本發明(ming)涉(she)及激光(guang)器(qi),具(ju)體涉(she)及一種半(ban)導(dao)體激光(guang)器(qi)及半(ban)導(dao)體激光(guang)器(qi)制備方法。
背景技術:
1、半(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)光器(qi)(qi)又(you)稱激(ji)光二極管,是用(yong)(yong)半(ban)導(dao)體(ti)(ti)材料作為工作物質(zhi)的(de)(de)激(ji)光器(qi)(qi)。它體(ti)(ti)積小、壽(shou)命長(chang),并且可采用(yong)(yong)簡單的(de)(de)注入(ru)電流的(de)(de)方式來(lai)泵(beng)浦,因(yin)此半(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)光器(qi)(qi)在(zai)激(ji)光通(tong)信、光存(cun)儲、光陀螺、激(ji)光打印、測距以及雷達(da)等(deng)方面得到了廣(guang)泛的(de)(de)應用(yong)(yong)。
2、腔(qiang)面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)災(zai)變損傷是限制(zhi)半導(dao)體(ti)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)最大(da)輸(shu)出光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)功率(lv)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)因素之(zhi)一。半導(dao)體(ti)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)由大(da)晶圓通過(guo)(guo)切割裂片(pian)(pian)(pian)分(fen)割成多個小芯(xin)片(pian)(pian)(pian),然在(zai)上述切割過(guo)(guo)程(cheng)中,在(zai)切割過(guo)(guo)程(cheng)中容易出現金(jin)(jin)屬(shu)拉(la)絲(si)(si),金(jin)(jin)屬(shu)拉(la)絲(si)(si)延伸到發光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)區邊緣,激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)發出的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束有一部分(fen)通過(guo)(guo)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)器(qi)件(jian)反射(she)(she)至激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)方向,當反射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)射(she)(she)至金(jin)(jin)屬(shu)拉(la)絲(si)(si)位(wei)置,金(jin)(jin)屬(shu)拉(la)絲(si)(si)對(dui)反射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)再次進(jin)行反射(she)(she)與吸收(shou),造成光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)非線性效(xiao)應以及熱效(xiao)應,進(jin)而(er)出現腔(qiang)面光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)災(zai)變。同(tong)時(shi)當反射(she)(she)回激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束照(zhao)射(she)(she)至激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)芯(xin)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)層(ceng)時(shi),金(jin)(jin)屬(shu)層(ceng)對(dui)于光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束的(de)(de)(de)吸收(shou)能力更強,金(jin)(jin)屬(shu)層(ceng)吸收(shou)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束后(hou)會(hui)引起器(qi)件(jian)升溫(wen),導(dao)致災(zai)難性光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)損傷進(jin)而(er)影(ying)響(xiang)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)可靠性,影(ying)響(xiang)半導(dao)體(ti)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)出光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)質量。
