CN114300942A - 一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以GaAs‑OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器及制备方法，包括：由施主晶圆上表面结构和受主晶圆上表面结构键合而成的GaAs‑OI复合晶圆；GaAs‑OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底、光模式损耗层、介质层和单晶GaAs薄膜层；GaAs‑OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层上生长有底发射VCSEL外延结构，GaAs‑OI复合晶圆的Si衬底的下表面设有反射膜。本发明将底发射VCSEL激光器的外延结构生长在GaAs‑OI复合晶圆上，可以实现VCSEL激光器超大规模集成，进一步提高器件输出激光的性能，从而促进VCSEL激光器在相关领域的工业应用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器及制备方法。
背景技术
随着微电子产业中半导体器件特征尺寸不断变小，对传统平面器件而言，通过不断缩小器件的尺寸来提高性能的方法遇到了越来越大的困难，集成度每进一步都会遇到巨大的困难。对此，国际学术界普遍认为采用高迁移率的材料，如Ge和GaAs等III-V族化合物半导体制备相关器件，得到在同样尺寸下，明显优于Si基器件的性能；此外，由于掺杂浓度较低，绝缘体上半导体(SOI)结构的薄膜全耗尽工作模式对短沟道效应具有出色的抗扰性。因此，SOI结构有望集成到未来的半导体器件中，并遵循摩尔定律维持超大规模集成的发展，且近年来，SOI技术已经发展成为制造超大规模集成电路的主流技术之一。
为了制得超大规模集成的阵列VCSEL激光器，SOI结构和GaAs材料的结合为上述想法提供了可能；现有VCSEL激光器一般采用在GaAs衬底上通过分子束外延生长其外延结构后进行光刻、刻蚀、溅射或蒸镀P、N接触等一系列工艺制得最终的器件，且设计的外腔耦合结构多在底发射VCSEL衬底下；其无法实现超大规模集成。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器及制备方法。
本发明公开了一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器，包括：GaAs-OI复合晶圆；
所述GaAs-OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底、光模式损耗层、介质层和单晶GaAs薄膜层；
所述GaAs-OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层上生长有底发射VCSEL外延结构，所述GaAs-OI复合晶圆的Si衬底的下表面设有反射膜。
作为本发明的进一步改进，所述GaAs-OI复合晶圆由施主晶圆上表面结构和受主晶圆上表面结构键合而成；
所述施主晶圆上表面结构包括依次设置在施主晶圆上的过渡层、所述单晶GaAs薄膜层和第一介质层；
所述受主晶圆上表面结构包括依次设置在所述Si衬底上的所述光模式损耗层和第二介质层；
所述第一介质层和第二介质层键合形成所述介质层，自所述过渡层处分离所述单晶GaAs薄膜层和施主晶圆，使所述单晶GaAs薄膜层留在所述Si衬底上，形成所述GaAs-OI复合晶圆。
作为本发明的进一步改进，所述过渡层为石墨过渡层或氢离子注入层。
作为本发明的进一步改进，所述第一介质层和第二介质层采用同一介质材料，所述介质材料包括SiO2、Si3N4、Al2O3和AlN中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述光模式损耗层形成在硅衬底或介质层上；
所述光模式损耗层为经过光刻工艺后形成的带沟槽、台面的结构，形成折射率差，用于将异相光模式损耗掉，输出同相光模式。。
作为本发明的进一步改进，所述反射膜为半导体激光反射膜。
