[发明专利]一种垂直腔面发射激光器及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，制备方法包括：形成InP系外延结构，InP系外延结构包括层叠设置的InP衬底、n型上DBR层、有源区及波导层和第一p型下DBR层；形成GaAs系外延结构，GaAs系外延结构包括层叠设置的p型GaAs衬底以及第二p型下DBR层；键合第一p型下DBR层和第二p型下DBR层；去除InP衬底，露出n型上DBR层；图案化n型上DBR层以形成多个n型上DBR单元；在有源区及波导层靠近n型上DBR层的一侧形成限流层，限流层与n型上DBR单元同层设置；形成多个环形电极和背电极，并在环形电极围成的区域内形成介质DBR层，以形成垂直腔面发射激光器晶圆，切割晶圆以形成多个垂直腔面发射激光器。该制备方法可以提高成品率和生产效率。

技术领域

本发明实施例涉及半导体光电技术，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术

激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一种半导体激光器，其激光出射方向垂直于外延平面射出，相比于一般激光由边缘射出(出射方向平行于外延方向)的边发射型激光而言，具有远场发散角小、易于光纤耦合、阈值电流小、带宽高以及测试效率高等优点。

VCSEL主要包括有源区及波导层、DBR层(Distributed Bragg Reflection，DBR，分布式布拉格反射镜，由原位III-V族材料或者介质材料形成)以及环形电极和背电极等结构，其中，DBR层包括上反射DBR层和下反射DBR层，分别设置于有源区及波导层的两侧，当在环形电极和背电极上施加不同的电信号后，有源区受到激发产生一定波长的光，该光束在上反射DBR层和下反射DBR层之间反复反射并发生谐振放大，最后从反射率相对较低的DBR层出射以形成激光。

现有技术中，InP系的VCSEL(波长1260nm至1675nm)由于没有合适折射率差的DBR材料，故而常常借助其他体系的材料形成DBR层，采用此类方案使得垂直腔面发射激光器的腔膜只有在完成几乎全部工艺后才能检测，导致不能及时监控DBR反射平台和腔膜的位置，使得成品率验证环节后移，降低了生产效率和成品率。

发明内容

本发明实施例提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，以提高成品率和生产效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：

形成InP系外延结构，InP系外延结构包括层叠设置的InP衬底、n型上DBR层、有源区及波导层和第一p型下DBR层；n型上DBR层包括多对层叠设置的n型InGaAs层和n型InP层，第一p型下DBR层包括多对层叠设置的p型InGaAs层和p型InP层；

形成GaAs系外延结构，GaAs系外延结构包括层叠设置的p型GaAs衬底以及第二p型下DBR层；第二p型下DBR层包括多对层叠设置的p型Al_mGa_1-mAs层和p型Al_nGa_1-nAs层，其中，0＜m＜1，0＜n＜1；

键合第一p型下DBR层和第二p型下DBR层；

去除InP衬底，露出n型上DBR层；

图案化n型上DBR层以形成多个n型上DBR单元；

在有源区及波导层靠近n型上DBR层的一侧形成限流层，限流层与n型上DBR单元同层设置；

在限流层背离P型GaAs衬底的一侧形成多个环形电极，环形电极围成的区域露出n型上DBR单元，在环形电极围成的区域内形成介质DBR层，以及在P型GaAs衬底背离环形电极的一侧形成背电极，以形成垂直腔面发射激光器晶圆；

切割垂直腔面发射激光器晶圆以形成多个垂直腔面发射激光器。