[發(fā)明專利]具備非圓柱形平臺(tái)的垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010906963.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN112003124B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方照詒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京金太光芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/183
• 分類號(hào): H01S5/183
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 李佳佳

本發(fā)明提供具備非圓柱形平臺(tái)的垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法，所述激光器包括襯底、位于所述襯底之上的第一鏡層、位于所述第一鏡層之上的活化層和位于所述活化層之上的第二鏡層，所述第二鏡層、所述活化層和靠近所述活化層的部分所述第一鏡層經(jīng)過蝕刻之后形成非圓柱形主動(dòng)區(qū)平臺(tái)。本發(fā)明綜合考慮了晶面類型以及主動(dòng)區(qū)平臺(tái)不同方向?qū)ρ趸俣鹊挠绊懀槍?duì)不同的晶面類型，對(duì)常用的圓柱形主動(dòng)區(qū)平臺(tái)的形狀進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氧化孔徑的形狀規(guī)則化，使其與圓形或正多邊形近似，使VCSEL射出的光更加的規(guī)則。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及具備非圓柱形主動(dòng)區(qū)平臺(tái)的垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法。

背景技術(shù)

VCSEL，中文名稱為垂直腔面發(fā)射激光器，其在制作的過程中，多采用氧化孔徑的方法定義出光孔。主要工藝步驟包括：晶片外延生長(zhǎng)，在晶片外延生長(zhǎng)過程中，在靠近活化層的第一鏡層和/或第二鏡層設(shè)置有Al組份很高的AlGaAs層作為氧化限制層；對(duì)外延生長(zhǎng)形成的晶片進(jìn)行蝕刻，形成圓柱形主動(dòng)區(qū)平臺(tái)，需要確保所述氧化限制層暴露于所述主動(dòng)區(qū)平臺(tái)的側(cè)壁；對(duì)主動(dòng)區(qū)平臺(tái)側(cè)壁進(jìn)行氧化，形成氧化孔徑，氧化時(shí)，沿著所述氧化限制層橫向進(jìn)行，被氧化的氧化限制層形成Al_xO_y層，而中間未被氧化的區(qū)域構(gòu)成氧化孔徑，也就是VCSEL的出光孔和電流注入?yún)^(qū)。氧化孔徑的形狀關(guān)系到VCSEL射出光的形狀。

氧化過程中，氧化限制層的氧化規(guī)律與氧化限制層的厚度、Al組份的含量、氧化過程中的氣體流量、溫度等有很大的關(guān)系，研究人員付出了很大的時(shí)間和精力去研究上述因素對(duì)氧化規(guī)律的影響，以期通過對(duì)上述因素的控制使得氧化孔徑具備一個(gè)較規(guī)則的形狀，同時(shí)也對(duì)氧化限制層進(jìn)行了各種改進(jìn)，以期對(duì)VCSEL的性能進(jìn)行改進(jìn)，但是很少有人注意到晶面對(duì)氧化規(guī)律的影響。通常采用密勒（Miller）指數(shù)方法對(duì)晶體的晶面（faces）進(jìn)行表示，就是用晶面(或者平面點(diǎn)陣)在三個(gè)晶軸上的截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比來標(biāo)記，如圖1a~1d所示，為立方晶系4種不同密勒指數(shù)的晶面，其中圖1a所示為分別為100晶面、圖1b所示為110晶面、圖1c所示為111晶面、圖1d所示為112晶面。不同密勒指數(shù)的晶面其原子密度不同，因而在氧化過程中，氧化氣體的擴(kuò)散速度不同，進(jìn)而造成氧化速度的不同，最終對(duì)氧化孔徑的形狀產(chǎn)生影響。

申請(qǐng)?zhí)枮?01910046944.5的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種平面結(jié)構(gòu)的VCSEL芯片及其制作方法，其通過在VCSEL芯片的歐姆接觸層一側(cè)形成主氧化孔和輔助氧化孔，進(jìn)而通過主氧化孔和輔助氧化孔對(duì)限制層進(jìn)行氧化處理，形成對(duì)應(yīng)導(dǎo)電區(qū)為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層和其余部分區(qū)為氧化結(jié)構(gòu)層的限制層，以通過氧化結(jié)構(gòu)達(dá)到限制電流的目的，而使得電流自導(dǎo)電結(jié)構(gòu)層處流過，使VCSEL芯片的制作方法更簡(jiǎn)單。

申請(qǐng)?zhí)枮?01910156150.4的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種低氧化應(yīng)力的VCSEL芯片及其制備方法，其氧化限制層包括依次層疊設(shè)置的Al_0.9Ga_0.1As外延層、Al_xGa_1-xAs外延層和Al_0.98Ga_0.02As外延層，所述Al_0.9Ga_0.1As外延層靠近所述有源層設(shè)置，所述Al_0.98Ga_0.02As外延層靠近所述第二BDR設(shè)置，通過氧化過程中各外延層不同的氧化速率使Al_0.9Ga_0.1As外延層和Al_0.98Ga_0.02As外延層的收縮應(yīng)力相互拉拽使得外延層受力產(chǎn)生平衡，因此減小了氧化導(dǎo)致的應(yīng)力，降低了缺陷傳導(dǎo)和外延層脫落的風(fēng)險(xiǎn)，提高了VCSEL芯片的性能。

可以發(fā)現(xiàn)以上現(xiàn)有技術(shù)均沒有注意到晶面對(duì)氧化孔徑的影響。圖2a~2f示出了六種采用圓柱形主動(dòng)區(qū)平臺(tái)的VCSEL的氧化孔徑的形狀，圖2a~圖2d中的氧化孔徑的形狀均近似為三角形，圖2e中的氧化孔徑的形狀近似為長(zhǎng)方形，圖2f中的氧化孔徑的形狀近似為正方形，可以發(fā)現(xiàn)圖2a~2f中的氧化孔徑的形狀均不是與圓形近似的形狀，只有圖2f中的氧化孔徑的形狀近似正多邊形。