[发明专利]垂直腔面发射激光器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，该激光器包括：衬底、非掺杂的第一布拉格反射镜、第一接触层、非掺杂的下包覆层、非掺杂的第一台面，所述第一台面包括依次形成于下包覆层上的有源层和上包覆层；n型掺杂的第二台面，形成于所述第一台面上，所述第二台面包括依次形成于第一台面上的电流扩展层和第二接触层，所述第二台面的侧面p型扩散形成环形的扩散区；以及非掺杂的第二布拉格反射镜，形成于所述第二台面上。本发明通过微台面侧边选区p型扩散的方法，利用p++n结耗尽区进行电流限制，避免了难度高与良率低的氧化与多次外延工艺。另外，采用非掺杂DBR结构，在降低外延生长难度的同时还可以降低自由载流子吸收。

技术领域

本发明是关于一种光电器件，特别是关于一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种半导体激光器，具有尺寸小与阈值电流低的优点，激光的面发射特征还使其易于光纤耦合、光子集成以及片上测试。VCSEL已经广泛应用于鼠标、人脸识别以及数据中心等领域，激射波长主要集中在基于GaAs材料体系的800-1000nm。近年来，激光雷达与气体传感等领域的兴起，增加了对1300nm以上波长的VCSEL需求，长波长激光还有助于人眼安全。1300～1600nm波长的VCSEL主要采用InP基的材料体系进行制备，尽管GaAs基的稀氮材料也有使用，但材料难于生长且工艺不成熟。InP基VCSEL由于长波DBR反射率低以及缺乏稳定的氧化工艺等因素，限制了激光器性能与大规模应用。不同于GaAs基VCSEL的侧边氧化，InP激光器主要采用掩埋隧道结的方法进行电流限制，需要刻蚀隧道结与二次外延，增加了材料生长与器件制作的难度。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，其能够克服现有技术中工艺不成熟、限制大规模应用和制作难度的问题。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：

衬底；

非掺杂的第一布拉格反射镜，形成于所述衬底上；

第一接触层，形成于第一布拉格反射镜的表面；

非掺杂的下包覆层，形成于第一接触层的表面；

非掺杂的第一台面，形成于所述下包覆层的表面，所述第一台面包括依次形成于下包覆层上的有源层和上包覆层；

n型掺杂的第二台面，形成于所述第一台面上，所述第二台面包括依次形成于第一台面上的电流扩展层和第二接触层，所述第二台面的侧面p型扩散形成环形的扩散区；以及

非掺杂的第二布拉格反射镜，形成于所述第二台面上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二台面的侧面p型扩散的掺杂浓度为2E18～2E19cm^-3；和/或所述扩散区的宽度为200-2000nm。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一台面的最大外径小于所述下包覆层的最大外径，所述下包覆层暴露的表面上设置有第一电极，所述第一电极和第一接触层之间p型扩散形成电接触区。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述下包覆层暴露的表面向衬底方向减薄形成台阶面，所述第一电极设置于所述台阶面上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述电接触区p型扩散的掺杂浓度为2E18～2E19cm^-3；和/或电接触区的厚度为200-2000nm。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二台面的最大外径小于所述第一台面的最大外径，所述第一电极和台阶面之间设置有钝化层，所述钝化层延伸至所述第一台面所暴露的表面。