CN101975554B - 一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法 - Google Patents

一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法，属于半导体光电子技术领域。所述测定方法可测量观看所有波段面的发射激光器，并可以测定各种面发射半导体激光器电流限制孔，包括可测量长度的刻度显微镜，测定时，首先将待测半导体激光器施加小电流观察，直到半导体激光器出现微弱荧光，便可看到激光器电流限制孔形状光斑，然后用刻度显微镜观察测量光斑尺寸，即可测定电流限制孔孔径尺寸；所述测定方法对于改善模式特性的光子晶体垂直腔面发射激光器、分布孔激光器，可实现刻蚀缺陷孔即出光孔与电流限制孔的相对位置对准观察，并可随时测定电流限制孔形状，不受波长范围影响。

Description

一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法
技术领域
本发明涉及一种孔径测定方法，特别是一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法，可应用于各种材料类型的半导体面发射激光器，属于半导体光电子技术领域。
背景技术
传统的半导体面发射激光器电流限制方法包括氧化电流限制和离子注入电流限制。对于氧化型电流限制方法，传统的半导体面发射激光器的组成结构是上下两边是两个高反射镜，中间是包层和量子阱有源区，这种三层结构生长在衬底上(如图1所示)。其中上下两个高反射镜是由分布式布拉格反射镜(DBR)构成，材料为GaAs/AlGaAs两种不同折射率的材料以λ/4厚度交替生长，或者AlxGal-xAs/AlxGal-xAs材料根据Al组分的不同得到不同的折射率，按照一定的厚度生长，实现DBR的效果，在出光面DBR的底部与包层交界处有一层高铝层，AlAs(对GaAs/AlGaAs DBR，Al0.98Ga0.02As(对AlxGal-xAs/AlxGal-xAsDBR)，这层是做限制电流的氧化层。传统测定电流限制孔的方法是，根据AlGaAs的氧化速率对Al组分含量敏感的选择性氧化，氧化后将上面覆盖的DBR腐蚀掉，根据氧化和没有氧化的颜色不同可以判断电流限制孔径(氧化孔)的大小和形状，这种方法有一下缺点：1、不可还原的破坏性的，腐蚀后激光器就不可再激射；2、对于激光器的电流限制孔径，只有参照同批次同时间氧化的腐蚀出电流限制孔的器件，不可知本身的电流限制孔大小形状，无法避免氧化的不均匀性。3、后工艺刻蚀光子晶体，分布孔等结构，实现模式等特性优化的激光器后不可判定是否存在后工艺刻刻蚀缺陷出光孔与电流限制孔是否对准，不利于分析后工艺参数与器件特性的联系。对于离子注入型电流限制方法，其电流限制孔径不可用腐蚀观察，只有通过离子注入时掩模孔径大小来判断，对于离子注入后的横向扩散也只能估算，不可观察实际大小。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述技术的缺点，提供一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径的测定方法，所述方法可以随时测定观看电流限制孔、后工艺刻蚀光子晶体、分布孔等结构出光孔相对位置对准情况。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法，所述测定方法可测量观看所有波段面的发射激光器，其特征在于：所述测定方法可以测定各种面发射半导体激光器电流限制孔，包括可测量长度的刻度显微镜，测定时，首先将待测半导体激光器施加小电流观察，直到半导体激光器出现微弱荧光，便可看到激光器电流限制孔形状光斑，然后用刻度显微镜观察测量光斑尺寸，即可测定电流限制孔孔径尺寸；所述测定方法对于改善模式特性的光子晶体垂直腔面发射激光器、分布孔激光器，可实现刻蚀缺陷孔即出光孔与电流限制孔的相对位置对准观察。
所述待测半导体激光器为未解理的激光器芯片，其放在探针台上施加小电流测试管芯，进行片上测试。
所述待测半导体激光器为封装后的激光器器件，封装后的激光器为压焊在热沉管座上的激光器，并用电流源在管座引脚上施加电流进行封装后测试。包括普通半导体面发射激光器，光子晶体面发射激光器和分布孔面发射激光器，都为AlGaAs的Al渐变组分构成的上下DBR，有源区有三层量子阱结构，波长为近红外850nm，在远红外和紫外的激光器也适用，因为判断电流限制孔大小形状时加电流看到的是未激射时的荧光可见光。
所述刻度显微镜的放大倍数为1000倍，分辨率为0.5微米，由于人为对出光电流限制孔大小的判断误差，电流限制孔误差大小为1微米。
所述面发射半导体激光器电流限制孔为氧化电流限制孔或离子注入电流限制孔。
经验证，和腐蚀后得到的电流限制孔大小形状完全吻合。
本发明的有益效果是：
1)、非破坏性，测试后的器件完好无损；
2)、片上测试和成品器件测试都可以，即可以随时测定电流限制孔大小形状；
3)、应用范围不受波长影响，测定电流限制孔应用的是激射前的荧光可见光，对激光器的激射波长没有要求；
4)、为后工艺提供良好的参数判定方法，即在激光器后续刻蚀光子晶体，分布孔等结构后，可以简易清晰的判定电流限制孔与刻蚀结构出光孔的对准情况。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1：光子晶体垂直腔面发射激光器剖面结构图；
图2：面发射激光器电流限制孔俯视图；
图3：带有光子晶体结构的垂直腔面发射激光器与电流限制孔位置对准图；
图4：带有三角形分布孔结构的垂直腔面发射激光器与电流限制孔位置对准图；
图5：光子晶体垂直腔面发射激光器光子晶体缺陷孔与电流限制孔对准剖面三维图；
图中：1-光子晶体结构，2-上电极，3-p-DBR，4-SiO2，5-电流限制孔，6-有源区，7-n-DBR，8-衬底，9-下电极。
具体实施方式
下面结合图1-5对本发明做详细说明：
实施例1：
一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法，该测定方法可测量观看所有波段面的发射激光器，并可以测定各种面发射半导体激光器电流限制孔，例如氧化电流限制孔或离子注入电流限制孔。包括可测量长度的刻度显微镜，测定时，首先将未解理的激光器芯片放在探针台上施加小电流测试管芯，进行片上测试，直到半导体激光器出现微弱荧光，便可看到激光器电流限制孔5形状光斑，然后用刻度显微镜观察测量光斑尺寸，即可测定激光器电流限制孔5孔径尺寸，上述测定方法对于改善模式特性的光子晶体垂直腔面发射激光器、分布孔激光器，可实现刻蚀缺陷孔即出光孔与电流限制孔的相对位置对准观察。其中，本实施例所用刻度显微镜的放大倍数为1000倍，分辨率为0.5微米，由于人为对出光电流限制孔5大小的判断误差，电流限制孔5误差大小为1微米。
实施例2：
一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔径测定方法，该测定方法可测量观看所有波段面的发射激光器，并可以测定各种面发射半导体激光器电流限制孔，例如氧化电流限制孔或离子注入电流限制孔。包括可测量长度的刻度显微镜，测定时，首先将封装后的激光器器件施加小电流进行封装后测试，直到半导体激光器出现微弱荧光，便可看到激光器电流限制孔5形状光斑，然后用刻度显微镜观察测量光斑尺寸，即可测定电流限制孔5孔径尺寸；上述测定方法对于改善模式特性的光子晶体垂直腔面发射激光器、分布孔激光器，可实现刻蚀缺陷孔即出光孔与电流限制孔的相对位置对准观察。其中，本实施例所用刻度显微镜的放大倍数为1000倍，分辨率为0.5微米，由于人为对出光电流限制孔5大小的判断误差，电流限制孔5误差大小为1微米。而封装后测试中的激光器为压焊在热沉管座上的激光器，并用电流源在管座引脚上加电流。

