半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體激光芯片，包括一襯底，依次磊疊設(shè)于所述襯底一側(cè)的一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層，以及一歐姆接觸層，還包括設(shè)于第三波導(dǎo)層和歐姆接觸層之間的一第二刻蝕阻擋層，所述第二刻蝕層完全覆蓋第三波導(dǎo)層，所述歐姆接觸層的長(zhǎng)度和寬度均小于所述半導(dǎo)體芯片的長(zhǎng)度和寬度。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光芯片在歐姆接觸層下面設(shè)置了一刻蝕阻擋層，將靠近半導(dǎo)體激光芯片腔面的部分歐姆接觸層蝕刻掉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)P-面金屬電極、歐姆接觸層相對(duì)于半導(dǎo)體激光芯片腔面的縮進(jìn)，達(dá)到了有效的降低半導(dǎo)體激光芯片的腔面電流的效果。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光芯片，特別涉及一種具有兩個(gè)刻蝕阻擋層的半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，其在激光加工領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是腔面光學(xué)災(zāi)變損傷(Catastrophic Optical damage,COD)成為了限制半導(dǎo)體激光芯片輸出功率和可靠性的最重要的原因之一。
[0003]COD主要指激光器腔面的瞬間損傷，即當(dāng)半導(dǎo)體激光器的輸出功率超過(guò)某個(gè)臨界值時(shí)，激光器腔面融化并快速結(jié)晶，產(chǎn)生瞬間的、嚴(yán)重的、完全性的破壞。半導(dǎo)體激光器在輸出光功率時(shí)，腔面附近會(huì)發(fā)生光電子-空穴對(duì)的復(fù)合，并伴隨著產(chǎn)生光吸收。在激光輸出功率的照射下，電子和空穴在半導(dǎo)體激光芯片的腔面產(chǎn)生非輻射復(fù)合，產(chǎn)生熱量提高了半導(dǎo)體材料的溫度，溫度的增加減低了半導(dǎo)體材料的帶隙，對(duì)激光的吸收并導(dǎo)致其迅速氧化、退化，這一過(guò)程形成反復(fù)的正反饋導(dǎo)致激光芯片的腔面的半導(dǎo)體材料融化，使半導(dǎo)體激光芯片完全失效。在這個(gè)過(guò)程中，半導(dǎo)體激光芯片的腔面的電流以及其電路的回路是電子和空穴在半導(dǎo)體激光芯片的腔面產(chǎn)生非輻射復(fù)合的重要因素。因此如何降低電子和空穴在半導(dǎo)體激光芯片的腔面產(chǎn)生非輻射復(fù)合是提高半導(dǎo)體激光器對(duì)腔面災(zāi)變的抵抗能力的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，有必要提供一種通過(guò)降低半導(dǎo)體激光芯片的腔面電流來(lái)提高半導(dǎo)體激光器對(duì)腔面災(zāi)變的抵抗能力的半導(dǎo)體激光芯片及其制造方法。
[0005]一種半導(dǎo)體激光芯片，包括一襯底，依次磊疊設(shè)于所述襯底一側(cè)的一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層，以及一歐姆接觸層，其中，所述半導(dǎo)體芯片還包括設(shè)于第三波導(dǎo)層和歐姆接觸層之間的一第二刻蝕阻擋層，所述第二刻蝕層完全覆蓋第三波導(dǎo)層，所述歐姆接觸層覆蓋第二刻蝕阻擋層的部分區(qū)域，所述第二刻蝕阻擋層兩端的上表面的部分區(qū)域因未被歐姆接觸層覆蓋而裸露，所述歐姆接觸層的長(zhǎng)度和寬度均小于所述半導(dǎo)體芯片的長(zhǎng)度和寬度。
[0006]一種半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，該方法包括以下步驟:
提供一襯底，利用外延生長(zhǎng)的方法在所述襯底一側(cè)依次形成一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層、一第二刻蝕阻擋層，以及一歐姆接觸層；
利用化學(xué)刻蝕的方法刻蝕形成脊形波導(dǎo)層，在所述歐姆接觸層上涂覆光刻膠，在該光刻膠掩蔽下，利用腐蝕液體腐蝕掉未被光刻膠保護(hù)的歐姆接觸層、第二刻蝕阻擋層以及第三波導(dǎo)層的區(qū)域，直至第一刻蝕阻擋層之上，以此得到臺(tái)型的脊形波導(dǎo)層；
利用化學(xué)刻蝕的方法區(qū)域性刻蝕歐姆接觸層，在歐姆接觸層中部區(qū)域涂覆光刻膠，利用腐蝕液體腐蝕掉歐姆接觸層兩端的部分區(qū)域直至第二刻蝕阻擋層之上，以此得到條形狀的歐姆接觸層；
在歐姆接觸層上制作P面金屬電極；
在襯底的另一側(cè)制作N面金屬電極。
[0007]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光芯片在歐姆接觸層下面設(shè)置了一刻蝕阻擋
層，將靠近半導(dǎo)體激光芯片腔面的部分歐姆接觸層蝕刻掉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)P-面金屬電極、歐姆
接觸層相對(duì)于半導(dǎo)體激光芯片腔面的縮進(jìn)。如此電流就不會(huì)直接注入到半導(dǎo)體激光芯片腔
面附近的半導(dǎo)體材料中，也不會(huì)通過(guò)歐姆接觸層擴(kuò)散到半導(dǎo)體激光芯片的腔面，達(dá)到了有