技術實現思路
1、(一)本發明(ming)所要解決的技術問題是:現(xian)有半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器的腔面容易(yi)出現(xian)金屬拉(la)絲和光(guang)(guang)學災變,影(ying)響激(ji)(ji)光(guang)(guang)器的出光(guang)(guang)質(zhi)量。
2、(二)技術方案
3、為(wei)了解決上述(shu)技術問題,本發明一方面實施例提供了一種半導體(ti)激光(guang)器,所(suo)述(shu)半導體(ti)激光(guang)器包(bao)括激光(guang)芯片,所(suo)述(shu)激光(guang)芯片包(bao)括沿(yan)快軸方向依次連(lian)接(jie)的襯底、n型包(bao)層(ceng)、n型波(bo)導層(ceng)、量子(zi)阱(jing)有(you)源層(ceng)、p型波(bo)導層(ceng)、p型包(bao)層(ceng)和p型歐(ou)姆(mu)接(jie)觸層(ceng);
4、所(suo)述(shu)p型歐(ou)姆(mu)接觸層和(he)(he)所(suo)述(shu)p型包(bao)層共同形(xing)成(cheng)脊波導、設(she)置于所(suo)述(shu)脊波導兩側的溝槽(cao),所(suo)述(shu)脊波導和(he)(he)溝槽(cao)共同形(xing)成(cheng)吸光區;
5、沿(yan)所(suo)述(shu)激光芯片(pian)的(de)腔(qiang)長方向,所(suo)述(shu)吸(xi)光區(qu)(qu)包(bao)括分別靠(kao)近(jin)所(suo)述(shu)激光芯片(pian)的(de)前腔(qiang)面和所(suo)述(shu)激光芯片(pian)的(de)后腔(qiang)面設(she)置的(de)兩(liang)邊緣區(qu)(qu)段(duan)(duan)、設(she)置于兩(liang)邊緣區(qu)(qu)段(duan)(duan)之間(jian)的(de)中間(jian)區(qu)(qu)段(duan)(duan);
6、所述邊(bian)緣區(qu)段不具有(you)(you)p型(xing)(xing)歐姆接觸層和p型(xing)(xing)電極(ji)層中的至少一個(ge);所述中間區(qu)段具有(you)(you)p型(xing)(xing)歐姆接觸層和p型(xing)(xing)電極(ji)層。
7、根據本發明的(de)一個實施(shi)例,所(suo)述(shu)邊(bian)緣區段既(ji)不具(ju)(ju)有p型歐姆接觸層(ceng),也不具(ju)(ju)有p型電極層(ceng)。
8、根(gen)據本發明的一個(ge)實施例(li),所述脊波導沿慢軸(zhou)(zhou)方向(xiang)的寬度為l1;所述邊緣區段沿慢軸(zhou)(zhou)方向(xiang)的寬度為l2,l2≥?l1+10μm。
9、根據本發明的(de)一個(ge)實施例(li),所述脊波導沿慢軸方向的(de)寬度l1>50μm;所述邊緣區段沿腔長(chang)(chang)方向的(de)長(chang)(chang)度為5-50μm。
10、根據本發明的一個實施例(li),所述脊(ji)波(bo)導沿慢軸方向的寬度l1=3-15μm,靠近(jin)所述激光芯片的前腔(qiang)面的所述邊緣區(qu)段沿腔(qiang)長的長度為5-100μm。
11、根據(ju)本發(fa)明的(de)一個實(shi)施例,還包括設(she)置于所(suo)述(shu)(shu)激(ji)(ji)光(guang)芯(xin)片(pian)前(qian)腔(qiang)面一側的(de)透鏡(jing)(jing),所(suo)述(shu)(shu)激(ji)(ji)光(guang)芯(xin)片(pian)的(de)前(qian)腔(qiang)面與所(suo)述(shu)(shu)透鏡(jing)(jing)之間的(de)距離為(wei)3-15μm;所(suo)述(shu)(shu)透鏡(jing)(jing)的(de)曲率(lv)為(wei)5-9μm;所(suo)述(shu)(shu)激(ji)(ji)光(guang)芯(xin)片(pian)的(de)快(kuai)軸(zhou)(zhou)發(fa)散角為(wei)10-30°,慢軸(zhou)(zhou)發(fa)散角為(wei)3-20°。
12、根據本發(fa)明(ming)的(de)一個實施例,還包(bao)括(kuo)設(she)置(zhi)于所(suo)述(shu)激光(guang)芯片前腔(qiang)面(mian)一側的(de)透鏡,所(suo)述(shu)透鏡反射(she)(she)至激光(guang)芯片前腔(qiang)面(mian)的(de)反射(she)(she)光(guang)斑為橢圓形或圓形,所(suo)述(shu)反射(she)(she)光(guang)斑至少覆蓋部分的(de)吸光(guang)區。
13、根據本發明的(de)一個實施例,所述反射光斑沿(yan)快軸方(fang)向(xiang)延伸(shen)的(de)高度(du)為15-50μm,所述反射光斑沿(yan)慢軸方(fang)向(xiang)的(de)寬(kuan)度(du)為3-7μm。
14、根(gen)據本發明(ming)的一(yi)個實施例,所(suo)(suo)述(shu)激光芯片還包括介質層,所(suo)(suo)述(shu)介質層的一(yi)部分(fen)設(she)于(yu)所(suo)(suo)述(shu)p型歐姆(mu)接觸層上,另(ling)一(yi)部分(fen)設(she)于(yu)所(suo)(suo)述(shu)p型包層上。
