CN111146688A - 一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法 - Google Patents

一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111146688A
CN111146688A CN201911341977.9A CN201911341977A CN111146688A CN 111146688 A CN111146688 A CN 111146688A CN 201911341977 A CN201911341977 A CN 201911341977A CN 111146688 A CN111146688 A CN 111146688A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
type doped
contact layer
metal contact
emitting laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911341977.9A
Other languages
English (en)
Inventor
朱丽华
高阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Deray Photoelectric Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangxi Deray Photoelectric Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Deray Photoelectric Technology Co ltd filed Critical Jiangxi Deray Photoelectric Technology Co ltd
Priority to CN201911341977.9A priority Critical patent/CN111146688A/zh
Publication of CN111146688A publication Critical patent/CN111146688A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0064—Anti-reflection components, e.g. optical isolators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1082—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法，包括依次设置的衬底、n型掺杂DBR、中间介质层、量子阱有源层、中间介质层、p型掺杂DBR和帽层；所述衬底的上表面设置有抗反射涂层和n面金属接触层电极，所述抗反射涂层和n面金属接触层电极之间形成沟槽结构一；所述帽层远离所述p型掺杂DBR的端面上设有SiO2钝化介质层和顶部接触层；所述SiO2钝化介质层和顶部接触层的下表面设有p面金属接触层电极；所述p型掺杂DBR和帽层、SiO2钝化介质层、顶部接触涂层、p面金属接触层电极上设有竖直的沟槽结构二。本发明载流子限制作用好、性能更好。

Description

一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法。
背景技术
垂直外腔面发射激光器(VECSELs)根据激光的激发方式不同可分为光泵浦VECSELs(OP-VECSELs)或电泵浦VECSELs(EP-VECSELs)。OP-VECSELs器件能够获得宽范围的光功率，能够同时获得基横模和高输出光功率，有源区热分布均匀，腔面结构灵活，制造工艺容易，不存在自由载流子吸收损耗，更容易获得和保持近似完美光束质量的激光束。但是因为泵浦源的使用而需要附加的校准，这使得OP-VECSELs的器件整体结构更加复杂，器件变得不紧凑，成本较高。另外会存在量子缺陷，入射泵浦光子和出射光子之间的能量不同，会减小OP-VECSELs中的整体效率，还会产生热问题。
EP-VECSELs与VCSEL具有相似的结构，但其具有不同反射率的一面内反射镜和一面外部反射镜，它们共同形成外部腔。EP-VECSELs中没有泵浦激光使得结构更紧凑和成本较低，因此EP-VECSELs比OP-VECSELs具有更广泛的应用领域。但是，EP-VECSELs需考虑电流注入带来的一些新问题，比如必须平衡器件电阻和掺杂浓度，需要优化电流传输层厚度来为载流子提供足够的扩散长度，同时获得最小化光损耗。目前，单个EP-VECSELs的多模输出光功率为4.7W和基横模输出光功率约为500mW。
