制作垂直腔面发射激光器的方法及垂直腔面发射激光器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010199362.3 (22)申请日 2020.03.20 (71)申请人 北京嘉圣光通科技有限公司 地址 100000 北京市海淀区中关村东路1号 院8号楼CG05-158号 (72)发明人 王璐王珈 (74)专利代理机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通合伙) 11463 代理人 刘亚飞 (51)Int.Cl. H01S 5/187(2006.01) H01S 5/20(2006.01) (54)发明名称 制作垂直腔面发射激光器的方法及垂直腔 面发射激光器 (5。

2、7)摘要 本发明提供了一种制作VCSEL的方法及 VCSEL， 方法包括： 在衬底上依次外延生长缓冲 层、 电极下接触层、 镓砷层、 光限制层以及电光限 制层； 对电光限制层和光限制层进行光刻以形成 通光圆孔； 在电光限制层表面， 依次外延生长空 穴载流子势垒区、 量子阱有源区、 电子载流子限 制区、 反射镜层以及电极上接触层； 在电极上接 触层上制作n型电极层， 将电极上接触层的外延 面烧结在金属化的热沉上； 去除衬底直至暴露电 极下接触层； 腐蚀电极下接触层、 镓砷层直至露 出空穴载流子势垒区， 得到出光孔， 在出光孔内 淀积介质膜DBR； 在电极下接触层上刻蚀并淀积 介质隔离层； 在电极。

3、下接触层外延表面， 套刻制 作不经过介质膜DBR的P型电极环。 可以提高 VCSEL的成品率。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 111384666 A 2020.07.07 CN 111384666 A 1.一种制作垂直腔面发射激光器的方法， 其特征在于， 包括： 在衬底上， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延生长缓冲层、 电极下接触层、 镓砷 层、 光限制层以及电光限制层； 在电光限制层表面， 依据预设的掩膜图形， 对电光限制层和光限制层进行光刻以形成 通光圆孔， 所述光刻终止于所述镓砷层表面； 在光刻出通光圆孔的电光限制层表面， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延生长 。

4、空穴载流子势垒区、 量子阱有源区、 电子载流子限制区、 反射镜层以及电极上接触层； 在电极上接触层上制作n型电极层， 将电极上接触层的外延面烧结在金属化的热沉上； 利用机械减薄结合化学腐蚀， 去除衬底直至暴露电极下接触层； 制作与通光圆孔对准的出光孔图形窗口， 用选择化学蚀剂腐蚀去掉出光孔图形窗口内 的电极下接触层、 镓砷层直至露出空穴载流子势垒区， 得到出光孔， 在出光孔内淀积介质膜 分布式布拉格反射镜； 在电极下接触层上刻蚀形成台面并淀积介质隔离层； 在电极下接触层外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作不经过介质膜分布式布拉格反射 镜的高频P型电极环， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维。

5、集成的隔离槽。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述衬底为n型镓砷全片衬底， 缓冲层为n 型镓砷缓冲层， 电极下接触层为P型重掺铟镓砷层， 镓砷层为P型镓砷层， 光限制层为折射率 低于预先设置的折射率第一阈值的P型镓铟砷磷层， 电光限制层为折射率低于预先设置的 折射率第二阈值的n型镓铟砷磷层。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 选用对镓铟砷磷材料有腐蚀作用而对镓砷 材料不起作用的腐蚀溶液进行光刻。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述电子载流子限制区采用铝组分渐变的 n型铝镓砷， 空穴载流子势垒区采用铝组分渐变的P型铝镓砷。 5.根据权利要求4所述的方法。

6、， 其特征在于， 所述空穴载流子势垒区的厚度大于所述光 电限制层的厚度。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述反射镜层为n型布拉格反射镜层， 所述 电极上接触层为n型重掺镓砷层。 7.一种垂直腔面发射激光器， 其特征在于， 包括： 电极下接触层、 在电极下接触层上外 延生长的镓砷层、 在镓砷层上外延生长的光限制层、 在光限制层上外延生长的电光限制层、 在电光限制层上外延生长的空穴载流子势垒区、 在空穴载流子势垒区上外延生长的量子阱 有源区、 在量子阱有源区上外延生长的电子载流子限制区、 在电子载流子限制区上外延生 长的反射镜层、 以及， 在反射镜层上外延生长的电极上接触层， 其中。

