[發明專利]一種具有非對稱注入窗口的脊型GaAs基激光器的制備方法

有效

• 申請號: 201910252857.5
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN111755949B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陳康;王金翠;蘇建;任夫洋;殷方軍
• 申請（專利權）人: 濰坊華光光電子有限公司
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22;H01S5/34
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

本發明涉及一種具有非對稱注入窗口的脊型GaAs基激光器的制備方法，屬于半導體激光器制備技術領域，方法包括在外延片的表面腐蝕出脊型結構，將脊型結構以外區域的P限制層和歐姆接觸層全部腐蝕，再將窗口區的脊型結構上面的歐姆接觸層腐蝕掉，然后在窗口區域除去脊型結構以外四面腐蝕到波導層的區域，利用光刻、腐蝕等方法制備出規則形狀的圖形，再在脊型發光區域利用PECVD、光刻工藝制備電流注入窗口，最后將制備好的樣品經過沉積電極、減薄、合金、封裝等工步形成激光器。通過波導層折射率的變化對光斑圖形的發散角進行改變，限制了腔面附近光的吸收，有效提高大功率半導體激光器的COD閾值，同時約束了發散角，提高了光斑質量。

技術領域

本發明涉及一種具有非對稱注入窗口的脊型GaAs基激光器的制備方法，屬于半導體激光器的技術領域。

背景技術

半導體激光器自問世以來，由于其體積小、功率高、壽命長、使用方便等優點，在各個領域備受青睞。大功率半導體激光器具有體積小、重量輕、效率高、覆蓋的波段范圍廣、易集成等優點，受到廣泛的應用，對其輸出功率、光束質量性能也提出了更高的要求。在大功率半導體激光器輸出功率提高的過程中，腔面光學災變損傷(COD)得出現成為限制的主要因素之一。腔面光學災變損傷(COD)由于激光器腔面位于熱沉邊緣，散熱較差，在腔面附近由光吸收產生的電子空穴對產生非輻射復合,使腔面處溫度升高，引起腔面光輸出位置材料的帶隙收縮，進一步加劇了其對光吸收，溫度劇增，溫度劇增反過來又增加了其光吸收，如此惡性循環下去，當溫度足夠高時,導致腔面燒毀，器件失效。抑制腔面光學災變損傷的發生，有效地提高大功率半導體激光器的COD閾值，采用腔面非注入區域是一種比較重要的方法。腔面非注入區的實現方法主要包括一、腔面附近介質鈍化限制電流直接流過腔面，但是由于高摻雜的歐姆接觸層的存在，電極窗口處的電流可以擴散到腔面處，電流阻擋效果不好；二、離子注入形成高阻區，同時也會在有源區上方造成晶體損傷，產生缺陷，影響器件的長期可靠性；三、去除腔面附近的高摻雜歐姆接觸層，但是在側向上缺少對光束的限制，使光束在水平方向上的發散比較嚴重。

對于上面問題，例如中國專利文件CN103401140 B、CN 103647216 A以及CN1417908 A采用了腐蝕除去歐姆接觸層和上限制層的四邊，在歐姆接觸層的中心位置或者偏向芯片的一端形成第一脊型臺，歐姆接觸層上下貫通，上限制層上下不貫通；腐蝕去除上限制層未貫通部分的四角，腐蝕后上限制層的四角不貫通；電絕緣介質層覆蓋于上限制層的上表面及第一脊型臺的側面，正面電極覆蓋在電絕緣介質層和第一脊型臺的上表面，背面電極生長在襯底上。而中國專利文件CN 102916338 B所述，首先采用電子束蒸發的方法在條形注入區的GaAs歐姆觸層上蒸鍍厚的SiO₂，窗口區和條形區以外側向區域的GaInP刻蝕截止層上蒸鍍厚的TiO₂。然后，利用快速熱退火技術對激光器外延片進行退火處理。最后去掉條形注入區上的SiO₂，完成P面電極蒸鍍等其它激光器制做后工藝。前述技術都通過一系列的措施增加腔面區域初始帶隙，以提高激光器抗COD能力，但是忽略了對發散角的控制，抗COD能力增加后發散角會發生變化，發散角對激光器后期的使用效果起著較為重要的作用。

發明內容

針對現有的現象，本發明提供了一種具有非對稱注入窗口的脊型GaAs基激光器的制備方法，可以通過一些措施降低腔面附近的光吸收，約束發散角。

發明概述：

一種具有非對稱注入窗口的脊型GaAs基激光器的制備方法，包括外延片，外延片包括自下至上依次設置的襯底、N限制層、下波導層、量子阱有源區、上波導層、P限制層和歐姆接觸層，在芯片的表面腐蝕出脊型結構，將脊型結構以外區域的P限制層和歐姆接觸層全部腐蝕，再將窗口區的脊型結構上面的歐姆接觸層腐蝕掉，然后在窗口區域除去脊型結構以外四面腐蝕到波導層的區域，利用光刻、腐蝕等方法制備出規則形狀的圖形，再在脊型發光區域利用PECVD、光刻工藝制備電流注入窗口，最后將制備好的樣品經過沉積電極、減薄、合金、封裝等工步形成激光器。

發明的技術方案如下：