一种激光器件及制作方法技术

本申请提供了一种激光器件及制作方法，包括：第一衬底；设于第一衬底之上的绝缘层；分别设于绝缘层的上表面两端的键合金属；倒扣键合在一端键合金属之上的第一型电极和倒扣键合在另一端键合金属之上的第二型电极；设于两端的键合金属之间的波导层；设于第一型电极之上的第一型掺杂层和设于第二型电极之上的第二型掺杂层；设于第一型掺杂层和第二型掺杂层之间的多量子阱有源区；设于第一型掺杂层

【技术实现步骤摘要】
一种激光器件及制作方法


[0001]本申请属于半导体光电器件
，尤其涉及一种激光器件及制作方法
。

技术介绍

[0002]目前大部分的激光器
P
‑
N
结有源层的出光方式为纵向出光，并采用了上下分布式布拉格反射（
Distributed Bragg Reflector
，
DBR
）结构对纵向出光进行限制优化，且电流注入方向也为纵向，因此激光器的电流注入方向与光场优化为同一方向，故对纵向出光进行限制优化则会降低电流注入效率，提高电流注入效率需要扩大电流注入电极的面积从而影响激光器的出光效率，故现有技术的激光器的结构会造成电流注入效率与出光效率的冲突
。
[0003]现有技术的激光器存在电流注入效率与出光效率冲突的问题
。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种激光器件及制作方法，可以解决激光器的电流注入效率与出光效率冲突的问题
。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种激光器件，包括：第一衬底；设于所述第一衬底之上的绝缘层；分别设于所述绝缘层的上表面两端的键合金属；倒扣键合在所述键合金属的相对两端的第一型电极和第二型电极；设于两端的所述键合金属之间的波导层；设于所述第一型电极之上的第一型掺杂层和设于所述第二型电极之上的第二型掺杂层；设于所述第一型掺杂层和所述第二型掺杂层之间的多量子阱有源区；设于所述第一型掺杂层
、
所述第二型掺杂层及所述多量子阱有源区之上的第二衬底；其中，所述第一型掺杂层和所述第二型掺杂层距离所述第一衬底的高度相等，用于电流横向注入至所述多量子阱有源区内
。
[0006]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例的激光器件通过将第一型掺杂层和第二型掺杂层设于同一水平面内，使电流可以横向注入至多量子阱有源区内，激光器件在多量子阱有源区的出光方向为横向出光，与光场纵向优化方向垂直，避免了激光器存在电流注入效率与出光效率的冲突，既提升了电流注入效率增大了激光器的发光功率，还提高了激光器的出光效率，也提高了电流注入的密度，且将出射的激光输出至硅光芯片以便进行集成，克服了现有传统激光器结构的固有限制，具有低能耗和高耦合效率的特性
。
同时，在实施例中采用金属选区键合的方式与绝缘层结合，使光几乎无损耗的耦合到硅波导中，实现低能耗的硅基光源
。
[0007]在其中一个实施例中，所述波导层设有光栅，所述光栅相对设置的两端分别设有多个光栅齿
。
[0008]在其中一个实施例中，所述波导层设有光栅，所述光栅的顶部开设有凹槽
。
[0009]在其中一个实施例中，所述波导层设多个光栅，所述波导层设有多个光栅，相邻两个所述光栅之间设有通槽
。
[0010]在其中一个实施例中，所述波导层与两侧的所述键合金属的距离范围均为2μ
m~10
μ
m
；所述波导层的上表面设有所述多量子阱有源区，所述多量子阱有源区包括上光限制层
、
量子阱结构层和下光限制层，所述上光限制层的厚度小于所述下光限制层的厚度
。
[0011]在其中一个实施例中，所述键合金属与所述绝缘层之间设有硅平板层
。
[0012]在其中一个实施例中，所述波导层与所述键合金之间的间隙填充有透光的绝缘材料或形成沟槽；和
/
或；所述波导层分别与所述第一型电极和所述第二型电极之间的间隙填充有透光的绝缘材料或形成沟槽
。