7、， 电光限制层和光限制层中光刻有通光圆孔， 所述通光圆孔的高度等于电光限制层的厚 度和光限制层的厚度的和值； 电极上接触层上制作有n型电极层， 电极上接触层的外延面烧结在金属化的热沉上； 电极下接触层和镓砷层中制作有与通光圆孔对准的出光孔， 出光孔内淀积介质膜分布 式布拉格反射镜； 电极下接触层上刻蚀形成台面并淀积介质隔离层； 在电极下接触层外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作有不经过介质膜分布式布拉格反 权利要求书 1/2 页 2 CN 111384666 A 2 射镜的高频P型电极环， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维集成的隔离槽。 8.根据权利要求7所述的垂直腔面发射激光器， 其特。

8、征在于， 所述电子载流子限制区采 用铝组分渐变的n型铝镓砷， 空穴载流子势垒区采用铝组分渐变的P型铝镓砷。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 处理器、 存储器和总线， 所述存储器存储有所述处 理器可执行的机器可读指令， 当电子设备运行时， 所述处理器与所述存储器之间通过总线 通信， 所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至6任一所述的制作垂直腔 面发射激光器的方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 该计算机可读存储介质上存储有计算机程 序， 该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述的制作垂直腔面发射激光 器的方法的步骤。 权利要求书 2/2。

9、 页 3 CN 111384666 A 3 制作垂直腔面发射激光器的方法及垂直腔面发射激光器 技术领域 0001 本发明涉及光电技术领域， 具体而言， 涉及一种制作垂直腔面发射激光器(VCSEL， Vertical Cavity Surface Emitting Laser)的方法及垂直腔面发射激光器。 背景技术 0002 垂直腔面发射激光器与外延面平行的侧向出光、 谐振腔长的激光器相比， 具有垂 直外延面出光、 发光腔体短、 调制速度高、 易产生单纵膜、 可二维面阵集成实现大功率输出、 出光面积大而不易使发光面受损、 岀射为圆形光斑易于和光纤高效耦合、 可在片测试、 制作 成本低等优点， 在。

10、光通信， 精密加工， 先进制造装备， 测试仪器， 科学研究等领域得到了广泛 的应用。 0003 目前， 垂直腔面发射激光器的主要技术难点是如何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， 使得电子-空穴对在有源区结合后产生的光子能够在与 通光孔截面积相同的谐振腔内发生受激振荡， 从而输出激光。 如果注入电流在有源区的电 流面积大于通光孔截面积， 则超出通光孔截面积的光子不能从通光孔输出， 降低了光发射 效率。 如果注入电流在有源区的电流面积小于通光孔截面积， 则通光孔径没有得到充分利 用， 降低了光发射功率。 0004 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。

11、流限制在和通 光孔径大小一样的范围内， 一般采用部分氧化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(x)GaAs， x0.98)内 嵌在垂直腔面发射激光器谐振腔结构中， 然后通过刻蚀将这一薄层铝镓砷(Al(x)GaAs， x 0.98)的侧面暴露出来， 用水汽氧化的方法， 使这一薄层铝镓砷(Al(x)GaAs， x0.98)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， 通过控制氧化时间， 使氧化反应 停止在适当的位置， 这样， 未氧化的铝镓砷(AlxGa1-xAs， x0.98)部分可以通过电流， 而氧 化以后转。

12、换为氧化铝的部分则不能通过电流， 从而将注入电流限制在通光孔径相应的有源 区。 但由于水汽氧化速度受外界因素的影响较大， 例如， 水汽温度、 流量、 半导体激光器在晶 圆上的相对位置等， 会使得氧化速度不稳定， 从而导致氧化深度不稳定， 使得限流的面积无 法精准控制， 造成制作的垂直腔面发射激光器的成品率较低、 制作成本高。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明的目的在于提供制作垂直腔面发射激光器的方法及垂直腔面发 射激光器， 以提高垂直腔面发射激光器的成品率。 0006 第一方面， 本发明实施例提供了制作垂直腔面发射激光器的方法， 包括： 0007 在衬底上， 利用金属有机化学汽相淀积法，。

