一种可调谐VCSEL激光器芯片及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112152077A(43)申请公布日2020.12.29(21)申请号202010883173.8(22)申请日2020.08.28(71)申请人威科赛乐微电子股份有限公司地址404000重庆市万州区经开区高峰园檬子中路2号(72)发明人宋世金汤惠淋朱刘刘留苏小平程勇(51)Int.Cl.H01S5/06(2006.01)H01S5/026(2006.01)H01S5/02(2006.01)H01S5/183(2006.01)H01L35/32(2006.01)H01L35/34(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种可调谐VCSEL激光器芯片及其制造方法(57)摘要本发明一种可调谐VCSEL激光器芯片及其制造方法，包括：一单晶衬底；单晶衬底正面单元，生长在所述单晶衬底正面，发射激光，包括：外延层、N‑欧姆接触层、P‑欧姆接触层、光学钝化层；单晶衬底背面单元，二次外延生长在所述单晶衬底背面，调谐所述激光波长，反馈芯片温度，依次包括倾斜外延生长的绝缘层、原子层热电堆层，所述绝缘层具有绝缘层外延倾角，所述原子层热电堆层具有原子层热电堆层外延倾角，所述原子层热电堆层外延倾角与所述绝缘层外延倾角具有第一倾角差；两电极，沿所述原子层热电堆层倾斜方向分布在所述原子层热电堆层两侧。本发明的一种可调谐VCSEL激光器芯片及其制造方法，能够同时实现波长的可调谐和温度反馈功能。CN112152077ACN112152077A权利要求书1/2页1.一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：包括：一单晶衬底；单晶衬底正面单元，生长在所述单晶衬底正面，发射激光，包括：外延层、N-欧姆接触层、P-欧姆接触层、光学钝化层；单晶衬底背面单元，二次外延生长在所述单晶衬底背面，调谐所述激光波长，反馈芯片温度，依次包括：倾斜外延生长的绝缘层、原子层热电堆层，所述绝缘层具有绝缘层外延倾角，所述原子层热电堆层具有原子层热电堆层外延倾角，所述原子层热电堆层外延倾角与所述绝缘层外延倾角具有第一倾角差；两电极，沿所述原子层热电堆层倾斜方向分布在所述原子层热电堆层两侧。2.根据权利要求1所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述第一倾角差在正负5°以内。3.根据权利要求1所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述绝缘层材料为非掺或补偿掺杂的同质或异质外延材料。4.根据权利要求1所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述原子层热电堆层材料为任何具有本征热电势各向异性、可实现横向热电效应的外延材料。5.根据权利要求4所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述原子层热电堆层材料为CaCoO、YBaCuO、DyBaCuO、PtCoO、PdCoO等外延材料体系中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述单晶衬底为斜切角不为零的双面抛光单晶衬底。7.根据权利要求6所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述绝缘层外延倾角与所述斜切角具有第二倾角差，所述第二倾角差在正负1°以内。8.根据权利要求1所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述外延层包括：依次生长的N-DBR、量子阱有源层、氧化限制层、P-DBR、电流扩展帽层。9.根据权利要求8所述的一种可调谐VCSEL激光器芯片，其特征在于：所述电流扩展帽层、所述P-DBR、所述氧化限制层、所述量子阱有源层被依次刻蚀至所述N-DBR，从而形成外延层刻蚀台面；所述N-欧姆接触层生长在所述外延层刻蚀台面上，所述P-欧姆接触层生长在所述电流扩展帽层上，所述光学钝化层生长在未被所述P-欧姆接触层、所述N-欧姆接触层覆盖的裸露的所述外延层上。10.一种可调谐VCSEL激光器芯片制造方法，其特征在于，包括：步骤S1：准备单晶衬底，所述单晶衬底为斜切角不为零的双面抛光单晶衬底；步骤S2：生长单晶衬底正面单元，具体包括：在所述单晶衬底正面生长外延层，所述外延层依次包括N-DBR、量子阱有源层、氧化限制层、P-DBR、电流扩展帽层；形成外延层刻蚀台面，将所述电流扩展帽层、所述P-DBR、所述氧化限制层、所述量子阱有源层进行ICP刻蚀至所述N-DBR，从而形成外延层刻蚀台面；形成氧化限制区，对暴露出的所述氧化限制层进行湿法氧化处理；在所述外延层刻蚀台面上生长N-欧姆接触层，在所述电流扩展帽层上生长P-欧姆接触2CN112152077A权利要求书2/2页层，在所述未被所述P-欧姆接触层、所述N-欧姆接触层覆盖的裸露的外延层上生长光学钝化层；步骤S3：生长单晶衬底背面单元，在单晶衬底背面依次倾斜外延生长绝缘层、原子层热电堆层及电极，所述绝缘层具有