本發(fā)明有關(guān)于一種垂直腔面射型激光芯片，尤其是指一種以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其中垂直腔面射型激光芯片更可以通過與其他異質(zhì)襯底進(jìn)行鍵合將原p型襯底去除，以提升散熱效能。

背景技術(shù)：

1、激光芯片目前應(yīng)用于非常多的技術(shù)領(lǐng)域，例如光通訊、材料處理、顯示器、汽車照明、皮膚病醫(yī)學(xué)、外科手術(shù)和光達(dá)(lidar)中的三維感測。常見的激光芯片大致上分為邊射型激光芯片與面射型激光芯片，邊射型激光芯片可以具有較小的激光發(fā)光角度，即激光發(fā)散角度較小。然而，面射型激光芯片的激光發(fā)光角度則較大。通常的使用則希望激光芯片的激光集中，即激光發(fā)光角度不能太大。

2、邊射型激光芯片于芯片工藝結(jié)束后須將芯片劈裂成芯條，并進(jìn)行端面鍍膜，此工藝復(fù)雜耗時(shí)且為影響工藝良率的關(guān)鍵。面射型激光芯片因非利用晶體自然斷裂面作為反射面，故無須利用劈裂或進(jìn)行端面鍍膜，可節(jié)省可觀的工藝時(shí)間并避免因此而影響工藝良率。因此，目前業(yè)界仍比較常使用面射型激光芯片。雖然，邊射型激光芯片的激光發(fā)光角度較小，但由于工藝良率與制造成本問題，不少的應(yīng)用仍采用面射型激光芯片。

3、請參照圖1，圖1現(xiàn)有技術(shù)的垂直腔面射型激光芯片的示意剖面圖。垂直腔面射型激光芯片1是以n型襯底101成長，因此包括n型電極100、n型襯底101、n型緩沖層102、n型分布式布拉格反射層103、n型覆蓋層104、量子阱層105、p型覆蓋層106、第一p型分布式布拉格反射層107、氧化層108、第二p型分布式布拉格反射層109與p型電極110。

4、n型緩沖層102形成于n型襯底101之上，n型分布式布拉格反射層103形成于n型緩沖層102之上，n型覆蓋層104形成于n型分布式布拉格反射層103之上，量子阱層105形成于n型覆蓋層104之上，p型覆蓋層106形成于量子阱層105之上，第一p型分布式布拉格反射層107形成于p型覆蓋層106之上。

5、氧化層108形成于第一p型分布式布拉格反射層107之上，且氧化層108開設(shè)有槽孔111以曝露第一p型分布式布拉格反射層107的一部分，如此才能夠讓光線通過自垂直腔面射型激光芯片1射出。第二p型分布式布拉格反射層109形成于氧化層108之上。最后，p型電極110形成于第二p型分布式布拉格反射層109之上，并于水平投影面上，位于槽孔111的外側(cè)，以及n型電極100形成于n型襯底101之下。

6、n型襯底101是采用砷化鎵材料制成的襯底，且砷化鎵材料制成的襯底通過摻雜而形成n型襯底101。n型襯底101的厚度為100至120微米(包括100微米與120微米的兩個(gè)端點(diǎn)值)，以借此支撐整個(gè)垂直腔面射型激光芯片1。然而砷化鎵的熱傳導(dǎo)系數(shù)為46w/m·k，故對于2瓦特以上的垂直腔面射型激光芯片1，在操作使用時(shí)，較容易因散熱不夠快速的因素，影響組件使用的穩(wěn)定性與可靠度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明人有鑒于此，并借由其豐富的專業(yè)知識及多年的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)所輔佐，而加以改良一種垂直腔面射型激光芯片，從而提供一種以p型襯底生長的垂直腔面射型激光芯片。在獲得了以p型襯底生長的垂直腔面射型激光芯片后，所解決的技術(shù)問題是可以通過鍵合其他散熱性較佳的異質(zhì)襯底的方式來取代原p型襯底，以借此改善先前技術(shù)中，因?yàn)樯岵粔蚩焖賹?dǎo)致的組件穩(wěn)定性與可靠度下降的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下所述。

3、為了達(dá)到本發(fā)明的前揭目的，本發(fā)明提供一種以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其所述直腔面射型激光芯片包括以所述p型襯底成長出來的外延結(jié)構(gòu)。所述外延結(jié)構(gòu)由下往上依序包括所述p型襯底、蝕刻停止層、p型緩沖層、p型分布式布拉格反射層、氧化層、p型覆蓋層、量子阱層與n型分布式布拉格反射層，其中所述氧化層開設(shè)有槽孔以曝露出所述p型分布式布拉格反射層的一部分。

4、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片更包括：p型電極，位于所述p型襯底之下；以及n型電極，位于所述n型分布式布拉格反射層之上。

