CN118448989A - 一种双介质dbr型垂直腔面发射激光器及其制备方法 - Google Patents

一种双介质dbr型垂直腔面发射激光器及其制备方法 Download PDF

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CN118448989A CN202410625013.1A CN202410625013A CN118448989A CN 118448989 A CN118448989 A CN 118448989A CN 202410625013 A CN202410625013 A CN 202410625013A CN 118448989 A CN118448989 A CN 118448989A
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陈弘
李欣欣
李云
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Yangtze River Delta Physics Research Center Co ltd
Institute of Physics of CAS
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Yangtze River Delta Physics Research Center Co ltd
Institute of Physics of CAS
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Abstract

本发明实施例涉及一种双介质分布式布拉格反射器(DBR)型垂直腔面发射激光器(VCSEL)及其制备方法。双介质DBR型垂直腔面发射激光器自下而上包括：导电热沉层、第一金属电极层、第一介质DBR层、第一透明导电层、第一电流窗口、有源层、第二电流窗口、第二透明导电层、第二介质DBR层和第二金属电极层；第二金属电极层上开有出光窗口，出光窗口与第一电流窗口和第二电流窗口在投影方向的位置相对应；出光窗口的截面尺寸大于第一及第二电流窗口的截面尺寸；第一透明导电层和有源层之间还包括第一离子注入隔离区，第一离子注入隔离区包围着第一电流窗口；第二透明导电层和有源层之间还包括第二离子注入隔离隔离区，第二离子注入隔离区包围着第二电流窗口。

Description

一种双介质DBR型垂直腔面发射激光器及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种双介质DBR型垂直腔面发射激光器及其制备方法。
背景技术
垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一种特殊类型的激光器，其光学腔沿着垂直方向排列。在VCSEL中，分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)是其重要组成，用于构建VCSEL的光学腔。在VCSEL中，上下分布式布拉格反射器位于光学腔的顶部和底部，用来反射光子并增强光学腔中的光场。这种反射允许光在光学腔内来回反射，从而增加光子激发的机会，促进激光输出。
典型的氧化限制型VCSEL或质子注入型VCSEL在器件制备上均遇到了一系列技术挑战。例如，DBR中生长的外延层存在导电性差、散热性差、与衬底的晶格不匹配以及折射率差异较小等问题，这些问题在镓氮基和铟磷基器件中尤为突出。又如，在氧化限制型VCSEL中，需要通过氧化工艺实现对电流限制孔径大小即电场的控制，但这种氧化过程对于实现精确的结构尺寸控制十分困难，形成的光学腔尺寸可能会产生偏差，从而影响器件的性能和稳定性。再如，质子注入型VCSEL需要将质子深入到DBR区域(um级)来形成注入隔离以实现对电场的控制，注入工艺难度较大，难以确保质子注入的准确性和一致性，增加了器件制备的难度。
因此，改进技术路线并优化工艺，将是提升VCSEL性能和可靠性的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供了一种双介质分布式布拉格反射器DBR型垂直腔面发射激光器及其制备方法，该VCSEL结构采用透明导电层加双介质DBR替代传统外延DBR层，避免了外延生长中有源层和外延DBR的不匹配问题，并实现更高的反射率，降低了阈值电流，实现快速激射，同时，利用离子注入隔离技术精确控制电流窗口大小，使器件输出低阈值的单模激光，提升了产品的可靠性和成品率，降低了制备的工艺难度。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种双介质分布式布拉格反射器DBR型垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：
在晶圆衬底上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层和p型半导体层；
在所述p型半导体层上制备第一掩蔽层，对未被所述第一掩蔽层覆盖的p型半导体层进行离子注入，形成第一离子注入隔离区，之后去除所述第一掩蔽层，所述p型半导体层未被离子注入的区域形成第一电流窗口；注入的离子由p型半导体层表面至有源层表面纵向分布；
在所述p型半导体层上制备第一透明导电层；
在所述第一透明导电层上制备第一介质DBR层；
在所述第一介质DBR层上制备第二掩蔽层，利用第二掩蔽层对所述第一介质DBR层进行选择性刻蚀至第一透明导电层，在所述第一介质DBR层上形成第一电极孔，之后去除所述第二掩蔽层；
沉积第一金属电极层；所述第一金属电极层覆盖所述第一介质DBR层和所述第一电极孔中露出的第一透明导电层；
在所述第一金属电极层上形成导电热沉层；
去除晶圆衬底和缓冲层，并去除选择停止层，露出所述n型半导体层的表面；
在所述n型半导体层上制备第三掩蔽层，对未被所述第三掩蔽层覆盖的n型半导体层进行离子注入，形成第二离子注入隔离区，之后去除所述第三掩蔽层，所述n型半导体层未被离子注入的区域形成第二电流窗口；注入的离子由n型半导体层表面至有源层表面纵向分布；
在所述n型半导体层上制备第二透明导电层；
在所述第二透明导电层上制备第二介质DBR层；
在所述第二介质DBR层上制备第四掩蔽层，利用第四掩蔽层对所述第二介质DBR层进行选择性刻蚀至第二透明导电层，在所述第二介质DBR层上形成第二电极孔，之后去除所述第四掩蔽层；
沉积第二金属电极层，并形成出光窗口；所述出光窗口的位置与所述第二电流窗口相对应，所述第二金属电极层覆盖除所述出光窗口所在位置之外的所述第二介质DBR层以及由所述第二电极孔中露出的第二透明导电层。
优选的，在所述第一金属电极层上形成导电热沉层具体包括：