EP-VECSELs中单横模输出由穿过有源区的载流子分布横截面决定。大直径器件中实现载流子穿过有源区的分布横截面可增加单模输出功率。具有高含铝层位于有源区的上面，本层能够通过湿法热氧化来形成一个氧化限制孔。这样的结构能够通过将载流子限制在氧化孔内而降低阈值电流，同时降低了折射率的氧化层提供垂直的波导。掺杂层能够通过局部改变半导体材料的导电性而获得较好的侧向电流限制。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法，载流子限制作用好、性能更好。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，包括依次设置的衬底、n型掺杂DBR、中间介质层、量子阱有源层、中间介质层、p型掺杂DBR和帽层；所述衬底的上表面设置有抗反射涂层和n面金属接触层电极，所述抗反射涂层和n面金属接触层电极之间形成沟槽结构一；所述帽层远离所述p型掺杂DBR的端面上设有SiO2钝化介质层和顶部接触层；所述SiO2钝化介质层和顶部接触层的下表面设有p面金属接触层电极；所述p型掺杂DBR和帽层、SiO2钝化介质层、顶部接触涂层、p面金属接触层电极上设有竖直的沟槽结构二。
优选的，所述的抗反射涂层是氮化硅，厚度是10nm～490nm。
优选的，所述的沟槽结构一的宽度为3μm～6μm。
优选的，所述的n型掺杂DBR是4对～25对的Al0.8Ga0.2As/GaAs。
优选的，所述的中间介质层是Al0.47Ga0.53As，厚度是5～25nm。
优选的，所述的量子阱有源区是2组In0.15Ga0.85As阱层和GaAs0.9P0.1垒层，厚度是8nm。
优选的，所述的p型掺杂DBR是4对～32对的Al0.8Ga0.2As/GaAs。
优选的，所述的顶部接触涂层是Au/Zn/Au，厚度是5nm～15nm/10nm～30nm/100nm～300nm。
一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片的制备方法，经过外延生长获得含衬底、n型掺杂DBR、中间介质层、量子阱有源层、中间介质层、p型掺杂DBR、帽层的外延片，然后在p型掺杂层上刻蚀出沟槽结构，再生长一层SiO2膜钝化介质层，再在顶部制作出顶部窗口，再在顶部窗口区域淀积一层金属接触层，然后在p面上淀积一层金属接触层电极；接着对n面衬底进行减薄和抛光；再在衬底上光刻出抗反射涂层区域和一定宽度的沟槽图形，再淀积一层金属接触层电极，将抗反射涂层区域和一定宽度沟槽上的Au剥离掉形成n面金属接触层电极；最后在n面上淀积一层抗反射涂层氮化硅，经过光刻和刻蚀，仅保留抗反射涂层区域上的氮化硅，这样就制作出了抗反射涂层。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明在芯片设计和制造上选择较佳的材料、膜厚、DBR对、量子阱对，增加中间介质层，在p型掺杂层中制作出沟槽结构，在p面制作顶部接触层，在n面制作抗反射涂层，可更好的实现对载流子限制作用，获得低的阈值电流、理想的激光束、低的光损耗、高输出光功率、高的转换效率，保持基横模输出，实现器件结构紧凑，低制造成本，更宽的应用领域。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是制备具有沟槽结构的p型掺杂DBR的示意图。
图2是制备含顶部窗口的SiO2钝化介质层的示意图。
图3是制备顶部接触层的示意图。
图4是制备p面金属接触层电极的示意图。
图5是制备减薄衬底层的示意图。
图6是制备n面金属接触层电极的示意图。
图7是制备抗反射涂层的示意图。
附图标注：1、衬底，2、n型掺杂DBR，3、中间介质层，4、量子阱有源层，5、p型掺杂DBR，6、帽层，7、SiO2钝化介质层，8、顶部接触层，9、p面金属接触层电极，10、n面金属接触层电极，11、抗反射涂层，12、沟槽结构一，13、沟槽结构二。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，包括依次设置的衬底1、n型掺杂DBR2、中间介质层3、量子阱有源层4、中间介质层3、p型掺杂DBR5和帽层6；所述衬底1的上表面设置有抗反射涂层11和n面金属接触层电极10，所述抗反射涂层和n面金属接触层电极之间形成沟槽结构一12；所述帽层远离所述p型掺杂DBR的端面上设有SiO2钝化介质层和顶部接触层8；所述SiO2钝化介质层和顶部接触层的下表面设有p面金属接触层电极9；所述p型掺杂DBR和帽层、SiO2钝化介质层、顶部接触涂层、p面金属接触层电极上设有竖直的沟槽结构二13。
