[发明专利]具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器及其制备方法

说明书

本发明提供具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器及其制备方法，所述激光器包括衬底、位于所述衬底之上的第一镜层、位于所述第一镜层之上的活化层和位于所述活化层之上的第二镜层，所述第二镜层、所述活化层和靠近所述活化层的部分所述第一镜层经过蚀刻之后形成非圆柱形主动区平台。本发明综合考虑了晶面类型以及主动区平台不同方向对氧化速度的影响，针对不同的晶面类型，对常用的圆柱形主动区平台的形状进行改进，进而实现氧化孔径的形状规则化，使其与圆形或正多边形近似，使V C S E L射出的光更加的规则。

本发明是具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器及其制备方法的分案申请，原申请的申请日：2020年09月02日，申请号：2020109069633，发明创造名称：具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器及其制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及具备非圆柱形主动区平台的垂直腔面发射激光器及其制备方法。

背景技术

VCSEL，中文名称为垂直腔面发射激光器，其在制作的过程中，多采用氧化孔径的方法定义出光孔。主要工艺步骤包括：晶片外延生长，在晶片外延生长过程中，在靠近活化层的第一镜层和/或第二镜层设置有Al组份很高的AlGaAs层作为氧化限制层；对外延生长形成的晶片进行蚀刻，形成圆柱形主动区平台，需要确保所述氧化限制层暴露于所述主动区平台的侧壁；对主动区平台侧壁进行氧化，形成氧化孔径，氧化时，沿着所述氧化限制层横向进行，被氧化的氧化限制层形成Al_xO_y层，而中间未被氧化的区域构成氧化孔径，也就是VCSEL的出光孔和电流注入区。氧化孔径的形状关系到VCSEL射出光的形状。

氧化过程中，氧化限制层的氧化规律与氧化限制层的厚度、Al组份的含量、氧化过程中的气体流量、温度等有很大的关系，研究人员付出了很大的时间和精力去研究上述因素对氧化规律的影响，以期通过对上述因素的控制使得氧化孔径具备一个较规则的形状，同时也对氧化限制层进行了各种改进，以期对VCSEL的性能进行改进，但是很少有人注意到晶面对氧化规律的影响。通常采用密勒(Miller)指数方法对晶体的晶面(faces)进行表示，就是用晶面(或者平面点阵)在三个晶轴上的截距的倒数的互质整数比来标记，如图1a～1d所示，为立方晶系4种不同密勒指数的晶面，其中图1a所示为分别为100晶面、图1b所示为110晶面、图1c所示为111晶面、图1d所示为112晶面。不同密勒指数的晶面其原子密度不同，因而在氧化过程中，氧化气体的扩散速度不同，进而造成氧化速度的不同，最终对氧化孔径的形状产生影响。

申请号为201910046944.5的中国发明专利申请公开了一种平面结构的VCSEL芯片及其制作方法，其通过在VCSEL芯片的欧姆接触层一侧形成主氧化孔和辅助氧化孔，进而通过主氧化孔和辅助氧化孔对限制层进行氧化处理，形成对应导电区为导电结构层和其余部分区为氧化结构层的限制层，以通过氧化结构达到限制电流的目的，而使得电流自导电结构层处流过，使VCSEL芯片的制作方法更简单。

申请号为201910156150.4的中国发明专利申请公开了一种低氧化应力的VCSEL芯片及其制备方法，其氧化限制层包括依次层叠设置的Al_0.9Ga_0.1As外延层、Al_xGa_1-xAs外延层和Al_0.98Ga_0.02As外延层，所述Al_0.9Ga_0.1As外延层靠近所述有源层设置，所述Al_0.98Ga_0.02As外延层靠近所述第二BDR设置，通过氧化过程中各外延层不同的氧化速率使Al_0.9Ga_0.1As外延层和Al_0.98Ga_0.02As外延层的收缩应力相互拉拽使得外延层受力产生平衡，因此减小了氧化导致的应力，降低了缺陷传导和外延层脱落的风险，提高了VCSEL芯片的性能。