13、 依次外延生长缓冲层、 电极下接触层、 镓砷层、 光限制层以及电光限制层； 0008 在电光限制层表面， 依据预设的掩膜图形， 对电光限制层和光限制层进行光刻以 形成通光圆孔， 所述光刻终止于所述镓砷层表面； 说明书 1/8 页 4 CN 111384666 A 4 0009 在光刻出通光圆孔的电光限制层表面， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延 生长空穴载流子势垒区、 量子阱有源区、 电子载流子限制区、 反射镜层以及电极上接触层； 0010 在电极上接触层上制作n型电极层， 将电极上接触层的外延面烧结在金属化的热 沉上； 0011 利用机械减薄结合化学腐蚀， 去除衬底直至暴露电极下接触层。

14、； 0012 制作与通光圆孔对准的出光孔图形窗口， 用选择化学蚀剂腐蚀去掉出光孔图形窗 口内的电极下接触层、 镓砷层直至露出空穴载流子势垒区， 得到出光孔， 在出光孔内淀积介 质膜分布式布拉格反射镜； 0013 在电极下接触层上刻蚀形成台面并淀积介质隔离层； 0014 在电极下接触层外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作不经过介质膜分布式布拉格 反射镜的高频P型电极环， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维集成的隔离槽。 0015 结合第一方面， 本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式， 其中， 所 述衬底为n型镓砷全片衬底， 缓冲层为n型镓砷缓冲层， 电极下接触层为P型重掺铟镓砷层。

15、， 镓砷层为P型镓砷层， 光限制层为折射率低于预先设置的折射率第一阈值的P型镓铟砷磷 层， 电光限制层为折射率低于预先设置的折射率第二阈值的n型镓铟砷磷层。 0016 结合第一方面的第一种可能的实施方式， 本发明实施例提供了第一方面的第二种 可能的实施方式， 其中， 选用对镓铟砷磷材料有腐蚀作用而对镓砷材料不起作用的腐蚀溶 液进行光刻。 0017 结合第一方面， 本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式， 其中， 所 述电子载流子限制区采用铝组分渐变的n型铝镓砷， 空穴载流子势垒区采用铝组分渐变的P 型铝镓砷。 0018 结合第一方面的第三种可能的实施方式， 本发明实施例提供了第一方面。

16、的第四种 可能的实施方式， 其中， 所述空穴载流子势垒区的厚度大于所述光电限制层的厚度。 0019 结合第一方面， 本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式， 其中， 所 述反射镜层为n型布拉格反射镜层， 所述电极上接触层为n型重掺镓砷层。 0020 第二方面， 本发明实施例还提供了一种垂直腔面发射激光器， 包括： 电极下接触 层、 在电极下接触层上外延生长的镓砷层、 在镓砷层上外延生长的光限制层、 在光限制层上 外延生长的电光限制层、 在电光限制层上外延生长的空穴载流子势垒区、 在空穴载流子势 垒区上外延生长的量子阱有源区、 在量子阱有源区上外延生长的电子载流子限制区、 在电 子载流。

17、子限制区上外延生长的反射镜层、 以及， 在反射镜层上外延生长的电极上接触层， 其 中， 0021 电光限制层和光限制层中光刻有通光圆孔， 所述通光圆孔的高度等于电光限制层 的厚度和光限制层的厚度的和值； 0022 电极上接触层上制作有n型电极层， 电极上接触层的外延面烧结在金属化的热沉 上； 0023 电极下接触层和镓砷层中制作有与通光圆孔对准的出光孔， 出光孔内淀积介质膜 分布式布拉格反射镜； 0024 电极下接触层上刻蚀形成台面并淀积介质隔离层； 0025 在电极下接触层外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作有不经过介质膜分布式布拉 说明书 2/8 页 5 CN 111384666 A 5 。

18、格反射镜的高频P型电极环， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维集成的隔离槽。 0026 结合第二方面， 本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式， 其中， 所 述电子载流子限制区采用铝组分渐变的n型铝镓砷， 空穴载流子势垒区采用铝组分渐变的P 型铝镓砷。 0027 第三方面， 本申请实施例提供了一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在所 述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述计算机程序时实 现上述方法的步骤。 0028 第四方面， 本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储 介质上存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器运行时。

