[发明专利]氮化镓基半导体激光器及其制作方法

说明书

本发明提出了一种氮化镓基半导体激光器，包括衬底和设于衬底底部的底电极以及依次层叠设置于衬底顶部的外延结构、绝缘层、顶电极，外延结构的顶部具有脊形半导体层，脊形半导体层具有第一脊形部和欧姆接触层，欧姆接触层设于第一脊形部上，绝缘层设有开口，开口的宽度小于欧姆接触层的宽度，顶电极通过开口与欧姆接触层接触。由于开口的宽度小于第一脊形部的宽度，使得第一脊形部中央的载流子密度大于第一脊形部两侧的载流子密度，基模的增益只有很小的降低，而高阶模的增益则降低很多，同时，由于第一脊形部的宽度足够大，可以增加氮化镓基半导体激光器的光功率，从而形成了具有较高光功率的单基模氮化镓基半导体激光器。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，尤其涉及一种氮化镓基半导体激光器结构。

背景技术

氮化镓(GaN)基激光器以其体积小、寿命长、耦合效率高、结构简单的特点使其迅速崛起并且在激光显示、激光照明、激光打印、高分辨光刻等涵盖民用、军事等诸多领域中发挥着重要作用。与此同时，诸多领域对GaN基激光器的单模性也提出了更高要求。

脊形波导结构具有结构简单、稳定、易加工的优点，因此该结构被广泛应用于GaN基激光器的设计中。然而，对于脊形波导结构而言，由于光波导导引机制的竞争和模式竞争同时存在，使得侧向模式控制更为困难，当注入载流子变化时，有源区不能很好地限制住侧向电流及光场，从而使得激光器内部产生多模激荡。虽然通过减小脊形部宽度、严格控制刻蚀深度可以增强侧向有效折射率、限制模式数量，但是，这样将会因为注入电流密度减小而使得激光器的光功率也相应降低，难以实现大功率的要求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种氮化镓基半导体激光器及其制作方法，能够实现基模激荡的同时增加光功率。

本发明采用了如下的技术方案：

一种氮化镓基半导体激光器，包括衬底、设于所述衬底底部的底电极以及依次层叠设置于所述衬底顶部的外延结构、绝缘层、顶电极，所述外延结构的顶部具有脊形半导体层，所述脊形半导体层具有第一脊形部和欧姆接触层，所述欧姆接触层设于所述第一脊形部上，所述绝缘层设有开口，所述开口的宽度小于所述第一脊形部的宽度，所述顶电极通过所述开口与所述欧姆接触层接触。

优选地，所述脊形半导体层还具有第二脊形部，所述第二脊形部设于所述第一脊形部上，所述第二脊形部的宽度小于所述第一脊形部的宽度，所述欧姆接触层设于所述第二脊形部上，所述第二脊形部和所述欧姆接触层位于所述开口内。

优选地，所述第二脊形部的厚度为0.1～0.2μm。

优选地，所述开口的宽度为3～5μm。

优选地，所述第一脊形部的宽度为10～15μm。

优选地，所述外延结构包括依次层叠设置于所述衬底顶部的下限制层、下波导层、有源层、上波导层、电子阻挡层、上限制层，所述上限制层为所述脊形半导体层。

优选地，所述衬底的材质为氮化镓，所述下限制层的材质为N型掺杂的氮化铝镓，所述下波导层的材质为N型掺杂的氮化镓，所述上波导层的材质为氮化镓，所述电子阻挡层的材质为P型掺杂的氮化铝镓，所述第一脊型部的材质为P型掺杂的氮化铝镓，所述欧姆接触层的材质为P型掺杂的氮化镓，所述绝缘层的材质为二氧化硅，所述有源层为量子阱，其包括多个周期交替生长的氮化镓势垒层和氮化铟镓势阱层。

本发明还提供了一种氮化镓基半导体激光器的制作方法，所述制作方法包括步骤：

提供一衬底；

在所述衬底的顶部生长形成外延结构，所述外延结构的顶部具有脊形半导体层，所述脊形半导体层具有第一脊形部和欧姆接触层，所述欧姆接触层设于所述第一脊形部上；

在所述外延结构上形成绝缘层，所述绝缘层设有开口，所述开口的宽度小于所述第一脊形部的宽度；