[发明专利]一种半导体器件及其制备方法

说明书

本申请公开了一种半导体器件，包括VCSEL芯片和与VCSEL芯片的P面电极连接的VCSOA阵列芯片；VCSEL芯片中P面电极处的出光口与VCSOA阵列芯片中N面电极的进光口对准；VCSEL芯片包括用于产生种子激光的单独的谐振腔；VCSOA阵列芯片包括衬底和位于衬底上方的谐振腔阵列，且衬底的上表面分布有预设图案；预设图案用于使种子激光在衬底的上表面和下表面之间往复发生漫反射或散射，以使种子激光覆盖整个衬底；谐振腔阵列用于对进入谐振腔阵列的激光进行功率放大，且放大后激光与种子激光的光谱带宽相同。本申请中的半导体器件可以产输出具有窄光谱带宽且大功率的激光。本申请还提供一种具有上述优点的制备方法。

技术领域

本申请涉及半导体领域，特别是涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

为了提升照明亮度和照明距离，半导体激光照明技术应运而生，目前常用的方式是使用大功率VCSEL(vertical cavity surface emitting laser，垂直腔面发射激光器)芯片。基于VCSEL芯片的激光照明可以满足大多数一般应用场景的需求，但是对于特殊的应用场景，例如航天领域的激光照明，为了提高观测图像信噪比，往往在相机传感器前设置窄带带通滤光片，以滤除其他波长的干扰光和杂散光。这种提高观测图像信噪比的方法对照明光源提出了额外的技术要求，即发光光谱带宽要非常窄，如小于1nm。而大功率VCSEL芯片包含了数量众多的发光点，每个发光点拥有独立的垂直谐振腔，各个发光点独立工作，数量众多的发光点的发射光融合在一起组成了芯片整体的发射光，激射波长相互之间略有差别，导致大功率VCSEL芯片整体的光谱带宽较宽，一般为几个nm，难以满足超窄光谱带宽的使用要求。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种半导体器件及其制备方法，以半导体器件产生窄光谱带宽且大功率的激光。

为解决上述技术问题，本申请提供一种半导体器件，包括VCSEL芯片和与所述VCSEL芯片的P面电极连接的VCSOA阵列芯片；

所述VCSEL芯片中所述P面电极处的出光口与所述VCSOA阵列芯片中N面电极的进光口对准；所述VCSEL芯片包括用于产生种子激光的单独的谐振腔；所述VCSOA阵列芯片包括衬底和位于所述衬底上方的谐振腔阵列，且所述衬底的上表面分布有预设图案；

所述预设图案用于使所述种子激光在所述衬底的上表面和下表面之间往复发生漫反射或散射，以使所述种子激光覆盖整个所述衬底；所述谐振腔阵列用于对进入所述谐振腔阵列的激光进行功率放大，且放大后激光与所述种子激光的光谱带宽相同。

可选的，还包括：

设于所述衬底的下表面的所述预设图案。

可选的，所述预设图案包括多个散射单元，且所述散射单元的尺寸在λ±50％的范围内，λ为种子激光的波长。

可选的，所述VCSOA阵列芯片的面积小于所述述VCSEL芯片的面积。

可选的，所述VCSOA阵列芯片还包括设于所述衬底的上表面的缓冲层。

本申请还提供一种半导体器件制备方法，包括：

制备VCSEL芯片；所述VCSEL芯片的P面电极处形成有出光口，且所述VCSEL芯片中形成有用于产生种子激光的单独的谐振腔；

在衬底的上表面制作预设图案，并利用所述衬底制备得到VCSOA阵列芯片；所述VCSOA阵列芯片的N面电极形成有进光口，且所述VCSOA阵列芯片在所述衬底的上方形成有谐振腔阵列；

将所述VCSOA阵列芯片的所述N面电极与所述VCSEL芯片的所述P面电极连接，且使所述出光口与所述出光口对准；