CN213584599U

CN213584599U - 一种半导体激光器

Info

Publication number: CN213584599U
Application number: CN202023055501.XU
Authority: CN
Inventors: 刘朝明; 王涛; 张鹏
Original assignee: Yinlin Photoelectric Technology Suzhou Co ltd
Current assignee: Yinlin Photoelectric Technology Suzhou Co ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2030-12-17

Abstract

本实用新型实施例公开了一种半导体激光器，激光器包括：激光器外延结构，激光器外延结构包括衬底以及位于衬底一侧的多层外延层，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底一侧的上光场限制层和上接触层；位于上接触层远离衬底一侧的第一电极层；其中，第一电极层、上接触层和部分上光场限制层形成脊形结构；覆盖剩余上光场限制层以及脊形结构侧壁的第一介质层；位于脊形结构两侧且位于第一介质层远离衬底一侧的第二电极层；位于衬底远离激光器外延结构一侧的第三电极层。本实用新型解决了现有技术中激光器中电流横向扩展的问题，提高载流子的注入效率，减低阈值电流、提高斜率效率，有效提升激光器器件性能和可靠性。

Description

一种半导体激光器

技术领域

本实用新型实施例涉及半导体光电技术领域，尤其涉及一种半导体激光器。

背景技术

半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料，如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)等作为工作物质的激光器，具有体积小、效率高和寿命长等优点，在激光通信、激光存储、激光打印、激光陀螺、激光显示、激光测距和激光雷达等各方面都有重要应用，受到产业界和学术界的广泛关注。

为了增强电流限制和光场限制，半导体激光器通常采用脊形波导结构，即在脊形两侧采用干法刻蚀的方法将部分外延层去除，从而形成对电流和光场的限制，以减小半导体激光器的阈值电流，提升器件性能。然而由于干法刻蚀会产生刻蚀损伤，如悬挂键、表面态等，这些刻蚀损伤会引起光吸收损耗，从而影响半导体激光器的阈值电流等器件性能，因此脊形波导结构激光器通常采用浅刻蚀结构，刻蚀深度很浅，只刻蚀到上光场限制层内部，使刻蚀损伤远离激光器的光场分布区，从而减少刻蚀损伤引起的光吸收损耗。

在半导体激光器中，通常脊形和脊形两侧的上光场限制层和上波导层中电势相等，而脊形两侧还剩余较厚的上光场限制层和上波导层，由于上光场限制层和上波导层的横向电阻较小，从脊形上方注入的载流子会在未刻蚀掉的上波导层和上光场限制层里发生横向扩展，扩展到脊形以外的区域，注入到这些区域的载流子会在脊形以外的有源区复合，这些复合产生的光子在激光器的波导之外，对激光器工作所需的受激辐射几乎没有贡献，使得激光器的注入效率很低，阈值电流很高、斜率效率较低，最终严重影响了激光器的器件性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种半导体激光器，以解决现有技术中从脊形结构上方注入的载流子易扩展到脊形结构以外的区域，使得激光器的注入效率低、阈值电流高、斜率效率低，最终严重影响激光器的器件性能的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种半导体激光器，包括：

激光器外延结构，所述激光器外延结构包括衬底以及位于所述衬底一侧的多层外延层，多层所述外延层包括中间外延层以及依次位于所述中间外延层远离所述衬底一侧的上光场限制层和上接触层；

位于所述上接触层远离所述衬底一侧的第一电极层；其中，所述第一电极层、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成脊形结构；

覆盖剩余部分所述上光场限制层以及所述脊形结构侧壁的第一介质层；

位于所述脊形结构两侧且位于所述第一介质层远离所述衬底一侧的第二电极层；

位于所述衬底远离所述激光器外延结构一侧的第三电极层。

可选的，所述半导体激光器还包括位于所述第一电极层远离所述衬底一侧的连接电极；

所述连接电极的厚度大于所述第一电极层的厚度，且所述连接电极在所述衬底所在平面上的垂直投影覆盖所述脊形结构在所述衬底所在平面上的垂直投影。

可选的，所述半导体激光器还包括位于所述第二电极层与所述连接电极之间的第二介质层。

可选的，所述中间外延层包括依次设置于所述衬底一侧的缓冲层、下光场限制层、下波导层、有源区和上波导层。

可选的，所述第二电极层、所述第一介质层和所述上光场限制层形成金属-绝缘层-半导体结构，所述金属-绝缘层-半导体结构用于外加电压作用下在所述脊形结构两侧的所述上光场限制层和所述上波导层与所述脊形结构下方的所述上光场限制层和所述上波导层之间形成载流子横向扩散势垒。

