[發(fā)明專利]一種可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710045602.2
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106711762B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設計）人: 關赫;陶明亮;杜永乾
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/187;H01S5/02
• 代理公司: 西安利澤明知識產權代理有限公司 61222
• 代理人: 賈曉玲

本發(fā)明涉及半導體光電子器件領域，并且更特別地，涉及一種新型的可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法。針對現有技術中可調諧垂直腔面發(fā)射激光器制造工藝成品率低，價格高昂的技術問題，本發(fā)明提出了一種新型的可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法。通過利用黑蠟作為支撐層結合ELO工藝剝離外延層；避免了等離子體刻蝕的操作步驟，顯著降低了可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制造成本，提高了制造成品率。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體光電子器件領域，并且更特別地，涉及一種新型的可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法。

背景技術

可調諧垂直腔面發(fā)射激光器由于波長可調諧、體積小、成本低等優(yōu)點，在高性能計算機、傳感器、光通信系統中得到廣泛的應用。寬范圍波長可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制造涉及到微機械結構與激光器的結合，從而實現對腔長的控制，進而實現波長調諧。

根據微機械結構的不同，可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制造總體上涉及兩種方式：(1)結構通過一次外延形成，然后通過腐蝕犧牲層來形成空腔，該方法橫向腐蝕困難，結構層在腐蝕過程中容易受損，從而劣化器件的性能；(2)外延制備沒有上分布反饋布拉格反射鏡的半結構器件，然后通過將該半結構器件與另一上分布反饋布拉格反射鏡進行結合，從而形成可調諧空腔。如下述專利公開的：中國發(fā)明專利雙片集成可調垂直腔面發(fā)射激光器，申請?zhí)枮?010106165480，公開了一種垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法，但其制造方法在第9步，將襯底1減薄并且將外延片進行清洗，光刻，濕法腐蝕出薄膜圖形，第10步中要將外延片放入電感耦合等離子體刻蝕系統中進行刻蝕，而刻蝕時間也要10分鐘-35分鐘。其需要經過減薄和電感耦合等離子等過程。而根據目前現有技術國內的刻蝕價格為約為700元/小時，因此其工藝步驟及其條件的限制，導致該方法制造成本相當高。并且刻蝕對整個垂直腔面激光器的整體性能也有影響，想要不通過昂貴的刻蝕方法，直接制得雙片集成可調垂直腔面發(fā)射激光器，目前還沒有公開更為有效的辦法。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是，針對現有技術中可調諧垂直腔面發(fā)射激光器制造工藝成品率低，價格高昂的技術問題，本發(fā)明提出了一種新型的可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法。

一種可調諧垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法，包括以下制備步驟：首先采用金屬有機化學汽相沉積或分子束外延系統在n型砷化鎵襯底上依次外延生長包括n型鋁砷化鎵和n型砷化鎵層的下分布反饋布拉格反射鏡、有源區(qū)、氧化限制層、P型歐姆接觸；接下來將外延片清洗、光刻、腐蝕，形成臺面結構，暴露出氧化限制層側壁；進一步進行氧化工藝，形成注入電流限制孔徑；更進一步的采用金屬有機化學汽相沉積或分子束外延系統外延生長絕緣層，進行第二次光刻、腐蝕、暴露出P型歐姆接觸層；然后在絕緣層上濺射金屬，并進行第三次光刻、腐蝕，形成注入電極；f將n型砷化鎵襯底減薄，背面濺射金屬形成襯底電極；g采用金屬有機化學汽相沉積或分子束外延系統在GaAs襯底上，依次沉積AlAs犧牲層和上分布反饋布拉格反射鏡層，還包括步驟h對上分布反饋布拉格反射鏡層進行光刻、腐蝕，獲得圖案化的上分布反饋布拉格反射鏡結構，然后在上分布反饋布拉格反射鏡層上沉積金屬電極層，并且對金屬電極層進行光刻、蝕刻，制備具有出光孔的上電極，在上電極的上表面上設置黑蠟支撐層，將黑蠟融化后滴在上電極的表面上，通過外延層剝離技術，即采用HF腐蝕AlAs犧牲層，當AlAs犧牲層被腐蝕完后，就可分離GaAs襯底，從而獲得帶有支撐層的微機電系統結構薄膜；進一步在半結構的垂直腔面發(fā)射激光器表面旋涂粘合層并對粘合層進行光刻，然后將帶有支撐層的微機電系統結構薄膜與半結構垂直腔面發(fā)射激光器通過粘合層粘合在一起；最后利用三氯乙烯去除支撐層，即得到成品。

上述方法中在采用HF進行腐蝕犧牲層時其濃度為10％。

在進行氧化工藝，形成注入電流限制孔徑時氧化溫度為120℃-150℃，氧化時間為10-40分鐘。

在進行氧化工藝，形成注入電流限制孔徑時氧化溫度為130℃，氧化時間為20分鐘。