效的降低半導(dǎo)體激光芯片的腔面電流的效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0009]圖2為圖1中沿虛線I1-1I處的剖面圖。
[0010]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片的制作流程圖。
[0011]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片一次外延形成各層結(jié)構(gòu)后的示意圖 圖5為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片在刻蝕形成脊形波導(dǎo)層后的示意圖。
[0012]圖6為本發(fā)明的實(shí)施例中半導(dǎo)體激光芯片在刻蝕歐姆接觸層后的示意圖。
[0013]主要元件符號(hào)說(shuō)明
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體激光芯片，包括一襯底，依次磊疊設(shè)于所述襯底一側(cè)的一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層，以及一歐姆接觸層，其特征在于:所述半導(dǎo)體芯片還包括設(shè)于第三波導(dǎo)層和歐姆接觸層之間的一第二刻蝕阻擋層，所述第二刻蝕層完全覆蓋第三波導(dǎo)層，所述歐姆接觸層覆蓋第二刻蝕阻擋層的部分區(qū)域，所述第二刻蝕阻擋層兩端的上表面的部分區(qū)域因未被歐姆接觸層覆蓋而裸露，所述歐姆接觸層的長(zhǎng)度和寬度均小于所述半導(dǎo)體芯片的長(zhǎng)度和寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光芯片，其特征在于:所述第一波導(dǎo)層為一N型半導(dǎo)體層，采用N-摻雜的半導(dǎo)體材料；所述第二波導(dǎo)層為一 P型半導(dǎo)體層，采用P-摻雜的半導(dǎo)體材料；所述歐姆接觸層為一重?fù)诫s層。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光芯片，其特征在于:所述第三波導(dǎo)層的寬度小于半導(dǎo)體激光芯片的寬度，所述第一阻擋層位于第三波導(dǎo)層兩側(cè)的上表面區(qū)域未被第三波波導(dǎo)層覆蓋而裸露。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光芯片，其特征在于:所述第三波導(dǎo)層為P型半導(dǎo)體脊形波導(dǎo)層，其截面呈一等腰梯形，包括一底面和一頂面，所述第二刻蝕阻擋層完全覆蓋所述頂面。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光芯片，其特征在于:所述半導(dǎo)體激光芯片還包括一P面金屬電極和一 N面金屬電極，所述P面金屬電極制作在所述歐姆接觸層上，并完全覆蓋所述歐姆接觸層；所述N面金屬電極制作在所述襯底的另一側(cè)，并完全覆蓋所述襯底。
6.一種半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 提供一襯底，利用外延生長(zhǎng)的方法在所述襯底一側(cè)依次形成一第一波導(dǎo)層、一有源層、一第二波導(dǎo)層、一第一刻蝕阻擋層、一第三波導(dǎo)層、一第二刻蝕阻擋層，以及一歐姆接觸層； 利用化學(xué)刻蝕的方法刻蝕形成脊形波導(dǎo)層，在所述歐姆接觸層上涂覆光刻膠，在該光刻膠掩蔽下，利用腐蝕液體腐蝕掉未被光刻膠保護(hù)的歐姆接觸層、第二刻蝕阻擋層以及第三波導(dǎo)層的區(qū)域，直至第一刻蝕阻擋層之上，以此得到臺(tái)型的脊形波導(dǎo)層； 利用化學(xué)刻蝕的方法區(qū)域性刻蝕歐姆接觸層，在歐姆接觸層中部區(qū)域涂覆光刻膠，利用腐蝕液體腐蝕掉歐姆接觸層兩端的部分區(qū)域直至第二刻蝕阻擋層之上，以此得到條形狀的歐姆接觸層； 在歐姆接觸層上制作P面金屬電極； 在襯底的另一側(cè)制作N面金屬電極。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，其特征在于:所述外延生長(zhǎng)的方法為分子束外延法或金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積法。
8.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，其特征在于:刻蝕形成脊形波導(dǎo)層后，所述第三波導(dǎo)層形成一呈臺(tái)型的脊形波導(dǎo)層，其截面呈一等腰梯形，包括一底面和一頂面，所述第二刻蝕阻擋層完全覆蓋所述頂面。
9.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，其特征在于:在刻蝕歐姆接觸層后，所述歐姆接觸層被部分腐蝕使所述第二刻蝕阻擋層兩端的上表面的部分區(qū)域裸露。
10.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光芯片的制作方法，其特征在于:所述歐姆接觸層被區(qū)域性腐蝕后的剩余面積與所述P面金屬電極的面積相等。
【文檔編號(hào)】H01S5/02GK103956647SQ201410207706
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】胡海, 何晉國(guó) 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院, 深圳瑞波光電子有限公司