19、执行上述的方法的步骤。 0029 本发明实施例提供的制作垂直腔面发射激光器的的方法及垂直腔面发射激光器， 通过在衬底上， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延生长缓冲层、 电极下接触层、 镓砷 层、 光限制层以及电光限制层； 在电光限制层表面， 依据预设的掩膜图形， 对电光限制层和 光限制层进行光刻以形成通光圆孔， 所述光刻终止于所述镓砷层表面； 在光刻出通光圆孔 的电光限制层表面， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延生长空穴载流子势垒区、 量子 阱有源区、 电子载流子限制区、 反射镜层以及电极上接触层； 在电极上接触层上制作n型电 极层， 将电极上接触层的外延面烧结在金属化的热沉上； 。

20、利用机械减薄结合化学腐蚀， 去除 衬底直至暴露电极下接触层； 制作与通光圆孔对准的出光孔图形窗口， 用选择化学蚀剂腐 蚀去掉出光孔图形窗口内的电极下接触层、 镓砷层直至露出空穴载流子势垒区， 得到出光 孔， 在出光孔内淀积介质膜分布式布拉格反射镜； 在电极下接触层上刻蚀形成台面并淀积 介质隔离层； 在电极下接触层外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作不经过介质膜分布式布拉 格反射镜的高频P型电极环， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维集成的隔离槽。 这样， 环绕通光圆孔， 构成与量子阱有源区并联的限流结构， 从而有效限制电流的旁路泄露， 无需 氧化空穴载流子势垒区， 可以有效提升制作的垂直腔。

21、面发射激光器的成品率。 0030 为使本发明的上述目的、 特征和优点能更明显易懂， 下文特举较佳实施例， 并配合 所附附图， 作详细说明如下。 附图说明 0031 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍， 应当理解， 以下附图仅示出了本发明的某些实施例， 因此不应被看作是对 范围的限定， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 0032 图1示出了本发明实施例所提供的制作垂直腔面发射激光器的方法流程示意图； 0033 图2示出了本发明实施例所提供的在衬底上进行外延生长形成的第一结构示。

22、意 图； 0034 图3示出了本发明实施例所提供的光刻示意图； 0035 图4示出了本发明实施例所提供的在电光限制层上进行外延生长形成的第二结构 示意图； 0036 图5示出了本发明实施例所提供的烧结和暴露后的结构示意图； 0037 图6示出了本发明实施例所提供的形成台面以及高频P型电极环后的结构示意图； 说明书 3/8 页 6 CN 111384666 A 6 0038 图7示出了本发明实施例所提供的垂直腔面发射激光器结构示意图； 0039 图8为本申请实施例提供的一种计算机设备800的结构示意图。 具体实施方式 0040 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明。

23、实施例 中附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅 是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 通常在此处附图中描述和示出的本发明实 施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 因此， 以下对在附图中提供的本发明的 实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围， 而是仅仅表示本发明的选定实 施例。 基于本发明的实施例， 本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所 有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0041 本发明实施例提供了一种制作垂直腔面发射激光器的方法及垂直腔面发射激光 器， 下面通过实施例进行描述。 0042 图1。

24、示出了本发明实施例所提供的制作垂直腔面发射激光器的方法流程示意图。 如图1所示， 该方法包括： 0043 步骤101、 在衬底上， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延生长缓冲层、 电极下 接触层、 镓砷层、 光限制层以及电光限制层； 0044 本发明实施例中， 作为一可选实施例， 衬底为n型GaAs(n-GaAs)全片衬底， 缓冲层 为n型GaAs缓冲层， 电极下接触层为P型重掺铟镓砷(P+-InGaAs)层， 镓砷层为P型镓砷层， 光 限制层为低折射率(例如， 低于预先设置的折射率第一阈值)的P型GaInAsP(P-GaInAsP)层， 电光限制层为低折射率(例如， 低于预先设置的折射率。

