【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光半导体，尤其是指一种人眼安全波段的激光收发单元、列阵芯片及制作方法。
技术介绍
1、智能感知技术主要采用激光器发射信号光，采用探测器接收反射信号，可以快速、准确地获取周围环境的距离信息，在人脸识别、ar/vr、智能机器人、无人驾驶等智能感知领域具有非常广阔的应用前景。
2、现有的智能感知传感器主要采用半导体激光器+探测器+光束整形透镜的方案。在现有技术方案中，垂直腔面发射半导体激光器（vcsel）以易于片上集成、低功耗、易于光束整形等诸多优点，逐渐成为了智能感知传感器中的最佳发射光源。在探测器方面主要采用成熟的硅探测器或半导体ingaas探测器列阵产品。现有技术存在的问题如下：
3、1.现有技术中采用分立的激光芯片和探测芯片，需要分别进行光束整形，系统的集成度下降，光束整形需要人工进行，增加了系统的封装成本。
4、2.现有技术中采用成熟的商用探测器，其响应曲线覆盖宽光谱范围，而智能技术中激光的光谱宽度仅为几纳米，因此，探测器对激光之外的信号响应对探测精度造成了极大影响。
5、3.目前用于人脸识别、激光雷达等智能感知
的vcsel列阵芯片的发光波长在近红外波段（700-900nm），典型波长包括850 nm、910nm、940nm等，目前已经有成熟产品，典型的生产厂家包括美国相干公司、中国长光华芯等。近红外波段的激光容易被视网膜吸收，存在较大的人眼安全隐患，智能感知传感器的发射信号功率收到限制，其探测距离及探测精度也受到了进一步的限制。
1、为此，本专利技术提供一种人眼安全波段的激光收发单元、列阵芯片及制作方法，能够在单一的芯片或列阵中同时集成激光发射结构和激光探测结构，且所采用激光为人眼安全波段（1500nm-1700nm）。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种人眼安全波段的激光收发单元，包括：
3、衬底；
4、第一反射镜层，设置于所述衬底表面；
5、有源区层，设置于部分所述第一反射镜层表面；
6、渐变层，设置于部分所述有源区层表面；
7、本征吸收层，设置于所述渐变层表面；
8、掩埋隧道结，设置于部分所述有源区层表面；
9、盖层，设置于所述掩埋隧道结表面；
10、第二反射镜层，设置于所述盖层表面；
11、其中，所述衬底、一部分所述第一反射镜层、一部分所述有源区层、所述掩埋隧道结、所述盖层、所述第二反射镜层共同形成激光发射区；
12、所述衬底、另一部分所述第一反射镜层、另一部分所述有源区层、所述渐变层、所述本征吸收层共同形成激光接收区。
13、在本专利技术的一种实施方式中，所述本征吸收层设置有多条沟槽，所述沟槽内设置有zn扩散层。
14、在本专利技术的一种实施方式中，还包括绝缘层，所述绝缘层覆盖于所述第一反射镜层表面并与所述本征吸收层侧面以及盖层侧面接触，所述第二反射镜层表面露出，以形成激光发射窗口，所述绝缘层还覆盖于部分所述本征吸收层表面且与所述zn扩散层接触，所述绝缘层在部分所述zn扩散层表面设置有开窗，以形成激光接收窗口。
15、在本专利技术的一种实施方式中，还包括表面电极层，所述表面电极层包括激光接收区电极层和激光发射区电极层，所述激光接收区电极层贯穿于所述绝缘层且与所述zn扩散层接触，所述激光发射区电极层分别与所述盖层表面、第二反射镜层侧面以及位于所述盖层侧面的所述绝缘层接触。
16、在本专利技术的一种实施方式中，所述半导体激光收发单元包括若干串联的激光发射窗口和一个激光接收窗口。
17、在本专利技术的一种实施方式中，所述衬底背离所述第一反射镜层的表面设置有背面电极层。
18、在本专利技术的一种实施方式中，所述第一反射镜层和/或所述第一反射镜层采用分布式布拉格反射镜。
19、在本专利技术的一种实施方式中，所述有源区层为为势垒/量子阱/势垒结构；所述渐变层的材料为ingaasp；所述本征吸收层的材料为inp；所述掩埋隧道结为重掺杂pn结结构；所述盖层的材料为n型inp。
20、本专利技术还提供一种人眼安全波段的半导体激光收发列阵芯片，其特征在于，所述列阵芯片由多个如权利要求1-8任一项所述的人眼安全波段的半导体激光收发单元拼接而成。
21、本专利技术还提供一种人眼安全波段的激光收发单元的制作方法，包括：
22、提供衬底；
23、在所述衬底上依次外延生长第一反射镜层、有源区层、渐变层和本征吸收层；
24、通过光刻和干法刻蚀工艺，选择性刻蚀掉所述渐变层、所述本征吸收层，露出所述有源区层；
25、通过外延、光刻和干法刻蚀工艺在所述有源区层表面依次制备掩埋隧道结、盖层；
26、在所述本征吸收层表面通过zn扩散制备zn扩散层，得到半导体激光收发芯片；
27、在所述半导体激光收发芯片表面制备绝缘层；
28、通过光刻和干法刻蚀工艺，在所述绝缘层制备出电极开窗、激光发射开窗、激光接收开窗后，使得所述绝缘层覆盖于所述第一反射镜表面并与所述本征吸收层侧面以及盖层侧面接触，所述绝缘层还覆盖于部分所述本征吸收层表面且与所述zn扩散层接触，所述激光接收开窗开设在部分所述zn扩散层表面，以形成激光接收窗口；
29、在所述电极开窗上制备表面电极层；通过镀膜及湿法刻蚀工艺，在所述激光发射开窗制备第二反射镜层，使得所述第二反射镜表面露出，以形成激光发射窗口，所述表面电极层包括激光接收区电极层和激光发射区电极层，所述激光接收区电极层通过所述电极开窗与所述zn扩散层接触，所述激光发射区电极层分别与所述盖层表面、第二反射镜层侧面以及位于所述盖层侧面的所述绝缘层接触；
