一种半导体激光器的制作方法

文档序号:15317231发布日期:2018-08-31 23:54阅读:201来源:国知局

本实用新型涉及半导体技术领域,具体涉及一种半导体激光器。



背景技术:

半导体激光器(Laser Diode,简称为LD),具有芯片尺寸小,电光转换效率高的优点,在固体激光泵浦、激光加工、激光医疗以及激光雷达等领域应用极其广泛。

其中,半导体激光器的额定功率大小是激光工艺参数的重要指标,只有合适的激光功率才能保证激光器和光路系统长时间的稳定工作,同时也是实现激光器最佳加工质量的决定因素。

因此,现有技术中为了能够实时检测激光器的功率,在激光器的非出光端面装入一个探测器,用来测量激光器的漏光功率;然后,根据经验参数,推测出激光器实际的出光功率。具体地,将单独制备好的激光器和探测器,混合集成到一个系统内,从激光器的有源层中发出的光线,被探测器的吸收层吸收,然后探测器根据吸收的光线,进行漏光功率的检测。

然而,上述技术方案中,探测器和激光器是单独加工的,为了提高漏光功率检测的准确性,需要激光器的有源层与探测器的吸收区精确对位,存在较大困难。另一方面,目前所用探测器,一般为面入射探测器,其入射光方向垂直于衬底,而边发射的激光器,其出光方向与衬底面平行,因此,难以将探测器和激光器放置于同一平面上。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中半导体激光器的出光功率检测精度低的缺陷。

鉴于此,本实用新型提供一种半导体激光器,包括:

衬底;

并列形成在所述衬底上的检测组件和发光组件;

所述发光组件中的有源层在所述检测组件上的投影,落入所述检测组件中的吸收层的范围内。

可选地,所述发光组件在靠近所述检测组件的一侧设置有第一功能层,在远离所述检测组件的一侧设置有第二功能层。

可选地,所述有源层在所述第一功能层上的投影,落入所述第一功能层的范围内;

和/或,

所述有源层在所述第二功能层上的投影,落入所述第二功能层的范围内。

可选地,所述第一功能层为反射层,所述第二功能层为增透层。

可选地,所述发光组件包括层叠设置的第一半导体层,所述有源层以及第二半导体层,所述第一半导体层靠近所述衬底设置。

可选地,还包括层叠设置在所述第二半导体层上的第一电极层。

可选地,所述检测组件包括层叠设置的第三半导体层,所述吸收层,以及第四半导层,所述第三半导体层靠近所述衬底设置。

可选地,还包括层叠设置在所述第四半导体层上的第二电极层。

可选地,还包括层叠设置在所述衬底远离所述发光组件的一侧的第三电极层。

本实用新型技术方案,具有如下优点:

1.本实用新型实施例提供的半导体激光器,通过并列设置的检测组件和发光组件,能够降低检测组件与发光组件的对准难度,同时使得该半导体激光器能够自带功率检测功能,使用范围较广;且发光组件中的有源层在检测组件上的投影,落入检测组件中的吸收层的范围内,从发光组件发出的光线沿检测组件与发光组件的排列方向进入检测组件进行检测,即从发光组件发出的光线侧入射进入检测组件的吸收层,与传统的面入射检测组件相比,延长了光线在检测组件中的路径,进而能够提高检测组件的检测精度。

2.本实用新型实施例提供的半导体激光器,通过在发光组件的出光面以及背光面分别设置增透层与反射层,使得从发光组件发出的光线能够极大程度地从出光面射出,减少了该发光组件背面漏光的概率。

3.本实用新型实施例提供的半导体激光器,其中,第三电极层作为检测组件与发光组件共用的电极层,能够简化器件结构,节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中半导体激光器的一个具体示意的结构示意图;

图2为本实用新型实施例2中半导体激光器制备方法的一个具体示意的流程图;

图3a-图3g为本实用新型实施例2中半导体激光器制备工艺中一个具体示意的结构图;

