一种长波长VCSEL的制备方法及结构技术

本发明专利技术涉及半导体器件领域，提供了一种长波长VCSEL的制备方法，包括：在N

【技术实现步骤摘要】
一种长波长VCSEL的制备方法及结构


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，具体涉及一种长波长VCSEL的制备方法及结构。

技术介绍

[0002]VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔表面发射激光器)是一种半导体激光二极管，以砷化镓等半导体材料为基础研制，VCSEL有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源。与传统的边发射(Edge emitter)激光器不同，VCSEL是从顶部表面垂直发射高功率光学激光束，具有体积小、圆形输出光斑、天然2D机构光、单纵模输出、阈值电流小、工作温度范围大、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信，光互连，光存储等领域。
[0003]虽然VCSEL在多个领域作为3D成像和传感系统的核心器件得到长足发展，但是，在长波长VCSEL，如1310nm，1550nm等的VCSEL的制备和研发中，仍然存在着较多的掣肘。例如，长波长VCSEL制备的方法大多采用掩埋隧道结的方法，由于采用该方法需要采用二次外延技术，因此，增加了加工方法的复杂度，并降低了长波长VCSEL的良品率。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种长波长VCSEL的制备方法及结构，解决了目前长波长VCSEL器件加工的工艺复杂，良品率低的问题。
[0005]本申请第一方面提供一种长波长VCSEL的制备方法包括：
[0006]在预置的N
‑
InP衬底上，依次层叠生长N
‑
InP缓冲层、底DBR结构和N
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InP空间层，形成第一外延片；
[0007]取出所述第一外延片，以光刻胶为掩膜，利用离子注入技术，向所述N
‑
InP空间层注入H离子，进而钝化部分所述N
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InP空间层，形成钝化区，未被钝化的所述N
‑
InP空间层形成发光区；
[0008]去除所述掩膜，得到第二外延片；
[0009]对所述第二外延片退火处理，以及清洗表面；
[0010]在所述第二外延片的所述N
‑
InP空间层上依次层叠生长P
‑
InAlAs空间层、量子阱区、N
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InAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片；
[0011]利用常规光电器件制备方法，在所述第三外延片上刻蚀沟槽，以及在所述第三外延片的顶部制作上电极，所述第三外延片的底部制作下电极，得到长波长VCSEL器件。
[0012]可实施的一种方式中，所述在预置的N
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InP衬底上，依次生长N
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InP缓冲层、底DBR结构和N
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InP空间层，形成第一外延片，包括：
[0013]利用分子束外延设备在所述N
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InP衬底上依次生长N
‑
InP缓冲层、底DBR结构和N
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InP空间层，形成第一外延片；
[0014]所述在所述第二外延片的所述N
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InP空间层上依次层叠生长P
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InAlAs空间层、量子阱区、N
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InAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片，包括：
[0015]利用分子束外延设备在所述第二外延片的所述N
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I nP空间层上依次生长P
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I nAlAs空间层、量子阱区、N
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I nAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片。
[0016]可实施的一种方式中，所述在预置的N
‑
I nP衬底上，依次层叠生长N
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I nP缓冲层、底DBR结构和N
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I nP空间层，形成第一外延片，包括：
[0017]在预置的N
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I nP衬底上生长所述N
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I nP缓冲层；
[0018]在所述N
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I nP缓冲层上生长所述底DBR结构；
[0019]在所述底DBR结构上生长所述N
‑
I nP空间层。
[0020]可实施的一种方式中，所述底DBR结构包括N型I nAlAs/I nGaAlAs DBR结构；
[0021]所述在所述N
‑
I nP缓冲层上生长所述底DBR结构，包括：
[0022]在N
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I nP缓冲层上周期性生长N型I nAlAs DBR结构与N型I nGaAlAs DBR结构，其中，所述周期为30
‑
50。
[0023]可实施的一种方式中，所述在所述第二外延片的所述N
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I nP空间层上依次层叠生长P
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I nAlAs空间层、量子阱区、N
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I nAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片，包括：
[0024]在所述第二外延片的所述N
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I nP空间层上生长所述P
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I nAlAs空间层；
[0025]在所述P
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I nAlAs空间层上生长所述量子阱区；
[0026]在所述量子阱区上生长N
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I nAlAs空间层；
[0027]在所述N
