[發(fā)明專利]半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410207706.5
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103956647A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡海;何晉國
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳清華大學(xué)研究院;深圳瑞波光電子有限公司
• 主分類號: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02;H01S5/042
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44311
• 代理人: 孔麗霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光芯片，特別涉及一種具有兩個刻蝕阻擋層的半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法。

背景技術(shù)

由于半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，其在激光加工領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。但是腔面光學(xué)災(zāi)變損傷（Catastrophic?Optical?damage，COD）成為了限制半導(dǎo)體激光芯片輸出功率和可靠性的最重要的原因之一。

COD主要指激光器腔面的瞬間損傷，即當(dāng)半導(dǎo)體激光器的輸出功率超過某個臨界值時，激光器腔面融化并快速結(jié)晶，產(chǎn)生瞬間的、嚴(yán)重的、完全性的破壞。半導(dǎo)體激光器在輸出光功率時，腔面附近會發(fā)生光電子-空穴對的復(fù)合，并伴隨著產(chǎn)生光吸收。在激光輸出功率的照射下，電子和空穴在半導(dǎo)體激光芯片的腔面產(chǎn)生非輻射復(fù)合，產(chǎn)生熱量提高了半導(dǎo)體材料的溫度，溫度的增加減低了半導(dǎo)體材料的帶隙，對激光的吸收并導(dǎo)致其迅速氧化、退化，這一過程形成反復(fù)的正反饋導(dǎo)致激光芯片的腔面的半導(dǎo)體材料融化，使半導(dǎo)體激光芯片完全失效。在這個過程中，半導(dǎo)體激光芯片的腔面的電流以及其電路的回路是電子和空穴在半導(dǎo)體激光芯片的腔面產(chǎn)生非輻射復(fù)合的重要因素。因此如何降低電子和空穴在半導(dǎo)體激光芯片的腔面產(chǎn)生非輻射復(fù)合是提高半導(dǎo)體激光器對腔面災(zāi)變的抵抗能力的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種通過降低半導(dǎo)體激光芯片的腔面電流來提高半導(dǎo)體激光器對腔面災(zāi)變的抵抗能力的半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法。

一種半導(dǎo)體激光芯片，包括一襯底，依次磊疊設(shè)于所述襯底一側(cè)的一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層，以及一歐姆接觸層，其中，所述半導(dǎo)體芯片還包括設(shè)于第三波導(dǎo)層和歐姆接觸層之間的一第二刻蝕阻擋層，所述第二刻蝕層完全覆蓋第三波導(dǎo)層，所述歐姆接觸層覆蓋第二刻蝕阻擋層的部分區(qū)域，所述第二刻蝕阻擋層兩端的上表面的部分區(qū)域因未被歐姆接觸層覆蓋而裸露，所述歐姆接觸層的長度和寬度均小于所述半導(dǎo)體芯片的長度和寬度。

一種半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，該方法包括以下步驟：

提供一襯底，利用外延生長的方法在所述襯底一側(cè)依次形成一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層、一第二刻蝕阻擋層，以及一歐姆接觸層；

利用化學(xué)刻蝕的方法刻蝕形成脊形波導(dǎo)層，在所述歐姆接觸層上涂覆光刻膠，在該光刻膠掩蔽下，利用腐蝕液體腐蝕掉未被光刻膠保護(hù)的歐姆接觸層、第二刻蝕阻擋層以及第三波導(dǎo)層的區(qū)域，直至第一刻蝕阻擋層之上，以此得到臺型的脊形波導(dǎo)層；

利用化學(xué)刻蝕的方法區(qū)域性刻蝕歐姆接觸層，在歐姆接觸層中部區(qū)域涂覆光刻膠，利用腐蝕液體腐蝕掉歐姆接觸層兩端的部分區(qū)域直至第二刻蝕阻擋層之上，以此得到條形狀的歐姆接觸層；

在歐姆接觸層上制作P面金屬電極；

在襯底的另一側(cè)制作N面金屬電極。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光芯片在歐姆接觸層下面設(shè)置了一刻蝕阻擋層，將靠近半導(dǎo)體激光芯片腔面的部分歐姆接觸層蝕刻掉，同時實(shí)現(xiàn)P-面金屬電極、歐姆接觸層相對于半導(dǎo)體激光芯片腔面的縮進(jìn)。如此電流就不會直接注入到半導(dǎo)體激光芯片腔面附近的半導(dǎo)體材料中，也不會通過歐姆接觸層擴(kuò)散到半導(dǎo)體激光芯片的腔面，達(dá)到了有效的降低半導(dǎo)體激光芯片的腔面電流的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖2為圖1中沿虛線II-II處的剖面圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片的制作流程圖。

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片一次外延形成各層結(jié)構(gòu)后的示意圖

圖5為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片在刻蝕形成脊形波導(dǎo)層后的示意圖。

圖6為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片在刻蝕歐姆接觸層后的示意圖。

主要元件符號說明