可选的，位于所述脊形结构两侧所述第二电极层上的外加电压相同或者不相同。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种半导体激光器的制备方法，用于制备第一方面所述的半导体激光器，包括：

制备激光器外延结构，所述激光器外延结构包括衬底以及位于所述衬底一侧的多层外延层，多层所述外延层包括中间外延层以及依次位于所述中间外延层远离所述衬底一侧的上光场限制层和上接触层；

在所述上接触层远离所述衬底的一侧制备第一电极层；

刻蚀所述第一电极层、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成其脊形结构；

在剩余部分所述上光场限制层远离所述衬底的一侧以及所述脊形结构的侧壁制备第一介质层；

在所述脊形结构两侧且在所述第一介质层远离所述衬底的一侧制备第二电极层；

在所述衬底远离所述激光器外延结构的一侧制备第三电极层。

对所述外延结构进行划片、解理、镀膜以及裂片工艺，形成半导体激光器。

可选的，在所述脊形结构两侧且在所述第一介质层远离所述衬底的一侧制备第二电极层之后，还包括；

在所述第二电极层远离所述衬底的一侧制备第二介质层；

在所述第一电极层远离所述衬底的一侧制备连接电极，所述连接电极的厚度大于所述第一电极层的厚度，且所述连接电极在所述衬底所在平面上的垂直投影覆盖所述脊形结构在所述衬底所在平面上的垂直投影，所述第二介质层位于所述第二电极层与所述连接电极之间。

可选的，在所述上接触层远离所述衬底的一侧制备第一电极层之后，还包括：

对所述第一电极层进行热退火，以使所述第一电极层与所述上接触层形成欧姆接触；

在所述衬底所述激光器外延结构的一侧制备第三电极层之后，还包括：

对所述第三电极层进行热退火，以使所述第三电极层与所述衬底形成欧姆接触。

可选的，制备激光器外延结构，包括：

提供衬底；

在所述衬底一侧制备缓冲层；

在所述缓冲层远离所述衬底的一侧制备下光场限制层；

在所述下光场限制层远离所述衬底的一侧制备下波导层；

在所述下波导层远离所述衬底的一侧制备有源区；

在所述有源区远离所述衬底的一侧制备上波导层；

在所述上波导层远离所述衬底的一侧制备上光场限制层；

在所述上光场限制层远离所述衬底的一侧制备上接触层。

本实用新型实施例提供的一种半导体激光器，包括：激光器外延结构，激光器外延结构包括衬底以及位于衬底一侧的多层外延层，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底一侧的上光场限制层和上接触层；位于上接触层远离衬底一侧的第一电极层；其中，所述第一电极层、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成脊形结构；覆盖剩余部分上光场限制层以及脊形结构侧壁的第一介质层；位于脊形结构两侧且位于第一介质层远离衬底一侧的第二电极层；位于衬底远离激光器外延结构一侧的第三电极层。通过在脊形结构两侧设置第二电极层，当在第二电极层和第三电极层之间施加高电压，脊形结构下方两侧的外延结构形成了从脊形注入的载流子横向扩散势垒，从而有效阻止了脊形区载流子的横向扩展，提高了半导体激光器的注入效率，从而降低了阈值电流、提高了斜率效率，解决了激光器中电流横向扩展的问题，最终有效提升半导体激光器的器件性能和可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器的结构示意图；

图2本实用新型实施例提供的一种半导体激光器的制备方法流程示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器外延结构的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到第一电极层后的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到脊形结构后的结构示意图；

