[發(fā)明專利]高散熱垂直腔面發(fā)射激光器及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111027071.7
• 申請日: 2021-09-02
• 公開（公告）號: CN113725729B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡文必;曾評偉
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/343;H01S5/042;H01S5/024
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 何少巖

本申請?zhí)峁┮环N高散熱垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，將砷化鎵襯底正面的出光孔圈區(qū)域刻蝕至不超過襯底厚度，并于刻蝕位置沉積砷化鋁層。在襯底正面外延生長N?DBR層、MQW層和P?DBR層，并在P?DBR層形成內(nèi)部構(gòu)成出光孔徑的氧化層。該制作方法可以在外延生長前生長砷化鋁層，在MQW層累積的熱量向下傳導(dǎo)時由于砷化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)于砷化鎵，其散熱傳導(dǎo)至背面金屬電極效率更高、散熱更快，進而提升整個器件的散熱性能，并且砷化鋁和砷化鎵晶格常數(shù)相匹配，對襯底進行刻蝕并沉積砷化鋁層后進行外延生長的影響也較小。本申請還提供一種高散熱垂直腔面發(fā)射激光器，通過形成于襯底的刻蝕凹槽內(nèi)的砷化鋁層可以提升器件的散熱能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高散熱垂直腔面發(fā)射激光器及其制作方法。

背景技術(shù)

垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一種出光方向垂直于諧振腔表面的激光器，具有閾值電流小、發(fā)散角小且光斑呈現(xiàn)圓形對稱性、易二維集成等優(yōu)點，目前被廣泛應(yīng)用于光互連、光存儲、光通信等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的VCSEL為了降低激光出射的閾值電流，一般會采用電流局限結(jié)構(gòu)，即通過氧化層形成出光孔，限制電流僅能從出光孔內(nèi)通過。由于電流被限制在較窄的區(qū)域，其單位時間通過電流密度增加，造成器件熱能累積。而熱能累積將影響器件的PN結(jié)面溫度，進而使器件的可靠度逆化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的包括，例如，提供了一種高散熱垂直腔面發(fā)射激光器及其制作方法，其能夠提高器件散熱性、提升器件高溫特性。

本發(fā)明的實施例可以這樣實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供一種高散熱垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，所述方法包括：

在外延生長前，將襯底正面的出光孔圈區(qū)域刻蝕至不超過襯底厚度，并于刻蝕位置沉積砷化鋁層，所述襯底由砷化鎵組成；

在所述襯底的沉積砷化鋁層的一側(cè)依次外延生長N-DBR層、MQW層和P-DBR層；

在所述P-DBR層靠近所述MQW層的一側(cè)進行氧化工藝形成內(nèi)部構(gòu)成出光孔徑的氧化層；

在所述P-DBR層遠離所述MQW層的一側(cè)形成接觸層和環(huán)狀的正面電極；

在所述襯底遠離所述N-DBR層的一側(cè)形成背面電極。

在可選的實施方式中，所述將襯底正面的出光孔圈區(qū)域刻蝕至不超過襯底厚度，并于刻蝕位置沉積砷化鋁層的步驟，包括：

在提供的襯底正面涂覆光阻；

加光罩并曝光處理，以在所述襯底正面定義刻蝕區(qū)域，所述刻蝕區(qū)域與出光孔圈位置對應(yīng)；

于所述刻蝕區(qū)域處對所述襯底進行刻蝕至不超過襯底厚度；

于所述襯底的被刻蝕位置處沉積呈環(huán)狀的砷化鋁層。

在可選的實施方式中，所述于所述襯底的被刻蝕位置處沉積呈環(huán)狀的砷化鋁層的步驟之后，還包括：

剝離涂覆的光阻以及位于所述光阻上的砷化鋁材料；

對所述激光器進行清洗處理。

在可選的實施方式中，所述砷化鋁層構(gòu)成的環(huán)狀內(nèi)徑小于或等于所述氧化層構(gòu)成的出光孔徑。

在可選的實施方式中，所述砷化鋁層的深度為3um-200um。

在可選的實施方式中，所述襯底的厚度為500um-600um。

第二方面，本發(fā)明提供一種高散熱垂直腔面發(fā)射激光器，包括：

襯底，所述襯底正面的出光孔圈區(qū)域具有刻蝕凹槽，所述襯底由砷化鎵組成；