[发明专利]一种边发射半导体激光器件及其制造方法

权利要求书

1.一种边发射半导体激光器件的制造方法，其特征在于：

激光器件包括衬底(1)、沉积于所述衬底(1)上的半导体外延层及设于所述半导体外延层的侧面的反射端面(8)和出射端面(9)；

所述半导体外延层自下而上包括第一导电包覆层(2)、发光层(3)及第二导电包覆层(4)；所述第二导电包覆层(4)一端设置有第二电极(6)，所述衬底(1)底部或所述第一导电包覆层(2)一端设置有第一电极(7)；

所述反射端面(8)上设置有周期介质复合层(10)，所述周期介质复合层(10)由三维的周期性排列介质层(11)和低折射率材料层(12)组成；

激光器件的制造方法包括如下步骤：

S1:通过外延生长，在衬底(1)上自下而上的生长第一导电包覆层(2)、发光层(3)及第二导电包覆层(4)；通过半导体光刻工艺在外延片上制作器件单元，并镀上第一电极(7)和第二电极(6)，获得分立的芯片单元；

S21:使用镀膜专用夹具将芯片单元排列，露出反射端面(8)；经过化学和物理清洗的芯片单元放置在容器中，并保持反射端面水平向上；将直径为100～800nm的聚苯乙烯小球放入一定浓度的酒精溶液中超声，并倒入芯片单元的容器中；在40℃～70℃的空气环境中静置8小时～3天，待溶液彻底蒸发后取出芯片单元，反射端面(8)上将形成由聚苯乙烯小球和空气组成的三维周期性结构，即三维的周期性排列介质层(11)；

S22:或者，形成的三维的周期性排列介质层(11)也可采用以下方式：在步骤S1的基础上，使用镀膜专用夹具将芯片单元排列，露出反射端面(8)；经过化学和物理清洗的芯片单元放置在容器中，并保持反射端面水平向上；将直径为100～800nm的聚苯乙烯小球放入一定浓度的酒精溶液中超声，并倒入芯片单元的容器中；在40℃～70℃的空气环境中静置8小时～3天，待溶液彻底蒸发后取出芯片单元，反射端面(8)上将形成由聚苯乙烯小球和空气组成的三维周期性结构，在溶器中加入含有介质材料，如III族氮化物或金属氧化物的溶液或所述介质材料的前驱物溶液，通过物理渗透或化学合成方式，在聚苯乙烯小球的缝隙内填充，静置蒸发液体后形成聚苯乙烯小球和所述介质材料组成的三维周期性结构，即三维的周期性排列介质层(11)；

S23:或者，形成的三维的周期性排列介质层(11)也可采用以下方式：在步骤S1的基础上，使用镀膜专用夹具将芯片单元排列，露出反射端面(8)；经过化学和物理清洗的芯片单元放置在容器中，并保持反射端面水平向上；将直径为100～800nm的聚苯乙烯小球放入一定浓度的酒精溶液中超声，并倒入芯片单元的容器中；在40℃～70℃的空气环境中静置8小时～3天，待溶液彻底蒸发后取出芯片单元，反射端面(8)上将形成由聚苯乙烯小球和空气组成的三维周期性结构，在溶器中加入含有介质材料，如III族氮化物或金属氧化物的溶液或所述介质材料的前驱物溶液，通过物理渗透或化学合成方式，在聚苯乙烯小球的缝隙内填充，静置蒸发液体后形成聚苯乙烯小球和所述介质材料组成的三维周期性结构，将激光器在400～600℃空气或惰性气体环境中加热1～5小时，聚苯乙烯小球将去除，留下与得到的三维周期性结构互补的三维周期性结构，同样可做为三维的周期性排列介质层(11)；

S3:在上述步骤的基础上，三维的周期性排列介质层(11)的表面物理旋涂或物理丝网印刷或化学水热合成低折射材料薄膜；

S4:使用镀膜专用夹具将芯片单元排列，露出出射端面(9)；在出射端面(9)镀上出射腔面膜，最终与反射端面(8)形成边发射谐振腔，完成边发射半导体激光器的制作；

上述制备的三维的周期性排列介质层(11)，采用非真空镀膜的方法制作，进一步降低了激光器工艺制作成本。

2.根据权利要求1所述的一种边发射半导体激光器件的制造方法，其特征在于：位于所述反射端面(8)上的周期性排列介质层(11)为高折射率介质材料与低折射率介质材料周期排列的三维结构，其周期在亚微米量级，具体为0.1λ～10λ之间，其中λ为器件发光的峰值波长。

3.根据权利要求2所述的一种边发射半导体激光器件的制造方法，其特征在于：所述高折射率介质材料为III族氮化物或金属氧化物介质材料，所述低折射率介质材料为空气、金属氧化物介质材料。