图6为实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到第一介质层后的结构示意图；

图7为实用新型实施例提供的一种半导体激光器去除第一介质层后的结构示意图；

图8为实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到第一电极层的连接电极后的结构示意图；

图9为实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备完第三电极层后的结构示意图。

以下为附图标记说明：

图中101为衬底，102为缓冲层，103为下光场限制层，104为下波导层，105为有源区，106为上波导层，107为上光场限制层，108为上接触层，109为第一电极层，110为刻蚀掩膜，111为第一介质层，112为第二电极层，113为第二介质层，114为连接电极，115为第三电极层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。

实施例

本实用新型实施例提供一种半导体激光器。图1为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器的结构示意图。如图1所示，所述半导体激光器包括：激光器外延结构，激光器外延结构包括衬底101以及位于衬底101一侧的多层外延层，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底101一侧的上光场限制层107和上接触层108；位于上接触层108远离衬底101一侧的第一电极层109；其中，第一电极层109、上接触层108和部分上光场限制层107形成脊形结构；覆盖剩余部分上光场限制层107以及脊形结构侧壁的第一介质层111；位于脊形结构两侧且位于第一介质层111远离衬底101一侧的第二电极层112；位于衬底101远离激光器外延结构一侧的第三电极层115。

示例性的，图1所示，本实用新型实施例提供的半导体激光器包括激光器外延结构，外延结构作为激光器的主要发光结构，激光器外延结构包括衬底101以及在衬底101一侧生长的多层外延层。其中，衬底材料包括GaAs、InP、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si和SOI中的任意一种或两种以上的组合。具体的，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底101一侧生长的上光场限制层107和上接触层108，其中，中间外延层依据激光器外延结构而设定。

设置第一电极层109位于上接触层108远离衬底101一侧，第一电极层109与上接触层108之间具有较好的欧姆接触，有利于提高载流子的注入效率。第一电极层材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、Cr、TiN、ITO、AuGe、AuGeNi和IGZO中的任意一种或两种以上的组合。

其中，第一电极层109、上接触层108和部分上光场限制层107形成脊形结构，采用脊形结构以增强半导体激光器中的电流限制和光场限制。进一步，为了有效抑制脊形结构注入的载流子横向扩展，设置第一介质层111覆盖剩余部分上光场限制层107以及脊形结构侧壁，设置第二电极层112位于脊形结构两侧且位于第一介质层111远离衬底101一侧，设置第三电极层115位于衬底101远离激光器外延结构一侧，作为激光器的公共电极层。其中，第一介质层111一方面用于钝化脊形结构侧壁以去除脊形结构制备过程中造成的刻蚀损伤，另一方面作为绝缘层将第二电极层112与脊形结构、第一电极层109以及上光场限制层107电学隔离，使第一电极层109和第二电极层112之间电绝缘。其中，第一介质层材料包括HfO₂、Si、SiO₂、SiN_x、SiON、Al₂O₃、AlON、SiAlON、TiO₂、Ta₂O₅、ZrO₂、MgO和多晶硅等材料中的任意一种或两种以上的组合；第二电极层和第三电极层材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、Cr、TiN、ITO、AuGe、AuGeNi和IGZO中的任意一种或两种以上的组合。

当在第二电极层和第三电极层之间施加高电压时，脊形结构下方两侧的外延结构形成了从脊形注入的载流子横向扩散势垒，从而有效阻止了脊形结构注入载流子的横向扩展，提高半导体激光器的注入效率。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种半导体激光器，包括：激光器外延结构，激光器外延结构包括衬底以及位于衬底一侧的多层外延层，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底一侧的上光场限制层和上接触层；位于上接触层远离衬底一侧的第一电极层；其中，所述第一电极层、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成脊形结构；覆盖剩余部分上光场限制层以及脊形结构侧壁的第一介质层；位于脊形结构两侧且位于第一介质层远离衬底一侧的第二电极层；位于衬底远离激光器外延结构一侧的第三电极层。通过在脊形结构两侧设置第二电极层，当在第二电极层和第三电极层之间施加高电压时，脊形结构下方两侧的外延结构形成了从脊形结构注入载流子的横向扩散势垒，从而有效阻止了脊形区载流子的横向扩展，提高了半导体激光器的注入效率，从而降低了阈值电流、提高了斜率效率，解决了激光器中电流横向扩展的问题，最终有效提升半导体激光器的器件性能和可靠性。