作为本发明的进一步改进，所述单晶GaAs薄膜层、介质层、光模式损耗层、Si衬底和反射膜共同构成所述底发射VCSEL激光器的外腔反馈结构。
本发明还公开了一种上述发射VCSEL激光器的制备方法，包括：
制备GaAs-OI复合晶圆，其中，所述GaAs-OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底、光模式损耗层、介质层和单晶GaAs薄膜层；
在所述GaAs-OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层上生长底发射VCSEL外延结构；
在所述GaAs-OI复合晶圆的Si衬底的下表面制备反射膜。
作为本发明的进一步改进，所述制备GaAs-OI复合晶圆，包括：
制备施主晶圆上表面结构：
在施主晶圆上制备易于受横向外力断裂的石墨过渡层；
在所述石墨过渡层上外延生长单晶GaAs薄膜层；
在所述单晶GaAs薄膜层上制备第一介质层，并对所述第一介质层研磨抛光，使其平整；
制备受主晶圆上表面结构：
在单晶Si衬底上或介质层表面制备光模式损耗层；
在所述光模式损耗层上表面继续沉积同所述第一介质层材料一致的介质层材料，形成第二介质层，并通过研磨抛光使其平整；
制备GaAs-OI复合晶圆：
将第一介质层和第二介质层键合，使施主晶圆上表面结构、受主晶圆上表面结构结合，形成复合晶圆；
向施主晶圆施加一个横向的外部压力，使复合晶圆在石墨过渡层处横向分裂去除施主晶圆以及部分石墨过渡层；
通过腐蚀和磨抛法将所述GaAs单晶薄膜层残留的石墨过渡层研磨掉，得到所述GaAs-OI复合晶圆。
作为本发明的进一步改进，所述制备GaAs-OI复合晶圆，包括：
制备施主晶圆上表面结构：
在施主晶圆上外延生长单晶GaAs薄膜层；
从单晶GaAs薄膜上表面进行氢离子注入，在所述施主晶圆与单晶GaAs薄膜层的临界处形成氢离子注入层；
在所述单晶GaAs薄膜层上制备第一介质层，并对所述第一介质层研磨抛光，使其平整；
制备受主晶圆上表面结构：
在单晶Si衬底上或介质层表面制备光模式损耗层；
在所述光模式损耗层上表面继续沉积同所述第一介质层材料一致的介质层材料，形成第二介质层，并通过研磨抛光使其平整；
制备GaAs-OI复合晶圆：
将第一介质层和第二介质层键合，使施主晶圆上表面结构、受主晶圆上表面结构结合，形成复合晶圆；
对复合晶圆进行退火，在氢离子注入层附近引起晶片的横向分裂，使复合晶圆在氢离子注入层处横向分裂去除施主晶圆以及部分氢离子注入层；
通过腐蚀和磨抛法将所述GaAs单晶薄膜层残留的氢离子注入层研磨掉，得到所述GaAs-OI复合晶圆。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明将底发射VCSEL激光器的外延结构生长在GaAs-OI复合晶圆上，可以实现VCSEL激光器超大规模集成，进一步提高器件输出激光的性能，从而促进VCSEL激光器在相关领域的工业应用。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器的结构示意图；
图2为本发明一种实施例公开的以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器的制备方法的流程图；
图3a为本发明实施例1公开的施主晶圆结构的制备流程图；
图3b为本发明实施例2公开的施主晶圆结构的制备流程图；
图4为本发明实施例1公开的以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器的制备流程图；
图5为本发明实施例2公开的以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器的制备流程图。
图中：
10、Si衬底；11、光模式损耗层；12、介质层；13、单晶GaAs薄膜层；14、底发射VCSEL外延结构；15、反射膜；16、过渡层；17、第一介质层；18、第二介质层；19、施主晶圆衬底。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器，包括：GaAs-OI复合晶圆、底发射VCSEL外延结构14和反射膜15；其中，