在所述第一金属电极层上制备键合层，并通过所述键合层键合至导电热沉层上；或者，
在所述第一金属电极层上利用电镀技术制备所述导电热沉层。
优选的，所述第一介质DBR层、第二介质DBR层、第一透明导电层和第二透明导电层构成器件的光学限制层；所述第一透明导电层、第二透明导电层、第一离子注入隔离区和第二离子注入隔离区构成器件的电流限制层；通过所述离子注入隔离区对有源层中的电流进行的限制隔离；
所述第一电流窗口和第二电流窗口为平面结构。
优选的，所述第一电极孔的位置远离第一电流窗口的边界大于第一设定距离，且所述第一电流窗口至所述第一电极孔所对应的第一透明导电层的电阻小于第一设定阻值；所述第二电极孔的位置远离第二电流窗口的边界大于第二设定距离，且所述第二电流窗口至所述第二电极孔所对应的第二透明导电层的电阻小于第二设定阻值；
所述第一透明导电层的截面尺寸大于所述第一电流窗口的横向尺寸；所述第一透明导电层的截面尺寸大于两侧的所述第一电极孔的最外侧之间间距；所述第二透明导电层的截面尺寸大于第二电流窗口的横向尺寸；所述第二透明导电层的截面尺寸大于两侧第二电极孔的最外侧之间间距；
所述第二电流窗口和所述第一电流窗口的投影位置至少部分重叠；
所述出光窗口的截面尺寸大于所述第二电流窗口的横向尺寸。
优选的，所述沉积第二金属电极层，并形成出光窗口具体包括：
在所述第二介质DBR层上与所述第二电流窗口相对应的位置制备第五掩蔽层；
沉积第二金属电极层；所述第二金属电极层覆盖所述第二介质DBR层、第五掩蔽层和所述第二电极孔中露出的第二透明导电层；
去除所述第五掩蔽层及沉积在所述第五掩蔽层之上的第二金属电极层，露出所述第五掩蔽层下方的第二介质DBR层，形成所述出光窗口。
优选的，所述沉积第二金属电极层，并形成出光窗口具体包括：
沉积第二金属电极层；所述第二金属电极层覆盖所述第二介质DBR层和所述第二电极孔中露出的第二透明导电层；
对所述第二金属电极层进行选择性刻蚀，去除所述第二电流窗口对应位置的第二金属电极层，形成所述出光窗口。
优选的，形成所述第一离子注入隔离区的离子注入的方法包括：离子束注入、多能量离子注入、射频注入、等离子体浸没离子注入、共注入中的一种或几种；离子注入所用材料选自：氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳、钛中的一种或多种；
形成所述第二离子注入隔离区的离子注入隔离的方法包括：离子束注入、多能量离子注入、射频注入、等离子体浸没离子注入、共注入中的一种或几种；离子注入所用材料选自：氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳、铁、钴中的一种或多种；
所述第一离子注入隔离区和所述第二离子注入隔离区的电阻率均大于1×103Ω.cm。
优选的，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材料分别为ITO、氧化锌、碳化硅、石墨烯、导电聚合物或薄层金属中的一种；
所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材料电阻率均小于0.05Ω.cm，对于激光器所发射的激光的中心波长的透射率大于70％。
优选的，所述第一介质DBR层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化镍、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化锆中的一种或多种；所述第一介质DBR层的反射率大于99％；
所述第二介质DBR层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化镍、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化锆中的一种或多种；所述第二介质DBR层的反射率大于98％，且小于所述第一DBR的反射率。
进一步优选的，所述第一介质DBR层为第一介质材料对；构成第一介质材料对的两种不同介质的折射率之差不小于0.1；
所述第二介质DBR层为第二介质材料对；构成第二介质材料对的两种不同介质的折射率之差不小于0.1。
第二方面，本发明提供了一种上述第一方面所述制备方法制备得到的双介质分布式布拉格反射器DBR型垂直腔面发射激光器，所述双介质DBR型垂直腔面发射激光器自下而上包括：导电热沉层、第一金属电极层、第一介质DBR层、第一透明导电层、第一电流窗口、有源层、第二电流窗口、第二透明导电层、第二介质DBR层和第二金属电极层；
所述第二金属电极层上开有出光窗口，所述出光窗口与所述第一电流窗口和第二电流窗口在投影方向的位置相对应，并且，所述第二电流窗口和所述第一电流窗口的投影位置至少部分重叠；所述出光窗口的截面尺寸大于所述第二电流窗口的截面尺寸；
所述第一透明导电层和所述有源层之间还包括第一离子注入隔离区，所述第一电流窗口被所述第一离子注入隔离区包围；
所述第二透明导电层和所述有源层之间还包括第二离子注入隔离区，所述第二电流窗口被所述第二离子注入隔离区包围。
优选的，所述导电热沉层和第一金属电极层之间还具有键合层。
本发明实施例提供的双介质分布式布拉格反射器(DBR)型垂直腔面发射激光器的制备方法。本方法采用离子注入隔离技术代替传统氧化工艺，能够避免由于氧化过程带来的电流限制孔径尺寸控制不精确的问题，从而实现了对电场的精确控制；同时，采用了上下双介质DBR结构以及透明导电层，取代了传统的外延DBR层，这样的方案不仅避免了外延生长中有源层和外延DBR的不匹配问题，也实现了电流的扩展，仅需更薄的DBR层对就能形成更高反射率的谐振腔，实现对光场更好地限制，进而提高激光器的性能和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的双介质分布式布拉格反射器(DBR)型垂直腔面发射激光器(VCSEL)的制备方法流程图；
图2为本发明实施例提供的在晶圆衬底上外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层和p型半导体层的结构图；
图3为本发明实施例提供的制备方法流程中的结构图之一；
图4为本发明实施例提供的制备方法流程中的结构图之二；
图5为本发明实施例提供的制备方法流程中的结构图之三；
图6为本发明实施例提供的制备方法流程中的结构图之四；
图7为本发明实施例提供的制备方法流程中的结构图之五；
图8为本发明实施例提供的制备方法流程中的结构图之六；
图9为本发明实施例提供的制备方法流程中去除第四掩蔽层后的俯视结构图；
图10a为本发明实施例提供的一种VCSEL的器件结构的剖面示意图；
图10b为本发明实施例提供的一种VCSEL的器件结构的俯视图；
图11a为本发明实施例提供的另一种VCSEL的器件结构的剖面图；
