[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

本發明實施例公開了一種垂直腔面發射激光器及其制備方法，制備方法包括：形成InP系外延結構，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；形成GaAs系外延結構，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；鍵合第一p型下DBR層和第二p型下DBR層；去除InP襯底，露出n型上DBR層；圖案化n型上DBR層以形成多個n型上DBR單元；在有源區及波導層靠近n型上DBR層的一側形成限流層，限流層與n型上DBR單元同層設置；形成多個環形電極和背電極，并在環形電極圍成的區域內形成介質DBR層，以形成垂直腔面發射激光器晶圓，切割晶圓以形成多個垂直腔面發射激光器。該制備方法可以提高成品率和生產效率。

技術領域

本發明實施例涉及半導體光電技術，尤其涉及一種垂直腔面發射激光器及其制備方法。

背景技術

激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發的物質中放大或振蕩發射的器件。垂直腔面發射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一種半導體激光器，其激光出射方向垂直于外延平面射出，相比于一般激光由邊緣射出(出射方向平行于外延方向)的邊發射型激光而言，具有遠場發散角小、易于光纖耦合、閾值電流小、帶寬高以及測試效率高等優點。

VCSEL主要包括有源區及波導層、DBR層(Distributed Bragg Reflection，DBR，分布式布拉格反射鏡，由原位III-V族材料或者介質材料形成)以及環形電極和背電極等結構，其中，DBR層包括上反射DBR層和下反射DBR層，分別設置于有源區及波導層的兩側，當在環形電極和背電極上施加不同的電信號后，有源區受到激發產生一定波長的光，該光束在上反射DBR層和下反射DBR層之間反復反射并發生諧振放大，最后從反射率相對較低的DBR層出射以形成激光。

現有技術中，InP系的VCSEL(波長1260nm至1675nm)由于沒有合適折射率差的DBR材料，故而常常借助其他體系的材料形成DBR層，采用此類方案使得垂直腔面發射激光器的腔膜只有在完成幾乎全部工藝后才能檢測，導致不能及時監控DBR反射平臺和腔膜的位置，使得成品率驗證環節后移，降低了生產效率和成品率。

發明內容

本發明實施例提供一種垂直腔面發射激光器及其制備方法，以提高成品率和生產效率。

第一方面，本發明實施例提供了一種垂直腔面發射激光器的制備方法，包括：

形成InP系外延結構，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；n型上DBR層包括多對層疊設置的n型InGaAs層和n型InP層，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，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；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；

鍵合第一p型下DBR層和第二p型下DBR層；

去除InP襯底，露出n型上DBR層；

圖案化n型上DBR層以形成多個n型上DBR單元；

在有源區及波導層靠近n型上DBR層的一側形成限流層，限流層與n型上DBR單元同層設置；

在限流層背離P型GaAs襯底的一側形成多個環形電極，環形電極圍成的區域露出n型上DBR單元，在環形電極圍成的區域內形成介質DBR層，以及在P型GaAs襯底背離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。