[发明专利]高散热垂直腔面发射激光器及其制作方法

说明书

本申请提供一种高散热垂直腔面发射激光器的制作方法，将砷化镓衬底正面的出光孔圈区域刻蚀至不超过衬底厚度，并于刻蚀位置沉积砷化铝层。在衬底正面外延生长N‑DBR层、MQW层和P‑DBR层，并在P‑DBR层形成内部构成出光孔径的氧化层。该制作方法可以在外延生长前生长砷化铝层，在MQW层累积的热量向下传导时由于砷化铝的导热系数优于砷化镓，其散热传导至背面金属电极效率更高、散热更快，进而提升整个器件的散热性能，并且砷化铝和砷化镓晶格常数相匹配，对衬底进行刻蚀并沉积砷化铝层后进行外延生长的影响也较小。本申请还提供一种高散热垂直腔面发射激光器，通过形成于衬底的刻蚀凹槽内的砷化铝层可以提升器件的散热能力。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体而言，涉及一种高散热垂直腔面发射激光器及其制作方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)是一种出光方向垂直于谐振腔表面的激光器，具有阈值电流小、发散角小且光斑呈现圆形对称性、易二维集成等优点，目前被广泛应用于光互连、光存储、光通信等领域。

现有的VCSEL为了降低激光出射的阈值电流，一般会采用电流局限结构，即通过氧化层形成出光孔，限制电流仅能从出光孔内通过。由于电流被限制在较窄的区域，其单位时间通过电流密度增加，造成器件热能累积。而热能累积将影响器件的PN结面温度，进而使器件的可靠度逆化。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种高散热垂直腔面发射激光器及其制作方法，其能够提高器件散热性、提升器件高温特性。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种高散热垂直腔面发射激光器的制作方法，所述方法包括：

在外延生长前，将衬底正面的出光孔圈区域刻蚀至不超过衬底厚度，并于刻蚀位置沉积砷化铝层，所述衬底由砷化镓组成；

在所述衬底的沉积砷化铝层的一侧依次外延生长N-DBR层、MQW层和P-DBR层；

在所述P-DBR层靠近所述MQW层的一侧进行氧化工艺形成内部构成出光孔径的氧化层；

在所述P-DBR层远离所述MQW层的一侧形成接触层和环状的正面电极；

在所述衬底远离所述N-DBR层的一侧形成背面电极。

在可选的实施方式中，所述将衬底正面的出光孔圈区域刻蚀至不超过衬底厚度，并于刻蚀位置沉积砷化铝层的步骤，包括：

在提供的衬底正面涂覆光阻；

加光罩并曝光处理，以在所述衬底正面定义刻蚀区域，所述刻蚀区域与出光孔圈位置对应；

于所述刻蚀区域处对所述衬底进行刻蚀至不超过衬底厚度；

于所述衬底的被刻蚀位置处沉积呈环状的砷化铝层。

在可选的实施方式中，所述于所述衬底的被刻蚀位置处沉积呈环状的砷化铝层的步骤之后，还包括：

剥离涂覆的光阻以及位于所述光阻上的砷化铝材料；

对所述激光器进行清洗处理。

在可选的实施方式中，所述砷化铝层构成的环状内径小于或等于所述氧化层构成的出光孔径。

在可选的实施方式中，所述砷化铝层的深度为3um-200um。

在可选的实施方式中，所述衬底的厚度为500um-600um。

第二方面，本发明提供一种高散热垂直腔面发射激光器，包括：

衬底，所述衬底正面的出光孔圈区域具有刻蚀凹槽，所述衬底由砷化镓组成；