[發明專利]抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片及工藝

有效

• 申請號: 202011313728.1
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112134139B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 魏思航;王任凡
• 申請（專利權）人: 武漢敏芯半導體股份有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H01S5/343;H01S5/22;H01S5/00;H01S5/024
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，該半導體激光器芯片的電極臺面區域上設有呈陣列排布的圓錐臺結構，所述圓錐臺結構的內部為N型反向層，圓錐臺四周外壁依次包覆絕緣介電質層和P面電極層，圓錐臺頂部的N型反向層外部依次覆蓋上高摻雜P型接觸層、環形P面電極層，環形P面電極層的中心為透光孔；圓錐臺結構下方的電極臺面區域自上而下依次包括下高摻雜P型接觸層、P型上包層、量子阱有源區。

2.根據權利要求1所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，圓錐臺結構在靜電沖擊時發射熒光信號，從該透光孔中透出。

3.根據權利要求1所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，所述量子阱有源區為包含6層以上的AlGaInAs阱壘量子阱結構。

4.根據權利要求1所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，所述上高摻雜P型接觸層的厚度為100~300nm，摻雜濃度大于1E19cm^-3。

5.根據權利要求1所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，所述下高摻雜P型接觸層的厚度為100~300nm，摻雜濃度大于1E19 cm^-3。

6.根據權利要求1所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，所述半導體激光器芯片為邊發射或者面發射激光器芯片。

7.根據權利要求1所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，其特征在于，該半導體激光器芯片還包括發光區，該發光區的結構為脊波導、掩埋異質結、掩埋脊波導、布拉格反射鏡垂直發射或者二階光柵垂直發射的結構。

8.一種抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片的制作工藝，其特征在于,用于制作權利要求1的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片，具體包括以下步驟：

在半導體襯底材料上依次外延N型下包層，量子阱有源區，P型上包層，下高摻雜P型接觸層，N型反向層和上高摻雜P型接觸層；

利用光刻和干法刻蝕工藝，去除圓錐臺結構外和脊波導附近的N型反向層和上高摻雜P型接觸層，形成呈陣列排布的圓錐臺結構；

利用光刻和干法刻蝕工藝，去除脊波導兩側的P型上包層和下高摻雜P型接觸層，形成脊波導；

沉積一層絕緣介質膜材料，并通過光刻和干法刻蝕工藝去除脊波導、臺面電極和圓錐臺結構頂部的絕緣介質膜材料；

沉積P面電極金屬材料；

減薄半導體襯底，并沉積N面電極金屬材料，完成熱處理和合金化。

9.根據權利要求8所述的抵抗靜電沖擊的半導體激光器芯片的制作工藝，其特征在于，還包括步驟，解離鍍膜以及測試，具體測試以下三種情況：

在沒有靜電沖擊的情況下，N型反向層和P型上包層形成反向PN結，電流不會流入有源區；

當靜電沖擊時，若圓錐臺結構的側壁偏壓高于一定值，圓錐臺側壁的N型反向層連通上高摻雜P型接觸層和下高摻雜P型接觸層，使靜電電荷迅速導入有源區直到N面電極；靜電電荷作為注入載流子，在量子阱產生輻射復合發射熒光，熒光信號由N面電極反射，從圓錐臺結構表面環形P面電極的中心輸出；

當瞬間產生或注入的靜電電荷超過一定值時，N型反向層和P型上包層形成的反向PN結被高電場擊穿，靜電電荷同時由臺面電極，圓錐臺結構以及脊波導處注入有源區，避免脊波導下有源區被大電流熔毀；此時導入有源區的靜電電荷作為注入載流子，在量子阱產生輻射復合發射熒光，熒光信號由N面金屬反射，從圓錐臺結構表面環形P面電極的中心輸出。