进一步的，所述的抗反射涂层是氮化硅，厚度是10nm～490nm。
进一步的，所述的沟槽结构一的宽度为3μm～6μm。
进一步的，所述的n型掺杂DBR是4对～25对的Al0.8Ga0.2As/GaAs。
进一步的，所述的中间介质层是Al0.47Ga0.53As，厚度是5～25nm。
进一步的，所述的量子阱有源区是2组In0.15Ga0.85As阱层和GaAs0.9P0.1垒层，厚度是8nm。
进一步的，所述的p型掺杂DBR是4对～32对的Al0.8Ga0.2As/GaAs。
进一步的，所述的顶部接触涂层是Au/Zn/Au，厚度是5nm～15nm/10nm～30nm/100nm～300nm。
本发明的一个具体制作过程：在p型掺杂层刻蚀出沟槽结构，沟槽的深度一直穿透到整个p-DBR的底部。在p型掺杂层上生长一层SiO2钝化介质层，厚度为800nm。在SiO2钝化介质层中刻蚀出一个顶部窗口层，即p型掺杂层上设有SiO2膜层。在顶部接触区域沉积一层金属接触层，这个金属接触层的金属体系为Au/Zn/Au，厚度为5nm～15nm/10nm～30nm/100nm～300nm。在p面上淀积一层金属接触层电极，金属体系为Ti/Au，厚度为20nm/400nm。将衬底减薄到90μm～110μm，并且进行化学抛光。在n面衬底上制作出抗反射涂层区域和3μm～6μm宽的沟槽图形，然后在该区域外淀积一层金属接触层电极，金属体系为InGe/Au，厚度为20nm/200nm。在n面衬底抗反射涂层区域淀积一层氮化硅膜，厚度为10nm～490nm。
上述电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片的制备过程，是先在p型掺杂层上刻蚀出沟槽结构，再生长一层SiO2钝化介质层7，再在顶部制作出顶部窗口，再在顶部窗口区域淀积一层顶部接触层8，然后在p面上淀积一层金属接触层电极9。接着对n面衬底进行减薄和抛光，使衬底层变为1。再在1上光刻出抗反射涂层区域和一定宽度的沟槽图形，再淀积一层金属接触层电极，将抗反射涂层区域和一定宽度沟槽上的Au剥离掉形成n面金属接触层电极10。最后在n面上淀积一层抗反射涂层氮化硅，经过光刻和刻蚀，仅保留抗反射涂层区域上的氮化硅，这样就制作出了抗反射涂层11。
下面以具体条件说明在电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片上制备沟槽结构的工艺过程。
其中，经过外延生长获得含衬底1、n-DBR2、中间介质层3、量子阱有源层4、中间介质层3、p-DBR5、帽层6的外延片。再经过清洗、检测、淀积硬质刻蚀掩膜SiO2、光刻等操作，在p型掺杂层上刻蚀出如图所示的贯穿整个p型掺杂层的沟槽结构。再经过清洗、PECVD清洗和预处理、PECVD生长SiO2膜而在p面上淀积一层800nm厚的SiO2钝化介质层7。再经过清洗、ICP清洗和预处理、ICP刻蚀SiO2、去胶而在SiO2钝化介质层7上刻蚀出顶部接触层8。经过清洗、热蒸发、剥离、退火而在顶部窗口淀积出厚度为5nm/10nm/200nm的Au/Zn/Au顶部接触层。再经过清洗、去除氧化物、溅射、退火而在p面上淀积出厚度为20nm/400nm的Ti/Au金属接触层电极。然后，经过减薄、化学抛光、清洗而获得厚度为100μm的衬底1。再经过清洗、光刻、蒸发、剥离、退火而在衬底上获得厚度为20nm/200nm的InGe/Au金属接触层电极。最后经过清洗、去除氧化物、薄膜淀积、干法刻蚀、去胶而在n面衬底抗反射涂层区域上淀积一层厚度为127nm的氮化硅膜层(也就是抗反射涂层11)。
制作顺序：外延生长——在p型掺杂层刻蚀出沟槽结构——在p型掺杂层上淀积一层SiO2膜——在SiO2膜层上刻蚀出顶部窗口区域——在顶部窗口接触区域热蒸发一层金属接触层——在p面上溅射一层金属接触层电极——衬底减薄和抛光——在n面衬底上制作出抗反射涂层区域和5μm宽的沟槽图形——在n面衬底上蒸发一层金属接触层电极——在n面衬底抗反射涂层区域上淀积一层氮化硅膜，如图7所示，具体步骤如下：
(1)将晶元进行光学显微镜检测，检查晶元表面的缺陷和污染。然后依次用丙酮、异丙醇超声方式50℃水温来清洗晶圆上的污染物。重复清洗直到在100X显微镜视场下看到少于1颗颗粒为止。
(2)在外延片上淀积一层硬刻蚀掩膜之前，需要将(1)处理过的晶片进行O2等离子清洗3min来去除晶片表面上的颗粒污染。
(3)将(2)处理过的晶片放置在PECVD中在p型掺杂面上淀积一层约400nm厚的SiO2膜。
(4)在SiO2硬质刻蚀掩膜上进行光刻操作之前，需要进行方式(1)清洗和N2吹干。为了确保晶片上没有残留的溶剂，需要将晶片放置在100℃的热板上烘烤1min来将其表面烘干。
