[發明專利]一種垂直腔面發射激光器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010988980.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112103767B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張宇暉;王濤;劉朝明
• 申請（專利權）人: 因林光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/187;H01S5/042
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

1.一種垂直腔面發射激光器的制備方法，其特征在于，包括：

形成InP系外延結構，所述InP系外延結構包括層疊設置的InP襯底、n型上DBR層、有源區及波導層和第一p型下DBR層；所述n型上DBR層包括多對層疊設置的n型InGaAs層和n型InP層，所述第一p型下DBR層包括多對層疊設置的p型InGaAs層和p型InP層；

形成GaAs系外延結構，所述GaAs系外延結構包括層疊設置的p型GaAs襯底以及第二p型下DBR層；所述第二p型下DBR層包括多對層疊設置的p型Al_mGa_1-mAs層和p型Al_nGa_1-nAs層，其中，0＜m＜1，0＜n＜1；

鍵合所述第一p型下DBR層和所述第二p型下DBR層；

去除所述InP襯底，露出所述n型上DBR層；

圖案化所述n型上DBR層以形成多個n型上DBR單元；

在所述有源區及波導層靠近所述n型上DBR層的一側形成限流層，所述限流層與所述n型上DBR單元同層設置；

在所述限流層背離所述P型GaAs襯底的一側形成多個環形電極，所述環形電極圍成的區域露出所述n型上DBR單元，在所述環形電極圍成的區域內形成介質DBR層，以及在所述P型GaAs襯底背離所述環形電極的一側形成背電極，以形成垂直腔面發射激光器晶圓；

切割所述垂直腔面發射激光器晶圓以形成多個垂直腔面發射激光器。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，

去除所述InP襯底，露出所述n型上DBR層，包括：

減薄并拋光所述InP襯底；

利用InP-InGaAs選擇性腐蝕液腐蝕背離所述P型GaAs襯底一側的一對n型InGaAs層和n型InP層。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，圖案化所述n型上DBR層以形成多個n型上DBR單元，包括：

在所述n型上DBR層背離所述P型GaAs襯底的一側形成保護層；

圖案化所述保護層，以露出部分所述n型上DBR層；

刻蝕所述n型上DBR層以形成多個所述n型上DBR單元。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，圖案化所述保護層，包括：

在所述保護層背離所述P型GaAs襯底的一側形成光刻膠層，并采用光刻工藝圖案化所述光刻膠層；

以圖案化的所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述保護層；

刻蝕所述n型上DBR層以形成多個所述n型上DBR單元，包括：

采用干法刻蝕和濕法刻蝕工藝刻蝕所述n型上DBR層，以形成多個第一截面的形狀為倒梯形的所述n型上DBR單元；所述第一截面垂直于所述P型GaAs襯底所在平面。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述有源區及波導層靠近所述n型上DBR層的一側形成限流層，包括：

在多個所述n型上DBR單元之間形成高阻Fe-InP層，所述高阻Fe-InP層構成所述限流層。

6.一種垂直腔面發射激光器，采用權利要求1-5任一項所述的制備方法制備，其特征在于，包括：

層疊設置的第一p型下DBR層、有源區及波導層和n型上DBR單元；所述n型上DBR單元包括多對層疊設置的n型InGaAs層和n型InP層，所述第一p型下DBR層包括多對層疊設置的p型InGaAs層和p型InP層；

層疊設置的p型GaAs襯底以及第二p型下DBR層，所述第二p型下DBR層與所述第一p型下DBR層連接；所述第二p型下DBR層包括多對層疊設置的p型Al_mGa_1-mAs層和p型Al_nGa_1-nAs層，其中，0＜m＜1，0＜n＜1；

限流層，所述限流層與所述n型上DBR單元同層設置；

環形電極，位于所述限流層背離所述P型GaAs襯底的一側，所述環形電極圍成的區域露出所述n型上DBR單元；

介質DBR層，位于所述環形電極圍成的區域內；

背電極，位于所述P型GaAs襯底背離所述環形電極的一側。