附图标记:10-衬底;21-第一半导体层;22-有源层;23-第二半导体层;30-介质层;41-第三半导体层;42-吸收层;43-第四半导体层;50-第一电极层;60-第二电极层;70-第三电极层;81-反射层;82-增透层;90-钝化层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

需要说明的是,本实用新型实施例中的发光组件可以为任意能够发光的组件,该发光组件正对检测组件的面为背光面,与背光面相对的面为出光面。即,发光组件的出光方向为远离检测组件的方向。此外,检测组件用于检测从发光组件的背光面射出光线的功率,也可以理解为,检测组件用于检测发光组件的漏光功率。本实用新型实施例中,发光组件为半导体激光器组件。此外,本实施例中的半导体激光器,具体包括:衬底,形成在衬底上的检测组件,半导体激光器组件以及衬底背面的第三电极层。

实施例1

本实用新型实施例提供一种半导体激光器,如图1所示,包括衬底10,并列外延生长在衬底10上的检测组件和半导体激光器组件;其中,半导体激光器组件中的有源层22在检测组件上的投影,落入检测组件中的吸收层42的范围内。

衬底10可以为半导体单晶N型衬底,也可以为半导体单晶P型衬底,具体的衬底10的极性选择可以根据实际在衬底10上外延生长的检测组件和半导体激光器组件的类型决定。本实施例中的衬底10选用半导体单晶N型衬底。

如图1所示,衬底10分为检测组件区和发光组件区,检测组件区用于形成检测组件,发光组件区用于形成半导体激光器组件。其中,检测组件与半导体激光器组件并列设置,两者之间具有一定的间隔,即从半导体激光器组件发出的光线侧入射至检测组件中。

半导体激光器组件包括层叠设置的第一半导体层21,有源层22,以及第二半导体层23。其中,第一半导体层21为N型半导体层,具体可以包括:N型导电层以及N型限制层;第二半导体层23为P型半导体层,具体可以包括:P型导电层以及P型限制层。即,在远离衬底10的方向上,半导体激光器组件依次包括层叠设置的N型导电层、N型限制层、有源层23、P型限制层以及P型导电层。

如图1所示,在半导体激光器组件的最外层,即靠近P型导电层的位置还设置有第一电极层50,该第一电极层50为半导体激光器的P型电极。

此外,该半导体激光器组件还包括,在靠近检测组件的一侧设置的第一功能层(即反射层81),在远离检测组件的一侧设置的第二功能层(增透层82);即在该半导体激光器的出光面设置增透层81,在背光面设置反射层82,使得从发光组件发出的光线能够极大程度地从出光面射出,减少了该发光组件背面漏光的概率。其中,增透层81完全覆盖该半导体激光器的出光面,反射层82完全覆盖该半导体激光器组件的背光面。

检测组件包括依次层叠设置的第三半导体层41、吸收层42以及第四半导体层43。其中,第三半导体层41靠近衬底10设置,其极性与衬底10的极性相同,即第三半导体层41为N型导电层,第四半导体层43为P型导电层。

其中,如图1所示,有源层22在检测组件上的投影落在吸收层42的范围内,使得有源层22发出的属于该半导体激光器组件的漏光全部被吸收层42吸收,进行漏光功率的检测,从而能够提高该半导体激光器的漏光检测效率。

此外,从有源层22发出的光线,沿吸收层42的长度方向(即检测组件与发光组件的排列方向)进入吸收层42,使得进入吸收层42内的光线的路径较长,进一步提高了该半导体激光器的漏光检测效率。

如图1所示,在检测组件的第四半导体层43的远离衬底10的一侧设置有第二电极层60,其中,第二电极层60为该检测组件的P型电极。

半导体激光器还包括层叠设置在衬底10远离半导体激光器组件的一侧的第三半导体层70,该第三半导体层70同时作为检测组件与半导体激光器组件的N型电极。其中,第三电极层70作为检测组件与半导体激光器组件共用的N型电极层,能够简化器件结构,节约成本。