(5)对(4)处理过的晶片表面进行HMDS处理而增加SiO2膜表面与光刻胶的粘附性。然后以4000rpm的匀胶速度在SiO2膜上涂上一层SPR350光刻胶，持续30s。再将其放置在100℃的热板上烘烤1min来去除光刻胶中的溶剂而留下一层坚固的光刻胶层。然后对其进行紫外曝光，再经过浸泡MF26a进行显影1min，DIW冲洗和N2吹干处理。
(6)将(5)处理过的晶片放置在ICP中进行刻蚀SiO2膜。刻蚀recipe为：CHF3-20sccm，Ar-30sccm，RF-150W，ICP-200W，压力-25mT，温度-20℃，时间25min。将光刻胶层中的沟槽图形转移到SiO2硬质刻蚀掩膜上。
(7)将(6)处理过的晶片进行O2等离子起灰处理5min而将光刻胶变软。然后将其放入100℃的去胶液中浸泡3min，再用温的IPA进行冲洗和3步清洗法清洗，直到表面上没有可见的光刻胶。
(8)将(7)处理过的晶片放置在ICP中进行刻蚀p型掺杂层。刻蚀工艺参数为：SiCl4:Ar＝5:2sccm，RF-150W，ICP-250W，压力-8mT，温度-20℃，时间10min。在p型掺杂层中制作出深度约为5μm的沟槽结构(含沟槽结构的p型掺杂层)。
(9)将(8)处理过的晶片进行O2等离子起灰处理1min和3步清洗法清洗处理。
(10)将(9)处理过的晶片放置在ICP中进行刻蚀SiO2膜，将硬质刻蚀掩膜去除掉。刻蚀工艺参数为：CHF3-20sccm，Ar-30sccm，RF-150W，ICP-200W，压力-25mT，温度-20℃，时间30min。
(11)将(10)处理过的晶片进行O2等离子起灰处理3min、显微镜检测直到没有剩余颗粒为止和3步清洗法清洗处理。
(12)将(11)处理过的晶片进行3步清洗法处理，然后浸泡DIW:环形氨＝19:1溶液30s去除表面上的氧化物，最后DIW冲洗和N2吹干处理。
(13)在(12)处理过的晶片上淀积一层SiO2膜之前，将PECVD空跑运行SiO2膜生长10min。然后用PECVD在测试晶片上生长一层SiO2膜，用椭偏仪测试SiO2膜的厚度等。
(14)将(13)处理过的晶片放置在PECVD中，对PECVD运行SiO2膜生长recipe，使得SiO2膜的厚度为800nm。这一步是在p-dpoed上生长一层防止电流泄露的SiO2膜。然后进行显微镜检测，确保没有不想要的物质淀积在晶片上。最终获得SiO2钝化介质层7。
(15)将(14)处理过的晶片进行3步清洗法清洗和烘烤。然后进行HMDS处理，再在SiO2膜层上涂上一层SPR350光刻胶。再经过曝光、显影1min、显微镜检测等处理。
(16)将(15)处理过的晶片放置在ICP中进行顶部窗口图形制作。刻蚀之前需要对ICP进行清洗和预处理10min。然后运行刻蚀recipe：CHF3-20sccm，Ar-30sccm，RF-150W，ICP-200W，压力-25mT，温度-20℃，时间50min。最后进行刻蚀结果检测。
(17)将(16)处理过的晶片进行O2等离子起灰处理5min，浸泡100℃的去胶液3min，3步清洗法清洗，直到表面是干净的。
(18)将(17)处理过的晶片进行光刻操作。然后在淀积一层金属膜之前进行O2等离子起灰处理1min而清除掉表面上的金属沉积物。
(19)通过热蒸发在(18)处理过的晶片上淀积一层Au/Zn/Au金属膜。但是在操作之前，需要将(19)处理过的晶片放入DIW:环形氨＝19:1溶液中浸泡30s来去除表面上的氧化物，然后将处理过的晶片放入热蒸发器中淀积一层金属膜。当热蒸发器中的压力降到低于1.5×10-6T时金属热蒸发开始。热蒸发处理依次在晶片上生长一层Au-5nm、Zn-10nm、Au-200nm(顶部接触层8)。
(20)将(19)处理过的晶片放入丙酮中浸泡而将Au剥离掉。然后检测晶片表面直到确保灭有残胶，再进行3步清洗法清洗。
(21)将(20)处理过的晶片进行360℃的RTA处理30s，使得Zn扩散到半导体中形成一个低的欧姆接触电阻。
(22)将(21)处理过的晶片放入磁控溅射中而在p面上淀积一层淀积金属接触层。当溅射工艺腔中的压力低于2×10-6T时，开始依次溅射淀积一层Ti-20nm和Au-400nm(p面金属接触层电极9)。
(23)将(22)处理过的晶片的N面衬底进行减薄处理，直到衬底厚度减薄到100μm。然后对其进行湿法刻蚀，即将其放入(CH3COOH:HBr:K2Cr2O7):DIW＝(1:1:1):1溶剂中浸泡2.5min，将减薄后的衬底表面进行化学抛光(衬底1)。
(24)将(23)处理过的晶片的N面衬底上涂上一层BPRS100光刻胶，然后经过光刻等操作，将抗反射涂层和5μm宽沟槽外的光刻胶显影掉。