5、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：主動(dòng)層，位于所述氧化層之上與位于所述p型覆蓋層之下，所述主動(dòng)層的一部分面向所述p型分布式布拉格反射層被曝露的所述一部分。

6、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：n型覆蓋層，位于所述量子阱層之上與所述n型分布式布拉格反射層之下。

7、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，其中所述蝕刻停止層的厚度為200至600埃米所述p型緩沖層與所述p型分布式布拉格反射層的厚度的和為0.34微米(μm)，所述氧化層的厚度為0.02微米(μm)，所述量子阱層的厚度為0.27微米(μm)，以及所述n型分布式布拉格反射層的厚度為0.35微米(μm)。

8、為了達(dá)到本發(fā)明的前揭目的，本發(fā)明提供一種以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其所述直腔面射型激光芯片包括：對以所述p型襯底成長出來的外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行鍵合工藝后產(chǎn)生的以鍵合的異質(zhì)襯底取代所述p型襯底的垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片由下往上依序包括所述異質(zhì)襯底、p型緩沖層、p型分布式布拉格反射層、氧化層、p型覆蓋層、量子阱層與n型分布式布拉格反射層，其中所述氧化層開設(shè)有槽孔以曝露出所述p型分布式布拉格反射層的一部分，所述p型襯底成長出來的外延結(jié)構(gòu)經(jīng)過蝕刻。

9、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片更包括：p型電極，位于所述異質(zhì)襯底之下；以及n型電極，位于所述n型分布式布拉格反射層之上。

10、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：主動(dòng)層，位于所述氧化層之上與位于所述p型覆蓋層之下，所述主動(dòng)層的一部分面向所述p型分布式布拉格反射層被曝露的所述一部分。

11、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：n型覆蓋層，位于所述量子阱層之上與所述n型分布式布拉格反射層之下；以及另一p型電極，位于所述異質(zhì)襯底之上與所述p型緩沖層之下。

12、根據(jù)上述垂直腔面射型激光芯片，其中所述p型緩沖層與所述p型分布式布拉格反射層的厚度的和為0.34微米(μm)，所述氧化層的厚度為0.02微米(μm)，所述量子阱層的厚度為0.27微米(μm)，以及所述n型分布式布拉格反射層的厚度為0.35微米(μm)。

13、借此，本發(fā)明所產(chǎn)生的技術(shù)效果：本發(fā)明的垂直腔面射型激光芯片的襯底為p型襯底，除了可以直接形成p型電極來使用之外，更可以通過后續(xù)的工藝，進(jìn)行鍵合，以鍵合的異質(zhì)襯底來取代原來的p型襯底，以強(qiáng)化垂直腔面射型激光芯片的使用性及應(yīng)用范圍，舉例來說，異質(zhì)襯底選擇高散熱速度材質(zhì)(例如，氮化鋁或鉬)。

技術(shù)特征：

1.一種以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片包括：

2.如權(quán)利要求1所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片更包括：

3.如權(quán)利要求2所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：

4.如權(quán)利要求3所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：

5.如權(quán)利要求4所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，其中所述蝕刻停止層(202)的厚度為200至600埃米，所述p型緩沖層(203)與所述p型分布式布拉格反射層(204)的厚度的和為0.34微米，所述氧化層(205)的厚度為0.02微米，所述量子阱層(208)的厚度為0.27微米，以及所述n型分布式布拉格反射層(210)的厚度為0.35微米。

6.一種以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片包括：

7.如權(quán)利要求6所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片更包括：

8.如權(quán)利要求7所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：

9.如權(quán)利要求8所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，所述垂直腔面射型激光芯片的所述外延結(jié)構(gòu)更包括：

10.如權(quán)利要求9所述的以p型襯底成長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，其特征在于，其中所述p型緩沖層(203)與所述p型分布式布拉格反射層(204)的厚度的和為0.34微米，所述氧化層(205)的厚度為0.02微米，所述量子阱層(208)的厚度為0.27微米，以及所述n型分布式布拉格反射層(210)的厚度為0.35微米。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種以p型襯底長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片。不同于現(xiàn)有技術(shù)是以n型襯底長出外延結(jié)構(gòu)的垂直腔面射型激光芯片，本發(fā)明的垂直腔面射型激光芯片可以進(jìn)行后續(xù)加工，使用高散熱速度材質(zhì)的異質(zhì)襯底做鍵合，可以去除原來的p型襯底，從而使得垂直腔面射型激光芯片在高功率的操作下，有效地散熱，避免組件因?yàn)樯崧斐傻姆€(wěn)定性與可靠度下降。

技術(shù)研發(fā)人員：肖志國,廖奇德,李紅,武勝利,宋博宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：璟芯光子科技（大連）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2