一种半导体激光器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体激光器及其制备方法，半导体激光器的制备方法包括：形成半导体结构，半导体结构包括衬底

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器
，具体涉及一种半导体激光器及其制备方法
。

技术介绍

[0002]半导体激光器是一种利用半导体材料产生激光的半导体器件
。
半导体激光器的工作原理是：半导体发光材料受到激励在能带之间跃迁，实现非平衡载流子的粒子数反转，然后在谐振腔中震荡反馈，最终实现激光发射功能
。
目前应用范围最广的是采用法布里
‑
珀罗谐振腔构成的半导体激光器，其制作工艺流程一般包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括衬底
、
位于所述衬底的一侧表面的外延层
、
位于所述外延层背离所述衬底的一侧表面的平行且间隔排布的若干脊波导
、
至少覆盖所述脊波导侧壁的绝缘层
、
以及至少覆盖所述绝缘层的第一电极层，相邻所述脊波导之间形成解理区，所述绝缘层和所述第一电极层均延伸至所述解理区，所述衬底
、
外延层与脊波导构成外延片，第一电极层为金属层；在外延层背离
P
电极的一侧形成第二电极层；沿着解理区进行第一解理得到巴条，所述巴条具有相对设置的第一解理面和第二解理面；在巴条的第一解理面和第二解理面分别形成反射膜和增透膜以形成谐振腔；对巴条进行第二解理得到半导体激光器，第二解理的方向垂直于第一解理的方向
。
通常，第一解理的步骤包括：在解理区形成浅划痕，使用裂片机按照划痕进行裂片
。
[0003]然而，由于金属层和绝缘层为多晶向排布，外延片为单晶向排布，而绝缘层和金属层的裂开方向与外延片的裂开方向不一致，使得在进行第一解理时外延片的开裂方向会受到绝缘层和金属层的开裂方向的影响，从而无法获得平整的前腔面和
/
或后腔面，甚至在前腔面和
/
或后腔面出现水波纹，导致半导体激光器的前腔面与后腔面不完全平行，使谐振腔的谐振效应受到影响，进而影响半导体激光器的发光性能
。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中
P
面的金属层和绝缘层在解理时影响激光器谐振腔的结构而降低半导体激光器发光性能的缺陷，从而提供一种半导体激光器的制备方法
。
[0005]本专利技术提供一种半导体激光器的制备方法，包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括衬底
、
位于所述衬底的一侧表面的外延层
、
位于所述外延层背离所述衬底的一侧表面的平行且间隔排布的若干脊波导
、
至少覆盖所述脊波导侧壁的绝缘层
、
以及至少覆盖所述绝缘层的第一电极层；相邻所述脊波导之间形成解理区，所述绝缘层和所述第一电极层均延伸至所述解理区；去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层；沿着所述解理区对所述半导体结构进行第一解理得到若干巴条，所述巴条具有平行且相对设置的第一解理面和第二解理面
。
[0006]可选的，去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层的步骤包括：在所述第一电极层背离所述外延层的一侧表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露位于所述解理区的
第一电极层；采用湿法腐蚀工艺和
/
或等离子体清洗工艺去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层；在去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层之后，去除所述第一掩膜层
。
[0007]可选的，所述第一电极层包括依次层叠设置的
Ti
层
、Pt
层
、Au
层，所述
Ti
层位于所述绝缘层背离所述外延层的一侧；所述绝缘层的材质为氧化硅或氮化硅
。
去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层的步骤包括：采用湿法腐蚀工艺去除位于所述解理区的
Au
层；去除位于所述解理区的
Au
层之后，采用等离子清洗工艺去除位于所述解理区的
Pt
层；去除位于所述解理区的
Pt
层之后，采用湿法腐蚀工艺去除位于所述解理区的
Ti
层和绝缘层
。
[0008]可选的，使用碘化钾的碘溶液腐蚀位于所述解理区的
Au
层
。
[0009]可选的，碘化钾的碘溶液的质量配比为
I2∶KI∶H2O
＝
(40g
‑
80g):(100g