可选的，继续参照图1，半导体激光器还包括位于第一电极层109远离衬底101一侧的连接电极114；连接电极114的厚度大于第一电极层109的厚度，且连接电极114在衬底101所在平面上的垂直投影覆盖脊形结构在衬底101所在平面上的垂直投影。

示例性的，由于脊形结构宽度较窄以及第一电极层109相对较薄，不利于实际的生产电连接，为了增加脊形结构上表面第一电极层109的导电性和电连接的可操作性，在第一电极层109远离衬底101一侧沉积厚度大于第一电极层109厚度的连接电极114，作为加厚电极，方便激光器电连接制备。其中，设置连接电极114在衬底101所在平面上的垂直投影覆盖脊形结构在衬底101所在平面上的垂直投影，使第一电极层109与第三电极层115形成注入载流子的电极对，提高载流子的注入效率。

可选的，继续参照图1，半导体激光器还包括位于第二电极层112与连接电极114之间的第二介质层113。

具体的，继续参照图1，为了避免第二电极层112与连接电极114发生电连接短路，在第二电极层112与连接电极114之间增设第二介质层113，使第二电极层112与连接电极114之间电绝缘。其中，第二介质层材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、Cr、TiN、ITO、AuGe、AuGeNi和IGZO中的任意一种或两种以上的组合。

作为一种可行的实施方式，中间外延层包括依次设置于衬底101一侧的缓冲层102、下光场限制层103、下波导层104、有源区105和上波导层106。

示例性的，如图1所示，半导体激光器外延结构的中间外延层包括依次设置于衬底101一侧的缓冲层102、下光场限制层103、下波导层104、有源区105、上波导层106。其中，上接触层、下接触层、上光场限制层、下光场限制层、上波导层、下波导层和有源层的材料包括Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1As_x2P_y2N_1-x2-y2，其中，满足0≤x1≤1、0≤y1≤1、0≤x2≤1、0≤y2≤1、0≤(x1+y1)≤1、0≤(x2+y2)≤1。

可选的，第二电极层112、第一介质层111和上光场限制层107形成金属-绝缘层-半导体结构，金属-绝缘层-半导体结构用于外加电压作用下在脊形结构两侧的上光场限制层107和上波导层106与脊形结构下方的上光场限制层107和上波导层106之间形成载流子横向扩散势垒。

示例性，由于上光场限制层107和上波导层106的横向电阻较小，从脊形结构上方注入的载流子会在未刻蚀掉的上波导层106和上光场限制层107里发生横向扩展，扩展到脊形结构以外的区域，降低载流子的注入效率。如此，如图1所示，设置脊形结构两侧相互独立的第二电极层112，使第二电极层112、第一介质层111和上光场限制层107形成金属-绝缘层-半导体结构，由于金属-绝缘层-半导体结构的存在，当在第二电极层112中施加高电压，可以在脊形结构两侧的上光场限制层107和上波导层106与脊形结构下方的上光场限制层107和上波导层106之间形成高电场，进一步，高电场形成了从脊形结构注入的载流子横向扩散势垒，从而可以有效阻止脊形结构区载流子的横向扩展，使更多的载流子沿脊形结构向衬底101方向注入，更多的载流子在脊形结构下方的有源区105复合，提高了半导体激光器载流子的注入效率，从而提升了激光器器件的受激辐射效率，降低激光器的阈值电流、提高激光器的斜率效率，最终提高激光器器件的性能和可靠性。其中，图1中A方向和B方向为横向扩展方向。

可选的，位于脊形结构两侧第二电极层上的外加电压相同或者不相同。

示例性的，当施加在脊形结构两侧第二电极上的外加电压相同时，可以使脊形结构两侧形成的高压电场相同，同时使脊形结构下方与脊形结构两侧形成的载流子横向扩散势垒相同，平衡脊形结构两侧的电势，更好的抑制载流子的横向扩展，提高激光器的载流子注入效率；当施加在脊形结构两侧第二电极层上的外加电压不相同时，可以通过调节脊形结构两侧的高压电场，改变脊形结构两侧形成的横向扩散势垒，使载流子沿A方向或B方向横向扩展，用于激光器检测或者其他的应用需求，这里不做详细的描述。

