[发明专利]一种具有非对称注入窗口的脊型GaAs基激光器的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有非对称注入窗口的脊型GaAs基激光器的制备方法，属于半导体激光器制备技术领域，方法包括在外延片的表面腐蚀出脊型结构，将脊型结构以外区域的P限制层和欧姆接触层全部腐蚀，再将窗口区的脊型结构上面的欧姆接触层腐蚀掉，然后在窗口区域除去脊型结构以外四面腐蚀到波导层的区域，利用光刻、腐蚀等方法制备出规则形状的图形，再在脊型发光区域利用PECVD、光刻工艺制备电流注入窗口，最后将制备好的样品经过沉积电极、减薄、合金、封装等工步形成激光器。通过波导层折射率的变化对光斑图形的发散角进行改变，限制了腔面附近光的吸收，有效提高大功率半导体激光器的COD阈值，同时约束了发散角，提高了光斑质量。

技术领域

本发明涉及一种具有非对称注入窗口的脊型GaAs基激光器的制备方法，属于半导体激光器的技术领域。

背景技术

半导体激光器自问世以来，由于其体积小、功率高、寿命长、使用方便等优点，在各个领域备受青睐。大功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、覆盖的波段范围广、易集成等优点，受到广泛的应用，对其输出功率、光束质量性能也提出了更高的要求。在大功率半导体激光器输出功率提高的过程中，腔面光学灾变损伤(COD)得出现成为限制的主要因素之一。腔面光学灾变损伤(COD)由于激光器腔面位于热沉边缘，散热较差，在腔面附近由光吸收产生的电子空穴对产生非辐射复合,使腔面处温度升高，引起腔面光输出位置材料的带隙收缩，进一步加剧了其对光吸收，温度剧增，温度剧增反过来又增加了其光吸收，如此恶性循环下去，当温度足够高时,导致腔面烧毁，器件失效。抑制腔面光学灾变损伤的发生，有效地提高大功率半导体激光器的COD阈值，采用腔面非注入区域是一种比较重要的方法。腔面非注入区的实现方法主要包括一、腔面附近介质钝化限制电流直接流过腔面，但是由于高掺杂的欧姆接触层的存在，电极窗口处的电流可以扩散到腔面处，电流阻挡效果不好；二、离子注入形成高阻区，同时也会在有源区上方造成晶体损伤，产生缺陷，影响器件的长期可靠性；三、去除腔面附近的高掺杂欧姆接触层，但是在侧向上缺少对光束的限制，使光束在水平方向上的发散比较严重。

对于上面问题，例如中国专利文件CN103401140 B、CN 103647216 A以及CN1417908 A采用了腐蚀除去欧姆接触层和上限制层的四边，在欧姆接触层的中心位置或者偏向芯片的一端形成第一脊型台，欧姆接触层上下贯通，上限制层上下不贯通；腐蚀去除上限制层未贯通部分的四角，腐蚀后上限制层的四角不贯通；电绝缘介质层覆盖于上限制层的上表面及第一脊型台的侧面，正面电极覆盖在电绝缘介质层和第一脊型台的上表面，背面电极生长在衬底上。而中国专利文件CN 102916338 B所述，首先采用电子束蒸发的方法在条形注入区的GaAs欧姆触层上蒸镀厚的SiO₂，窗口区和条形区以外侧向区域的GaInP刻蚀截止层上蒸镀厚的TiO₂。然后，利用快速热退火技术对激光器外延片进行退火处理。最后去掉条形注入区上的SiO₂，完成P面电极蒸镀等其它激光器制做后工艺。前述技术都通过一系列的措施增加腔面区域初始带隙，以提高激光器抗COD能力，但是忽略了对发散角的控制，抗COD能力增加后发散角会发生变化，发散角对激光器后期的使用效果起着较为重要的作用。

发明内容

针对现有的现象，本发明提供了一种具有非对称注入窗口的脊型GaAs基激光器的制备方法，可以通过一些措施降低腔面附近的光吸收，约束发散角。

发明概述：

一种具有非对称注入窗口的脊型GaAs基激光器的制备方法，包括外延片，外延片包括自下至上依次设置的衬底、N限制层、下波导层、量子阱有源区、上波导层、P限制层和欧姆接触层，在芯片的表面腐蚀出脊型结构，将脊型结构以外区域的P限制层和欧姆接触层全部腐蚀，再将窗口区的脊型结构上面的欧姆接触层腐蚀掉，然后在窗口区域除去脊型结构以外四面腐蚀到波导层的区域，利用光刻、腐蚀等方法制备出规则形状的图形，再在脊型发光区域利用PECVD、光刻工艺制备电流注入窗口，最后将制备好的样品经过沉积电极、减薄、合金、封装等工步形成激光器。

发明的技术方案如下：