(25)将(24)处理过的晶片面上蒸发一层N面金属接触层电极，即依次蒸发一层InGe-20nm，Au-200nm。然后将其放入丙酮中浸泡一段时间，再进行剥离，即将Au剥离掉。然后进行3步清洗法清洗，再放入RTP中进行360℃的RTA处理30s(n面金属接触层电极10)。
(26)将放入PECVD中，在(25)处理过的晶片的N面上淀积一层氮化硅膜之前，对PECVD进行清洗和预处理10min。然后用PECVD在测试晶片上生长一层氮化硅膜，用椭偏仪检测氮化硅膜的厚度和折射率。然后对PECVD运行氮化硅长膜recipe，使得氮化硅膜的厚度为127nm。
(27)在(26)处理过的晶片N面上进行光刻操作，使得N面上抗反射涂层区域外的光刻胶显影掉。
(28)将(27)处理过的晶片放入RIE中进行氮化硅膜刻蚀。刻蚀工艺参数为CHF3-35sccm，O2-5sccm，压力-35mT，RF-80W。刻蚀时间为直到氮化硅膜被刻蚀干净。然后将抗反射涂层上的光刻胶去除掉(抗反射涂层11)。
通过图7给出的本发明的电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片设计结构和本发明所提的制备工艺，可以看出经过较佳材料的选择、膜厚选择、DBR对选择、中间限制层的增加、量子阱对选择、顶部窗口接触层增加和选择、抗反射涂层的增加和选择及其芯片结构的设计，和芯片的制备，尤其是所制备的沟槽结构的侧壁垂直，还具有好的相干介质层，更好的实现了对载流子限制作用，获得低的阈值电流、理想的激光束、低的光损耗、高输出光功率、高的转换效率，保持基横模输出，实现器件结构紧凑，低制造成本，更宽的应用领域。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：包括依次设置的衬底、n型掺杂DBR、中间介质层、量子阱有源层、中间介质层、p型掺杂DBR和帽层；所述衬底的上表面设置有抗反射涂层和n面金属接触层电极，所述抗反射涂层和n面金属接触层电极之间形成沟槽结构一；所述帽层远离所述p型掺杂DBR的端面上设有SiO2钝化介质层和顶部接触层；所述SiO2钝化介质层和顶部接触层的下表面设有p面金属接触层电极；所述p型掺杂DBR和帽层、SiO2钝化介质层、顶部接触涂层、p面金属接触层电极上设有竖直的沟槽结构二。
2.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的抗反射涂层是氮化硅，厚度是10nm～490nm。
3.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的沟槽结构一的宽度为3μm～6μm。
4.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的n型掺杂DBR是4对～25对的Al0.8Ga0.2As/GaAs。
5.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的中间介质层是Al0.47Ga0.53As，厚度是5～25nm。
6.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的量子阱有源区是2组In0.15Ga0.85As阱层和GaAs0.9P0.1垒层，厚度是8nm。
7.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的p型掺杂DBR是4对～32对的Al0.8Ga0.2As/GaAs。
8.根据权利要求1所述的一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片，其特征在于：所述的顶部接触涂层是Au/Zn/Au，厚度是5nm～15nm/10nm～30nm/100nm～300nm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片的制备方法，其特征在于：经过外延生长获得含衬底、n型掺杂DBR、中间介质层、量子阱有源层、中间介质层、p型掺杂DBR、帽层的外延片，然后在p型掺杂层上刻蚀出沟槽结构，再生长一层SiO2膜钝化介质层，再在顶部制作出顶部窗口，再在顶部窗口区域淀积一层金属接触层，然后在p面上淀积一层金属接触层电极；接着对n面衬底进行减薄和抛光；再在衬底上光刻出抗反射涂层区域和一定宽度的沟槽图形，再淀积一层金属接触层电极，将抗反射涂层区域和一定宽度沟槽上的Au剥离掉形成n面金属接触层电极；最后在n面上淀积一层抗反射涂层氮化硅，经过光刻和刻蚀，仅保留抗反射涂层区域上的氮化硅，这样就制作出了抗反射涂层。