图11b为本发明实施例提供的另一种VCSEL的器件结构的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供了一种双介质分布式布拉格反射器(DBR)型垂直腔面发射激光器(VCSEL)的制备方法，该方法相比于现有的VCSEL的制备方法具有更好的工艺可控性。
图1为本发明实施例提供的制备方法的步骤流程图。图2-图11分别为制备过程中不同步骤后所形成的结构示意，为便于理解，先说明图中标记：衬底晶圆1、缓冲层2、选择停止层3、n型半导体层4、有源层5、p型半导体层6、第一离子注入隔离区7、第一电流窗口8、第一透明导电层9、第一介质DBR层10、第一电极孔11、第一金属电极层12、键合层13、导电热沉层14、第二离子注入隔离区15、第二电流窗口16、第二透明导电层17、第二介质DBR层18、第二电极孔19和第二金属电极层20。
下面结合图1-图11进行说明。本发明的双介质DBR型VCSEL的制备方法主要步骤包括：
步骤10，在晶圆衬底上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层和p型半导体层；
具体的，用于本发明实施例的晶圆衬底可选自镓砷、硅、锗、镓氮、铟磷、碳化硅、蓝宝石中的任一种。
外延生长的具体方式包括：金属有机化合物化学气相淀积、分子束外延、气相外延、液相外延中的一种或几种。外延具体方法优选为金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)或分子束外延(MBE)。
缓冲层用于减小晶格失配和缓解应力，可根据所选衬底确定缓冲层的生长，例如镓砷(GaAs)或铟磷(InP)等，通过缓冲层来保证外延生长过程中的晶格匹配性。
选择停止层的作用，是在后续制备过程中，当去除衬底和外延缓冲层时，起到自动停止的作用，以防止对n型半导体层的损伤，使得制备过程更加可控和稳定。选择停止层的材料可选择具有适当的化学惰性或者相对衬底而去除率更慢的材料，例如氮化铝(AlN)、铟镓磷(InGaP)、铝镓氮(AlGaN)等。
n型半导体层用于提供电子注入有源层，具体材料可选用掺杂的GaAs或InP等。n型半导体层的浓度较高，以确保有效的电子注入。
有源层是激光器的活性部分，通常由体材料、多量子阱(MQW)或多量子点(MQDs)结构组成，电子和空穴在此区域重新组合并辐射光子。
有源层的材料可选自以下一种或多种：硅、锗、镓氮、镓砷、铟磷、碳化硅、硅化锗/硅量子阱、铟镓氮/镓氮量子阱、铝镓氮/镓氮量子阱、铟镓氮/铝镓氮量子阱、铟镓砷/镓砷量子阱、铝镓砷/镓砷量子阱、铟镓砷/铝镓砷量子阱、铟镓砷/铟磷量子阱、铟镓砷磷/铟磷量子阱、铟铝镓砷/铟磷量子阱、硅量子点、锗量子点、镓氮量子点、镓砷量子点、铟磷量子点、硅化锗量子点、铟镓氮量子点、铟镓砷量子点、铝镓砷量子点、铟镓砷量子点等。优选的，选自以下一种或多种：硅化锗/硅量子阱、铟镓氮/镓氮量子阱、铟镓砷/镓砷量子阱、铝镓砷/镓砷量子阱、铟镓砷/铝镓砷量子阱。更优选为以下一种或多种：铟镓氮/镓氮量子阱、铟镓砷/镓砷量子阱、铝镓砷/镓砷量子阱、铟镓砷/铝镓砷量子阱、铟镓砷磷/铟磷量子阱。
p型半导体层用于提供空穴注入有源层，具体材料可选用掺杂的GaAs或InP。p型半导体层的浓度较高，以确保有效的空穴注入。
通过外延制备上述这些结构的具体材料和浓度，可根据具体设计要求来确定，制备后得到的外延基体结构如图2所示。图中标记分别为：1：衬底晶圆、2：缓冲层、3：选择停止层、4：n型半导体层、5：有源层和6：p型半导体层。
步骤20，在p型半导体层上制备第一掩蔽层，对未被第一掩蔽层覆盖的p型半导体层进行离子注入，形成第一离子注入隔离区，之后去除第一掩蔽层，p型半导体层未被离子注入隔离的区域形成第一电流窗口；
其中，注入的离子由p型半导体层表面至有源层表面纵向分布，也即是注入深度布满p型半导体层直至有源区表面。注入后所形成的第一离子注入隔离区为高阻区，电阻率大于1×103Ω.cm。
优选地，形成第一离子注入隔离区的离子注入方法可以包括：离子束注入、多能量离子注入、射频注入、等离子体浸没离子注入、共注入等中的一种或几种；离子注入隔离所用材料选自：氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳、钛中的一种或多种；更优选为：氧、氢、氮、硼中的一种或几种。其中，氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳是通过离子轰击产生与损伤相关的深能级(物理补偿)，用以俘获材料中的载流子；氧、氮、碳、硼、钛是通过离子的注入与材料中存在的物质相结合，产生化学活性深能级状态(化学补偿)，用以俘获材料中的载流子。
步骤30，在p型半导体层上制备第一透明导电层；
其中，第一透明导电层的制备方法具体包括：溅射、蒸发、离子镀膜、湿式涂布法、溶胶-凝胶法、高温热解喷涂、化学气相沉积、高温热解喷涂等中的一种或几种。
第一透明导电层的截面尺寸大于第一电流窗口的横向尺寸。
第一透明导电层的材料为氧化铟锡(ITO)、氧化锌、碳化硅、石墨烯、导电聚合物或薄层金属中的一种；优选为：ITO、氧化锌、碳化硅、石墨烯、银、铝、铜、金中的一种；更优选选为：ITO或氧化锌。
第一透明导电层的材料电阻率小于0.05Ω.cm，对于激光器所发射的激光的中心波长的透射率大于70％。
步骤40，在第一透明导电层上制备第一介质DBR层；
第一介质DBR层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化镍、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化锆中的一种或多种；第一介质DBR层的反射率大于99％；
优选的，第一介质DBR层可以为第一介质材料对；构成第一介质材料对的两种不同介质的折射率之差不小于0.1。
此步骤之后得到的结构如图3所示。
步骤50，在第一介质DBR层上制备第二掩蔽层，利用第二掩蔽层对第一介质DBR层进行选择性刻蚀至第一透明导电层，在第一介质DBR层上形成第一电极孔，之后去除第二掩蔽层。
其中，第一电极孔的位置远离第一电流窗口的边界大于第一设定距离，在本发明具体实施例中优选为大于3um；且第一电流窗口至第一电极孔所对应的第一透明导电层的电阻小于第一设定阻值，在本发明具体实施例中优选为小于10Ω。并且，第一透明导电层的截面尺寸要大于两侧第一电极孔的最外侧之间间距。
步骤60，沉积第一金属电极层；第一金属电极层覆盖第一介质DBR层和第一电极孔中露出的第一透明导电层；
其中，第一金属电极的材料选自金、铝、镍、钛、锌、铂，银、铜、铬、锗、钯、钴、钨中的一种或几种，或其中几种的合金；优选为：金、钛、镍、铝、银、铬、铂中的一种或几种；更优选为：金、钛、镍、铂中的一种或几种。