30、在所述衬底背面进行减薄抛光后，生长背面电极层。
31、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
32、1.本专利技术提供了一种人眼安全波段的激光收发单元及列阵芯片，通过将激光发射与接收功能集成到单元芯片上，极大地降低了系统的体积及制造成本。
33、2.本专利技术提供了一种人眼安全波段的激光收发单元及列阵芯片，所述芯片的激光接收区与激光发射区的有源区采用相同的量子阱结构，探测波长范围比传统探测器的探测波长范围窄，并可以与激光发射波长对准，增加了探测精度和抗干扰能力。
34、3.本专利技术提供了一种人眼安全波段的激光收发单元及列阵芯片，与现有技术采用的近红外波段激光相比，本专利技术采用的信号激光具有人眼安全特性。
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1.一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，所述本征吸收层（108）设置有多条沟槽，所述沟槽内设置有Zn扩散层（110）。
3.根据权利要求2所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，还包括绝缘层（109），所述绝缘层（109）覆盖于所述第一反射镜层（103）表面并与所述本征吸收层（108）侧面以及盖层（106）侧面接触，所述第二反射镜层（111）表面露出，以形成激光发射窗口，所述绝缘层（109）还覆盖于部分所述本征吸收层（108）表面且与所述Zn扩散层（110）接触，所述绝缘层（109）在部分所述Zn扩散层（110）表面设置有开窗，以形成激光接收窗口。
4.根据权利要求3所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，还包括表面电极层（112），所述表面电极层（112）包括激光接收区电极层（203）和激光发射区电极层（205），所述激光接收区电极层（203）贯穿于所述绝缘层（109）且与所述Zn扩散层（110）接触，所述激光发射区电极层（205）分别与所
5.根据权利要求4所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，所述半导体激光收发单元包括若干串联的激光发射窗口和一个激光接收窗口。
6.根据权利要求1所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，所述衬底（102）背离所述第一反射镜层（103）的表面设置有背面电极层（101）。
7.根据权利要求1所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，所述第一反射镜层（103）和/或所述第一反射镜层（103）采用分布式布拉格反射镜。
8.根据权利要求1所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，所述有源区层（104）为为势垒/量子阱/势垒结构；所述渐变层（107）的材料为InGaAsP；所述本征吸收层（108）的材料为InP；所述掩埋隧道结（105）为重掺杂PN结结构；所述盖层（106）的材料为N型InP。
9.一种人眼安全波段的半导体激光收发列阵芯片，其特征在于，所述列阵芯片由多个如权利要求1-8任一项所述的人眼安全波段的半导体激光收发单元拼接而成。
10.一种人眼安全波段的激光收发单元的制作方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，所述本征吸收层（108）设置有多条沟槽，所述沟槽内设置有zn扩散层（110）。
3.根据权利要求2所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，还包括绝缘层（109），所述绝缘层（109）覆盖于所述第一反射镜层（103）表面并与所述本征吸收层（108）侧面以及盖层（106）侧面接触，所述第二反射镜层（111）表面露出，以形成激光发射窗口，所述绝缘层（109）还覆盖于部分所述本征吸收层（108）表面且与所述zn扩散层（110）接触，所述绝缘层（109）在部分所述zn扩散层（110）表面设置有开窗，以形成激光接收窗口。
4.根据权利要求3所述的一种人眼安全波段的激光收发单元，其特征在于，还包括表面电极层（112），所述表面电极层（112）包括激光接收区电极层（203）和激光发射区电极层（205），所述激光接收区电极层（203）贯穿于所述绝缘层（109）且与所述zn扩散层（110）接触，所述激光发射区电极层（205）分别与所述盖层（106）表面、第二反射镜层（111）侧面以及位于所述盖层...
【专利技术属性】
技术研发人员：张星，
申请(专利权)人：江苏长光时空光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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