15、根據本發明的(de)一個(ge)實施例,所述邊緣區段(duan)兩側邊緣在慢軸方向(xiang)延(yan)伸至(zhi)所述溝(gou)槽的(de)邊緣。
16、本發明另(ling)一方面(mian)實施例(li)還提(ti)供了(le)一種半導(dao)體激光器制備方法(fa),包括:
17、在(zai)襯底上生長外延(yan)膜(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),所述外延(yan)膜(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)包括(kuo)沿快軸(zhou)方向(xiang)依次層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)疊設置(zhi)的n型(xing)包層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、n型(xing)波導層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、量子阱有(you)源(yuan)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、p型(xing)波導層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、p型(xing)包層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和p型(xing)歐(ou)姆接(jie)觸層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng);
18、依次刻蝕(shi)p型(xing)歐姆接觸層(ceng)和(he)p型(xing)包層(ceng)形成(cheng)溝(gou)槽和(he)脊(ji)波導,所述脊(ji)波導和(he)溝(gou)槽共同形成(cheng)吸光區;
19、其中,沿激光芯(xin)片的腔長方向,所述(shu)吸光區包括分別靠近所述(shu)激光芯(xin)片的前腔面和(he)所述(shu)激光芯(xin)片的后腔面設置(zhi)的兩(liang)邊緣區段(duan)(duan)、設置(zhi)于兩(liang)邊緣區段(duan)(duan)之間的中間區段(duan)(duan);
20、在外延(yan)膜層(ceng)(ceng)上形成(cheng)介(jie)質層(ceng)(ceng);
21、脊(ji)波(bo)導上面開窗,去除脊(ji)波(bo)導結構上的介質(zhi)層;
22、蒸鍍(du)圖案化的p型(xing)電(dian)極層;
23、沿(yan)腔長方向剝(bo)離(li)邊緣區段上的p型電極層。
24、本發明又一方面實施例還提供(gong)了一種半(ban)導體激光器制備方法,包(bao)括:
25、在襯底上生長外延膜(mo)層(ceng)(ceng)(ceng),所述(shu)外延膜(mo)層(ceng)(ceng)(ceng)包(bao)括沿(yan)快軸方向依次層(ceng)(ceng)(ceng)疊設置的n型(xing)(xing)包(bao)層(ceng)(ceng)(ceng)、n型(xing)(xing)波導層(ceng)(ceng)(ceng)、量子阱有(you)源層(ceng)(ceng)(ceng)、p型(xing)(xing)波導層(ceng)(ceng)(ceng)、p型(xing)(xing)包(bao)層(ceng)(ceng)(ceng)和p型(xing)(xing)歐姆接觸層(ceng)(ceng)(ceng);
26、依次刻蝕(shi)p型歐姆接觸層和(he)p型包層形成溝(gou)槽和(he)脊(ji)波導(dao),所述脊(ji)波導(dao)和(he)溝(gou)槽共同形成吸光區;
27、其(qi)中,沿激光(guang)(guang)芯(xin)片(pian)的腔(qiang)長方向(xiang),所(suo)述(shu)(shu)吸光(guang)(guang)區(qu)包括分別(bie)靠近所(suo)述(shu)(shu)激光(guang)(guang)芯(xin)片(pian)的前腔(qiang)面和所(suo)述(shu)(shu)激光(guang)(guang)芯(xin)片(pian)的后腔(qiang)面設置的兩邊緣區(qu)段、設置于兩邊緣區(qu)段之(zhi)間的中間區(qu)段;
28、沿腔長方向刻蝕去除邊緣區段(duan)的p型歐姆接觸層(ceng);
29、在外延(yan)膜層(ceng)上形成介質層(ceng);
30、脊波導(dao)上(shang)面開窗(chuang),去除脊波導(dao)結(jie)構上(shang)的介質(zhi)層;
31、蒸鍍圖案化的p型電(dian)極層。
