[发明专利]一种改善半导体激光器掺杂均匀性的方法

说明书

本发明公开了一种改善半导体激光器掺杂均匀性的方法，包括：将衬底置于外延生长设备的基座上，衬底朝向基座表面的边缘和基座朝向衬底的表面不接触；在衬底背离基座的表面依次生长n型外延层、有源层和p型外延层，生长p型外延层时所需的生长条件敏感掺杂源从外延生长设备的两个气路或三个气路通入，两个气路或三个气路垂直设置。通过实施本发明，改变衬底和基座的接触性，使得衬底边缘和基座边缘的接触性变差，可以有效调节衬底表面的温度均匀性，从而可以减小温度对掺杂源掺杂不均匀的影响；并且，采用两路或三路同时通入生长条件敏感掺杂源，可以在降低温度对生长条件敏感掺杂源掺杂均匀性影响的基础上，改善生长条件敏感掺杂源的掺杂均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种改善半导体激光器掺杂均匀性的方法。

背景技术

半导体激光器是一种重要的光电器件，在传感、照明、通讯、泵浦等领域有着广泛的应用。为了降低半导体激光器的制作成本，三英寸、四英寸乃至六英寸的砷化镓衬底开始逐渐在外延工艺中采用。当前，生长半导体激光器外延片常使用行星式反应室，采用衬底自转加石墨大盘公转相结合的方案，实现外延层在整个衬底表面的均匀生长。通过采用上述方案，外延层厚度在整个外延层上的标准差可以小于0.5％。

然而，采用该方法生长外延层时，整个外延层上的掺杂源的掺杂浓度均匀性则无法达到所需的要求，特别是p型外延层的掺杂浓度均匀性。而掺杂浓度的不均匀性会影响半导体激光器器件的电学特性，进而影响半导体激光器器件的各项性能参数，包括斜率效率、阈值电流等，对半导体激光器器件的大规模批量化、一致化生产造成不利影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种改善半导体激光器掺杂均匀性的方法，以解决现有技术中外延层上的掺杂源的掺杂浓度均匀性无法达到所需要求的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例提供一种改善半导体激光器掺杂均匀性的方法，包括：将衬底置于外延生长设备的基座上，所述衬底朝向所述基座表面的边缘和所述基座朝向所述衬底的表面不接触；在所述衬底背离所述基座的表面依次生长n型外延层、有源层和p型外延层，生长p型外延层时所需的生长条件敏感掺杂源从所述外延生长设备的两个气路或三个气路通入，两个气路或三个气路垂直设置。

可选地，将衬底置于外延生长设备的基座上，包括：在衬底一侧表面沉积热膨胀层，所述热膨胀层的热膨胀系数大于所述衬底的热膨胀系数；将所述衬底置于外延生长设备的基座上，所述衬底沉积所述热膨胀层的表面朝向所述基座设置，所述热膨胀层的边缘和所述基座朝向所述衬底的表面不接触。

可选地，所述基座朝向所述衬底的表面呈凸形。

可选地，其特征在于，所述衬底为砷化镓衬底，所述热膨胀层为氮化硅热膨胀层，所述热膨胀层的厚度为100nm至2000nm。

可选地，所述生长条件敏感掺杂源包括：碳源、锌源和镁源，所述碳源为四溴化碳碳源。

可选地，半导体激光器包括边发射半导体激光器和垂直腔面发射半导体激光器。

可选地，所述外延生长设备包括上层气路、中层气路或下层气路，当从两个气路通入生长p型外延层时所需的生长条件敏感掺杂源时，从上层气路和中层气路通入所述生长条件敏感掺杂源，或从中层气路和下层气路通入所述生长条件敏感掺杂源。

可选地，上层气路和中层气路通入的所述生长条件敏感掺杂源的气流量的比例为0.5至3；下层气路和中层气路通入的所述生长条件敏感掺杂源的气流量的比例为0.5至3。

可选地，所述p型外延层包括p型上波导层、p型上限制层和p型接触层，或所述p型外延层包括p型分布式布拉格反射镜层。

可选地，所述n型外延层包括n型下限制层和n型下波导层，或所述n型外延层包括n型分布式布拉格反射镜层。