25、第二阈值)的n型GaInAsP(n- GaInAsP)层。 其中， 折射率第一阈值与折射率第二阈值可以相同， 也可以不同， 镓砷层的厚 度由VCSEL腔体尺寸决定。 0045 图2示出了本发明实施例所提供的在衬底上进行外延生长形成的第一结构示意 图。 如图2所示， 第一结构包括： 缓冲层201、 P型重掺铟镓砷层202、 镓砷层203、 光限制层204 以及电光限制层205。 在n型GaAs全片衬底上， 利用金属有机化学汽相淀积法， 一次依序平面 生长n型GaAs缓冲层、 P+-InGaAs层、 P型GaAs层、 低折射率的P型GaInAsP层和n型GaInAsP层。 0046 步骤102、 。

26、在电光限制层表面， 依据预设的掩膜图形， 对电光限制层和光限制层进 行光刻以形成通光圆孔， 所述光刻终止于所述镓砷层表面； 0047 图3示出了本发明实施例所提供的光刻示意图。 如图3所示， 在一次平面生长的n- GaInAsP电光限制层表面， 根据出光孔对应的的掩膜图形， 对低折射率的n-GaInAsP层和p- GaInAsP层进行光刻， 以光刻和化学选择腐蚀出通光圆孔， 并停止化学选择腐蚀于P型GaAs 层表面。 通光圆孔由n-GaInAsP/p-GaInAsP组成。 0048 本发明实施例中， 由于GaInAsP材料与GaAs材料对同一种化学腐蚀液的敏感度不 同， 因而， 作为一可选实施。

27、例， 利用化学选择腐蚀方法进行光刻以得到通光圆孔， 即选用对 GaInAsP材料有腐蚀作用而对GaAs材料不起作用的腐蚀溶液进行光刻， 使之停止选择腐蚀 于P-GaAs层表面。 0049 本发明实施例中， 利用金属有机化学汽相淀积(MOCVD， Metal Organized Chemical Vapor Deposition)技术和套刻选择腐蚀技术， 环绕通光圆孔， 构成环绕QW有源 说明书 4/8 页 7 CN 111384666 A 7 区的二极管并联的限流结构(反向pn结结构)， 从而通过形成环绕QW有源区的PN结反向结结 构， 可以有效限制电流的旁路泄露， 无需氧化Al(x)GaAs。

28、层， 取代了难于重复的氧化层隔离结 构。 并在通光圆孔的园锥体周围， 设置低折射率材料(光限制层和电光限制层)以形成光波 导。 0050 步骤103、 在光刻出通光圆孔的电光限制层表面， 利用金属有机化学汽相淀积法， 依次外延生长空穴载流子势垒区、 量子阱有源区、 电子载流子限制区、 反射镜层以及电极上 接触层； 0051 图4示出了本发明实施例所提供的在电光限制层上进行外延生长形成的第二结构 示意图。 如图4所示， 第二结构包括： 空穴载流子势垒区206、 量子阱有源区207、 电子载流子 限制区208、 反射镜层209以及电极上接触层210。 0052 本发明实施例中， 为了增强反射镜层对。

29、量子阱(QW)有源区发射的光的反射强度 (反射率接近于1)， 需要采用折射率差大的材料。 但由于折射率差大意味着铝(Al)的组分差 要大， 而组分差大， 材料的晶格常数差就大， 因而材料之间的应变量就大， 从而会引起材料 之间的晶格畸变； 同时， 含铝量的组分差大也会引起半导体材料之间的价带的不连续性加 大， 从而影响载流子的通畅输运。 因而， 为了有效消除上述缺陷， 作为一可选实施例， 电子载 流子限制区采用组分X渐变的n型Al(x)GaAs， 空穴载流子势垒区采用组分X渐变的P型Al(x) GaAs予以缓解。 0053 本发明实施例中， 作为一可选实施例， 组分X渐变的P-Al(x)GaA。

30、s空穴载流子势垒区 的厚度大于光电限制层的厚度。 0054 本发明实施例中， 空穴载流子势垒区为组分X渐变的P型Al(x)GaAs， 在光刻通光圆 孔的n-GaInAsP层表面上进行二次金属有机化学汽相淀积法外延， 依序生长组分X渐变的P 型Al(x)GaAs空穴载流子势垒区、 量子阱(Q.W.)有源区、 组分X渐变的n型Al(x)GaAs电子载流 子限制区、 n型DBR多对反射镜层和重掺n+-GaAs(n型重掺镓砷)层。 0055 步骤104、 在电极上接触层上制作n型电极层， 将电极上接触层的外延面烧结在金 属化的热沉上； 0056 本发明实施例中， 将电极上接触层的外延面烧结在金属化的热。

