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半导体激光器件的谐振腔面钝化膜、制作方法及器件

文献发布时间:2023-06-19 19:30:30


半导体激光器件的谐振腔面钝化膜、制作方法及器件

技术领域

本申请涉及半导体表面区域选择性钝化技术领域,特别是涉及半导体激光器件的谐振腔面钝化膜、制作方法及器件。

背景技术

COMD(Catastrophic optical mirror damage,灾变性光学镜面损伤)是影响大功率半导体激光器的可靠性、寿命、最大输出功率的重要因素。激光输出时谐振腔内强大的光辐通量通过谐振腔面,电子和空穴在谐振腔面发生非辐射复合,温度升高,温度增高造成材料带隙宽度减小,从而加快了谐振腔面对激光的吸收,并且加速谐振腔面的氧化及缺陷的扩散,氧化导致谐振腔面的表面态密度的增大,加速诱导谐振腔面区域的非辐射复合,这就形成了一个正反馈过程,当谐振腔面温度超过其材料熔点时,造成谐振腔面融化,使半导体激光器件失效。

半导体激光器的谐振腔面钝化技术是减缓COMD的有效方法之一,可提高半导体激光器的抵抗COMD能力和可靠性,延长其使用寿命。现有技术中,缓解谐振腔面灾变问题最成功的钝化技术是在超高真空中解离晶片产生巴条并于谐振腔面镀硅,但是这种方法操作不易、成本昂贵、生产效率低,于是在大气环境解离晶片产生巴条,然后进行谐振腔面钝化的量产技术研发特别受到瞩目。硫化方法是一种去除化合物半导体表面自然氧化物(nativeoxide)及表面缺陷的有效方法,能够有效提高半导体激光器件发生COMD的阈值。

因为湿法硫化简单易行、成本低廉而应用较为广泛,但是湿法硫化存在这样的问题:通过湿法硫化而形成在谐振腔面上的钝化膜容易再被氧化或容易挥发,从而导致钝化膜的钝化作用失效,因此,有必要在钝化膜形成后立即于其上形成保护,维持钝化膜的稳定性,本发明即针对此问题提出一种解决之道。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种半导体激光器件的谐振腔面钝化膜制作方法,能够提高发生COMD的阈值,并且使谐振腔面钝化膜长时间有效,进而可以增进半导体激光器件的可靠性,延长半导体激光器件的使用寿命。同时这方法是一种新型区域选择性钝化技术,钝化膜几乎只形成于半导体激光器件的谐振腔面。

为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:提供一种半导体激光器件的谐振腔面钝化膜,该谐振腔面钝化膜包括:钝化层,覆盖在半导体激光器件的谐振腔面;保护层,覆盖在钝化层上,钝化层和保护层在同一含硫的化合物溶液中制作形成,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料。

为解决上述技术问题,本申请采用的另一个技术方案是:提供一种半导体激光器件,半导体激光器件包括谐振腔面钝化膜,谐振腔面钝化膜是如上述技术方案提供的谐振腔面钝化膜。

为解决上述技术问题,本申请采用的一种技术方案是:提供一种半导体激光器件的谐振腔面钝化膜的制作方法,该方法包括:在半导体激光器件的谐振腔面覆盖一层硫化钝化层的薄膜;采用光化学沉积方法在钝化层上覆盖一层保护层的薄膜,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料。其中,钝化层与保护层在同一含硫的化合物溶液中制作形成。

本申请的有益效果是:区别于现有技术的情况,本申请的谐振腔面钝化膜包括:钝化层,覆盖在半导体激光器件的谐振腔面;保护层,覆盖在钝化层上,钝化层和保护层在同一含硫的化合物溶液中制作形成,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料。钝化层工艺的作用包括两个方面:(1)去除谐振腔面因与空气接触而产生的表面自然氧化物、污染及表面缺陷,钝化层材料饱和谐振腔面悬挂键,降低表面态密度;(2)在谐振腔面上形成致密的钝化层,确实隔绝半导体与外界,避免再氧化。进一步,钝化层和保护层在同一含硫的化合物溶液中制作形成,能够简化制作流程,提高谐振腔面钝化膜的制作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作扼要地介绍。其中:

