[发明专利]一种微机电系统、垂直腔面发射激光器及其制备方法

说明书

本公开提供了一种用于垂直腔面发射激光器的微机电系统，包括：注入电极，其设于欧姆接触层表面的一端；牺牲层，其设于欧姆接触层表面的另一端，以与注入电极相对；上反射镜层，其设于牺牲层的表面，其中，上反射镜层形成有均匀扇叶悬臂结构，均匀扇叶悬臂结构包括一圆形反射镜和多个扇叶悬臂；其中，多个扇叶悬臂之间通过空气间隔，均匀扇叶悬臂结构下方的牺牲层通过腐蚀去除以使均匀扇叶悬臂结构悬空；调谐电极，其设于上反射镜层的表面。本公开还提供了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

技术领域

本公开涉及半导体光电器件技术领域，具体涉及一种微机电系统、垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器在光通信领域中具有广泛的应用，结合密集波分复用技术，可以实现高容量高效率信号传输，然而传统的垂直腔面发射激光器，其发射波长是不变的，若是将不同波长的激光器直接集成在一起，不仅会引起系统的不稳定，并且还会增加生产成本。利用基于微机电系统的可调谐垂直腔面发射激光器，通过静电力牵引上反射镜发生形变，可以实现单光源多波长输出，实现系统稳定，同时还大大地简化了系统的复杂程度，使得通信成本大大降低。

目前传统的微机电系统垂直腔面发射激光器中，微机电系统的悬臂梁多为等截面结构，悬臂梁容易出现应力集中，导致悬臂失效，器件损坏，这一影响会严重限制器件波长的调谐范围，降低器件的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种用于垂直腔面发射激光器的微机电系统结构、垂直腔面发射激光器及其制备方法，通过合理设计匀扇叶悬臂结构，解决了微机电系统中悬臂梁受力不均匀，易产生应力集中，影响波长调谐范围等问题。

本公开的一个方面提供了一种用于垂直腔面发射激光器的微机电系统结构，包括：注入电极，其设于欧姆接触层表面的一端；牺牲层，其设于欧姆接触层表面的另一端，以与注入电极相对；上反射镜层，其设于牺牲层的表面，其中，上反射镜层形成有均匀扇叶悬臂结构，均匀扇叶悬臂结构包括一圆形反射镜和多个扇叶悬臂；其中，多个扇叶悬臂之间通过空气间隔，均匀扇叶悬臂结构下方的牺牲层通过腐蚀去除以使均匀扇叶悬臂结构悬空；调谐电极，其设于上反射镜层的表面。

进一步地，圆形反射镜的半径为5～20μm。

进一步地，多个扇叶悬臂的数量为3个，其扇叶张角度数为15°～60°，扇叶长度为10～50um。

进一步地，多个扇叶悬臂的数量为4个，其扇叶张角度数为15°～45°，扇叶长度为10～50μm。

进一步地，圆形反射镜包括光栅结构，该光栅结构的光栅周期为0.638um，占空比为0.38。

进一步地，上反射镜层为分布布拉格反射镜或高对比度亚波长光栅或高反射镜。

本公开的另一个方面提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：用于垂直腔面发射激光器的微机电系统。

本公开的另一个方面提供了一种垂直腔面发射激光器的制备方法，该方法包括：S1，在衬底2上依次生长缓冲层、下分布布拉格反射镜、有源层、电流限制层、欧姆接触层及上反射镜层；S2，采用光刻并利用PECVD生长掩膜，然后利用ICP刻蚀暴露出电流限制层；S3，通过氧化在电流限制层上形成电流注入限制孔径；S4，采用光刻并利用带胶剥离工艺，在上反射镜层上形成调谐电极；S5，采用光刻并利用带胶剥离工艺，在欧姆接触层上形成电流注入电极；S6，利用光刻和ICP刻蚀，在上反射镜层上刻蚀出均匀扇叶悬臂结构，该均匀扇叶悬臂结构包括一圆形反射镜和多个扇叶悬臂；其中，多个扇叶悬臂之间通过空气间隔；S7，利用湿法选择性腐蚀，腐蚀掉均匀扇叶悬臂结构下方的牺牲层，并清洗之后利用氮气吹干释放均匀扇叶悬臂结构，以使均匀扇叶悬臂结构悬空；S8，将衬底进行减薄、抛光；S9，在衬底背面蒸发沉积背面电极层；S10，进行解理划片、初测、焊接及封装，形成完整的垂直腔面发射激光器。