本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體激光器，尤其涉及一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、垂直腔面發(fā)射激光器（vcsel）具有光束質(zhì)量好、閾值電流低、高頻調(diào)節(jié)、易于二維列陣集成和制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著vcsel在激光雷達(dá)、3d傳感等方面的大規(guī)模應(yīng)用，vcsel受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。

2、電流注入孔是vcsel器件提高電流密度、實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射的重要結(jié)構(gòu)。在algaas基vcsel的工藝制程中，通常通過(guò)高溫氧化工藝，將結(jié)構(gòu)中高al組分的半導(dǎo)體材料部分氧化為絕緣的al2o3材料，與未氧化部分的半導(dǎo)體材料形成電流注入路徑。

3、氧化工藝在器件結(jié)構(gòu)內(nèi)形成電流注入路徑的同時(shí)，也會(huì)改變器件材料的物理性質(zhì)。絕緣al2o3材料與高al組分半導(dǎo)體材料的晶格常數(shù)不同，晶格失配導(dǎo)致氧化層尖端存在晶格應(yīng)力，應(yīng)力下的晶格形變?nèi)菀自谄骷ぷ鳁l件下形成漏電通道，降低器件的工作壽命和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決以上問(wèn)題的一個(gè)或多個(gè)，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片及其制備方法。

2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，包括：

3、襯底；

4、位于襯底一側(cè)依次生長(zhǎng)的緩沖層、n-dbr層、n型摻雜層、有源區(qū)層、p型摻雜層、p-dbr層和歐姆接觸層；

5、其中，p型摻雜層包括依次層疊的第一摻雜層、第一超晶格結(jié)構(gòu)層、氧化層、第二超晶格結(jié)構(gòu)層和第二摻雜層，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層分別包括交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層。

6、在一些實(shí)施方式中，氧化層的材料為alxgaas或alas，其中x的取值范圍為x大于0.9且x小于1。

7、在一些實(shí)施方式中，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層分別包括兩層以上的材料層，材料層的材料為alygaas，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層中相鄰的兩個(gè)材料層中的y取值不相等，y的取值范圍是大于0且小于0.9。

8、在一些實(shí)施方式中，在第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層中交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層，每一種材料層的數(shù)量大于等于1且小于等于10。

9、在一些實(shí)施方式中，在第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層中交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層，每一種材料層的層厚取值范圍為1nm-10nm。

10、在一些實(shí)施方式中，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層的摻雜類型為非故意摻雜或p型摻雜。

11、在一些實(shí)施方式中，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層的摻雜濃度范圍為1×1016cm-3到1×1021cm-3。

12、在一些實(shí)施方式中，氧化層的摻雜濃度范圍為1e16cm-3到1e21cm-3。

13、在一些實(shí)施方式中，當(dāng)設(shè)置有一個(gè)以上的有源區(qū)層時(shí)，則n型摻雜層、有源區(qū)層和p型摻雜層周期性設(shè)置，各周期之間設(shè)置有隧穿結(jié)層。

14、根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片的制備方法，用于制備以上任意一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，包括以下步驟：

15、提供襯底；

16、在襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、n-dbr層、n型摻雜層、有源區(qū)層、p型摻雜層、p-dbr層和歐姆接觸層；

17、其中，p型摻雜層包括依次層疊的第一摻雜層、第一超晶格結(jié)構(gòu)層、氧化層、第二超晶格結(jié)構(gòu)層和第二摻雜層，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層分別包括交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層。

18、本申請(qǐng)公開(kāi)的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片及其制備方法，在不改變器件工藝條件下，有效緩解器件中氧化層的應(yīng)力，無(wú)需采用后工藝處理等應(yīng)力釋放手段，簡(jiǎn)化工藝步驟，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率；第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層的隧穿效應(yīng)能夠避免高al組分半導(dǎo)體材料導(dǎo)致的串阻增大，有效提高器件的性能；芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠兼容通用的半導(dǎo)體激光器件的工藝制程，能廣泛應(yīng)用于所有氧化物限制激光器制造領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，所述氧化層的材料為alxgaas或alas，其中x的取值范圍為x大于0.9且x小于1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層和所述第二超晶格結(jié)構(gòu)層分別包括兩層以上的材料層，所述材料層的材料為alygaas，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層和所述第二超晶格結(jié)構(gòu)層中相鄰的兩個(gè)材料層中的y取值不相等，y的取值范圍是大于0且小于0.9。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，在所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層中交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層，每一種材料層的數(shù)量大于等于1且小于等于10。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，在所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層中交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層，每一種材料層的層厚取值范圍為1nm-10nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層的摻雜類型為非故意摻雜或p型摻雜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層的摻雜濃度范圍為1e16cm-3到1e21cm-3。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，所述氧化層的摻雜濃度范圍為1e16cm-3到1e21cm-3。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，當(dāng)設(shè)置有一個(gè)以上的有源區(qū)層時(shí)，則n型摻雜層、有源區(qū)層和p型摻雜層周期性設(shè)置，各周期之間設(shè)置有隧穿結(jié)層。

10.一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片的制備方法，用于制備權(quán)利要求1-9任一所述的一種釋放氧化應(yīng)力的vcsel芯片，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種釋放氧化應(yīng)力的VCSEL芯片及其制備方法，其中一種釋放氧化應(yīng)力的VCSEL芯片包括：襯底；位于襯底一側(cè)依次生長(zhǎng)的緩沖層、N?DBR層、N型摻雜層、有源區(qū)層、P型摻雜層、P?DBR層和歐姆接觸層；其中，P型摻雜層包括依次設(shè)置的第一摻雜層、第一超晶格結(jié)構(gòu)層、氧化層、第二超晶格結(jié)構(gòu)層和第二摻雜層，第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層分別包括交替生長(zhǎng)的兩種或多種材料層。本申請(qǐng)公開(kāi)的一種釋放氧化應(yīng)力的VCSEL芯片及其制備方法，在保證正常的電流限制能力的同時(shí)，將應(yīng)力弛豫到上下兩層超晶格結(jié)構(gòu)層中，簡(jiǎn)化工藝步驟，提高生產(chǎn)效率，提升器件工作壽命及可靠性，能廣泛應(yīng)用于激光器制造領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：高元斌,郭帥,王俊,劉恒,肖垚,苗霈
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州長(zhǎng)光華芯光電技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9