[0013]第二方面，本申请实施例提供了一种激光器件的制作方法，包括：在第一衬底之上生长绝缘层；在所述绝缘层的中间位置形成波导层；在所述绝缘层相对设置的两端采用化学方式分别形成键合金属；在第二衬底上第一次生长外延材料，并刻蚀多量子阱有源区；生长第二次生长外延材料，做出第一型掺杂层；生长第三次生长外延材料，做出第二型掺杂层；其中，所述第一型掺杂层和所述第二型掺杂层分别设于所述波导层的两侧，用于电流横向注入至所述多量子阱有源区内；在所述第一型掺杂层之上形成第一型电极，并在所述第二型掺杂层之上形成第二型电极；将所述第一型电极倒扣键合在一端的所述键合金属之上，并将所述第二型电极倒扣键合在另一端的所述键合金属之上
。
[0014]在其中一个实施例中，所述刻蚀多量子阱有源区的步骤，包括：在所述第二衬底的与所述波导层对应的位置形成下光限制层；在所述下光限制层之上形成量子阱结构层；在所述量子阱结构层之上形成上光限制层
。
[0015]在其中一个实施例中，所述波导层与所述键合金之间的间隙填充有透光的绝缘材料或形成沟槽；和
/
或；所述波导层分别与所述第一型电极和所述第二型电极之间的间隙填充有透光的绝缘材料或形成沟槽
。
[0016]可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面内容中的相关描述，在此不再赘述
。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0018]图1是本申请一实施例提供的一种激光器的结构示意图；图2是本申请一实施例提供的一种激光器的制作方法的流程示意图；图3是本申请一实施例提供的波导层的一种结构的俯视图；图4是本申请一实施例提供的波导层的另一种结构的俯视图；图5是本申请一实施例提供的波导层的再一种结构的俯视图；图6是本申请一实施例提供的在绝缘层的中间位置形成波导层的结构示意图；图7是本申请一实施例提供的在绝缘层的上表面远离波导层的两端分别形成键合金属的结构示意图；图8是本申请一实施例提供的在第二衬底之上外延生长
III
‑
V
族材料的多量子阱有源层的结构示意图；
图9是本申请一实施例提供的在多量子阱有源层与波导层对应的位置刻蚀多量子阱有源层形成预设宽度的脊波导结构的多量子阱有源区的结构示意图；图
10
是本申请一实施例提供的沿平行于第二衬底的横向方向，在多量子阱有源区未覆盖的第二衬底的上表面一端形成第一型掺杂层的结构示意图；图
11
是本申请一实施例提供的沿平行于第二衬底的横向方向，在多量子阱有源区未覆盖的第二衬底的上表面另一端形成第二型掺杂层的结构示意图；图
12
是本申请一实施例提供的在第一型掺杂层之上形成第一型电极，并在第二型掺杂层之上形成第二型电极的结构示意图
。
[0019]各附图标记：
11、
第一衬底；
12、
绝缘层；
13、
键合金属；
14、
波导层；
14a、
光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光器件，其特征在于，包括：第一衬底；设于所述第一衬底之上的绝缘层；分别设于所述绝缘层两端的键合金属；倒扣键合在所述键合金属的相对两端的第一型电极和第二型电极；设于两端的所述键合金属之间的波导层；设于所述第一型电极之上的第一型掺杂层和设于所述第二型电极之上的第二型掺杂层；设于所述第一型掺杂层和所述第二型掺杂层之间的多量子阱有源区；设于所述第一型掺杂层
、
所述第二型掺杂层及所述多量子阱有源区之上的第二衬底；其中，所述第一型掺杂层和所述第二型掺杂层距离所述第一衬底的高度相等，用于电流横向注入至所述多量子阱有源区内
。2.
如权利要求1所述的激光器件，其特征在于，所述波导层设有光栅，所述光栅相对设置的两端分别设有多个光栅齿
。3.
如权利要求1所述的激光器件，其特征在于，所述波导层设有光栅，所述光栅的顶部开设有凹槽
。4.
如权利要求1所述的激光器件，其特征在于，所述波导层设有多个光栅，相邻两个所述光栅之间设有通槽
。5.
如权利要求1所述的激光器件，其特征在于，所述波导层与两端的所述键合金属之间的间隔距离均为2μ
m~10
μ
m
；所述波导层的上表面设有所述多量子阱有源区，所述多量子阱有源区包括上光限制层
、
量子阱结构层以及下光限制层，所述上光限制层的厚度小于所述下光限制层的厚度
。6.
如权利要求1所述的激光器件，其特征在于，所述键合金属与所述绝缘层之间设有硅平板层

【专利技术属性】
技术研发人员：孔亮，陈恩生，
申请(专利权)人：芯辰半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：