[发明专利]垂直腔面发射激光器及其制作方法

说明书

本发明涉及激光器技术领域，提供了一种垂直腔面发射激光器的制作方法，包括如下步骤：S1～S4四个步骤。还包括一种垂直腔面发射激光器。本发明通过将待刻区做成倒梯形台体可以起到限制电流的作用，将待刻区做成圆柱体可以控制工艺精度，方便后续工艺制作，将待刻区做成正梯形台体可以有利于后续制作电极时的金属接触以及有效降低电阻，而且该正梯形台体结构也可以使外延应力不容易集中某一处，对激光器的电性能有积极作用。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体为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由于单纵模、输出圆形光斑等特点，使其应用越来越广泛。长期以来，垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，以下简称VCSEL)一直处于低功率水平，使这种器件的应用受到极大的制约，直到最近几年VCSEL材料生长与制备技术的发展才使其功率水平开始得到大幅度的提高，从而为VCSEL激光器的应用发展开辟了广阔的前景。尤其是2017年苹果公司宣布iphone8采用VCSEL半导体激光器技术，VCSEL更是引起广泛关注。业界认为VCSEL产品进入苹果产业链不仅是产业公司业务的重大突破，更是以VCSEL技术为代表的半导体激光技术在消费领域的重大突破。VCSEL激光器迎来了新一轮高增长期，随着VCSEL的研究深入以及应用需求的拓展，市场对其光电特性的要求也会越来越高。

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，将待刻区做成倒梯形台体可以起到限制电流的作用，将待刻区做成圆柱体可以控制工艺精度，方便后续工艺制作，将待刻区做成正梯形台体可以有利于后续制作电极时的金属接触以及有效降低电阻，而且该正梯形台体结构也可以使外延应力不容易集中某一处，对激光器的电性能有积极作用。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种垂直腔面发射激光器的制作方法，包括如下步骤：

S1，在衬底上依次外延生长缓冲层、N型布拉格反射镜组、有源层、氧化层、P型布拉格反射镜组、P型接触层以及掩膜；

S2，对待刻区采用刻蚀装置进行刻蚀，所述待刻区由所述掩膜、所述P型接触层、所述P型布拉格反射镜组、所述氧化层以及所述有源层组成；

S3，调节所述刻蚀装置的工作功率，将所述待刻区刻蚀形成倒梯形台体、圆柱体或正梯形台体；

S4，采用光刻和溅射工艺在所述衬底远离所述缓冲层的一侧制作N电极，并在所述掩膜的外表面上制作P电极，以完成激光器的制作。

进一步，所述S3步骤中的倒梯形台体或所述圆柱体获得的方法具体为：采用所述刻蚀装置通入刻蚀气体，所述刻蚀气体包括Cl₂和Ar，采用所述Cl₂对所述待刻区进行各向同性的化学刻蚀，同时采用Ar对所述待刻区进行各向异性的物理刻蚀，垂直轰击所述待刻区，以获得所述倒梯形台体或圆柱体。

进一步，所述S3步骤中的正梯形台体获得的方法具体为：采用所述刻蚀装置通入保护气体，所述保护气体包括H₂和CH₄，采用所述H₂和CH₄将刻蚀中形成的聚合物沉积在刻蚀图形侧壁，阻止侧壁的刻蚀，以获得所述正梯形台体。

进一步，所述S3步骤反应2～10min后，采用O₂plasma刻蚀除去产生的多余的所述聚合物。

进一步，采用所述刻蚀装置控制所述气体的ICP刻蚀功率，所述ICP刻蚀功率的范围在300～1500W之间，输出的功率越大所述待刻区的形状越趋向于倒梯形台体。

进一步，采用所述刻蚀装置控制所述气体的RF射频功率，所述RF射频功率的范围在80～200W之间，输出的功率越小所述待刻区的形状越趋向于正梯形台体。