图1是本申请半导体激光器件的谐振腔面钝化膜一实施方式的结构示意图;

图2是本申请半导体激光器件一实施方式的结构示意图;

图3是本申请半导体激光器件的谐振腔面钝化膜的制作方法一实施方式的流程图;

图4是本申请半导体激光器件一具体激光二极管谐振腔面完成钝化膜的示意图;

图5是本申请半导体激光器件的谐振腔面钝化膜的制作方法一具体实施例中谐振腔面钝化以及以PCD制备宽带隙硫氧化物保护层的装置的示意图。

图6是本申请将硫化钝化和Zn(S

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部实施例。

在详细说明本申请之前,先介绍与本申请相关的现有技术的情况。

半导体激光器的谐振腔面钝化技术是提高发生COMD的阈值,同时减缓COMD的有效方法之一,可提高半导体激光器的抵抗COMD能力和可靠性,延长其使用寿命。现有技术中缓解谐振腔面灾变问题最成功的钝化技术是在超高真空中解离晶片产生巴条并于谐振腔面镀硅,但是这种钝化方法操作不易、成本昂贵、生产效率低,于是需要在大气环境解离巴条,然后进行谐振腔面钝化的技术。大气环境解离巴条后的谐振腔面钝化技术主要原则包括两个方面:首先,去除谐振腔面因与空气接触而产生的表面自然氧化物、污染及表面缺陷,制作钝化层饱和谐振腔面悬挂键,并隔绝半导体与外界接触,防止半导体再氧化,通常采用湿法或者干法的方式;其次,在谐振腔面上形成致密的介质薄膜,保护钝化层,使得钝化层长期有效,通常采用物理气相沉积或化学气相沉积。

硫化方法是一种去除化合物半导体表面自然氧化物、污染及表面缺陷的有效方法,能够提高半导体激光器件发生COMD的阈值。硫化方法有湿法硫化和干法硫化之分,报道较多的是湿法硫化,主要是利用含硫的溶液和半导体反应,而干法硫化则是一般应用含硫的等离子体对半导体进行处理。半导体激光器谐振腔面的湿法硫化是指将谐振腔面浸泡在含硫的溶液中,例如,硫化铵((NH

本申请在半导体激光器件的谐振腔面覆盖一层硫化钝化层后,立即在钝化层上覆盖一层保护层,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料,可以防止谐振腔面的硫消失。本申请的半导体激光器件的谐振腔面钝化膜的作用主要包括两个方面,即是钝化效果和其稳定性。选择宽带隙硫氧化物材料作为保护层材料可以防止保护层材料对激光的吸收,防止钝化层材料失效,通过这种方式,能够提升半导体激光器件抵抗COMD能力,使得半导体激光器件最高输出功率提高,并且谐振腔面钝化膜长时间有效,进而增强半导体激光器件的可靠性,延长半导体激光器件的使用寿命。

下面结合附图和实施方式对本申请进行详细的说明。

参阅图1,图1是本申请半导体激光器件的谐振腔面钝化膜一实施方式的结构示意图,该谐振腔面钝化膜100包括:钝化层101和保护层102。

其中,钝化层101覆盖在半导体激光器件的谐振腔面;保护层102覆盖在钝化层101上,钝化层101和保护层102在同一含硫的化合物溶液中制作形成,保护层102的材料为宽带隙材料。

在实际应用中,保护层102的宽带隙材料的薄膜可以是后续的半导体激光器件的谐振腔面光学薄膜的一部分组成部分或者全部作为半导体激光器件的谐振腔面光学薄膜的组成部分,完成谐振腔面钝化膜100后可以再镀上其它材料薄膜以调整反射率,达到半导体激光器件设计的特性,例如:于半导体激光器件的一端谐振腔面镀上Al