32、本發明的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有益效(xiao)果:本發明提(ti)供的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)半導(dao)(dao)體(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器包(bao)(bao)(bao)括(kuo)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian),激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)包(bao)(bao)(bao)括(kuo)沿快(kuai)軸方向(xiang)依次(ci)連接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)襯底(di)、n型(xing)(xing)包(bao)(bao)(bao)層(ceng)(ceng)、n型(xing)(xing)波導(dao)(dao)層(ceng)(ceng)、量子阱(jing)有源層(ceng)(ceng)、p型(xing)(xing)波導(dao)(dao)層(ceng)(ceng)、p型(xing)(xing)包(bao)(bao)(bao)層(ceng)(ceng)和(he)p型(xing)(xing)歐(ou)(ou)姆(mu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)層(ceng)(ceng);所述(shu)(shu)p型(xing)(xing)歐(ou)(ou)姆(mu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)層(ceng)(ceng)形成(cheng)脊(ji)波導(dao)(dao)、設(she)(she)置(zhi)(zhi)于(yu)所述(shu)(shu)脊(ji)波導(dao)(dao)兩側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溝(gou)(gou)槽,所述(shu)(shu)脊(ji)波導(dao)(dao)和(he)溝(gou)(gou)槽共(gong)同形成(cheng)吸(xi)(xi)光(guang)(guang)區;在激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前腔面和(he)后腔面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩個邊(bian)緣區段不設(she)(she)置(zhi)(zhi)p型(xing)(xing)歐(ou)(ou)姆(mu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)層(ceng)(ceng)和(he)p型(xing)(xing)電極(ji)層(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至(zhi)少(shao)一個,由(you)于(yu)近(jin)(jin)腔面減(jian)少(shao)了(le)金屬形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)p型(xing)(xing)歐(ou)(ou)姆(mu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)層(ceng)(ceng)和(he)/或p型(xing)(xing)電極(ji)層(ceng)(ceng),因此(ci)能夠減(jian)少(shao)對于(yu)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)模塊反(fan)射(she)回(hui)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou),進而可以減(jian)少(shao)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬層(ceng)(ceng)對光(guang)(guang)纖(xian)(xian)模塊反(fan)射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou),減(jian)小激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)近(jin)(jin)腔面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)效(xiao)應(ying),提(ti)升(sheng)腔面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可靠性(xing)。同時在晶(jing)圓切割(ge)裂片(pian)(pian)時,由(you)于(yu)近(jin)(jin)腔面不設(she)(she)置(zhi)(zhi)p型(xing)(xing)歐(ou)(ou)姆(mu)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)層(ceng)(ceng)和(he)/或p型(xing)(xing)電極(ji)層(ceng)(ceng),因此(ci)能夠避(bi)免因金屬拉絲延伸到腔面邊(bian)緣而造(zao)成(cheng)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)射(she)與吸(xi)(xi)收(shou),進而造(zao)成(cheng)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)非線性(xing)效(xiao)應(ying)以及熱(re)效(xiao)應(ying),導(dao)(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)comd失效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)。