在该半导体激光器的工作过程中,检测组件采用的是侧入射光的工作模式,半导体激光器背部的漏光,侧入射进入探测器的吸收层,从而产生光电流,检测出半导体激光器的背面漏光功率。在检测组件与半导体激光器组件对应的材料生产过程中,半导体激光器组件的有源层和检测组件的吸收层自然对准,免去了在后期加工中的对准困难等问题。此外,本实施例中的半导体激光器,将半导体激光器组件与检测组件集成在同一衬底上,使得该半导体激光器的可自带漏光检测,能够实时检测该半导体激光器的漏光功率,集成度较高,可实现系统小型化,高度集成化。

作为本实施例的一种可选实施方式,第一功能层以及第二功能层可以根据实际器件进行具体选择。

作为本实施例的另一种可选实施方式,增透层81可以设置在半导体激光器组件靠近检测组件的侧壁的任意位置,优选地,有源层22在该增透层81上的投影,落入增透层81的范围内。

作为本实施例的另一种可选实施方式,反射层82可以设置在半导体激光器组件远离检测组件的侧壁的任意位置,优选地,有源层22在该反射层82上的投影,落入反射层82的范围内。

实施例2

本实用新型实施例提供一种半导体激光器的制备方法,如图2所示,具体包括以下步骤:

步骤S10,提供衬底,衬底划分出发光组件区和检测组件区。

其中,衬底10为半导体单晶N型衬底,发光组件区为半导体激光器组件区。即经过后续步骤,在同一衬底10上需要形成半导体激光器组件与检测组件。

步骤S20,在发光组件区上形成发光组件。

如图3a所示,在衬底10上可以利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,简称为MBE)或金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,简称为MOCVD)外延生长形成半导体激光器组件。其中,半导体激光器组件可以形成在衬底10的整面上,也可以仅形成在对应于半导体激光器组件区域。本实施例中,首先在衬底10的整面上形成半导体激光器组件。

其中,该步骤中所形成的半导体激光器组件为三层层叠结构,沿远离衬底10的方向上,依次为第一半导体层21,有源层22以及第二半导体层23。

如图3b所示,在衬底10的整面形成半导体激光器组件之后,保护对应于半导体激光器组件区域的半导体激光器组件,将其余区域的半导体激光器组件刻蚀至衬底10。在半导体激光器组件的外侧表面形成一层介质层30,用于后续步骤中形成检测组件,该介质层可以为SiO2或SiNx。

步骤S30,在检测组件区上形成检测组件,发光组件中的有源层在检测组件上的投影,落入检测组件中的吸收层的范围内。

如图3c所示,在衬底10除半导体激光器组件以外的区域形成检测组件,可以选用MOCVD工艺,二次生长第三导电层41,吸收层42以及第四导电层43。其中,在介质层30的表面,材料不会进行生长,因此,检测组件的生长对半导体激光器组件无任何影响。

在生长吸收成42的过程中,由于事先已经获知有源层22的厚度,因此,可以通过外延生长的厚度控制,使得检测组件中吸收层42和有源层22对准,并且使得有源层22在检测组件上的投影落入吸收层42的范围内。

如图3d所示,在衬底10上生成形成检测组件之后,图案化检测组件,使得检测组件与半导体激光器组件分离,并剥离介质层23。

如图3e所示,图3e示出了沿激光器脊型波导方向的剖面图,即通过对第二半导体层23进行图案化,形成脊型波导结构,同时制备一层钝化层90。

如图3f所示,在第二半导体层23上形成第一电极层50,在第四半导体层43上形成第二电极层60。

如图3g所示,在半导体激光器组件的两侧壁面,即背光面上形成发射层81,出光面上形成增透层82;此外,将衬底10减薄,在其远离半导体激光器组件的一侧制备第三电极层70。

未在本实施例中详细描述的具体结构细节,请参照实施例1,在此不再赘述。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

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