此步骤之后得到的结构如图4所示。
步骤70，在第一金属电极层上形成导电热沉层；
具体的，形成导电热沉层的方法可以不止一种，例如可以是通过键合方法形成或者电镀方法形成。
第一种，通过键合方法在第一金属电极层上形成导电热沉层，需要先在第一金属电极层上制备键合层，如图5所示，然后通过键合层键合至导电热沉层上。
其中，键合层的材料选自：金锡、铟、铜锡、金硅、银、固化胶中的任一种；键合方法包括：金属扩散键合、金属共晶键合、低温直接键合、等离子体辅助键合等。
导电热沉层选自：单金属基板、合金基板、陶瓷基板中的一种或几种；其中，单金属基板的材料优选自：金、铜、铝、银中的一种或几种；合金基板的材料优选自：钼铜、钨铜、铬铜中的一种或几种；陶瓷基板的材料优选自：铝氮、金刚石、碳化硅中的一种或几种；优选地，所述陶瓷基板的热导率大于300W/(m·K)。
通过键合方法在第一金属电极层上形成导电热沉层，所得到的激光器的最终结构如图10所示。
第二种，通过电镀方法在第一金属电极层上形成导电热沉层，可以直接在第一金属电极层上利用电镀技术制备导电热沉层。
其中，电镀的金属选自：铜、金、铬、镍、锌、银、钛中的一种或多种，更优选为铜或铬。
通过电镀方法在第一金属电极层上形成导电热沉层，所得到的激光器的最终结构如图11所示。
步骤80，去除晶圆衬底和缓冲层，并去除选择停止层，露出n型半导体层的表面；
具体的，去除晶圆衬底和缓冲层所用的方法可以包括：衬底减薄方法、化学机械抛光方法和激光剥离方法等，去除选择停止层的方法可包括：湿法腐蚀方法或干法刻蚀方法。优选的，采用激光剥离方法结合湿法腐蚀方法去除晶圆衬底和缓冲层，以及选择停止层。
按照键合的技术路径，去除选择停止层之前的结构如图6所示。
步骤90，在n型半导体层上制备第三掩蔽层，对未被第三掩蔽层覆盖的n型半导体层进行离子注入，形成第二离子注入隔离区，之后去除第三掩蔽层，n型半导体层未被离子注入的区域形成第二电流窗口；
其中，注入的离子由n型半导体层表面至有源层表面纵向分布，即注入深度布满n型半导体层直至有源区表面。注入后所形成的第二离子注入隔离区为高阻区，电阻率大于1×103Ω.cm。
优选地，形成第二离子注入隔离区的离子注入方法可以包括：离子束注入、多能量离子注入、射频注入、等离子体浸没离子注入、共注入等一种或几种；离子注入隔离所用材料选自：氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳、铁、钴中的一种或多种；更优选为：氧、氢、氮、硼中的一种或几种。其中，氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳是通过离子轰击产生与损伤相关的深能级(物理补偿)，用以俘获材料中的载流子；氧、氮、碳、硼、铁、钴是通过离子的注入与材料中存在的物质相结合，产生化学活性深能级状态(化学补偿)，用以俘获材料中的载流子；
第二电流窗口和第一电流窗口的投影位置至少有部分重叠。
步骤100，在n型半导体层上制备第二透明导电层；
其中，第二透明导电层的制备方法具体包括：溅射、蒸发、离子镀膜、湿式涂布法、溶胶-凝胶法、高温热解喷涂、化学气相沉积、高温热解喷涂等中的一种或几种。
第二透明导电层的截面尺寸大于第二电流窗口的横向尺寸。
第二透明导电层的材料为ITO、氧化锌、碳化硅、石墨烯、导电聚合物或薄层金属中的一种；优选为：ITO、氧化锌、碳化硅、石墨烯、银、铝、铜、金中的一种；更优选选为：ITO或氧化锌。
第二透明导电层的材料电阻率小于0.05Ω.cm，对于激光器所发射的激光的中心波长的透射率大于70％。
步骤110，在第二透明导电层上制备第二介质DBR层；
第二介质DBR层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化镍、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化锆中的一种或多种；第二介质DBR层的反射率大于98％，且小于第一DBR的反射率。
优选的，第二介质DBR层为第二介质材料对；构成第二介质材料对的两种不同介质的折射率之差不小于0.1。
步骤120，在第二介质DBR层上制备第四掩蔽层，利用第四掩蔽层对第二介质DBR层进行选择性刻蚀至第二透明导电层，在第二介质DBR层上形成第二电极孔，之后去除第四掩蔽层。
此步骤之后，按照键合的技术路径，结构如图7所示。按照电镀的技术路径，结构如图8所示。图9为两种技术路径下，去除第四掩蔽层后的俯视结构图。其中，第二电流窗口16是在第二介质DBR层18下方不露出的(后续图10b、图11b也是)，在这里画出是为了表明其与第二电极孔19的位置关系及结构。
上述器件结构中，第二电极孔的位置远离第二电流窗口的边界大于第二设定距离，在本发明具体实施例中优选为大于3um；且第二电流窗口至第二电极孔所对应的第二透明导电层的电阻小于第二设定阻值，在本发明具体实施例中优选为小于10Ω。并且，第二透明导电层的截面尺寸要大于两侧第二电极孔的最外侧之间间距。
步骤130，沉积第二金属电极层，并形成出光窗口；
其中，出光窗口的位置与第二电流窗口相对应，第二金属电极层覆盖除出光窗口所在位置之外的第二介质DBR层以及由第二电极孔中露出的第二透明导电层。优选的，出光窗口的截面尺寸大于第二电流窗口的截面尺寸。
步骤130的具体实现可包括至少以下两种方式：
一种是通过选择性的第二金属电极层沉积形成出光窗口，具体包括：在第二介质DBR层上与第二电流窗口相对应的位置制备第五掩蔽层；沉积第二金属电极层；第二金属电极层覆盖第二介质DBR层、第五掩蔽层和第二电极孔中露出的第二透明导电层；去除第五掩蔽层及沉积在第五掩蔽层之上的第二金属电极层，露出第五掩蔽层下方的第二介质DBR层，形成出光窗口。具体的去除方法可以包括但不限于剥离。
另一种是通过对沉积第二金属电极层进行刻蚀形成出光窗口，具体包括：沉积第二金属电极层；第二金属电极层覆盖第二介质DBR层和第二电极孔中露出的第二透明导电层；对第二金属电极层进行选择性刻蚀，去除第二电流窗口对应位置的第二金属电极层，形成出光窗口。
第二金属电极的材料选自：金、铝、镍、钛、锌、铂，银、铜、铬、锗、钯、钴、钨中的一种或多种：优选为金、钛、镍、铝、银、铬、铂中的一种或多种，更优选为金、钛、镍、铂中的一种。
通过本发明以上制备方法所得到的双介质DBR型垂直腔面发射激光器，以上下两层的介质DBR和两层透明导电层构成器件的光学限制层，同时，由上下两层透明导电层和两个离子注入隔离区构成器件的电流限制层，通过离子注入隔离区对有源层中的电流进行限制隔离。
本方法由离子注入形成隔离区深入n型半导体层和p型半导体层所形成的区域为高阻区，通过离子注入隔离技术能够精确地控制电流窗口的大小，使得电流窗口形状更为规则，能够可以更好地限制电场，且其工艺易于实现。本发明获得的电流窗口，无凹陷或台面，为平整的平面结构。