31、沉上是指电极上接 触层经由n型电极金属层烧结在金属化的热沉上。 电极上接触层采用外延面朝下并金属化 后与热沉烧结， 由于垂直腔面发射激光器的n型外延层区(约3微米， 包括： QW有源区、 电子载 流子限制区、 反射镜层以及电极上接触层)相对n型GaAs衬底材料区(减薄后的厚度为百微 米量级)薄， 因而， 距离散热的热沉近， 使得热阻小， 能够有效改善垂直腔面发射激光器的热 阻。 同时， 电极上接触层采用外延面朝下(Epi.-side down)并金属化后与热沉烧结， 可以改 善器件的热阻。 0057 步骤105、 利用机械减薄结合化学腐蚀， 去除衬底直至暴露电极下接触层； 0058 图5示出了。

32、本发明实施例所提供的烧结和暴露后的结构示意图。 如图5所示， 将n型 电极层211的外延面与热沉212烧结， 即在重掺n+-GaAs电极上接触层上,制作出n型电极层 后， 使n型电极层的外延面烧结在金属化的热沉上。 本发明实施例中， 将n型电极层的外延面 朝下(Epi.-Side Down)烧结在热沉后， 再通过机械减薄和选择化学腐蚀n型GaAs衬底直至 露出P+-InGaAs层(P型重掺铟镓砷层)为止。 0059 步骤106、 制作与通光圆孔对准的出光孔图形窗口， 用选择化学蚀剂腐蚀去掉出光 说明书 5/8 页 8 CN 111384666 A 8 孔图形窗口内的电极下接触层、 镓砷层直至露。

33、出空穴载流子势垒区， 得到出光孔， 在出光孔 内淀积介质膜分布式布拉格反射镜； 0060 本发明实施例中， 在电极下接触层表面上采用套刻图形光刻技术对准n-GaInAsP/ p-GaInAsP通光圆孔,刻出圆锥形出光孔,在制作与通光圆孔对准的出光孔图形窗口后， 用 选择化学蚀剂腐蚀去掉出光孔内由二次金属有机化学汽相淀积法精准生长的P+-InGaAs 层、 P型GaAs层， 直至露出P型Al(x)GaAsP层时终止。 在蚀刻得到的圆锥形出光孔中， 淀积介质 膜分布式布拉格反射镜(DBR， Distributed Bragg Reflector)。 0061 本发明实施例中， 从QW有源区垂直发射。

34、的光， 通过空穴载流子势垒区P-Al(x)GaAs 进入介质膜DBR出射。 0062 本发明实施例中， 由于介质膜DBR为绝缘介质光栅， 而不是半导体光栅， 因而， 能够 使注入到QW有源区的电流不通过介质膜DBR(光栅区)， 从而有效减小垂直腔面发射激光器 的串联电阻。 0063 步骤107、 在电极下接触层上刻蚀形成台面并淀积介质隔离层； 0064 步骤108、 在电极下接触层外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作不经过介质膜分布 式布拉格反射镜的高频P型电极环， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维集成的隔离 槽。 0065 图6示出了本发明实施例所提供的形成台面以及高频P型电极环后的结。

35、构示意图。 如图6所示， 在电极下接触层上刻蚀形成台面， 在台面上淀积介质隔离层(绝缘层)213， 高频 P型电极214环位于介质膜分布式布拉格反射镜两侧， 在淀积介质隔离层蚀刻形成成单个管 芯的解理标记或二维集成的隔离槽215。 作为一可选实施例， 绝缘层包括但不限于： 氧化硅 绝缘介质膜、 氮化硅绝缘介质膜等， 隔离槽可以是单管的解理标志， 也可以是集成芯片的隔 离标志。 0066 本发明实施例中， P型电极在环出光口的电极下接触层表面布设， 由于介质膜DBR 是绝缘介质， 因而， 电流不会从介质膜DBR中通过。 0067 本发明实施例中， 根据预先设计的掩膜图形， 对低折射率的电光限制层。

