专利名称：垂直腔面发射微腔激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光电子技术领域，涉及一种垂直腔面发射的激光器。
半导体微腔激光器腔体积小，在微腔效应的作用下可以达到极低的激射阀值。目前利用键合技术已研制出InGaAsP长波长激光器，其激射波长为1.3和1.55μm，满足光通信等方面的需求。但目前激光器的结构中，高反射率分布布拉格反射镜造成的串联电阻很高，使器件工作电流大、阀值高。
本实用新型为了克服高反射率分布布拉格反射镜造成的高串联电阻，引起的工作电流大、阀值高的缺点，提供了一种新型下电极接触结构的垂直腔面发射微腔激光器。同时利用刻蚀方法对量子阱有源区形成横向限制，提高光限制水平和电注入限制水平。
目前利用AlAs/GaAs或AlAs/Al/GaAs材料体系研制的高反射率分布布拉格反射镜技术已非常成熟，通过改变AlAs、GaAs或AlAs、AlGaAs层的厚度及重复周期，可以对各种波长达到99.9％的高反射率满足研制垂直腔面发射激光器的要求，并且在AlGaAs体系激光器上得到广泛应用。InGaAsP材料体系激射波长可以扩展到红外区域，特别是1.3和1.55μm波长在光通信上得到广泛应用。但InGaAsP材料的缺点是不同组分之间折射率差别太小，很难制作出高反射率的分布布拉格反射镜，严重影响InGaAsP垂直腔面发射激光器的性能。异质半导体键合技术是一种新颖的集成技术，这种技术能够将不同体系材料直接粘接在一起，利用了各自材料的优点，满足新型光电器件的需要。目前利用异质键合技术已研制出各种光电子器件，包括InGaAsP长波长面发射激光器。本实用新型采用光刻和刻蚀方法，深入刻蚀到进入下层n型AlAs/AlGaAs或AlAs/GaAs分布布拉格反射镜内，形成量子阱有源区的圆碟结构。在圆周界面上由于介质/空气界面的折射率差而使光子在横向方向上受到限制作用。为减少分布布拉格反射镜串联电阻的影响，本实用新型采用光刻、蒸镀金属膜方法将下电极合金制作在n型分布布拉格反射镜的上表面上，从而消除了n型分布布拉格反射镜镜串联电阻的影响，达到有效降低器件阀值电流、工作电流，减少发热量的作用。
图1是本实用新型结构示意图。图中1为金属电极，2P+-欧姆接触层，3P型半导体分布布拉格反射镜，4量子阱有源层，5下金属电极，6n型半导体分布布拉格反射镜，7半导体衬底。
图2为本实用新型的集成后的示意图。
本实用新型的量子阱有源层4的上面是P型半导体分布布拉格反射镜3，下面是n型半导体分布布拉格反射镜6。在P型半导体分布布拉格反射镜3和金属电极1之间有一P+-欧姆接触层2。金属电极1，P+-欧姆接触层2，量子阱有源层4，P型半导体分布布拉格反射镜3和n型半导体分布布拉格反射镜6的上部构成圆柱形结构。n型半导体分布布拉格反射镜6的下部截面大于圆柱的截面，并在其上制有下金属电极5。n型半导体分布布拉格反射镜6的下面为半导体衬底7。
P+-欧姆接触层2是重掺杂以便与金属电极1形成良好的欧姆接触。P型半导体分布布拉格反射镜3和n型半导体分布布拉格反射镜6，在量子阱有源层4的上下构成垂直腔的上、下反射镜，对光形成反馈放大作用。电流由金属电极1注入到量子阱有源层4，量子阱有源层4在注入电流作用下产生光子，通过P型半导体分布布拉格反射镜3和n型半导体分布布拉格反射镜6之间反馈，由金属电极1或半导体衬底处输出。
本实用新型消除分布布拉格反射镜高电阻的影响，降低了工作电流，具有阀值电流低和光限制好等优点。
本实用新型的制作过程如下分别在n+-GaAs衬底片上生长n-AlAs/GaAs和P-AlAs/GaAs高反射率分布布拉格反射镜，反射率可以达到99.8％。在n-GaAs衬底片上生长1.3μm波长InGaAsP量子阱有源层材料。首先利用异质键合技术将生长在n+-GaAs衬底上的n AlAs/GaAs分布布拉格反射镜和InGaAsP有源区材料面对面键合，然后采用腐蚀去除InGaAsP有源区上的GaAs衬底，再将P-AlAs/GaAs分布布拉格反射镜键合在刚暴露出的InGaAsP有源区表面上，完成三个外延片的键合。去除P-AlAs/GaAs分布布拉格反射镜上的n+-GaAs衬底后，采用蒸镀金属接触和光刻，刻蚀之后形成圆柱，再次蒸发下电极接触金属膜于n-AlAs/GaAs分布布拉格反射镜表面上，完成所设计的器件工艺过程。
权利要求1.一种垂直腔面发射微腔激光器，包括金属电极(1)，下金属电极(5)，量子阱有源层(4)，P+欧姆接触层(2)，P型半导体分布布拉格反射镜(3)，n型半导体分布布拉格反射镜(6)，及半导体衬底(7)，其特征是量子阱有源层(4)的上面是P型半导体分布布拉格反射镜(3)，下面是n型半导体分布布拉格反射镜(6)，在金属电极(1)和P型半导体分布布拉格反射镜(6)上部和量子阱有源层(4)，P型半导体分布布拉格反射镜(3)，P+-欧姆接触层(2)等构成圆柱形结构；在n型半导体分布布拉格反射镜(6)的下部上面有下金属电极(5)。
专利摘要本实用新型属于光电子技术领域,是一种垂直腔面发射的激光器。本实用新型的量子阱有源层4的上面是P型半导体分布布拉格反射镜3和金属电极1之间有一P
文档编号H01S5/00GK2422763SQ9925315
公开日2001年3月7日 申请日期1999年11月12日 优先权日1999年11月12日
发明者宁永强, 刘云, 刘星元, 王立军, 武胜利, 吴东江, 赵家民, 潘玉寨, 索辉, 曹昌盛 申请人:中国科学院长春物理研究所