本实用新型实施例提供了一种半导体激光器的制备方法，用于制备上述实施例所述的半导体激光器。图2本实用新型实施例提供的一种半导体激光器的制备方法流程示意图；图3为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器外延结构的示意图；图4为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到第一电极层后的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到脊形结构后的结构示意图；图6为实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到第一介质层后的结构示意图；图7为实用新型实施例提供的一种半导体激光器去除第一介质层后的结构示意图；图8为实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备得到第一电极层的连接电极后的结构示意图；图9为实用新型实施例提供的一种半导体激光器制备完第三电极层后的结构示意图。如图2-9所示，半导体激光器的制备方法包括：

S101、制备激光器外延结构，激光器外延结构包括衬底以及位于衬底一侧的多层外延层，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底一侧的上光场限制层和上接触层。

具体的，制备激光器外延结构，如图3所示，在衬底201材料一侧依次生长制备多层外延层，其中，衬底材料包括GaAs、InP、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si和SOI中的任意一种或两种以上的组合。具体的，多层外延层包括中间外延层以及依次位于中间外延层远离衬底101一侧生长的上光场限制层107和上接触层108。可选的，中间外延层包括依次设置于衬底101一侧的缓冲层102、下光场限制层103、下波导层104、有源区105和上波导层106。

S102、在上接触层远离衬底的一侧制备第一电极层。

具体的，清洗外延结构，在上接触层108远离衬底101的一侧表面沉积第一电极层109，作为半导体激光器的第一电极，用于激光器受激辐射工作的载流子注入，如图4所示。

S103、刻蚀第一电极层、上接触层和部分上光场限制层形成其脊形结构。

具体的，在外延结构表面旋涂光刻胶，采用光刻工艺刻蚀出脊形图形的刻蚀掩膜110，随后进行干法刻蚀或湿法腐蚀工艺以使第一电极层109、上接触层108和部分上光场限制层107形成脊形结构。其中，保留刻蚀掩膜110，进一步制备外延机构，如图5所示。

S104、在剩余部分上光场限制层远离衬底的一侧以及脊形结构的侧壁制备第一介质层。

具体的，在实际制备流程中，在外延结构的表面沉积第一介质层111，第一介质层111覆盖剩余部分上光场限制层107的上表面以及脊形结构的表面和侧壁，如图6所示；进一步去除覆盖脊形结构表面的第一介质层111，由于保留了刻蚀掩膜110，在去除脊形结构表面的第一介质层111的过程中起到保护第一电极层109的作用，随后将脊形结构上表面的刻蚀掩膜110进行剥离，最终得到在剩余部分上光场限制层107的上表面以及脊形结构侧壁沉积第一介质层的外延结构，如图7所示。其中，第一介质层材料包括HfO₂、Si、SiO₂、SiN_x、SiON、Al₂O₃、AlON、SiAlON、TiO₂、Ta₂O₅、ZrO₂、MgO和多晶硅等材料中的任意一种或两种以上的组合。第一介质层111的有益效果已在上述实施例说明，这里不再做具体描述。

S105、在脊形结构两侧且在第一介质层远离衬底的一侧制备第二电极层。

具体的，在外延结构表面旋涂光刻胶进行光刻，随后结合镀膜、剥离和刻蚀技术等，在激光器的脊形结构两侧且在第一介质层远离衬底的一侧沉积第二电极层112，制备得到半导体激光器的第二电极，如图8所示。

S106、在衬底远离激光器外延结构的一侧制备第三电极层。

具体的，对制备得到的外延机构进行减薄、研磨和抛光，在衬底101远离激光器外延结构的一侧沉积第三电极层115，制备得到半导体激光器的第三电极。第三电极层115分别与第一电极层和第二电机层相对设置，作为激光器的公共电极，如图9所示。其中，第一电极层、第二电极层和第三电极层材料包括Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、Cr、TiN、ITO、AuGe、AuGeNi和IGZO中的任意一种或两种以上的组合。

