极；350
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背电极。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
[0039]如在本专利技术中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示本文档来自技高网...

【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作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一衬底，所述第一衬底上依次形成有腐蚀截止层、缓冲层、P型DBR层、量子阱、N型DBR层以及第一欧姆接触层；提供第二衬底，所述第二衬底的导热系数高于所述第一衬底的导热系数；将所述第一欧姆接触层与所述第二衬底的正面进行键合，并去除所述第一衬底与所述腐蚀截止层；形成第二欧姆接触层在部分所述缓冲层上；形成多个沟槽，所述沟槽贯穿所述缓冲层、所述P型DBR层以及所述量子阱，并延伸至所述N型DBR层内；形成上电极，所述上电极覆盖所述沟槽的侧壁、顶部以及所述第二欧姆接触层；以及在所述第二衬底的背面形成背电极。2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，所述第二衬底的正面形成有金属层；将所述第一欧姆接触层与所述金属层进行键合。3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，所述P型DBR层包含至少一层第一浓度的铝化合物层与至少一层第二浓度的铝化合物层，其中所述第一浓度大于所述第二浓度；形成所述沟槽之后，形成所述上电极之前，所述制作方法还包括：从侧面对所述第一浓度的铝化合物层进行氧化，至剩余部分所述第一浓度的铝化合物层作为氧化物孔，所述第二欧姆接触层具有与所述氧化物孔对齐的开口。4.根据权利要求3所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，形成所述氧化物孔之后，形成所述上电极之前，所述制作方法还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽琴，王冲，
申请(专利权)人：中芯越州集成电路制造绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：