本申请实施方式中,在半导体激光器件的谐振腔面覆盖一层钝化层101后,再立即在钝化层101上覆盖一层保护层102,保护层102的材料为宽带隙材料,可以防止谐振腔面的钝化层101的失效。本申请的半导体激光器件的谐振腔面钝化膜100的作用主要包括两个方面,即是钝化效果和其稳定性。选择立即沉积宽带隙材料作为保护层102的材料可以防止钝化层101的材料的氧化或挥发,防止钝化层101的材料失效,同时防止保护层102材料对激光光子的吸收,通过这种方式,能够使谐振腔面钝化膜100长时间有效,提高发生COMD的阈值,进而可以保证半导体激光器件的可靠性,延长半导体激光器件的使用寿命。进一步,因钝化层101和保护层102在同一含硫的化合物溶液中制作形成,能够简化制作流程,提高谐振腔面钝化膜的制作效率。

在一实施方式中,钝化层101为半导体激光器件的谐振腔面半导体外延材料在含硫的化合物溶液中与含硫的化合物进行反应后所形成的含硫薄膜。

半导体激光器件的谐振腔面与含硫的化合物进行反应后所形成的硫化物薄膜,可以通过干法工艺形成,也可以通过湿法工艺形成。报道较多的是湿法硫化,主要是利用含硫的化合物溶液和半导体反应,而干法硫化则是应用含硫的等离子体对半导体进行处理。一般半导体激光器件的谐振腔面的湿法硫化是指将谐振腔面浸泡在含硫的化合物溶液中,例如,硫化铵、硫化钠、硫脲或硫代乙酰胺的水溶液或/和有机溶液,以去除谐振腔面的自然氧化物及污染,然后在谐振腔面上形成硫化物钝化层,即硫化反应后的含硫薄膜。本申请的实例则可以采用硫代硫酸盐取代上述的硫化物,具体地,所述含硫的化合物溶液至少含有硫代硫酸盐的硫化物溶液,其溶剂为水或有机溶液,或是水和有机溶液的混合溶液。采用硫代硫酸盐的另一项优点是无臭味,对环境保护有益,不像上述硫化铵、硫化钠、硫脲或硫代乙酰胺等会散发臭味。

在一实施方式中,硫化钝化法中的化学溶液含有硫代硫酸根离子(S

其中,钝化层101的厚度为数个原子层至数十个原子层厚度。

在一实施方式中,保护层102的材料为宽带隙硫氧化物材料;保护层102的厚度为1-800nm,例如:1nm、5nm、10nm、100nm、200nm、400nm、600nm或800nm等等。

在本实施方式中,保护层102的材料选择为宽带隙硫氧化物材料,一方面可以防止保护层102材料对激光光子的吸收,防止钝化层101材料的氧化或挥发,而且钝化层101与保护层102二者材料均为含硫化合物,材料互相匹配;另一方面是以宽带隙硫氧化物材料作为保护层102的材料,该材料的形成工艺可以与硫化物钝化层的工艺匹配,也就是两者工艺是于同一含硫的化合物溶液中完成。

在一具体实施方式中,湿法工艺沉积硫氧化物薄膜的方法包括PCD(Photochemical Deposition,光化学沉积)、化学浴沉积(Chemical Bath Deposition,CBD)、电镀等。

与其他方法比较,PCD法具有沉积区域选择性(即只在紫外光照射的区域沉积硫氧化物薄膜)、工艺简便、成本低廉、无需昂贵的真空装置、实验条件容易操控以及容易和钝化层的湿法硫化制程匹配整合的优点。

其中,在宽带隙硫氧化物薄膜(保护层)的沉积过程中,采用紫外光照射半导体激光器件的谐振腔面。进一步,采用紫外光的照射方式为持续照射或间歇照射。进一步,紫外光的波长小于400nm。紫外光的光源包括Ar

在一实施方式中,PCD法中的化学溶液含有硫代硫酸根离子(S

在一实施方式中,PCD方法中,其化学溶液至少含有锌、镉、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟、锡、锑、铋或锰之一的离子或络离子作为宽带隙硫氧化物的阳离子的来源。