Claims (5)

1.一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔孔径测定方法，所述测定方法可测量观看所有波段面的发射激光器，其特征在于：所述测定方法可以测定各种面发射半导体激光器电流限制孔，所述测定方法使用可测量长度的刻度显微镜，测定时，首先将待测半导体激光器施加小电流观察，直到半导体激光器出现微弱荧光，便可看到激光器电流限制孔形状光斑，然后用刻度显微镜观察测量光斑尺寸，即可测定电流限制孔孔径尺寸；所述测定方法对于改善模式特性的光子晶体垂直腔面发射激光器、分布孔激光器，可实现刻蚀缺陷孔即出光孔与电流限制孔的相对位置对准观察。
2.根据权利要求1所述的一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔孔径测定方法，其特征在于：所述待测半导体激光器为未解理的激光器芯片，其放在探针台上施加小电流测试管芯，进行片上测试。
3.根据权利要求1所述的一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔孔径测定方法，其特征在于：所述待测半导体激光器为封装后的激光器器件，封装后的激光器为压焊在热沉管座上的激光器，并用电流源在管座引脚上施加电流进行封装后测试。
4.根据权利要求1所述的一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔孔径测定方法，其特征在于：所述刻度显微镜的放大倍数为1000倍，分辨率为0.5微米。
5.根据权利要求1所述的一种非破坏性面发射半导体激光器电流限制孔孔径测定方法，其特征在于：所述面发射半导体激光器电流限制孔为氧化电流限制孔或离子注入电流限制孔。
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