一种垂直腔面发射激光器及其制备方法技术

一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，涉及半导体技术领域，包括：在衬底上依次形成N型欧姆接触层、N型布拉格反射镜层、多量子阱有源层和P型布拉格反射镜层；在P型布拉格反射镜层上形成第一绝缘层并刻蚀第一绝缘层形成环形开口；在P型布拉格反射镜层上对应环形开口内沉积形成P电极；台面刻蚀第一绝缘层至露出N型欧姆接触层；对P型布拉格反射镜层进行侧向氧化；在N型欧姆接触层、台阶结构和第一绝缘层的表面形成第二绝缘层，其中，位于P电极的侧壁与第一绝缘层的侧壁之间的第二绝缘层形成反射涂层，位于P电极形成的光窗内的第一绝缘层以及位于第一绝缘层上的第二绝缘层形成抗反射涂层。该方法能够限制高阶横模，实现单横模的稳定输出。稳定输出。稳定输出。

【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]本专利技术涉及半导体
，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，简称VCSEL)，又可以称为垂直共振腔面射型激光，其激光垂直于顶面射出，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有所不同。
[0003]现有技术中的垂直腔面发射激光器，通常包括依次层叠设置于衬底上的N型布拉格反射镜、量子阱、具有电流限制孔的氧化限制层和P型布拉格反射镜，以通过氧化限制层实现单模输出。但是，由于电流限制孔的孔径唯一，因此，无法达到限制高阶横模的目的。

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备方法，能够限制高阶横模，实现单横模的稳定输出。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例的一方面，提供一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：在衬底上依次形成N型欧姆接触层、N型布拉格反射镜层、多量子阱有源层和P型布拉格反射镜层；在所述P型布拉格反射镜层上形成第一绝缘层，并刻蚀所述第一绝缘层形成环形开口；在所述P型布拉格反射镜层上对应所述环形开口内沉积形成P电极，其中，所述P电极的侧壁与所述第一绝缘层的侧壁之间具有预设间隙；台面刻蚀所述第一绝缘层至露出所述N型欧姆接触层，以使所述N型布拉格反射镜层、所述多量子阱有源层和所述P型布拉格反射镜层形成台阶结构；对所述P型布拉格反射镜层进行侧向氧化，以在所述P型布拉格反射镜层上形成具有电流限制孔的氧化限制层；在所述N型欧姆接触层、所述台阶结构和所述第一绝缘层的表面形成第二绝缘层，其中，位于所述P电极的侧壁与所述第一绝缘层的侧壁之间的所述第二绝缘层形成反射涂层，位于所述P电极形成的光窗内的所述第一绝缘层以及位于所述第一绝缘层上的所述第二绝缘层形成抗反射涂层。
[0007]作为一种可实施的方式，波长为λ的光在所述反射涂层中的折射率为n1，所述反射涂层的厚度为d1，且满足关系式：其中，z为正整数。
[0008]作为一种可实施的方式，波长为λ的光在所述抗反射涂层中的折射率为n2，所述抗反射涂层的厚度为d2，且满足关系式：其中，z为正整数。
[0009]作为一种可实施的方式，所述电流限制孔与所述光窗在层叠方向上正对应。
[0010]作为一种可实施的方式，所述抗反射涂层与所述光窗在层叠方向上正对应。
[0011]作为一种可实施的方式，所述电流限制孔的孔径小于所述光窗的孔径。
[0012]作为一种可实施的方式，所述抗反射涂层的宽度小于所述电流限制孔的孔径。
[0013]作为一种可实施的方式，所述抗反射涂层的形状为圆形。
[0014]作为一种可实施的方式，所述抗反射涂层的材料为SiO2或SiN。
[0015]本专利技术实施例的另一方面，提供一种垂直腔面发射激光器，包括衬底、以及依次层叠设置于所述衬底上的N型欧姆接触层、N型布拉格反射镜层、多量子阱有源层、具有电流限制孔的氧化限制层和P型布拉格反射镜层，所述P型布拉格反射镜层上设置有P电极以及位于所述P电极形成的光窗内的第一绝缘层，所述P型布拉格反射镜层上对应所述P电极的侧壁与所述第一绝缘层的侧壁之间以及所述第一绝缘层背离所述P型布拉格反射镜层的一侧均设置有第二绝缘层，位于所述P电极的侧壁与所述第一绝缘层的侧壁之间的所述第二绝缘层形成反射涂层，位于所述光窗内的所述第一绝缘层以及位于所述第一绝缘层上的所述第二绝缘层形成抗反射涂层。
[0016]本专利技术实施例的有益效果包括：
[0017]该方法通过在衬底上依次形成N型欧姆接触层、N型布拉格反射镜层、多量子阱有源层和P型布拉格反射镜层；通过在P型布拉格反射镜层上形成第一绝缘层，并刻蚀第一绝缘层形成环形开口；通过在P型布拉格反射镜层上对应环形开口内沉积形成P电极；通过台面刻蚀第一绝缘层至露出N型欧姆接触层；通过对P型布拉格反射镜层进行侧向氧化；通过在N型欧姆接触层、台阶结构和第一绝缘层的表面形成第二绝缘层，其中，位于P电极的侧壁与第一绝缘层的侧壁之间的第二绝缘层形成反射涂层，位于P电极形成的光窗内的第一绝缘层以及位于第一绝缘层上的第二绝缘层形成抗反射涂层。这样一来，便可以利用反射涂层和抗反射涂层的厚度不同，使得反射涂层和抗反射涂层的反射率不同，从而使得入射波通过反射涂层时会被反射(即对传统的氧化限制型垂直腔面发射激光器的高阶横模激射区域进行限制)，而通过抗反射涂层时能够穿透出射，进而抑制横向边模效应，使得高阶模式的镜面反射率相对降低，达到限制高阶模激射的目的，有效实现单横模的稳定输出，大大减小误码率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的某些实施例，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。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备方法的流程示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备状态图之一；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备状态图之二；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备状态图之三；
[0023]图5为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备状态图之四；
[0024]图6为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备状态图之五；
[0025]图7为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的制备状态图之六；
[0026]图8为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的结构示意图之一；
[0027]图9为本专利技术实施例提供的垂直腔面发射激光器的结构示意图之二。
[0028]图标：110
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衬底；120
‑
N型欧姆接触层；121
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N电极；130
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N型布拉格反射镜层；140
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多量子阱有源层；150
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氧化限制层；151
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电流限制孔；160
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P型布拉格反射镜层；161
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P电极；170
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第一绝缘层；171
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环形开口；180
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第二绝缘层；A
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台阶结构；B
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反射涂层；C
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抗反射涂层。
具体实施方式
[0029]下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本公开的概念，并且将认识到本文本文档来自技高网...

