[發明專利]一種紅光VCSEL芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202111275259.3
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114122911A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張新勇;劉浩飛;苑匯帛;楊紹林;鄭鑫;張彬;宋世金
• 申請（專利權）人: 威科賽樂微電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/343
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃宗波

1.一種紅光VCSEL芯片，其特征在于，包括襯底，緩沖層、底部反射層、有源層、氧化限制層、頂部反射層和鈍化層；

所述底部反射層包括第一BOTTOM DBR層和第二BOTTOM DBR層，所述第一BOTTOM DBR層包括重疊生長的多對第一復合層，所述第一復合層包括Al_xGa_(1-x)As層和Al₂O₃層，第二BOTTOM DBR層包括重疊生長的多對第二復合層，所述第二復合層包括Al_xGa_(1-x)As層和Al_yGa_(1-y)As層，

所述頂部反射層包括第一TOP DBR層和第二TOP DBR層，所述第一TOP DBR層包括重疊生長的多對第三復合層，所述第三復合層包括Al_xGa_(1-x)As層和Al_yGa_(1-y)As層，第二TOP DBR層包括重疊生長的多對第四復合層，所述第四復合層包括Al₂O₃層和Al_xGa_(1-x)As層。

2.根據權利要求1所述的一種紅光VCSEL芯片，其特征在于，所述x的取值范圍為0.4-0.6，所述y的取值范圍為0.7-0.9。

3.根據權利要求2所述的一種紅光VCSEL芯片，其特征在于，所述第一復合層的對數為5-10對，第二復合層、第三復合層的對數均為5-15對，第四復合層的對數為2-6對。

4.根據權利要求1-3任一權利要求所述的一種紅光VCSEL芯片，其特征在于，所述鈍化層、頂部反射層、氧化限制層、有源層、第二BOTTOM DBR層的一側向下刻蝕至第二BOTTOMDBR層，將第二BOTTOM DBR層刻蝕掉1-3層第二復合層形成第一臺面，所述鈍化層、第二TOPDBR層的另一側向下刻蝕至第一TOP DBR層表面形成第二臺面，所述第一臺面上覆蓋有保護層，保護層的一側延伸至鈍化層并覆蓋鈍化層，所述第二臺面上也覆蓋有保護層，所述保護層將鈍化層和第二TOP DBR層完全覆蓋，所述保護層上于第一臺面對應的位置刻蝕有n型電極接觸孔，所述n型電極接觸孔內沉積有金屬作為n型電極，所述保護層上于第二臺面對應的位置刻蝕有p型電極接觸孔，所述p型電極接觸孔內沉積有金屬作為p型電極。

5.根據權利要求4所述的一種紅光VCSEL芯片，其特征在于，所述有源層包括InGaP/InAlGaP量子阱結構，周期數3-6個。

6.一種紅光VCSEL芯片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

S1：在砷化鎵襯底表面依次重疊生長緩沖層、周期交替排列的Al_xGa_(1-x)As層和AlAs層、第二BOTTOM DBR層、有源層、氧化限制層、第一TOP DBR層、周期交替排列的Al_xGa_(1-x)As層和AlAs層、鈍化層，得到外延片；

S2：將外延片向下進行干刻刻蝕至緩沖層表面；

S3：利用高溫氧化爐對S2步驟的外延片通過濕氮氧化法進行橫向氧化，形成氧化限制層，同時將AlAs層中AlAs全部氧化為Al₂O₃，形成第一BOTTOM DBR層和第二TOP DBR層；

S4：對經過S3氧化處理的外延片進行刻蝕，得到第一臺面和第二臺面；

S5：使用等離子體增強化學氣相沉積，在刻蝕后的外延片上表面沉積SiNx、Si0x或者SiOxNy得到保護層；

S6：在保護層上于第一臺面對應的位置刻蝕出n型電極接觸孔，于第二臺面對應的位置刻蝕出p型電極接觸孔；

S7：在n型電極接觸孔、p型電極接觸孔內沉積金屬，形成n型電極和p型電極。

7.根據權利要求6所述的一種紅光VCSEL芯片的制備方法，其特征在于，所述鈍化層的材料為InGaP，厚度為10-30nm。

8.根據權利要求7所述的一種紅光VCSEL芯片的制備方法，其特征在于，所述n型電極、p型電極的材料包括但不限于Ti、Au、Cu、Ni、Mo中的任意一種。