本方法采用了利用介质DBR替换传统外延DBR的技术路线，能缓解部分(InP、GaN基)外延压力同时，仅需更薄DBR层对就能形成更高反射率的谐振腔，实现对光场地更好限制。同时，因为不同于外延型DBR结构是导电的，其电流能较为直接地传输，介质DBR不导电，因此，在结构设计上通过透明导电层将电流窗口的电流导向两侧的电极孔，从电极孔的金属处流出。透明导电层起到电流扩展作用，能避免电流堆积而引发的效率变低以及缩短器件寿命。
此外，本方法中通过将外延上的器件转移到导电性、散热性较好的热沉上，再去除原始衬底，来提升器件的散热性和光电性能。
通过上述方法制备得到的双介质DBR型垂直腔面发射激光器，器件结构如图10a-10b(键合方法形成导电热沉层)或图11a-11b(电镀方法形成导电热沉层)所示。
器件结构如图所示，双介质DBR型垂直腔面发射激光器自下而上包括：导电热沉层14、第一金属电极层12、第一介质DBR层10、第一透明导电层9、第一电流窗口8、有源层5、第二电流窗口16、第二透明导电层17、第二介质DBR层18和第二金属电极层20。
第二金属电极层20上开有出光窗口21，出光窗口21与第一电流窗口8和第二电流窗口16在投影方向的位置相对应，并且，第二电流窗口16和第一电流窗口8的投影位置重叠；出光窗口21的截面尺寸大于第二电流窗口16的截面尺寸。
第一透明导电层9和有源层5之间还包括第一离子注入隔离区7，第一电流窗口8被第一离子注入隔离区7包围；第一介质DBR层10上开有第一电极孔11，第一电极孔11呈圆环，在投影方向上的位置位于第一电流窗口8四周。
第二透明导电层17和有源层5之间还包括第二离子注入隔离区15，第二电流窗口16被第二离子注入隔离区15包围；第二介质DBR层18上开有第二电极孔19，第二电极孔19呈圆环，在投影方向上的位置位于第二电流窗口16四周。
在采用键合方法形成导电热沉层的结构中，如图10所示，导电热沉层14和第一金属电极层12之间还具有键合层13。
在上述制备得到的激光器中，VCSEL通过上下金属电极层施加电压注入电流，电流途经上下两层透明导电层和上下两个电流窗口进入有源区，激发其中的电子和空穴，产生光子的辐射。辐射的光子在上下透明导电层和上下介质DBR层(光学限制层)之间来回震荡以实现增益，最终当增益大于损耗，激光从出光口激射。
该结构中，透明导电层和介质DBR共同作用下的光学限制，避免了传统工艺外延生长中有源层和外延DBR不匹配问题的限制，并且介质DBR可以实现比外延DBR更高的反射率，从而有效降低Nth，降低阈值电流，实现快速激射。
该器件中，阈值电流：e为电子电荷；Beff为等价复合系数；Va为有源区的有效体积；Nth为满足振荡条件时产生光增益所必须的有源区的电子密度；ηi为注入效率；ηspon为自发辐射效率。其中，有源区的有效体积是指与电流窗口相对应的有源层的体积。
电流窗口大小决定VCSEL横向电场的大小，较小的电流窗口可以避免横向电场过大导致的多横模输出，同时还能有效降低阈值电流(减小Va)，使VCSEL器件实现低阈值的单模激光输出。因此小尺寸的电流窗口是更为期待实现的。而离子注入隔离技术相较于氧化限制技术可以更为精确地控制小尺寸下电流窗口的大小(横向扩散小)，均匀性好、适合大面积加工、提升产品的可靠性和成品率。同时本专利中离子注入隔离区深度仅在n型半导体层和p型半导体层，相较于传统采用质子注入工艺路线中注入DBR区以控制电流窗口大小技术，其注入的深度更浅，技术难度大大降低，更易控制。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面通过更为具体的实施例进一步说明，但是应当理解，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明本发明的技术方案，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。实施例中为对本方案具体实施所使用到的材料以及试验方法进行的一般性描述，本领域技术人员均可知，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和具体工艺步骤的操作方法及工艺菜单和工艺参数是本领域公知或本领域技术人员无需付出创造性劳动即可获得的。
实施例1
本实施例为一个双介质DBR型垂直腔面发射激光器的具体制备过程，采用键合导电热沉层制备双介质DBR型垂直腔面发射激光器，具体方法包括以下步骤：
1、提供生长工艺所需的晶圆衬底；本实施例选用n型铟磷作为晶圆衬底。
2、在晶圆上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层、p型半导体层；外延方法为金属有机化合物化学气相淀积，有源层材料为铟磷基材料，其中，缓冲层为400nm的n型铟磷、选择停止层为300nm的n型铟镓砷，n型半导体层为500nm的n型铟磷，有源区为非故意掺杂的铟镓砷磷/铟磷量子阱结构，发射的中心波长约为1550nm，p型半导体层为300nm的p型铟磷。
3、在p型半导体上制备第一图形，以第一图形为掩蔽层，通过离子束注入重氢离子(氘离子)，注入能量约为200keV，注入剂量为3×1013cm-2，在p型半导体上形成第一离子注入隔离区。注入后去除掩蔽层形成第一电流窗口，第一电流窗口的截面形状为直径6um的圆。
4、在第一离子注入隔离区和第一电流窗口上采用介质磁控溅射的方式制备第一透明导电层；第一透明导电层材料为30nm碳化硅，电阻率为0.01Ω.cm，对铟磷基激光器中心波长的透射率为98％。
5、在第一透明导电层上制备第一介质DBR层；第一介质DBR层材料为周期性性氧化硅/氧化钛，对激光器中心波长的反射率为99.9％。
6、在第一介质DBR层上制备第二图形，以第二图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第一透明导电层，形成第一电极孔；第一电极孔的形状为宽度5um的圆环，内半径约为50um；去除掩蔽层。将电极孔设计为圆环形状，利于对中心电流窗口电流的均匀注入。
7、沉积第一金属电极，第一金属电极为钛/金电极，厚度为20/120nm；第一金属电极覆盖第一介质DBR层以及第一电极孔底部的第一透明导电层。
8、在第一金属电极上制备键合层，键合层材料为100nm/20nm金/锡。
9、将键合层通过金属扩散键合的方法键合至导电热沉层上，工艺温度为20℃，导电热沉层为碳化硅基板。
10、利用衬底减薄方法去除晶圆衬底以及缓冲层。
11、利用湿法腐蚀去除选择停止层，露出n型半导体层表面。采用体积比磷酸(H3PO4)：双氧水(H2O2)：水(H2O)＝2:3:30的混合液进行铟镓砷选择停止层的腐蚀。
