[發明專利]一種可調諧VCSEL激光器芯片及其制造方法

有效

• 申請號: 202010883173.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112152077B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 宋世金;湯惠淋;朱劉;劉留;蘇小平;程勇
• 申請（專利權）人: 威科賽樂微電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/026;H01S5/02;H01S5/183
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：包括：

一單晶襯底；

單晶襯底正面單元，生長在所述單晶襯底正面，發射激光，包括：

外延層、N-歐姆接觸層、P-歐姆接觸層、光學鈍化層；

單晶襯底背面單元，二次外延生長在所述單晶襯底背面，調諧所述激光的波長，反饋芯片溫度，依次包括：

傾斜外延生長的絕緣層、原子層熱電堆層，所述絕緣層具有絕緣層外延傾角，所述原子層熱電堆層具有原子層熱電堆層外延傾角，所述原子層熱電堆層外延傾角與所述絕緣層外延傾角具有第一傾角差；

兩電極，沿所述原子層熱電堆層傾斜方向分布在所述原子層熱電堆層兩側。

2.根據權利要求1所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述第一傾角差在正負5°以內。

3.根據權利要求1所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述絕緣層材料為非摻或補償摻雜的同質或異質外延材料。

4.根據權利要求1所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述原子層熱電堆層材料為任何具有本征熱電勢各向異性、可實現橫向熱電效應的外延材料。

5.根據權利要求4所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述原子層熱電堆層材料為CaCoO、YBaCuO、DyBaCuO、PtCoO、PdCoO等外延材料體系中的任意一種。

6.根據權利要求1所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述單晶襯底為斜切角不為零的雙面拋光單晶襯底。

7.根據權利要求6所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述絕緣層外延傾角與所述斜切角具有第二傾角差，所述第二傾角差在正負1°以內。

8.根據權利要求1所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述外延層包括：依次生長的N-DBR、量子阱有源層、氧化限制層、P-DBR、電流擴展帽層。

9.根據權利要求8所述的一種可調諧VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述電流擴展帽層、所述P-DBR、所述氧化限制層、所述量子阱有源層被依次刻蝕至所述N-DBR，從而形成外延層刻蝕臺面；

所述N-歐姆接觸層生長在所述外延層刻蝕臺面上，所述P-歐姆接觸層生長在所述電流擴展帽層上，所述光學鈍化層生長在未被所述P-歐姆接觸層、所述N-歐姆接觸層覆蓋的裸露的所述外延層上。

10.一種可調諧VCSEL激光器芯片制造方法，其特征在于，包括：

步驟S1：準備單晶襯底，所述單晶襯底為斜切角不為零的雙面拋光單晶襯底；

步驟S2：生長單晶襯底正面單元，具體包括：

在所述單晶襯底正面生長外延層，所述外延層依次包括N-DBR、量子阱有源層、氧化限制層、P-DBR、電流擴展帽層；

形成外延層刻蝕臺面，將所述電流擴展帽層、所述P-DBR、所述氧化限制層、所述量子阱有源層進行ICP刻蝕至所述N-DBR，從而形成外延層刻蝕臺面；

形成氧化限制區，對暴露出的所述氧化限制層進行濕法氧化處理；

在所述外延層刻蝕臺面上生長N-歐姆接觸層，在所述電流擴展帽層上生長P-歐姆接觸層，在所述未被所述P-歐姆接觸層、所述N-歐姆接觸層覆蓋的裸露的外延層上生長光學鈍化層；

步驟S3：生長單晶襯底背面單元，在單晶襯底背面依次傾斜外延生長絕緣層、原子層熱電堆層及電極，所述絕緣層具有絕緣層外延傾角，所述絕緣層材料為非摻或補償摻雜的同質或異質外延材料；所述原子層熱電堆層具有原子層熱電堆層外延傾角，所述原子層熱電堆層材料為任何具有本征熱電勢各向異性、可實現橫向熱電效應的外延材料；所述原子層熱電堆層外延傾角與所述絕緣層外延傾角具有第一傾角差，所述第一傾角差在正負5°以內；所述絕緣層外延傾角與所述斜切角具有第二傾角差，所述第二傾角差在正負1°以內；所述電極沿所述原子層熱電堆層傾斜方向分布在所述原子層熱電堆層兩側。