以硫氧化锌为例,PCD系统中的溶液的酸碱度、沉积温度、紫外光照射方式和时间、Zn对S当量比例、金属离子络合剂、紫外光照射穿透溶液到谐振腔面的距离等会影响到宽带隙硫氧化物薄膜的沉积速率、含氧量、应力状态、透射率、致密性、表面形貌等。只要采用合适的溶液配方和参数,PCD宽带隙硫氧化物薄膜可以达到沉积速率高、含氧量低、应力小、透射率大、致密性高、薄膜均匀覆盖的特性。其中,PCD可以通过紫外光的选择性照射来准确控制宽带隙硫氧化物薄膜的沉积位置,采用紫外光选择性的照射半导体激光器件的谐振腔面,使硫氧化物薄膜只在谐振腔面上沉积,这正好满足谐振腔面钝化膜的要求,避免在非谐振腔面区域的沉积,使该技术便于半导体激光器件的制作工艺整合。

列举PCD硫化锌(ZnS)薄膜的化学反应说明区域选择性沉积,硫化锌产生的化学反应式为:

Zn

其中需要锌离子,硫原子和电子;

硫代硫酸根的光化学反应可提供硫原子和电子,其反应为:

S

2S

S

其中,hν代表紫外光光子。

锌离子可由添加含锌的盐类提供,由此,溶液中含有反应生成硫化锌的必要成分,再以紫外光照射,则可产生硫化锌薄膜。

另外,硫代硫酸是二质子酸,在水溶液中会解离产生HS

在温度恒定下H

在酸性溶液中,硫代硫酸根离子和氢离子反应会产生硫原子,反应为:

此反应虽然提供硫原子,但在无紫外光照射的情况下,不产生电子,所以无法生成ZnS薄膜,只有紫外光照射的区域才有ZnS薄膜的沉积,这就是PCD的区域选择性的体现,并同时提供硫化钝化的契机。

PCD的溶液中锌离子来源于含锌的盐类,例如:硫酸锌(ZnSO

PCD反应进行时,尚有其它平行化学反应亦同时发生,包括溶液中金属离子与OH

因此,镀膜里不可避免的含有氧,主要是因为水分子和上述与氢氧结合的金属离子随硫化物沉积而夹杂于镀膜里,一般以Zn(S,O,OH)或是Zn(S,OH)的形式表示,其中氢含量不容易测量,并且一般氢对应用上无重大影响,所以常将氢忽略,因此,对于此类硫化物镀膜本申请以M

在制作保护层的PCD反应进行前是钝化层的形成,此阶段使用的溶液与前述PCD法制作保护层的溶液是同一溶液,但是无紫外光照射,所以PCD反应不发生,不会生成硫氧化物,例如:Zn(S

上述形成钝化层101对应的硫化反应需慎选含硫的反应物,有些硫化物溶于水后会产生S

上述硫化反应形成钝化层的过程仅叙述含硫阴离子与谐振腔面的硫化反应,然而,溶液里尚存在金属阳离子,还必须考虑金属离子与谐振腔面的化学反应,可能存在其它与硫化竞争的化学反应。当溶液里金属离子的电化学势能相对于外延或衬底材料的电化学势能较高时,外延或衬底材料会氧化,转变成离子,溶于溶液里,同时,溶液里存在的金属离子会还原为金属原子而附着于谐振腔面,可以用下列简化的化学反应式示意说明:

M

M

M

以铜为例,溶液里如果含有铜离子,其电化学势能较外延材料例如:InGaAs或InGaP或是衬底材料例如:GaAs或InP为高,因此,铜离子会还原为铜原子,而附着于外延材料或衬底材料表面,形成铜镀膜,破坏钝化膜结构。由此,在设计钝化膜结构时必须依据外延和衬底材料审慎选择保护层的材料,避免于钝化工艺时产生金属镀膜而夹杂于钝化膜与外延半导体材料之间。基于以上考虑,硫化锌是不错的选择之一,锌离子的电化学势能较低,钝化工艺时不会被还原成金属锌,并且,其带隙宽度(3.54eV)较大,大于大部分半导体激光器件的光子能量,对激光吸收非常低,因此,本申请主要以硫化锌为例加以说明,选择其它硫化物带隙宽度较小者,需满足保护层材料的带隙宽度大于激光的光子能量原则,以避免激光被大量吸收,降低COMD的抵抗力与可靠性。