1.一種半導體激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器,其特征(zheng)在于,所(suo)(suo)述半導體激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器包括(kuo)(kuo)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)芯片(1),所(suo)(suo)述激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)芯片(1)包括(kuo)(kuo)沿快軸(zhou)方向依(yi)次連接的襯底(11)、n型包層(ceng)(ceng)(12)、n型波導層(ceng)(ceng)(13)、量子阱有源層(ceng)(ceng)(14)、p型波導層(ceng)(ceng)(15)、p型包層(ceng)(ceng)(16)和p型歐(ou)姆接觸層(ceng)(ceng)(164);
2.根據權利要求1所(suo)述的半導體激光器,其(qi)特征在于,所(suo)述邊緣區段(18)既不具有p型(xing)歐姆接(jie)觸層(164),也不具有p型(xing)電極(ji)層(165)。
3.根據權利要求(qiu)1所述的半(ban)導(dao)體激(ji)光(guang)器,其特(te)征在于,所述脊波導(dao)(161)沿慢(man)軸(zhou)方向的寬(kuan)度為l1;所述邊緣(yuan)區段(18)沿慢(man)軸(zhou)方向的寬(kuan)度為l2,l2≥?l1+10μm。
4.根(gen)據(ju)權利要求1所(suo)述(shu)的(de)半導(dao)體激光(guang)器,其(qi)特征在(zai)于,所(suo)述(shu)脊波導(dao)(161)沿慢(man)軸方(fang)向的(de)寬度l1>50μm;所(suo)述(shu)邊緣區段(18)沿腔長方(fang)向延(yan)伸的(de)長度為5-50μm。
5.根(gen)據權利要(yao)求(qiu)1所述(shu)的(de)半(ban)導體(ti)激(ji)光器,其特征在于,所述(shu)脊波導(161)沿慢軸方(fang)向的(de)寬度(du)l1=3-15μm,靠近(jin)所述(shu)激(ji)光芯片(1)的(de)前(qian)腔(qiang)面的(de)所述(shu)邊緣區段(duan)(18)沿腔(qiang)長方(fang)向延伸的(de)長度(du)為5-100μm。
6.根據權(quan)利要(yao)求1所(suo)(suo)述的(de)半(ban)導體激(ji)光(guang)器(qi),其特(te)征在于,還(huan)包括設(she)置于所(suo)(suo)述激(ji)光(guang)芯片(1)前腔面一(yi)側的(de)透鏡(jing)(jing)(2),所(suo)(suo)述激(ji)光(guang)芯片(1)的(de)前腔面與所(suo)(suo)述透鏡(jing)(jing)(2)之間的(de)距(ju)離為3-15μm;所(suo)(suo)述透鏡(jing)(jing)(2)的(de)曲率為5-9μm;所(suo)(suo)述激(ji)光(guang)芯片(1)的(de)快軸發(fa)散(san)角為10-30°,慢軸發(fa)散(san)角為3-20°。
7.根據權利要求1所(suo)述(shu)(shu)(shu)的(de)半導體激光(guang)(guang)器,其特征在于,還包括(kuo)設置(zhi)于所(suo)述(shu)(shu)(shu)激光(guang)(guang)芯片(1)前(qian)腔(qiang)面一側(ce)的(de)透鏡(2),所(suo)述(shu)(shu)(shu)透鏡(2)反射(she)至激光(guang)(guang)芯片(1)前(qian)腔(qiang)面的(de)反射(she)光(guang)(guang)斑(ban)為橢圓(yuan)形或圓(yuan)形,所(suo)述(shu)(shu)(shu)反射(she)光(guang)(guang)斑(ban)至少(shao)覆蓋(gai)部分(fen)的(de)吸光(guang)(guang)區。
8.根據權利要求(qiu)7所(suo)述(shu)的(de)(de)半(ban)導體激(ji)光器,其特征在于,所(suo)述(shu)反射光斑(ban)沿快軸方向延伸的(de)(de)高度為(wei)15-50μm,所(suo)述(shu)反射光斑(ban)沿慢(man)軸方向的(de)(de)寬度為(wei)3-7μm。
9.根據(ju)權利要求1至7任一(yi)項所(suo)(suo)述的(de)半導體激光器,其特征(zheng)在于(yu),所(suo)(suo)述激光芯片(pian)(1)還包括介(jie)質層(ceng)(ceng)(ceng)(17),所(suo)(suo)述介(jie)質層(ceng)(ceng)(ceng)(17)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)設于(yu)所(suo)(suo)述p型歐姆(mu)接(jie)觸層(ceng)(ceng)(ceng)(164)上,另一(yi)部(bu)分(fen)設于(yu)所(suo)(suo)述p型包層(ceng)(ceng)(ceng)(16)上。
10.根據權(quan)利(li)要求1至(zhi)7任(ren)一項(xiang)所述(shu)的(de)半導體激(ji)光器,其特(te)征(zheng)在(zai)于,所述(shu)邊緣區(qu)段(18)兩(liang)側邊緣在(zai)慢軸方向延(yan)伸(shen)至(zhi)所述(shu)溝槽(162)的(de)邊緣。
11.一種(zhong)半導體(ti)激光器制備方法,其特征在于,包括:
12.一種半(ban)導體激光器(qi)制備(bei)方法,其特征在于,包括(kuo):