[发明专利]垂直腔面发射激光器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，所述制作方法包括：提供一衬底，衬底的正面上依次形成有N型DBR层、有源层、P型DBR层、第一镓砷层、第一高阻层以及第二镓砷层，第一高阻层的材料包含Al_xGa_1‑xAsO_ySi_zC_h；在第二镓砷层与第一高阻层内形成光栅孔与出光孔，在第二镓砷层与第一高阻层两侧形成上电极；形成ITO层以及背电极。本发明通过所述第一高阻层以及所述第一高阻层内形成的光栅孔与出光孔限制载流子的移动方向，从而无需生长氧化层，以此消除由于氧化层的生长以及存在造成的各种缺陷，从而提高了器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。

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震荡发射的器件。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。

在垂直腔面发射激光器的制作工艺中，为了将经过有源区的注入电流限制在和通光孔径大小一样的范围内，一般采用氧化部分含铝层使之变成不导电的氧化铝来限制电流的工艺。该工艺先通过材料生长的方式将一薄层高铝成分的铝镓砷(Al_xGaAs，x＝0.98)内嵌在垂直腔面发射激光器谐振腔结构中，然后通过刻蚀将铝镓砷的侧面暴露出来，通过氧化炉进行氧化，使铝镓砷(Al_xGaAs，x＝0.98)水平地由侧表面向内部氧化，氧化的部分从铝镓砷转变为氧化铝。未氧化的铝镓砷可以通过电流，而氧化后形成的氧化铝则不能通过电流，从而将注入电流限制在通光孔径相应的有源区。

然而，氧化铝的形成会导致以下缺点，例如：生长氧化铝的材料组分难以控制，每批次(run to run)很难保证材料的一致性；由于材料的差异，导致氧化不均匀；DBR(Distributed Bragg Reflection，分布式拉布拉格反射镜)层数的叠加，导致串联电阻偏大；P-DBR边缘被氧化，导致外延片翘曲增大；氧化层和有源层之间产生较大应力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，无需生长氧化层，消除了由于氧化层的存在造成的各种缺陷，从而提高了器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种垂直腔面发射激光器的制作方法，包括以下步骤：

提供一衬底，所述衬底的正面上依次形成有N型DBR层、有源层、P型DBR层、第一镓砷层、第一高阻层以及第二镓砷层，其中，所述第一高阻层的材料包含Al_xGa_1-xAsO_ySi_zC_h，0x1，0y1，0z1，0h1，z+h＝1，并且N1*Thk1+N2*Thk2+N3*Thk3＝λ/4*M，N1为所述第一镓砷层的折射率，N2为所述第一高阻层的折射率，N3为所述第二镓砷层的折射率，Thk1为所述第一镓砷层的厚度，Thk2为所述第一高阻层的厚度，Thk3为所述第二镓砷层的厚度，λ为激光光束的波长，M为自然数；

在所述第二镓砷层与所述第一高阻层内形成暴露出所述第一镓砷层的光栅孔与出光孔，在所述第二镓砷层与所述第一高阻层两侧形成暴露出所述第一镓砷层的电极台阶，且所述电极台阶上形成上电极；

形成ITO层，所述ITO层覆盖所述上电极与所述第二镓砷层，并填充所述光栅孔与所述出光孔的侧壁及底部；以及

在所述衬底的背面形成背电极。