36、以及光限 制层实施光刻,利用物理/化学复合选择刻蚀技术， 刻蚀出通光圆孔， 并停止刻蚀于P型GaAs 层表面； 在刻蚀有出光孔的电光限制层表面上， 进行二次金属有机化学汽相淀积法外延， 依 序生长组分X渐变的P型Al(x)GaAs空穴载流子势垒区、 量子阱(Q.W.)有源层、 组分X渐变的n 型Al(x)GaAs电子载流子限制区、 n型分布布拉格反射镜(DBR)、 电极上接触层。 然后， 采用外 延面与热沉烧结技术， 将电极上接触层的电极面朝下烧结在热沉， 在烧结后， 通过机械减薄 和选择化学腐蚀去掉n型GaAs衬底和n型GaAs缓冲层， 直至露出P型InGaAs光限制层为止； 在 制作与出光。

37、孔对准的掩模图形窗口后， 用选择化学蚀剂腐蚀去掉掩模图形窗口内由二次金 属有机化学汽相淀积法精准生长的P-GaAs外延层直至露出P-Al(x)GaAsP； 在腐蚀的掩模图 形窗口内淀积高反射率的光学电介质膜DBR； 刻蚀形成台面并淀积介质隔离层。 在电极下接 触层外延表面沿出光孔套刻制作不经过介质膜DBR的高频P型电极环， 完成垂直腔面发射激 光器的制备。 从而利用金属有机化学汽相淀积技术和套刻选择腐蚀技术， 环绕通光圆孔， 构 成与有源区二极管并联的限流的反向pn结结构， 有效限制电流的旁路泄露， 无需执行氧化 工艺， 能够精准控制限流的面积， 有效提升制作的垂直腔面发射激光器的成品率， 降。

38、低制作 成本。 同时， 电极上接触层采用外延面朝下金属化后与热沉烧结， 使得n型外延层区相对n型 说明书 6/8 页 9 CN 111384666 A 9 GaAs衬底材料区薄， 距离散热的热沉近， 能够改善垂直腔面发射激光器的热阻。 而且， 由于 介质膜DBR为绝缘介质光栅， 而不是半导体光栅， 因而， 能够使注入到有源区的电流不通过 介质膜DBR(光栅区)， 从而有效减小垂直腔面发射激光器的串联电阻。 0068 图7示出了本发明实施例所提供的垂直腔面发射激光器结构示意图。 如图7所示， 该垂直腔面发射激光器包括： 0069 电极下接触层701、 在电极下接触层701上外延生长的镓砷层702。

39、、 在镓砷层702上 外延生长的光限制层703、 在光限制层703上外延生长的电光限制层704、 在电光限制层704 上外延生长的空穴载流子势垒区705、 在空穴载流子势垒区705上外延生长的量子阱有源区 706、 在量子阱有源区706上外延生长的电子载流子限制区707、 在电子载流子限制区707上 外延生长的反射镜层708、 以及， 在反射镜层708上外延生长的电极上接触层709， 其中， 0070 电光限制层704和光限制层703中光刻有通光圆孔710， 所述通光圆孔710的高度等 于电光限制层704的厚度和光限制层703的厚度的和值； 0071 电极上接触层709上制作有n型电极层711。

40、， 电极上接触层711的外延面烧结在金属 化的热沉712上； 0072 电极下接触层701和镓砷层702中制作有与通光圆孔710对准的出光孔713， 出光孔 713内淀积介质膜分布式布拉格反射镜； 0073 电极下接触层701上刻蚀形成台面并淀积介质隔离层714； 0074 在电极下接触层701外延表面， 沿出光孔方向， 套刻制作有不经过介质膜分布式布 拉格反射镜的高频P型电极环715， 以及， 形成成单个管芯的解理标记或二维集成的隔离槽。 0075 本发明实施例中， 作为一可选实施例， 衬底为n型GaAs全片衬底， 缓冲层为n型GaAs 缓冲层， 电极下接触层为P型重掺铟镓砷层， 镓砷层为P。

