[发明专利]激光二极管及其制作方法

说明书

本公开公开了一种激光二极管及其制作方法，属于半导体技术领域。包括衬底、外延层、N型电极、P型电极、第一反射层和第二反射层；外延层包括缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；P型半导体层的表面为脊波导结构，P型半导体层上设有第一凹槽和第二凹槽，P型半导体层和有源层形成柱体结构，柱体结构的侧面包括第一曲面、第一平面、第二曲面和第二平面，第一平面和第二平面平行于脊波导结构中脊的延伸方向，第一曲面和第二曲面上点的曲率在从第一平面到第二平面的方向上先减小至0、再保持为0、最后从0开始增大；第一反射层和第二反射层分别铺设在第一曲面和第二曲面上。本公开可提高激光二极管的出光效率。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种激光二极管及其制作方法。

背景技术

激光二极管(英文：Laser diode，简称：LD)包括衬底、具有PN结的半导体层、以及反射率不同的两个反射层，两个反射层相对设置在衬底上构成谐振腔，半导体层设置衬底上并位于两个反射层之间，半导体层的表面为脊波导结构，脊波导结构中脊的延伸方向垂直于两个反射层的相对表面。

在外加电压作用下，PN结中的电子与空穴复合释放光子，光子撞击原子，导致更多的光子被释放。光子在脊波导结构的作用下，垂直照射一侧的反射层，会沿着原始路径反射回去，并再次从另一侧的反射层反射回来，从而在两个反射层之间多次运动。同时在光子的运动过程中，由于雪崩效应，更多的原子会释放更多的光子，最终产生非常强烈的激光束，从谐振腔发出。

在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

谐振腔发出的激光束为高斯光束(英文：Gaussian beam)，即基模辐射场横截面的振幅分布遵守高斯函数，光束半径随传输距离的变化规律为双曲线，因此光束在照射反射层的过程中会逐渐发散。现有两个反射层的相对表面为垂直于光束照射方向的平面，光束中的发散光线在反射层上反射之后，很容易从谐振腔逸出，影响谐振腔内的振荡，降低激光二极管的出光效率。

发明内容

本公开实施例提供了一种激光二极管及其制作方法，有利于将高斯光束限制在谐振腔内进行振荡，提高激光二极管的出光效率。所述技术方案如下：

一方面，本公开提供了一种激光二极管，所述激光二极管包括衬底、外延层、N型电极、P型电极、第一反射层和第二反射层；所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述P型半导体层的表面为脊波导结构，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的第一凹槽和延伸至所述衬底的第二凹槽，所述P型半导体层和所述有源层形成独立于所述衬底的柱体结构，所述柱体结构的侧面包括首尾顺次连接的第一曲面、第一平面、第二曲面和第二平面，所述第一平面和所述第二平面平行于所述脊波导结构中脊的延伸方向，所述第一曲面和所述第二曲面上点的曲率在从所述第一平面到所述第二平面的方向上先减小至0、再保持为0、最后从0开始增大；所述第一反射层铺设在所述第一曲面上，所述第二反射层铺设在所述第二曲面上；所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述P型电极设置在所述P型半导体层上。

可选地，所述第一曲面和所述第二曲面上在从所述第一平面到所述第二平面的方向上曲率减小至0的点、保持为0的点、从0开始增大的点在从所述第一平面到所述第二平面的方向上的投影长度相等。

进一步地，所述第一曲面和所述第二曲面上在从所述第一平面到所述第二平面的方向上曲率减小至0的点、保持为0的点、从0开始增大的点在从所述第一平面到所述第二平面的方向上的投影长度为40μm～60μm。

可选地，所述激光二极管还包括第三反射层和第四反射层，所述第三反射层铺设在所述第一平面上，所述第四反射层铺设在所述第二平面上。