[发明专利]一种VCSEL芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种VCSEL芯片及其制备方法，涉及激光芯片技术领域。本发明的一种VCSEL芯片，包括衬底和位于衬底一侧的外延结构，所述外延结构包括由下至上依次沉积的N‑DBR结构、MQW有源层、氧化层和P‑DBR结构，所述P‑DBR结构上沉积有第一氮化硅层，所述第一氮化硅层和P‑DBR结构被向下刻蚀形成台面，所述台面上设置有P‑contact圆环，所述衬底向上至第一氮化硅层上均沉积有第二氮化硅层，所述第二氮化硅层于P‑contact圆环对应的位置蒸镀有P‑ohmic。本发明公开了一种VCSEL芯片及其制备方法，通过减小P‑contact到MQW有源层的距离，能够有效减小芯片的内在电阻，提升了芯片的光学性能，提升效率。

技术领域

本发明涉及激光芯片技术领域，尤其涉及一种VCSEL芯片及其制备方法。

背景技术

VCSEL，全名为垂直腔面发射激光器，以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED和LD(激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。

VCSEL作为一种半导体激光器，激发半导体的电子由价带跳到导带，当电子由导带跳回价带时，将能量以光能的形式释放出来，如图1所示，传统的VCSEL芯片结构由下至上分别包括衬底、N-DBR、MQW有源层、氧化层及P-DBR、P-contact和P-ohmic(P-欧姆接触)，传统的VCSEL，生长外延时，MQW有源层上会生长10～20对以AlGaAs为材料的P-DBR，由于P-DBR对数较多，对芯片电阻值有影响，且电流必须要通过这么多的DBR才能到达MQW有源层发挥作用，在这过程中有所衰减，使得芯片的效率大大降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于公开一种VCSEL芯片及其制备方法，通过减小P-contact到MQW有源层的距离，能够有效减小芯片的内在电阻，提升了芯片的光学性能，提升效率。

具体的，本发明的一种VCSEL芯片，包括衬底和位于衬底一侧的外延结构，所述外延结构包括由下至上依次沉积的N-DBR结构、MQW有源层、氧化层和P-DBR结构，所述P-DBR结构上沉积有第一氮化硅层，所述第一氮化硅层和P-DBR结构被向下刻蚀形成台面，所述台面上设置有P-contact圆环，所述衬底向上至第一氮化硅层上均沉积有第二氮化硅层，所述第二氮化硅层于P-contact圆环对应的位置蒸镀有P-ohmic。

进一步，所述P-DBR结构包括重叠生长的10-20对DBR层。

进一步，所述MQW有源层和P-contact圆环之间间隔2-3对DBR层。

进一步，所述衬底的材料为GaAs。

进一步，P-contact圆环的材料为C或Ge。

此外，本发明还公开了上述高效率VCSEL芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

提供GaAs衬底，在GaAs衬底上依次生长N-DBR结构、MQW有源层、氧化层和P-DBR结构；

在P-DBR上沉积氮化硅形成第一氮化硅层；

对第一氮化硅层、P-DBR结构进行刻蚀，刻蚀至P-DBR结构还剩下2-3对DBR层，形成台面；

在所述台面上成型P-contact圆环；

从GaAs衬底向上至第一氮化硅层上沉积氮化硅得到第二氮化硅层；

对第二氮化硅层进行刻蚀至P-contact圆环得到P-ohmic凹槽；

在P-ohmic凹槽内蒸镀金属形成P-ohmic。P-ohmic的材料可以是但不限于Ti、Pt或Au。

进一步，所述P-contact圆环经过沉积或者二次外延高掺杂层得到。