S107、对外延结构进行划片、解理、镀膜以及裂片工艺，形成半导体激光器。

具体的，根据激光器生产的需要，进一步对外延结构进行合理的划片、解理、镀膜以及裂片工艺，制备得到需要的半导体激光器。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种半导体激光器的制备方法，制备激光器外延结构，通过在在剩余部分上光场限制层远离衬底的一侧以及脊形结构的侧壁沉积第一介质层以及在脊形结构两侧且在第一介质层远离衬底的一侧沉积第二电极层。由于脊形结构两侧第二电极层和第一介质层的存在，当在第二电极层和第三电极层之间施加高电压时，脊形结构下方两侧的外延结构形成了从脊形结构注入载流子的横向扩散势垒，从而有效阻止了脊形区载流子的横向扩展，提高了半导体激光器的注入效率，降低了阈值电流、提高了斜率效率，解决了激光器中电流横向扩展的问题，最终有效提升半导体激光器的器件性能和可靠性。

可选的，在脊形结构两侧且在第一介质层远离衬底的一侧制备第二电极层之后，还包括；

在第二电极层远离衬底的一侧制备第二介质层。

在第一电极层远离衬底的一侧制备连接电极，连接电极的厚度大于第一电极层的厚度，且连接电极在衬底所在平面上的垂直投影覆盖脊形结构在衬底所在平面上的垂直投影，第二介质层位于第二电极层与连接电极之间。

具体的，继续参照图7和图8，为了增加脊形结构上表面第一电极层109的导电性和电学连接的可操作性，进一步制备第一电极层109的连接电极114，为了防止连接电极114与第一电极层109发生电连接短路，增设具有电绝缘的第二介质层113位于第二电极层112与连接电极114之间。具体的，在制备得到第二电极层112后，在外延结构表面旋涂光刻胶进行光刻，随后结合镀膜、剥离和刻蚀技术等，首先在第二电极层112远离衬底101的一侧沉积第二介质层113，起到电学绝缘的作用；然后在第一电极层109远离衬底101一侧沉积厚度大于第一电极层109厚度的连接电极114，且设置连接电极114在衬底101所在平面上的垂直投影覆盖脊形结构在衬底101所在平面上的垂直投影。连接电极114一方面使第一电极层109与第三电极层115形成注入载流子的电极对，提高载流子的注入效率；另一方面作为加厚电极，方便激光器电连接制备。

可选的，在上接触层远离衬底的一侧制备第一电极层之后，还包括：

对第一电极层进行热退火，以使第一电极层与上接触层形成欧姆接触。

具体的，在制备得到第一电极层后，对第一电极层进行热退火处理，使第一电极层与上接触层形成较好的欧姆接触，减少第一电极层与上接触层之间的电阻值，提高载流子的注入效率。

在衬底所述激光器外延结构的一侧制备第三电极层之后，还包括：

对第三电极层进行热退火，以使第三电极层与衬底形成欧姆接触。

具体的，在制备得到第三电极层后，对第三电极层进行热退火处理，使第三电极层与衬底形成较好的欧姆接触，提高第三电极与衬底之间的导电性，进而提高载流子的注入效率。

可选的，参照图3，制备激光器外延结构，包括：

提供衬底。

在衬底一侧制备缓冲层。

在缓冲层远离衬底的一侧制备下光场限制层。

在下光场限制层远离衬底的一侧制备下波导层。

在下波导层远离衬底的一侧制备有源区。

在有源区远离衬底的一侧制备上波导层。

在上波导层远离衬底的一侧制备上光场限制层。

在上光场限制层远离衬底的一侧制备上接触层。

示例性的，继续参照图3，制备激光器外延结构，提供衬底101，衬底材料包括GaAs、InP、GaN、AlGaN、InGaN、AlN、蓝宝石、SiC、Si和SOI中的任意一种或两种以上的组合。在衬底101一侧方向依次外延生长缓冲层102，在缓冲层102远离衬底101一侧外延生长下光场限制层103，在下光场限制层103远离衬底201的一侧外延生长下波导层104，在下波导层104远离衬底101一侧外延生长有源区105，在有源区105远离衬底201一侧外延生长上波导层106，在上波导层106远离衬底101一侧外延生长上光场限制层107，在上光场限制层107远离衬底101一侧外延生长上接触层108。其中，上接触层、下接触层、上光场限制层、下光场限制层、上波导层、下波导层和有源层的材料包括Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1As_x2P_y2N_1-x2-y2，其中，满足0≤x1≤1、0≤y1≤1、0≤x2≤1、0≤y2≤1、0≤(x1+y1)≤1、0≤(x2+y2)≤1。

