[发明专利]一种小间距密排垂直腔面发射激光器及其制备方法

说明书

本发明提供一种小间距密排垂直腔面发射激光器及其制备方法，其中，激光器包括：衬底、外延层、制备在外延层上的Mesa台面、上电极以及下电极；Mesa台面为多个，多个Mesa台面排布于外延层的一侧表面上，任一Mesa台面形成外延层的发光点，任一Mesa台面上设置有上电极，衬底一侧表面上设置有下电极，相邻Mesa台面之间的中心间距为8～20μm，相邻Mesa台面之间的边缘间距为0.5～5μm。本发明通过在外延片背面沉积了一层氧化硅、氮化硅等介质材料。通过调节材料的厚度和应力水平，降低了外延片的翘曲程度，从而提升了小间距密排垂直腔面发射激光器制作中的光刻精度，实现了小间距密排垂直腔面发射激光器的制备。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种小间距密排垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术

随着3D人脸识别、激光雷达等技术和应用的发展，垂直腔面发射激光器(VCSEL)受到人们越来越多的关注。为了不断提高VCSEL阵列的成像精度和发光功率，研究者们不断改进VCSEL器件的设计和工艺水平，并取得了一定的进展。各种方法中，提高垂直腔面激光器的发光点密度，制备小间距密排垂直腔面发射激光器，是提高VCSEL器件成像分辨率和发光功率的一个重要方法。

小间距密排垂直腔面发射激光器的制作的困难主要来源于衬底经外延生长后，晶圆表面出现翘曲，不利于实现小间距密排垂直腔面发射激光器的高精度光刻。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种小间距密排垂直腔面发射激光器及其制备方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种小间距密排垂直腔面发射激光器，其包括：衬底、外延层、制备在外延层上的Mesa台面、上电极以及下电极；

所述Mesa台面为多个，多个Mesa台面排布于所述外延层的一侧表面上，任一所述Mesa台面形成所述外延层的发光点，任一所述Mesa台面上设置有所述上电极，所述衬底一侧表面上设置有所述下电极，相邻Mesa台面之间的中心间距为8～20μm，相邻Mesa台面之间的边缘间距为0.5～5μm。

作为本发明的小间距密排垂直腔面发射激光器的改进，多个Mesa台面以规则或者不规则的方式排布于所述外延层的一侧表面上。

作为本发明的小间距密排垂直腔面发射激光器的改进，所述外延层包括自上而下层叠设置的：保护层、P-DBR层、氧化层、发光层、N-DBR层以及衬底层。

作为本发明的小间距密排垂直腔面发射激光器的改进，所述上电极为设置于所述Mesa台面上的环形电极。

作为本发明的小间距密排垂直腔面发射激光器的改进，所述上电极为金属电极，所述金属电极的厚度1～3μm。

作为本发明的小间距密排垂直腔面发射激光器的改进，所述下电极为设置于所述衬底一侧表面的层电极。

作为本发明的小间距密排垂直腔面发射激光器的改进，所述下电极为金属电极，所述金属电极的厚度0.5～5μm。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种如上所述小间距密排垂直腔面发射激光器的制备方法，其包括如下步骤：

S1、通过外延工艺在衬底上表面生长外延层；

S2、在所述衬底下表面生长介质层，减小芯片翘曲量；

S3、在所述外延层上表面定义电极图形，经电子束沉积和电极剥离后，形成电极；

S4、在所述外延层上表面制作一层掩膜层；

S5、在所述外延片表面定义Mesa光刻图形，随后经ICP刻蚀后，将Mesa图形转移到掩膜层上；