12、在n型半导体上制备第三图形，以第三图形为掩蔽层，通过离子束注入氦离子，注入能量约为600keV，注入剂量为2×1014cm-2，在n型半导体上形成第二离子注入隔离区。注入后去除掩蔽层形成第二电流窗口，第二电流窗口的截面形状为直径6um的圆。
13、在第二离子注入隔离区和第二电流窗口上采用介质磁控溅射的方式制备第二透明导电层；第二透明导电层材料为30nm碳化硅，电阻率为0.01Ω.cm，对铟磷基激光器中心波长的透射率为98％。
14、在第二透明导电层上制备第二介质DBR层；第二介质DBR层材料为周期性性氧化硅/氧化钛，对激光器中心波长的反射率为99.85％。
15、在第二介质DBR层上制备第四图形，以第四图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第二透明导电层，形成第二电极孔；第二电极孔的形状为宽度5um的圆环，内半径约为40um；去除掩蔽层。
16、在第二金属电极上制备第五图形，以第五图形为掩蔽层，沉积第二金属电极，第二金属电极为钛/金电极，厚度为20/120nm；第二金属电极覆盖第二介质DBR层未被掩蔽层遮盖的部分，以及第二电极孔底部的第二透明导电层。
17、去除掩蔽层在第二介质DBR层中间形成出光窗口，出光窗口的截面为半径20um的圆。
实施例2
本实施例为一个双介质DBR型垂直腔面发射激光器的具体制备过程，采用键合导电热沉层制备双介质DBR型垂直腔面发射激光器，具体方法包括以下步骤：
1、提供生长工艺所需的晶圆衬底；本实施例选用n型砷化镓作为晶圆衬底。
2、在晶圆上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层、p型半导体层；外延方法为金属有机化合物化学气相淀积，有源层材料为镓砷基材料，其中，缓冲层为350nm的n型镓砷、选择停止层为300nm的n型铟镓磷，n型半导体层为500nm的n型镓砷，有源区为非故意掺杂的铟镓砷/铝镓砷量子阱结构，发射的中心波长约为940nm，p型半导体层为300nm的p型镓砷。
3、在p型半导体上制备第一图形，以第一图形为掩蔽层，通过等离子体浸没式离子注入注入氧离子，注入能量约为160keV，注入剂量为3×1015cm-2，在p型半导体上形成第一离子注入隔离区，。注入后去除掩蔽层形成第一电流窗口，第一电流窗口的截面形状为直径5um的圆。
4、在第一离子注入隔离区和第一电流窗口上采用电子束蒸发的方式制备第一透明导电层；第一透明导电层材料为2nm/2nm的铂/金，电阻率约为1×10-5Ω.cm，对激光器中心波长的透射率为80％。第一透明导电层设计在谐振腔驻波波谷处以减小吸收。
5、在第一透明导电层上制备第一介质DBR层；第一介质DBR层材料为氧化硅/氧化铌材料对，对激光器中心波长的反射率为99.99％。
6、在第一介质DBR层上制备第二图形，以第二图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第一透明导电层，形成第一电极孔；第一电极孔的形状为宽度5um的圆环，内半径约为60um；去除掩蔽层。
7、沉积第一金属电极，第一金属电极为镍/金电极，厚度为20/100nm；第一金属电极覆盖第一介质DBR层以及第一电极孔底部的第一透明导电层。
8、在第一金属电极上制备键合层，键合层材料为100nm/20nm的金/锡。
9、将键合层通过金属共晶键合的方法键合至导电热沉层上，工艺温度为350℃，导电热沉层选用热胀系数与镓砷材料相接近的钼铜基板。
10、利用湿法腐蚀方法去除晶圆衬底以及缓冲层。采用体积比硫酸(H2SO4)：双氧水(H2O2)：水(H2O)＝1:8:120的混合液进行镓砷衬底及缓冲层的腐蚀。
11、利用湿法腐蚀去除选择停止层，露出n型半导体层表面。采用体积比盐酸(HCl)：水(H2O)＝1:1的混合液进行铟镓磷选择停止层的腐蚀。
12、在n型半导体上制备第三图形，以第三图形为掩蔽层，通过离子束注入氧离子，注入能量约为160keV，注入剂量为1×1015cm-2，在n型半导体上形成第二离子注入隔离区，通过氧注入形成高阻层，引入了双深能级，既能补偿空穴，也能补偿电子。注入后去除掩蔽层形成第二电流窗口，第二电流窗口的截面形状为直径5um的圆。
13、在第二离子注入隔离区和第二电流窗口上采用电子束蒸发的方式制备第二透明导电层；第二透明导电层材料为2nm/2nm的铂/金，电阻率约为1×10-5Ω.cm，对镓砷基激光器中心波长的透射率为80％。
14、在第二透明导电层上制备第二介质DBR层；第二介质DBR层材料为周期性氧化硅/氧化铌材料对，对激光器中心波长的反射率为99.95％。
15、在第二介质DBR层上制备第四图形，以第四图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第二透明导电层，形成第二电极孔；第二电极孔的形状为宽度5um的圆环，内半径约为40um；去除掩蔽层。
16、在第二金属电极上制备第五图形，以第五图形为掩蔽层，沉积第二金属电极，第二金属电极为镍/金/锗/镍/金材料，厚度为20/50/25/20/200nm；第二金属电极覆盖第二介质DBR层未被掩蔽层遮盖的部分，以及第二电极孔底部的第二透明导电层。
17、去除掩蔽层在第二介质DBR层中间形成出光窗口，出光窗口的截面为半径15um的圆。
实施例3
本实施例为一个双介质DBR型垂直腔面发射激光器的具体制备过程，采用电镀导电热沉层制备双介质DBR型垂直腔面发射激光器，具体方法包括以下步骤：
1、提供生长工艺所需的晶圆衬底；本实施例选用n型砷化镓作为晶圆衬底。
2、在晶圆上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层、p型半导体层；外延方法为金属有机化合物化学气相淀积，有源层材料为镓砷基材料，其中，缓冲层为350nm的n型镓砷、选择停止层为300nm的n型铟镓磷，n型半导体层为500nm的n型镓砷，有源区为非故意掺杂的铟镓砷/铝镓砷量子阱结构，发射的中心波长约为940nm，p型半导体层为300nm的p型镓砷。
3、在p型半导体上制备第一图形，以第一图形为掩蔽层，通过多能量离子注入方法注入氧离子，注入能量约为150keV+50keV，注入剂量为1×1014cm-2，在p型半导体上形成第一离子注入隔离区。注入后去除掩蔽层形成第一电流窗口，第一电流窗口的截面形状为直径4um的圆。
4、在第一离子注入隔离区和第一电流窗口上采用磁控溅射的方式制备第一透明导电层；第一透明导电层材料为30nm ITO，电阻率0.001Ω.cm，对激光器中心波长的透射率为98.5％。
5、在第一透明导电层上制备第一介质DBR层；第一介质DBR层材料为氧化硅/氧化铪材料对，对激光器中心波长的反射率为99.8％。
6、在第一介质DBR层上制备第二图形，以第二图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第一透明导电层，形成第一电极孔；第一电极孔的形状为宽度6um的圆环，内半径约为40um；去除掩蔽层。