41、型镓砷层， 光限制层为低折射率的P 型GaInAsP层， 电光限制层为低折射率的n型GaInAsP层。 0076 本发明实施例中， 作为一可选实施例， 电子载流子限制区采用铝组分渐变的n型铝 镓砷， 空穴载流子势垒区采用铝组分渐变的P型铝镓砷。 其中， 组分X渐变的P-Al(x)GaAs空穴 载流子势垒区的厚度大于光电限制层的厚度。 0077 本发明实施例中， 作为一可选实施例， 利用化学选择腐蚀方法进行光刻以得到通 光圆孔， 即选用对GaInAsP材料有腐蚀作用而对GaAs材料不起作用的腐蚀溶液进行光刻。 0078 本发明实施例中， 电流从通光孔两侧的P型电极环流入， 流经电极下接触层、 镓。

42、砷 层、 光限制层后， 汇聚于通光圆孔， 从通光圆孔流经空穴载流子势垒区、 QW有源区、 电子载流 子限流区、 反射镜后流入电极上接触层上的n型电极层。 0079 如图8所示， 本申请一实施例提供了一种计算机设备800， 用于执行图1中的制作垂 直腔面发射激光器的方法， 该设备包括存储器801、 处理器802及存储在该存储器801上并可 在该处理器802上运行的计算机程序， 其中， 上述处理器802执行上述计算机程序时实现上 述制作垂直腔面发射激光器的方法的步骤。 0080 具体地， 上述存储器801和处理器802能够为通用的存储器和处理器， 这里不做具 体限定， 当处理器802运行存储器80。

43、1存储的计算机程序时， 能够执行上述制作垂直腔面发 射激光器的方法。 0081 对应于图1中的制作垂直腔面发射激光器的方法， 本申请实施例还提供了一种计 算机可读存储介质， 该计算机可读存储介质上存储有计算机程序， 该计算机程序被处理器 说明书 7/8 页 10 CN 111384666 A 10 运行时执行上述制作垂直腔面发射激光器的方法的步骤。 0082 具体地， 该存储介质能够为通用的存储介质， 如移动磁盘、 硬盘等， 该存储介质上 的计算机程序被运行时， 能够执行上述制作垂直腔面发射激光器的方法。 0083 在本申请所提供的实施例中， 应该理解到， 所揭露系统和方法， 可以通过其它的方。

44、 式实现。 以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的， 例如， 所述单元的划分， 仅仅为一种逻 辑功能划分， 实际实现时可以有另外的划分方式， 又例如， 多个单元或组件可以结合或者可 以集成到另一个系统， 或一些特征可以忽略， 或不执行。 另一点， 所显示或讨论的相互之间 的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口， 系统或单元的间接耦合或通信连 接， 可以是电性， 机械或其它的形式。 0084 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的， 作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元， 即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个 网络单元上。 可以根据实际的需要选择其中。

45、的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。 0085 另外， 在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可 以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。 0086 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时， 可以 存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解， 本申请的技术方案本质上或者说 对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来， 该计 算机软件产品存储在一个存储介质中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个 人计算机， 服务器， 或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述。

46、方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括： U盘、 移动硬盘、 只读存储器(Read-Only Memory， ROM)、 随机存取存 储器(Random Access Memory， RAM)、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 0087 应注意到： 相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项， 因此， 一旦某一项在一 个附图中被定义， 则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释， 此外， 术语 “第 一” 、“第二” 、“第三” 等仅用于区分描述， 而不能理解为指示或暗示相对重要性。 0088 最后应说明的是： 以上所述实施例， 仅为本申请的具体实施方式， 用以说明本申请 。

47、的技术方案， 而非对其限制， 本申请的保护范围并不局限于此， 尽管参照前述实施例对本申 请进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 任何熟悉本技术领域的技术人员 在本申请揭露的技术范围内， 其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻 易想到变化， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改、 变化或者替换， 并不使 相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。 都应涵盖在本申请的保护 范围之内。 因此， 本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。 说明书 8/8 页 11 CN 111384666 A 11 图1 说明书附图 1/5 页 12 CN 111384666 A 12 图2 图3 说明书附图 2/5 页 13 CN 111384666 A 13 图4 图5 说明书附图 3/5 页 14 CN 111384666 A 14 图6 图7 说明书附图 4/5 页 15 CN 111384666 A 15 图8 说明书附图 5/5 页 16 CN 111384666 A 16 。