本发明的GaAs-OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底10、光模式损耗层11、介质层12和单晶GaAs薄膜层13；GaAs-OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层13上生长有底发射VCSEL外延结构14，GaAs-OI复合晶圆的Si衬底10的下表面设有反射膜15，Si衬底10、光模式损耗层11、介质层12和单晶GaAs薄膜层13和反射膜15共同构成底发射VCSEL激光器的外腔反馈结构。
具体的：
本发明的GaAs-OI复合晶圆由施主晶圆上表面结构和受主晶圆上表面结构通过二者介质层键合、分裂转移施主晶圆上的GaAs单晶薄膜层至受主晶圆表面结构上形成，施主晶圆上表面结构包括依次设置在施主晶圆衬底(GaAs衬底)19上的过渡层16、单晶GaAs薄膜层13和第一介质层17，受主晶圆上表面结构包括依次设置在受主晶圆(Si衬底10)上的光模式损耗层11和第二介质层18；施主晶圆上表面结构的第一介质层17和受主晶圆上表面结构的第二介质层18键合形成如图1所示的介质层12，而后自过渡层16处分离单晶GaAs薄膜层13和施主晶圆19，使单晶GaAs薄膜层13留在Si衬底10上，形成GaAs-OI复合晶圆。
进一步，过渡层16为石墨过渡层或氢离子注入层，第一介质层17和第二介质层18采用同一介质材料，便于直接键合，介质材料包括SiO2、Si3N4、Al2O3和AlN中的一种；
进一步，光模式损耗层11为在Si衬底10表面经过光刻工艺后形成的带沟槽、台面的结构，并填充介质层材料，形成折射率差，用于将异相光模式损耗掉，输出同相光模式；第二介质层18填充光模式损耗层11的沟槽，且上表面保持平整，反射膜15为半导体激光反射，如Si3N4膜。或者，光模式损耗层11还可形成在第一介质层17或第二介质层18上，如在第二介质层18的上表面刻蚀形成沟槽、台面的结构，沟槽内抽真空或填充不同于介质层折射率的材料，而后将第一介质层17与第二介质层18进行键合以形成介质层12。
如图2所示，本发明提供一种上述发射VCSEL激光器的制备方法，包括：
步骤1、制备GaAs-OI复合晶圆，其中，GaAs-OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底、光模式损耗层、介质层和单晶GaAs薄膜层；
如图3a、4所示，具体包括：
步骤11、制备施主晶圆上表面结构：
在施主晶圆19上制备易于受横向外力断裂的厚度50-200nm的石墨过渡层16；
在石墨过渡层16上外延生长单晶GaAs薄膜层13；
在单晶GaAs薄膜层13上制备第一介质层17，并对第一介质层17研磨抛光，使其平整；
步骤12、制备受主晶圆上表面结构：
在单晶Si衬底10上表面制备光模式损耗层11，通过光刻工艺得到沟槽、台面结构，并沉积介质层材料，填满沟槽结构，在Si材料、介质层材料分界处形成折射率差，构成光模式损耗层；
在光模式损耗层11上表面继续沉积同第一介质层材料一致的介质层材料，形成第二介质层12，并通过研磨抛光使其平整；
步骤13、制备GaAs-OI复合晶圆：
将第一介质层17和第二介质层18键合，使施主晶圆上表面结构、受主晶圆上表面结构结合，形成复合晶圆；
向施主晶圆施加一个横向的外部压力，使复合晶圆在石墨过渡层处横向分裂去除施主晶圆19以及部分石墨过渡层16；
通过腐蚀和磨抛法将GaAs单晶薄膜层13残留的石墨过渡层16研磨掉，得到GaAs-OI复合晶圆。
或者，
如图3b、5所示，具体包括：
步骤11’、制备施主晶圆上表面结构：
在施主晶圆上19外延生长单晶GaAs薄膜层13；
从单晶GaAs薄膜13上表面进行氢离子注入，在施主晶圆与单晶GaAs薄膜层的临界处形成氢离子注入层(过渡层16)；
在单晶GaAs薄膜层13上制备第一介质层17，并对第一介质层17研磨抛光，使其平整；
步骤12’、制备受主晶圆上表面结构：