在一实施方式中,宽带隙硫氧化物材料具体包括:Zn(S

进一步,保护层102的材料为含有宽带隙硫氧化物材料的混合物;例如:含有宽带隙硫氧化物材料的混合物包括:Zn(S

进一步,保护层102的材料为宽带隙硫氧化物的合金材料;例如:宽带隙硫氧化物的合金材料包括(Zn

以上这些单一或混合或合金的硫氧化物可以是结晶结构或是非晶形的(Amorphous),或是此两种结构的混合体。

以Zn(S

参见图2,图2是本申请半导体激光器件一实施方式的结构示意图,半导体激光器件200包括谐振腔面钝化膜100,谐振腔面钝化膜100是如上任意一个的谐振腔面钝化膜。相关内容的详细说明请参见上述谐振腔面钝化膜100的详细说明,在此不再赘叙。

参见图3,图3是本申请半导体激光器件的谐振腔面钝化膜的制作方法一实施方式的流程图,该方法可以制作上述半导体激光器件的谐振腔面钝化膜,相关内容的详细说明请参见上述半导体激光器件的谐振腔面钝化膜,在此不再赘叙。

该方法包括:步骤S101和步骤S102。

步骤S101:在半导体激光器件的谐振腔面覆盖一层硫化钝化层的薄膜。

步骤S102:在钝化层上覆盖一层保护层的薄膜,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料。

其中,钝化层与保护层在同一含硫的化合物溶液中制作形成。

本申请实施方式中,在半导体激光器件的谐振腔面覆盖一层钝化层后,再立即在钝化层上覆盖一层保护层,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料,可以防止谐振腔面的钝化层的氧化或挥发而导致的钝化作用的失效。本申请的导体激光器件的谐振腔面钝化膜的作用主要包括两个方面,即是钝化效果和其稳定性。选择宽带隙硫氧化物材料为保护层材料可以降低保护层材料对激光光子的吸收,防止钝化层材料的氧化或挥发,防止钝化层材料失效,通过这种方式,能够使谐振腔面钝化膜长时间有效,提高发生COMD的阈值,进而可以保证半导体激光器件的可靠性,延长半导体激光器件的使用寿命。

其中,步骤S101具体可以包括:将半导体激光器件的谐振腔面与含硫的化合物溶液进行反应后形成覆盖在谐振腔面的一层含有硫和硫化物的薄膜,钝化层的厚度为数原子层至数十原子层。其中,采用湿法硫化法在半导体激光器件的谐振腔面上形成钝化层;湿法硫化法采用含硫的化合物溶液,含硫的化合物溶液含有:硫代硫酸根;含硫的化合物溶液的溶剂为水或有机溶剂,或是水和有机溶剂的混合溶液。

其中,步骤S102具体可以包括:采用PCD方法在钝化层上覆盖一层保护层的薄膜。其中,使用的含硫的化合物溶液含有硫代硫酸根离子作为宽带隙硫氧化物的硫的来源;含硫的化合物溶液还包含:锌、镉、镁、钙、锶、钡、铝、镓、铟、锡、锑、铋或锰的离子或络离子中的至少一种,作为阳离子的来源。

其中,紫外光的波长小于400nm;紫外光的光源包括:Ar

其中,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料;保护层的厚度为1-800nm。

参见图4,图4所示为激光芯片谐振腔面进行湿法硫化钝化,然后立即采用PCD形成宽带隙硫氧化物薄膜,制作而成的激光二极管的示意图。图中谐振腔面依次分别覆盖着硫化反应后含硫化物和硫的薄膜1和宽带隙硫氧化物薄膜2,其中,外延的结构包括:有源层3、波导层4、n型包层5、p型包层6、n型半导体基底7、n面金属电极8、p面金属电极9、p型重掺杂半导体层10。其中,有源层3、波导层4和包层5、6、半导体基底7分别对应不同材料,例如:波长为630-680nm的InGaP/[(Al

以下列举一个具体的实施例来说明本申请的制程方法以及该方法制备得到的钝化膜和激光二极管器件,具体说明如下:

