[发明专利]一种长波长VCSEL的结构及其制备方法

权利要求书

1.一种长波长VCSEL的结构，包括热沉（1），其特征在于：

所述热沉（1）的底部贴合有第一接触金属（2），所述第一接触金属（2）的底部贴合有底DBR（3），所述底DBR（3）的底部贴合有第一ITO（4），所述第一ITO（4）的底部贴合有介质钝化层（5），所述介质钝化层（5）的底部贴合有N/P型层（6），所述N/P型层（6）的底部贴合有有源区（7），所述有源区（7）的底部贴合有P/N型层（8），所述P/N型层（8）的底部贴合有第二ITO（9），所述第二ITO（9）底部贴合顶DBR（10），所述顶DBR（10）的底部贴合有第二接触金属（11）。

2.根据权利要求1所述的长波长VCSEL的结构，其特征在于：

所述热沉（1）的材质为氮化铝或铜；

所述第一接触金属（2）和第二接触金属（11）为适用于N/P-InP欧姆接触的单层或多层金属层，接触金属的组成包括金、镍、钛、铝、锗、铂；

所述底DBR（3）和顶DBR（10）为至少两种介质材料相互交叠形成，介质材料种类包括氧化钛、氧化硅、氧化铝、氧化铌、氮化铝、氮化硅；

所述顶DBR（10）的反射率在所激射波长附近大于99%，且小于99.9%，高反射率区的带宽大于50nm；

所述底DBR（3）的反射率在所激射波长附近大于99.9%，高反射率区的带宽大于50nm；

所述第一ITO（4）和第二ITO（9）可以与N/P-InP型层良好的欧姆接触；

所述介质钝化层（5）为氮化硅层；

所述P/N型层（8）为InP或InGaAs材料；

所述有源区（7）为InP/InGaAs量子阱结构。

3.一种基于上述1或2任意一项所述的长波长VCSEL的结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将具有长波长VCSEL器件外延结构的晶圆清洗干净；

S2，利用光刻技术定义出光孔；

S3，利用干法刻蚀技术刻蚀出台面结构；

S4，利用湿法腐蚀技术侧向腐蚀台面结构；

S5，沉积介质钝化层；

S6，利用套刻技术再次定义出光孔；

S7，刻蚀去除出光孔处的介质钝化层；

S8，沉积第一ITO层；

S9，沉积制备底DBR层；

S10，结合光刻工艺，去除部分DBR层区域；

S11，沉积欧姆接触金属；

S12，利用电镀技术，制备热沉；

S13，将晶圆粘附在临时衬底上；

S14，利用CMP工艺，去除InP衬底；

S15，沉积第二ITO层；

S16，沉积顶DBR层；

S17，结合套刻工艺，去除部分DBR层区域；

S18，利用光刻工艺，定义欧姆接触区；

S19，沉积欧姆接触金属；

S20，去除临时衬底。

4.根据权利要求3所述的长波长VCSEL的结构的制备方法，其特征在于：

所述S1中长波长VCSEL器件外延结构只包含有源层和有源层包覆层，不具有DBR结构，清洗过程至少包含丙酮清洗，酒精清洗，去离子水清洗；

所述S2中的出光孔为圆形结构；

所述S3中的干法刻蚀技术包含ICP刻蚀、Ar离子刻蚀；

所述S4中的湿法腐蚀技术为慢速湿法腐蚀；

所述S5中的介质钝化层的沉积方法包括PECVD、电子束沉积、溅射。

5.根据权利要求3所述的长波长VCSEL的结构的制备方法，其特征在于：

所述S6中利用套刻技术再次定义出光孔也为圆形结构，其直径小于S2中定义的圆形结构；

所述S7中刻蚀方法包括RIE刻蚀、ICP刻蚀、Ar离子刻蚀；

所述S8和S15中沉积ITO层的方法包括溅射、电子束沉积；

所述S9和S16中沉积制备DBR层的方法包括电子束沉积、溅射。

6.根据权利要求3所述的长波长VCSEL的结构的制备方法，其特征在于：

所述S11和S19中沉积欧姆接触金属的方法包括电子束沉积、溅射；

所述S13中将晶圆粘附在临时衬底上的方法包括胶水、石蜡、光刻胶、聚酰亚胺粘性物质的软粘连，金锡合金、铟的金属键合；

所述S16中顶DBR层的折射率大于99%，且小于99.9%。