在单晶Si衬底10上表面制备光模式损耗层11，通过光刻工艺得到沟槽、台面结构，并沉积介质层材料，填满沟槽结构，在Si材料、介质层材料分界处形成折射率差，构成光模式损耗层；
在光模式损耗层11上表面继续沉积同第一介质层材料一致的介质层材料，形成第二介质层12，并通过研磨抛光使其平整；
步骤13’、制备GaAs-OI复合晶圆：
将第一介质层17和第二介质层18键合，使施主晶圆上表面结构、受主晶圆上表面结构结合，形成复合晶圆；
对复合晶圆进行退火，在氢离子注入层附近引起晶片的横向分裂，使复合晶圆在氢离子注入层处横向分裂去除施主晶圆19以及部分氢离子注入层；
通过腐蚀和磨抛法将GaAs单晶薄膜层13残留的氢离子注入层研磨掉，得到GaAs-OI复合晶圆。
步骤2、在GaAs-OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层13上生长底发射VCSEL外延结构14，底发射VCSEL外延结构14包括：N-DBR层、下波导层、有源区、上波导层、氧化限制层、P-DBR层。刻蚀VCSEL台面、湿法氧化制作氧化孔径、溅射金属制做N接触、P接触，得到GaAs-OI基底发射VCSEL激光器；
步骤3、在GaAs-OI复合晶圆的Si衬底10的下表面制备反射膜15，Si衬底10、光模式损耗层11、介质层12和单晶GaAs薄膜层13和反射膜15共同构成底发射VCSEL激光器的外腔反馈结构。
实施例1：
如图4所示，本发明提供一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器及制备方法，包括：
采用PECVD在单晶GaAs衬底上进行石墨过渡层16的制备，利用去除了各种杂质、纯度高于99.99％的石墨靶材直流溅射到单晶GaAs衬底上，形成易分裂的石墨过渡层，厚度约为50-200nm；
在石墨过渡层16上表面利用MBE外延生长GaAs单晶薄膜层13；进一步，GaAs单晶薄膜层13的厚度为100-1000nm，优选为100-500nm；
在GaAs单晶薄膜层13上制备SiO2介质层；具体的制备方法为：采用SiH4、N2O两种气体作为反应气体，采用PECVD法在200℃条件下制备出SiO2介质层，对介质层表面研磨抛光，使其平整，易于直接键合；
上述步骤制备得到施主晶圆及其上表面结构；
在清洗、涂抹粘结剂处理后的单晶Si衬底10上表面旋涂光刻胶并前烘，经曝光显影、后烘、刻蚀后，制得光损耗层的凹凸沟槽、台面结构，并去胶清洗；
在沟槽、台面结构上表面制备SiO2介质层，生长介质层厚度至少大于相移层结构中的沟槽深度，优选地介质层材料在填满相移层结构应继续生长超过2μm，并通过磨抛法将介质层研磨平整，使其易于直接键合；
上述步骤制备得到受主晶圆及其相关结构；
本发明的GaAs-OI复合晶圆制备为将上述制得施主晶圆、受主晶圆的介质层之间，通过原子间力键合的方式进行直接键合，使施主晶圆、受主晶圆及其表面相关结构紧密结合；
在施主晶圆上施加一个横向的外力，使键合得到的复合结构在石墨过渡层处横向分裂去除单晶GaAs衬底、石墨过渡层，得到单晶GaAs-OI复合晶圆，其结构依次为Si衬底、光模式损耗层、SiO2介质层和GaAs单晶薄膜层；
通过化学腐蚀和机械磨抛法将GaAs单晶薄膜层表面残留的石墨过渡层研磨掉，得到高质量的GaAs单晶薄膜层表面。
通过MBE制作底发射VCSEL激光器外延结构14，具体制备方法为：
在GaAs-OI复合晶圆单晶GaAs上表面一次外延生长N-DBR层、P-DBR层、下波导层、有源区、上波导层、氧化限制层、P-DBR层。得到底发射VCSEL外延片。经曝光、正胶显影以及相关流程的光刻工艺后，刻蚀VCSEL台面，刻蚀深度达有源区下；湿法氧化制作氧化孔径；经曝光、负胶显影以及相关流程的光刻工艺后，由PECVD溅射金属制作N电极；RIE刻蚀对VCSEL激光器开孔；由PECVD溅射金属制作P电极；得到GaAs-OI基底发射VCSEL激光器；
在GaAs-OI复合晶圆Si衬底底面蒸镀制得反射膜15，反射率应大于50％，进一步，大于90％。
实施例2：
如图5所示，本发明提供一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器及制备方法，包括：