7、沉积第一金属电极，第一金属电极为镍/金电极，厚度为20/100nm；第一金属电极覆盖第一介质DBR层以及第一电极孔底部的第一透明导电层。
8、在第一金属电极上电镀厚度120um的金属层，形成导电热沉层。电镀金属材料为铜。
9、利用湿法腐蚀方法去除晶圆衬底以及缓冲层。腐蚀液同实施例2。
10、利用湿法腐蚀去除选择停止层，露出n型半导体层表面。腐蚀液同实施例2。
11、在n型半导体上制备第三图形，以第三图形为掩蔽层，通过多能量离子注入方法注入氧离子，注入能量约为120keV+50keV，注入剂量为2.5×1013cm-2，在n型半导体上形成第二离子注入隔离区。注入后去除掩蔽层形成第二电流窗口，第二电流窗口的截面形状为直径4um的圆。
12、在第二离子注入隔离区和第二电流窗口上采用磁控溅射的方式制备第二透明导电层；第二透明导电层材料为30nm ITO，电阻率为0.001Ω.cm，对镓砷基激光器中心波长的透射率为98.5％。
13、在第二透明导电层上制备第二介质DBR层；第二介质DBR层材料为周期性氧化硅/氧化铪材料对，对激光器中心波长的反射率为99.7％。
14、在第二介质DBR层上制备第四图形，以第四图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第二透明导电层，形成第二电极孔；第二电极孔的形状为宽度6um的圆环，内半径约为30um；去除掩蔽层。
15、在第二金属电极上制备第五图形，以第五图形为掩蔽层，沉积第二金属电极，第二金属电极为镍/金/锗/镍/金材料，厚度为20/50/25/20/200nm；第二金属电极覆盖第二介质DBR层未被掩蔽层遮盖的部分，以及第二电极孔底部的第二透明导电层。
16、去除掩蔽层在第二介质DBR层中间形成出光窗口，出光窗口的截面为半径10um的圆。
实施例4
本实施例为一个双介质DBR型垂直腔面发射激光器的具体制备过程，采用电镀导电热沉层制备双介质DBR型垂直腔面发射激光器，具体方法包括以下步骤：
1、提供生长工艺所需的晶圆衬底；本实施例选用蓝宝石作为晶圆衬底。
2、在晶圆上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层、p型半导体层；外延方法为金属有机化合物化学气相淀积，有源层材料为镓氮基材料，其中，缓冲层为两部生长法生长的2um的非故意掺杂镓氮、选择停止层为300nm的n型铝镓氮，n型半导体层为600nm的n型镓氮，有源区为非故意掺杂的铟镓氮/镓氮量子点结构，发射的中心波长约为524nm，p型半导体层为120nm的p型镓氮。。
3、在p型半导体上制备第一图形，以第一图形为掩蔽层，通过离子束注入方法注入氟离子，注入能量约为60keV，注入剂量为6×1014cm-2，在p型半导体上形成第一离子注入隔离区。注入后去除掩蔽层形成第一电流窗口，第一电流窗口的截面形状为直径10um的圆。
4、在第一离子注入隔离区和第一电流窗口上采用磁控溅射的方式制备第一透明导电层；第一透明导电层材料为30nm ITO，电阻率0.001Ω.cm，对激光器中心波长的透射率为98.0％。
5、在第一透明导电层上制备第一介质DBR层；第一介质DBR层材料为氧化硅/氧化铌材料对，对激光器中心波长的反射率为99.99％。
6、在第一介质DBR层上制备第二图形，以第二图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第一透明导电层，形成第一电极孔；第一电极孔的形状为宽度8um的圆环，内半径约为80um；去除掩蔽层。
7、沉积第一金属电极，第一金属电极为钛/金电极，厚度为20/100nm；第一金属电极覆盖第一介质DBR层以及第一电极孔底部的第一透明导电层。
8、在第一金属电极上电镀厚度150um的金属层，形成导电热沉层。电镀金属材料为铜。
9、利用激光剥离方法去除晶圆衬底、干法刻蚀去除缓冲层。
10、利用干法刻蚀去除选择停止层，露出n型半导体层表面。
11、在n型半导体上制备第三图形，以第三图形为掩蔽层，通过多能量离子注入方法注入氟离子，注入能量约为50keV+100keV，注入剂量为1×1015cm-2，在n型半导体上形成第二离子注入隔离区。注入后去除掩蔽层形成第二电流窗口，第二电流窗口的截面形状为直径10um的圆。
12、在第二离子注入隔离区和第二电流窗口上采用磁控溅射的方式制备第二透明导电层；第二透明导电层材料为30nm ITO，电阻率为0.001Ω.cm，对镓砷基激光器中心波长的透射率为99.0％。
13、在第二透明导电层上制备第二介质DBR层；第二介质DBR层材料为周期性氧化硅/氧化铌材料对，对激光器中心波长的反射率为99.95％。
14、在第二介质DBR层上制备第四图形，以第四图形为掩蔽层，对掩蔽层未覆盖区域进行干法刻蚀至第二透明导电层，形成第二电极孔；第二电极孔的形状为宽度8um的圆环，内半径约为60um；去除掩蔽层。
15、在第二金属电极上制备第五图形，以第五图形为掩蔽层，沉积第二金属电极，第二金属电极为钛/铝/镍/金材料，厚度为20/100/30/50nm；第二金属电极覆盖第二介质DBR层未被掩蔽层遮盖的部分，以及第二电极孔底部的第二透明导电层。
16、去除掩蔽层在第二介质DBR层中间形成出光窗口，出光窗口的截面为半径20um的圆。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种双介质分布式布拉格反射器DBR型垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在晶圆衬底上依次外延生长缓冲层、选择停止层、n型半导体层、有源层和p型半导体层；
在所述p型半导体层上制备第一掩蔽层，对未被所述第一掩蔽层覆盖的p型半导体层进行离子注入，形成第一离子注入隔离区，之后去除所述第一掩蔽层，所述p型半导体层未被离子注入的区域形成第一电流窗口；注入的离子由p型半导体层表面至有源层表面纵向分布；
在所述p型半导体层上制备第一透明导电层；
在所述第一透明导电层上制备第一介质DBR层；
在所述第一介质DBR层上制备第二掩蔽层，利用第二掩蔽层对所述第一介质DBR层进行选择性刻蚀至第一透明导电层，在所述第一介质DBR层上形成第一电极孔，之后去除所述第二掩蔽层；
沉积第一金属电极层；所述第一金属电极层覆盖所述第一介质DBR层和所述第一电极孔中露出的第一透明导电层；
在所述第一金属电极层上形成导电热沉层；
去除晶圆衬底和缓冲层，并去除选择停止层，露出所述n型半导体层的表面；
在所述n型半导体层上制备第三掩蔽层，对未被所述第三掩蔽层覆盖的n型半导体层进行离子注入，形成第二离子注入隔离区，之后去除所述第三掩蔽层，所述n型半导体层未被离子注入的区域形成第二电流窗口；注入的离子由n型半导体层表面至有源层表面纵向分布；