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I nAlAs空间层上生长所述顶DBR结构。
[0028]可实施的一种方式中，所述顶DBR结构包括N型I nAlAs/I nGaAlAs DBR结构；
[0029]所述在所述N
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I nAlAs空间层上生长所述顶DBR结构，包括：
[0030]在所述N
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I nAlAs空间层上周期性生长N型I nAlAs DBR结构与N型I nGaAlAs DBR结构，其中，所述周期为30
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50；所述底DBR结构和所述顶DBR结构形成反射镜。
[0031]可实施的一种方式中，所述N
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I nP空间层包括钝化区，以及重掺杂的N
+
‑
I nP和P
+
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I nP；
[0032]所述以光刻胶为掩膜，利用离子注入技术，向所述N
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I nP空间层注入H离子，以及钝化部分所述N
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I nP空间层，包括：
[0033]在底DBR结构上依次层叠生长所述重掺杂的N
+
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I nP和P
+
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I nP，以便在所述底DBR结构上形成隧道结层；
[0034]在P
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I nP上涂抹所述光刻胶，依据所述掩膜，照射所述光刻胶，使所述N
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I nP和所述P
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I nP钝化，形成钝化区，其中，除所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长波长VCSEL的制备方法，其特征在于，方法包括：在预置的N
‑
InP衬底上，依次层叠生长N
‑
InP缓冲层、底DBR结构和N
‑
InP空间层，形成第一外延片；取出所述第一外延片，以光刻胶为掩膜，利用离子注入技术，向所述N
‑
InP空间层注入H离子，进而钝化部分所述N
‑
InP空间层，形成钝化区，未被钝化的所述N
‑
InP空间层形成发光区；去除所述掩膜，得到第二外延片；对所述第二外延片退火处理，以及清洗表面；在所述第二外延片的所述N
‑
InP空间层上依次层叠生长P
‑
InAlAs空间层、量子阱区、N
‑
InAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片；利用常规光电器件制备方法，在所述第三外延片上刻蚀沟槽，以及在所述第三外延片的顶部制作上电极，所述第三外延片的底部制作下电极，得到长波长VCSEL器件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预置的N
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InP衬底上，依次生长N
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InP缓冲层、底DBR结构和N
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InP空间层，形成第一外延片，包括：利用分子束外延设备在所述N
‑
InP衬底上依次生长N
‑
InP缓冲层、底DBR结构和N
‑
InP空间层，形成第一外延片；所述在所述第二外延片的所述N
‑
InP空间层上依次层叠生长P
‑
InAlAs空间层、量子阱区、N
‑
InAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片，包括：利用分子束外延设备在所述第二外延片的所述N
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InP空间层上依次生长P
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InAlAs空间层、量子阱区、N
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InAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在预置的N
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InP衬底上，依次层叠生长N
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InP缓冲层、底DBR结构和N
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InP空间层，形成第一外延片，包括：在预置的N
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InP衬底上生长所述N
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InP缓冲层；在所述N
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InP缓冲层上生长所述底DBR结构；在所述底DBR结构上生长所述N
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InP空间层。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述底DBR结构包括N型InAlAs/InGaAlAs DBR结构；所述在所述N
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InP缓冲层上生长所述底DBR结构，包括：在N
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InP缓冲层上周期性生长N型InAlAs DBR结构与N型InGaAlAs DBR结构，其中，所述周期为30
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50。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第二外延片的所述N
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InP空间层上依次层叠生长P
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InAlAs空间层、量子阱区、N
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InAlAs空间层和顶DBR结构，形成第三外延片，包括：在所述第二外延片的所述N
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InP空间层上生长所述P
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐先胜，韩丽丽，王兆伟，宫卫华，张伟，翟瑞占，贾中青，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：