在单晶Ge衬底上由MBE外延生长一层单晶GaAs薄膜13，从单晶GaAs薄膜13上表面氢离子注入，注入剂量为0.8×1017cm-2，在单晶Ge衬底接近其与单晶GaAs薄膜界面氢离子投影射程形成易分裂的过渡层；
过渡层上表面利用MBE外延生长GaAs单晶薄膜层；进一步，GaAs单晶薄膜层的厚度为100-1000nm，优选为100-500nm；
在GaAs单晶薄膜层上制备SiO2介质层；具体的制备方法为：采用SiH4、N2O两种气体作为反应气体，采用PECVD法在200℃条件下制备出SiO2层，对介质层表面研磨抛光，使其平整，易于直接键合；
上述步骤制备得到施主晶圆及其相关结构；
在清洗、涂抹粘结剂处理后的单晶Si衬底上表面旋涂光刻胶并前烘，经曝光显影、后烘、刻蚀后，制得光损耗层的凹凸沟槽、台面结构，并去胶清洗；
在沟槽、台面结构上表面制备SiO2介质层，生长介质层厚度至少大于相移层结构中的沟槽深度，优选地介质层材料在填满相移层结构应继续生长超过2μm，并通过磨抛法将介质层研磨平整，使其易于直接键合
上述步骤制备得到受主晶圆及其相关结构；
本发明的GaAs-OI复合晶圆制备为将上述制得施主晶圆、受主晶圆的介质层之间，通过原子间力键合的方式进行直接键合，使施主晶圆、受主晶圆及其表面相关结构紧密结合；
并在N2环境中350～400℃的热处理导致GaAs衬底在注入氢离子投影射程范围附近引起晶片的横向分裂，以完成施主晶圆上单晶GaAs薄膜向受主晶圆的转移，形成GaAs-OI复合晶圆，其结构依次为Si衬底、光模式损耗层、SiO2介质层和GaAs单晶薄膜层；
通过化学腐蚀和机械磨抛法将GaAs单晶薄膜层表面残留的石墨过渡层研磨掉，得到高质量的GaAs单晶薄膜层表面。
通过MBE制作底发射VCSEL激光器外延结构，具体制备方法为：
在GaAs-OI复合晶圆单晶GaAs上表面一次外延生长N-DBR层、P-DBR层、下波导层、有源区、上波导层、氧化限制层、P-DBR层。得到底发射VCSEL外延片。经曝光、正胶显影以及相关流程的光刻工艺后，刻蚀VCSEL台面，刻蚀深度达有源区下；湿法氧化制作氧化孔径；经曝光、负胶显影以及相关流程的光刻工艺后，由PECVD溅射金属制作N电极；RIE刻蚀对VCSEL激光器开孔；由PECVD溅射金属制作P电极；得到GaAs-OI基底发射VCSEL激光器；
在GaAs-OI复合晶圆Si衬底底面蒸镀制得反射膜，反射率应大于50％，进一步，大于90％。
本发明的优点为：
本发明将底发射VCSEL激光器外延层结构制备在GaAs-OI复合晶圆上，由于低掺杂浓度，绝缘体上半导体结构(SOI)的完全耗尽操作模式对短沟道效应具有极好的免疫力，可提高器件的集成度，让VCSEL激光器集成更大的阵列，得到大功率输出；利用SOI结构中的GaAs单晶薄膜层、作为VCSEL激光器相移结构的埋氧化层、Si衬底、反射膜作为VCSEL的外腔反馈系统，可提高激光器相关性能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种以GaAs-OI基为外腔反馈的底发射VCSEL激光器，其特征在于，包括：GaAs-OI复合晶圆；
所述GaAs-OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底、光模式损耗层、介质层和单晶GaAs薄膜层；
所述GaAs-OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层上生长有底发射VCSEL外延结构，所述GaAs-OI复合晶圆的Si衬底的下表面设有反射膜。
2.如权利要求1所述的底发射VCSEL激光器，其特征在于，所述GaAs-OI复合晶圆由施主晶圆上表面结构和受主晶圆上表面结构键合而成；
所述施主晶圆上表面结构包括依次设置在施主晶圆上的过渡层、所述单晶GaAs薄膜层和第一介质层；
所述受主晶圆上表面结构包括依次设置在所述Si衬底上的所述光模式损耗层和第二介质层；
所述第一介质层和第二介质层键合形成所述介质层，自所述过渡层处分离所述单晶GaAs薄膜层和施主晶圆，使所述单晶GaAs薄膜层留在所述Si衬底上，形成所述GaAs-OI复合晶圆。