作为一个可行的实施方式，列举一个具体的实施例，基于上述实施例提供的制备方法制备磷化铟(InP)基半导体激光器，如图2-9所示，具体的制备方法如下所示：

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备在n型InP衬底上外延生长1μm的n-InP缓冲层，1μm的n-InP下光场限制层，100nm的AlGaAs下波导层，8对周期厚度为15nm的AlGaInAs应变多量子阱，100nm的InAlGaAs上波导层，1.5μm的p-InP上光场限制层，50nm的p-InGaAs接触层，如图3所示。

清洗外延片，在外延片表面沉积第一电极Ti/Au并进行热退火，与上接触层p-InGaAs形成欧姆接触，如图4所示。

在外延片表面旋涂光刻胶，光刻出脊形图形，随后进行电感耦合等离子(ICP)刻蚀，或硫酸双氧水和水的混合溶液进行湿法腐蚀，形成脊形结构，如图5所示。

在外延片表面低温沉积第一介质膜200nm的SiO₂，如图6所示。随后对脊形上方的光刻胶进行剥离，如图7所示。

在外延片表面旋涂光刻胶进行光刻，随后结合镀膜、剥离和刻蚀技术等，在激光器的脊形两侧先后制备第二电极Cr/Au和第二介质膜SiN，以及在外延片上表面制备第一电极的加厚电极Cr/Au，如图8所示。

对外延片减薄、研磨和抛光，随后在外延片背面制备第三电极Ni/AuGe/Ni/Au，如图9所示。随后进行热退火，以形成较好的欧姆接触。

进行划片、解理、镀膜和裂片，形成半导体激光器管芯。

综上所示，采用本实用新型实施例提供的半导体激光器的制备方法，制备得到磷化铟(InP)基DFB激光器。其中，通过在磷化铟(InP)基DFB激光器外延结构的剩余部分上光场限制层远离衬底的一侧以及脊形结构侧壁沉积第一介质膜200nm的SiO₂以及在脊形结构两侧且在第一介质膜远离衬底的一侧沉积第二电极Cr/Au。由于脊形结构两侧第二电极Cr/Au和第一介质膜200nm的SiO₂的存在，当在第二电极和第三电极之间施加高电压时，脊形结构两侧的外延结构形成了从脊形结构注入载流子的横向扩散势垒，从而有效阻止了脊形区载流子的横向扩展，提高了半导体激光器的注入效率，降低了阈值电流、提高了斜率效率，解决了激光器中电流横向扩展的问题，最终有效提升半导体激光器的器件性能和可靠性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，本实用新型的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种半导体激光器，其特征在于，包括：

位于所述衬底远离所述激光器外延结构一侧的第三电极层。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器还包括位于所述第一电极层远离所述衬底一侧的连接电极；

3.根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器还包括位于所述第二电极层与所述连接电极之间的第二介质层。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述中间外延层包括依次设置于所述衬底一侧的缓冲层、下光场限制层、下波导层、有源区和上波导层。

5.根据权利要求4所述的半导体激光器，其特征在于，所述第二电极层、所述第一介质层和所述上光场限制层形成金属-绝缘层-半导体结构，所述金属-绝缘层-半导体结构用于外加电压作用下在所述脊形结构两侧的所述上光场限制层和所述上波导层与所述脊形结构下方的所述上光场限制层和所述上波导层之间形成载流子横向扩散势垒。

6.根据权利要求5所述的半导体激光器，其特征在于，位于所述脊形结构两侧所述第二电极层上的外加电压相同或者不相同。