[發明專利]一種小間距密排垂直腔面發射激光器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910394087.8
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110137802B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王俊;劉恒;譚少陽;榮宇峰
• 申請（專利權）人: 蘇州長光華芯半導體激光創新研究院有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/042;H01S5/187
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 楊淑霞

本發明提供一種小間距密排垂直腔面發射激光器及其制備方法，其中，激光器包括：襯底、外延層、制備在外延層上的Mesa臺面、上電極以及下電極；Mesa臺面為多個，多個Mesa臺面排布于外延層的一側表面上，任一Mesa臺面形成外延層的發光點，任一Mesa臺面上設置有上電極，襯底一側表面上設置有下電極，相鄰Mesa臺面之間的中心間距為8～20μm，相鄰Mesa臺面之間的邊緣間距為0.5～5μm。本發明通過在外延片背面沉積了一層氧化硅、氮化硅等介質材料。通過調節材料的厚度和應力水平，降低了外延片的翹曲程度，從而提升了小間距密排垂直腔面發射激光器制作中的光刻精度，實現了小間距密排垂直腔面發射激光器的制備。

技術領域

本發明涉及激光器技術領域，尤其涉及一種小間距密排垂直腔面發射激光器及其制備方法。

背景技術

隨著3D人臉識別、激光雷達等技術和應用的發展，垂直腔面發射激光器(VCSEL)受到人們越來越多的關注。為了不斷提高VCSEL陣列的成像精度和發光功率，研究者們不斷改進VCSEL器件的設計和工藝水平，并取得了一定的進展。各種方法中，提高垂直腔面激光器的發光點密度，制備小間距密排垂直腔面發射激光器，是提高VCSEL器件成像分辨率和發光功率的一個重要方法。

小間距密排垂直腔面發射激光器的制作的困難主要來源于襯底經外延生長后，晶圓表面出現翹曲，不利于實現小間距密排垂直腔面發射激光器的高精度光刻。因此，針對上述問題，有必要提出進一步地解決方案。

發明內容

本發明旨在提供一種小間距密排垂直腔面發射激光器及其制備方法，以克服現有技術中存在的不足。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種小間距密排垂直腔面發射激光器，其包括：襯底、外延層、制備在外延層上的Mesa臺面、上電極以及下電極；

所述Mesa臺面為多個，多個Mesa臺面排布于所述外延層的一側表面上，任一所述Mesa臺面形成所述外延層的發光點，任一所述Mesa臺面上設置有所述上電極，所述襯底一側表面上設置有所述下電極，相鄰Mesa臺面之間的中心間距為8～20μm，相鄰Mesa臺面之間的邊緣間距為0.5～5μm。

作為本發明的小間距密排垂直腔面發射激光器的改進，多個Mesa臺面以規則或者不規則的方式排布于所述外延層的一側表面上。

作為本發明的小間距密排垂直腔面發射激光器的改進，所述外延層包括自上而下層疊設置的：保護層、P-DBR層、氧化層、發光層、N-DBR層以及襯底層。

作為本發明的小間距密排垂直腔面發射激光器的改進，所述上電極為設置于所述Mesa臺面上的環形電極。

作為本發明的小間距密排垂直腔面發射激光器的改進，所述上電極為金屬電極，所述金屬電極的厚度1～3μm。

作為本發明的小間距密排垂直腔面發射激光器的改進，所述下電極為設置于所述襯底一側表面的層電極。

作為本發明的小間距密排垂直腔面發射激光器的改進，所述下電極為金屬電極，所述金屬電極的厚度0.5～5μm。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種如上所述小間距密排垂直腔面發射激光器的制備方法，其包括如下步驟：

S1、通過外延工藝在襯底上表面生長外延層；

S2、在所述襯底下表面生長介質層，減小芯片翹曲量；

S3、在所述外延層上表面定義電極圖形，經電子束沉積和電極剝離后，形成電極；

S4、在所述外延層上表面制作一層掩膜層；

S5、在所述外延片表面定義Mesa光刻圖形，隨后經ICP刻蝕后，將Mesa圖形轉移到掩膜層上；