‑
150g):100g
，腐蚀时间为
60s
～
180s。
[0010]可选的，采用等离子清洗工艺去除位于所述解理区的
Pt
层的工艺参数包括：惰性气体的流量为
30sccm
～
35sccm
，射频功率为
60W
～
80W
，真空度为
3.0
×
10
‑3Pa
～
5.0
×
10
‑3Pa
，去除时间为
10min
～
20min。
[0011]可选的，使用缓冲氧化物刻蚀液腐蚀位于所述解理区的
Ti
层和绝缘层，腐蚀时间为
45s
～
55s。
[0012]可选的，在去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层之后，在沿着所述解理区进行第一解理之前，还包括：在所述衬底背离所述外延层的一侧表面形成第二电极层
。
[0013]可选的，在沿着所述解理区对所述半导体结构进行第一解理得到若干巴条之后，还包括：在所述第一解理面形成反射膜，在所述第二解理面形成增透膜；在所述巴条上形成所述反射膜和所述增透膜之后，沿与所述第一解理面和第二解理面垂直方向的解理区进行第二解理得到若干半导体激光器
。
[0014]本专利技术还提供一种半导体激光器，采用所述半导体激光器的制备方法制备
。
[0015]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0016]1.
本专利技术提供的半导体激光器的制备方法，由于在沿所述解理区对所述半导体结构进行第一解理之前，去除了位于解理区中的第一电极层和绝缘层，使得在进行第一解理时外延层和脊波导的开裂方向沿一个方向裂开而不会受到绝缘层和金属层的影响，保证了巴条具有平整的第一解理面和第二解理面，从而保证了谐振腔的前腔面与后腔面相互平行，进而保证了半导体激光器的发光性能
。
同时，在进行第一解理之前去除位于解理区中的第一电极层和绝缘层，便于第一解理的进行，有利于减小解理刀的磨损程度，延长了解理刀的使用寿命
。
[0017]2.
本专利技术提供的半导体激光器的制备方法，采用湿法腐蚀工艺去除位于所述解理区的
Au
层
、
采用等离子清洗工艺去除位于所述解理区的
Pt
层
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：形成半导体结构，所述半导体结构包括衬底
、
位于所述衬底的一侧表面的外延层
、
位于所述外延层背离所述衬底的一侧表面的平行且间隔排布的若干脊波导
、
至少覆盖所述脊波导侧壁的绝缘层
、
以及至少覆盖所述绝缘层的第一电极层；相邻所述脊波导之间形成解理区，所述绝缘层和所述第一电极层均延伸至所述解理区；去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层；沿着所述解理区对所述半导体结构进行第一解理得到若干巴条，所述巴条具有平行且相对设置的第一解理面和第二解理面
。2.
根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层的步骤包括：在所述第一电极层背离所述外延层的一侧表面形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露位于所述解理区的第一电极层；采用湿法腐蚀工艺和
/
或等离子体清洗工艺去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层；在去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层之后，去除所述第一掩膜层
。3.
根据权利要求2所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述第一电极层包括依次层叠设置的
Ti
层
、Pt
层
、Au
层，所述
Ti
层位于所述绝缘层背离所述外延层的一侧；所述绝缘层的材质为氧化硅或氮化硅；去除位于所述解理区的第一电极层和绝缘层的步骤包括：采用湿法腐蚀工艺去除位于所述解理区的
Au
层；去除位于所述解理区的
Au
层之后，采用等离子清洗工艺去除位于所述解理区的
Pt
层；去除位于所述解理区的
Pt
层之后，采用湿法腐蚀工艺去除位于所述解理区的
Ti
层和绝缘层
。4.
根据权利要求3所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，使用碘化钾的碘溶液腐蚀位于所述解理区的
Au
层

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇星，成磊，王伟远，梅石磊，刘浩伟，
申请(专利权)人：晋城市光机电产业协调服务中心晋城市光机电产业研究院，
类型：发明
国别省市：