CN201911341977.9A 2019-12-24 2019-12-24 一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法 Pending CN111146688A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911341977.9A CN111146688A (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911341977.9A CN111146688A (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111146688A true CN111146688A (zh) 2020-05-12

Family

ID=70519433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911341977.9A Pending CN111146688A (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111146688A (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1697272A (zh) * 2004-08-27 2005-11-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种带有出光窗口的高功率垂直腔面发射激光器
US20120178199A1 (en) * 2011-01-11 2012-07-12 Nanohmics, Inc. Imprinted Semiconductor Multiplex Detection Array
CN103346119A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 上海华力微电子有限公司 一种减小铜互连沟槽关键尺寸的方法
CN104685736A (zh) * 2012-07-27 2015-06-03 统雷有限公司 偏振稳定的宽可调谐短腔激光器
CN107278346A (zh) * 2015-02-20 2017-10-20 Hrl实验室有限责任公司 芯片级功率可调紫外光源
CN107909896A (zh) * 2017-11-13 2018-04-13 孙素贞 一种教学装置及其应用
CN108923261A (zh) * 2018-10-24 2018-11-30 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 垂直腔面发射激光器的像素结构及其制作方法
CN109326957A (zh) * 2019-01-02 2019-02-12 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一体发光区大功率垂直腔面发射激光器
CN109802296A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 太原理工大学 边发射激光器光束整形结构、激光器芯片及其制备方法
CN110021875A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 Lg 伊诺特有限公司 表面发射激光器器件和包括其的发光器件
CN110333051A (zh) * 2019-09-03 2019-10-15 江西德瑞光电技术有限责任公司 一种半导体激光芯片的测试设备及方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1697272A (zh) * 2004-08-27 2005-11-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种带有出光窗口的高功率垂直腔面发射激光器
US20120178199A1 (en) * 2011-01-11 2012-07-12 Nanohmics, Inc. Imprinted Semiconductor Multiplex Detection Array
CN104685736A (zh) * 2012-07-27 2015-06-03 统雷有限公司 偏振稳定的宽可调谐短腔激光器
CN103346119A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 上海华力微电子有限公司 一种减小铜互连沟槽关键尺寸的方法
