[发明专利]GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器芯片及其制作方法

说明书

本公开提供了GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器芯片及其制作方法，属于半导体制作领域。将n‑GaN衬底上的第一分布式布拉格反射镜设置为包括非掺杂的AlN/GaN超晶格结构，反射率较高，质量也较好，提高出光率。另一方面将第二分布式布拉格反射镜设置在量子阱有源层与p‑GaN欧姆接触层之间，释放应力，抑制载流子溢出，同时降低空穴势垒高度有利于空穴传输，以改善器件性能。整体可以有效提高得到的GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器的质量与出光效率，保证GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器的稳定使用。

技术领域

本公开涉及半导体器件制作领域，特别涉及一种GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器芯片及其制作方法。

背景技术

垂直腔表面发射激光器是一种常见的半导体光学器件，常用于短距离数据网络、传感应用等领域。垂直腔表面发射激光器芯片为用于制备垂直腔表面发射激光器的基础结构，垂直腔表面发射激光器芯片通常包括n电极、p电极与外延片，外延片则包括n-GaN衬底及依次层叠在n-GaN衬底上的第一DBR(distributed Bragg reflector，分布式布拉格反射镜)、量子阱有源层、第二DBR、p-GaN欧姆接触层，n电极与p电极则分别位于n-GaN衬底与p-GaN欧姆接触层上。

蓝紫光垂直腔表面发射激光器芯片中，常用的第一DBR及第二DBR均为GaN/AlGaN分布式拉格反射层，但氮化镓材料与铝镓氮材料之间存在较大的晶格失配，导致得到的蓝紫光垂直腔表面发射激光器芯片的质量不够理想，影响得到的蓝紫光垂直腔表面发射激光器的出光率与稳定使用。

发明内容

本公开实施例提供了GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器芯片及其制作方法，能够提高得到的蓝紫光垂直腔表面发射激光器芯片的质量以保证蓝紫光垂直腔表面发射激光器的稳定使用。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器芯片，所述GaN基蓝紫光垂直腔面发射激光器芯片包括外延片、n电极与p电极，

所述外延片包括n-GaN衬底及依次层叠在n-GaN衬底上的第一分布式布拉格反射镜、量子阱有源层、第二分布式布拉格反射镜、p-GaN欧姆接触层，

所述第一分布式布拉格反射镜包括非掺杂的AlN/GaN超晶格结构，所述第二分布式布拉格反射镜包括AlGaN/GaN超晶格结构，

所述n电极与所述p电极则分别位于所述n-GaN衬底与所述p-GaN欧姆接触层上。

可选地，所述第一分布式布拉格反射镜的对数为20～30，所述第二分布式布拉格反射镜的对数为5～20。

可选地，所述第一分布式布拉格反射镜的厚度为200～400nm，所述第二分布式布拉格反射镜的厚度为50～250nm。

可选地，所述外延片还包括层叠在所述p-GaN欧姆接触层上的SiOx载流子阻挡层，所述SiOx载流子阻挡层具有用于连通至所述p-GaN欧姆接触层的导流通孔。

可选地，所述外延片还包括层叠在所述SiOx载流子阻挡层上的WOx电流扩展层，所述WOx电流扩展层位于所述p电极与所述SiOx载流子阻挡层之间。

可选地，所述p电极的表面具有延伸至所述WOx电流扩展层的开孔，所述外延片还包括位于所述开孔内的反射结构1011。

可选地，所述导流通孔的轴线与所述开孔的轴线重合，所述开孔的直径大于所述导流通孔的直径。

可选地，所述反射结构1011包括TaO_x/MgF₂分布式布拉格反射镜。

可选地，所述TaO_x/MgF₂分布式布拉格反射镜的对数为15～30。