3.如权利要求2所述的底发射VCSEL激光器，其特征在于，所述过渡层为石墨过渡层或氢离子注入层。
4.如权利要求2所述的底发射VCSEL激光器，其特征在于，所述第一介质层和第二介质层采用同一介质材料，所述介质材料包括SiO2、Si3N4、Al2O3和AlN中的一种。
5.如权利要求1所述的底发射VCSEL激光器，其特征在于，所述光模式损耗层形成在硅衬底或介质层上；
所述光模式损耗层为经过光刻工艺后形成的带沟槽、台面的结构，形成折射率差，用于将异相光模式损耗掉，输出同相光模式。
6.如权利要求1所述的底发射VCSEL激光器，其特征在于，所述反射膜为半导体激光反射膜。
7.如权利要求1所述的底发射VCSEL激光器，其特征在于，所述单晶GaAs薄膜层、介质层、光模式损耗层、Si衬底和反射膜共同构成所述底发射VCSEL激光器的外腔反馈结构。
8.一种如权利要求1～7中任一项所述的发射VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，包括：
制备GaAs-OI复合晶圆，其中，所述GaAs-OI复合晶圆包括沿上下方向依次设置的Si衬底、光模式损耗层、介质层和单晶GaAs薄膜层；
在所述GaAs-OI复合晶圆的单晶GaAs薄膜层上生长底发射VCSEL外延结构；
在所述GaAs-OI复合晶圆的Si衬底的下表面制备反射膜。
9.如权利要求8所述的发射VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，所述制备GaAs-OI复合晶圆，包括：
制备施主晶圆上表面结构：
在施主晶圆上制备易于受横向外力断裂的石墨过渡层；
在所述石墨过渡层上外延生长单晶GaAs薄膜层；
在所述单晶GaAs薄膜层上制备第一介质层，并对所述第一介质层研磨抛光，使其平整；
制备受主晶圆上表面结构：
在单晶Si衬底上或介质层表面制备光模式损耗层；
在所述光模式损耗层上表面继续沉积同所述第一介质层材料一致的介质层材料，形成第二介质层，并通过研磨抛光使其平整；
制备GaAs-OI复合晶圆：
将第一介质层和第二介质层键合，使施主晶圆上表面结构、受主晶圆上表面结构结合，形成复合晶圆；
向施主晶圆施加一个横向的外部压力，使复合晶圆在石墨过渡层处横向分裂去除施主晶圆以及部分石墨过渡层；
通过腐蚀和磨抛法将所述GaAs单晶薄膜层残留的石墨过渡层研磨掉，得到所述GaAs-OI复合晶圆。
10.如权利要求8所述的发射VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，所述制备GaAs-OI复合晶圆，包括：
制备施主晶圆上表面结构：
在施主晶圆上外延生长单晶GaAs薄膜层；
从单晶GaAs薄膜上表面进行氢离子注入，在所述施主晶圆与单晶GaAs薄膜层的临界处形成氢离子注入层；
在所述单晶GaAs薄膜层上制备第一介质层，并对所述第一介质层研磨抛光，使其平整；
制备受主晶圆上表面结构：
在单晶Si衬底上或介质层表面制备光模式损耗层；
在所述光模式损耗层上表面继续沉积同所述第一介质层材料一致的介质层材料，形成第二介质层，并通过研磨抛光使其平整；
制备GaAs-OI复合晶圆：
将第一介质层和第二介质层键合，使施主晶圆上表面结构、受主晶圆上表面结构结合，形成复合晶圆；
对复合晶圆进行退火，在氢离子注入层附近引起晶片的横向分裂，使复合晶圆在氢离子注入层处横向分裂去除施主晶圆以及部分氢离子注入层；
通过腐蚀和磨抛法将所述GaAs单晶薄膜层残留的氢离子注入层研磨掉，得到所述GaAs-OI复合晶圆。
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| CN110491826A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-22 | 北京工业大学 | 化合物半导体单晶薄膜层的转移方法及单晶GaAs-OI复合晶圆的制备方法 |
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