CN107278346A (zh) * 2015-02-20 2017-10-20 Hrl实验室有限责任公司 芯片级功率可调紫外光源
CN107909896A (zh) * 2017-11-13 2018-04-13 孙素贞 一种教学装置及其应用
CN110021875A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 Lg 伊诺特有限公司 表面发射激光器器件和包括其的发光器件
CN108923261A (zh) * 2018-10-24 2018-11-30 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 垂直腔面发射激光器的像素结构及其制作方法
CN109326957A (zh) * 2019-01-02 2019-02-12 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 一体发光区大功率垂直腔面发射激光器
CN109802296A (zh) * 2019-03-01 2019-05-24 太原理工大学 边发射激光器光束整形结构、激光器芯片及其制备方法
CN110333051A (zh) * 2019-09-03 2019-10-15 江西德瑞光电技术有限责任公司 一种半导体激光芯片的测试设备及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Toor et al. Efficient nanostructured ‘black’silicon solar cell by copper‐catalyzed metal‐assisted etching
CN101667715B (zh) 一种单模高功率垂直腔面发射激光器及其制作方法
CN103646997B (zh) 倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制作方法
CN101471534B (zh) 一种制作高亮度半导体锥形激光器/放大器的方法
CN108933382B (zh) 一种光栅、dbr激光器及光栅制备方法
CN113328338B (zh) 光子晶体微腔硅基激光器及其制备方法
CN113707748B (zh) 外延片及光电探测器芯片
CN101867147A (zh) 一种量子级联正多边形微腔激光器及其制作方法
CN208723310U (zh) 一种氧化型垂直腔面激光器
CN102790354B (zh) 垂直腔面发射激光器的制作方法
CN110808533B (zh) 一种高速dfb芯片中含铝材料的高温icp刻蚀方法
CN111682400B (zh) 接触层的制作方法、半导体激光器及其制作方法
CN111146688A (zh) 一种电泵浦垂直外腔面发射激光器芯片及其制备方法
CN114639745B (zh) 一种新型光探测器及其制作方法
US10998697B2 (en) Method of manufacturing surface emitting laser
CN109698465A (zh) 一种高电流注入密度的半导体激光器及其制备方法
EP0501862A1 (fr) Procédé de réalisation d'un laser à semiconducteur à ruban enterré, utilisant une gravure sèche pour former ce ruban et laser obtenu par ce procédé
CN110048305B (zh) 石墨烯-介质dbr单模垂直腔面发射激光器及其制备方法
RU2687501C1 (ru) Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя с антиотражающим покрытием
JP2005116783A (ja) 太陽電池の製造方法およびその方法により製造した太陽電池
CN111934198B (zh) 一种高反射率vcsel芯片的制备方法
JPH04230033A (ja) 半導体装置の製造およびパッシベーション方法
CN112366518A (zh) 一种分布式反馈激光器及其制备方法
CN112002788A (zh) Iii族氮化物基分布式布拉格反射镜及其制备方法
KR20100070282A (ko) 질화물 반도체장치의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200512

RJ01 Rejection of invention patent application after publication