【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：在衬底上依次形成N型欧姆接触层、N型布拉格反射镜层、多量子阱有源层和P型布拉格反射镜层；在所述P型布拉格反射镜层上形成第一绝缘层，并刻蚀所述第一绝缘层形成环形开口；在所述P型布拉格反射镜层上对应所述环形开口内沉积形成P电极，其中，所述P电极的侧壁与所述第一绝缘层的侧壁之间具有预设间隙；台面刻蚀所述第一绝缘层至露出所述N型欧姆接触层，以使所述N型布拉格反射镜层、所述多量子阱有源层和所述P型布拉格反射镜层形成台阶结构；对所述P型布拉格反射镜层进行侧向氧化，以在所述P型布拉格反射镜层上形成具有电流限制孔的氧化限制层；在所述N型欧姆接触层、所述台阶结构和所述第一绝缘层的表面形成第二绝缘层，其中，位于所述P电极的侧壁与所述第一绝缘层的侧壁之间的所述第二绝缘层形成反射涂层，位于所述P电极形成的光窗内的所述第一绝缘层以及位于所述第一绝缘层上的所述第二绝缘层形成抗反射涂层。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，波长为λ的光在所述反射涂层中的折射率为n1，所述反射涂层的厚度为d1，且满足关系式：其中，z为正整数。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，波长为λ的光在所述抗反射涂层中的折射率为n2，所述抗反射涂层的厚度为d2，且满足关系式：其中，z为正整数。4.根据权利要求1所述的垂直腔面...

【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：