在所述n型半导体层上制备第二透明导电层；
在所述第二透明导电层上制备第二介质DBR层；
在所述第二介质DBR层上制备第四掩蔽层，利用第四掩蔽层对所述第二介质DBR层进行选择性刻蚀至第二透明导电层，在所述第二介质DBR层上形成第二电极孔，之后去除所述第四掩蔽层；
沉积第二金属电极层，并形成出光窗口；所述出光窗口的位置与所述第二电流窗口相对应，所述第二金属电极层覆盖除所述出光窗口所在位置之外的所述第二介质DBR层以及由所述第二电极孔中露出的第二透明导电层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述第一金属电极层上形成导电热沉层具体包括：
在所述第一金属电极层上制备键合层，并通过所述键合层键合至导电热沉层上；或者，
在所述第一金属电极层上利用电镀技术制备所述导电热沉层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一介质DBR层、第二介质DBR层、第一透明导电层和第二透明导电层构成器件的光学限制层；所述第一透明导电层、第二透明导电层、第一离子注入隔离区和第二离子注入隔离区构成器件的电流限制层；通过所述离子注入隔离区对有源层中的电流进行限制隔离；
所述第一电流窗口和第二电流窗口为平面结构。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电极孔的位置远离第一电流窗口的边界大于第一设定距离，且所述第一电流窗口至所述第一电极孔所对应的第一透明导电层的电阻小于第一设定阻值；所述第二电极孔的位置远离第二电流窗口的边界大于第二设定距离，且所述第二电流窗口至所述第二电极孔所对应的第二透明导电层的电阻小于第二设定阻值；
所述第一透明导电层的截面尺寸大于所述第一电流窗口的横向尺寸；所述第一透明导电层的截面尺寸大于两侧的所述第一电极孔的最外侧之间间距；所述第二透明导电层的截面尺寸大于第二电流窗口的横向尺寸；所述第二透明导电层的截面尺寸大于两侧第二电极孔的最外侧之间间距；
所述第二电流窗口和所述第一电流窗口的投影位置至少部分重叠；
所述出光窗口的截面尺寸大于所述第二电流窗口的横向尺寸。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积第二金属电极层，并形成出光窗口具体包括：
在所述第二介质DBR层上与所述第二电流窗口相对应的位置制备第五掩蔽层；
沉积第二金属电极层；所述第二金属电极层覆盖所述第二介质DBR层、第五掩蔽层和所述第二电极孔中露出的第二透明导电层；
去除所述第五掩蔽层及沉积在所述第五掩蔽层之上的第二金属电极层，露出所述第五掩蔽层下方的第二介质DBR层，形成所述出光窗口。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积第二金属电极层，并形成出光窗口具体包括：
沉积第二金属电极层；所述第二金属电极层覆盖所述第二介质DBR层和所述第二电极孔中露出的第二透明导电层；
对所述第二金属电极层进行选择性刻蚀，去除所述第二电流窗口对应位置的第二金属电极层，形成所述出光窗口。
7.根据权利要求1所述的制备方法，形成所述第一离子注入隔离区的离子注入的方法包括：离子束注入、多能量离子注入、射频注入、等离子体浸没离子注入、共注入中的一种或几种；离子注入所用材料选自：氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳、钛中的一种或多种；
形成所述第二离子注入隔离区的离子注入隔离的方法包括：离子束注入、多能量离子注入、射频注入、等离子体浸没离子注入、共注入中的一种或几种；离子注入所用材料选自：氧、氢、氟、氮、氦、硼、氖、氩、氪、碳、铁、钴中的一种或多种；
所述第一离子注入隔离区和所述第二离子注入隔离区的电阻率均大于1×103Ω.cm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材料分别为ITO、氧化锌、碳化硅、石墨烯、导电聚合物或薄层金属中的一种；
所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材料电阻率均小于0.05Ω.cm，对于激光器所发射的激光的中心波长的透射率大于70％。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一介质DBR层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化镍、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化锆中的一种或多种；所述第一介质DBR层的反射率大于99％；
所述第二介质DBR层的材料包括：氧化硅、氮化硅、氧化镍、氧化铝、氮化铝、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化锆中的一种或多种；所述第二介质DBR层的反射率大于98％，且小于所述第一DBR的反射率。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一介质DBR层为第一介质材料对；构成第一介质材料对的两种不同介质的折射率之差不小于0.1；
所述第二介质DBR层为第二介质材料对；构成第二介质材料对的两种不同介质的折射率之差不小于0.1。
11.一种上述权利要求1-10任一所述的制备方法制备得到的双介质DBR型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述双介质DBR型垂直腔面发射激光器自下而上包括：导电热沉层、第一金属电极层、第一介质DBR层、第一透明导电层、第一电流窗口、有源层、第二电流窗口、第二透明导电层、第二介质DBR层和第二金属电极层；
所述第二金属电极层上开有出光窗口，所述出光窗口与所述第一电流窗口和第二电流窗口在投影方向的位置相对应，并且，所述第二电流窗口和所述第一电流窗口的投影位置至少部分重叠；所述出光窗口的截面尺寸大于所述第二电流窗口的截面尺寸；
所述第一透明导电层和所述有源层之间还包括第一离子注入隔离区，所述第一电流窗口被所述第一离子注入隔离区包围；
所述第二透明导电层和所述有源层之间还包括第二离子注入隔离区，所述第二电流窗口被第二离子注入隔离区包围。
12.根据权利要求11所述的双介质DBR型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述导电热沉层和第一金属电极层之间还具有键合层。
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