采用湿法硫化反应实现钝化,于谐振腔面进行硫化反应形成硫化物薄膜,以作为钝化层,其次采用PCD方法制备硫氧化物薄膜,在此首先以Zn(S

首先说明制作湿法硫化和Zn(S

1)制作钝化膜的溶液配制:

以纯水为溶剂,组分为:

硫酸锌(ZnSO

硫代硫酸钠(Na

柠檬酸钠(Na

溶液配制均保持室温,溶剂为去离子水,其电阻抗大于18MΩ·cm,在配制溶液前先将纯度99.9999%的氮气通入去离子水中30分钟,氮气泡会带出溶解于水中的气体,包括氧和二氧化碳等,如此可以减缓硫代硫酸根被氧化,溶液更稳定,使用寿命更长;然后将特定重量的硫酸锌、柠檬酸钠和硫代硫酸钠分别溶解于少量去离子水,其次将硫酸锌溶液与柠檬酸钠溶液混合,并使用陶瓷磁子搅拌器对溶液进行搅拌,其后,将硫代硫酸钠溶液加入前述之硫酸锌与柠檬酸钠混合溶液,并进行搅拌,搅拌2分钟后将此溶液装入容积瓶,然后加少量水于容积瓶至特定体积并混合均匀,以达到前述的溶液组分,最后用浓硫酸和氢氧化钠的水溶液将制程溶液的pH值调节至5.7,准备妥善备用。

2)钝化膜制作的装置:

制程的装置如图5所示,溶液置放于图5的石英器皿中,溶液温度可由磁子搅拌器加热升温,溶液温度控制于30℃,并持续通入氮气。

紫外光光源采用20W的XeI*准分子灯(excimer lamp),辐射主峰波长在253nm,使用汇聚透镜将紫外光汇聚在半导体激光器件的谐振腔面(分别前谐振腔面和后谐振腔面),于谐振腔面位置紫外光的功率密度约100~300mW/cm

3)巴条谐振腔面制作钝化膜的步骤:

首先,将制作完成激光器件的晶片于大气环境中劈裂成巴条;其次,使用聚四氟乙烯材质的夹具夹住巴条,可一次同时夹持多根巴条形成巴条平行堆叠;再将巴条浸入图5的溶液中进行硫化钝化(此时紫外光灯未开启),钝化时间为5-30min;硫化钝化完成后,谐振腔面形成钝化层,然后,开启紫外光光源,进行保护层Zn(S

经过上述的硫化钝化以及Zn(S

另外,也可以对钝化膜制作完成的巴条进行热处理,以提高钝化层的光穿透率,但是热处理的温度不宜高过之前晶片制程中的最低温度,以免损伤激光器。

后续巴条可以根据半导体激光器件的特性需求,在前后谐振腔面上另外镀制所需反射率的光学膜层,或是再进一步切割巴条成单一芯片或阵列。

为得知Zn(S

基于以上,将一波长1064nm的大功率激光器巴条的谐振腔面如上制程进行硫化钝化并镀上Zn(S

另一实施例是以Mn(S

另一实施例是保护层的材料为宽带隙硫氧化物的合金材料:Al参杂的Zn(S

硫酸锌(ZnSO

硫酸铝(Al

水合肼(hydrazine hydrate

氨水浓度为0.012M,作为锌和铝离子的络合剂;

硫代硫酸钠(Na

应用此溶液得到镀膜的带隙宽度约为3.7eV,以及x≈0.07,δ≈0.02,亦即镀膜为(Zn

上述三个实施例均使用硫代硫酸根作为硫化钝化以及镀制硫氧化物保护层的硫来源,但实际上除了硫代硫酸根外尚有其它物质,亦显示同样的效果,其它物质包括以下三类:硫代磺酸根(R-S

1)硫代磺酸根(R-S

2)硫代磷酸根(SPO

3)二硫代磷酸根(S

以上所述盐类包括金属盐和铵盐。

由上述三个实施例可归纳得知半导体激光器的谐振腔面经由湿法硫化后再实施PCD镀制宽带隙硫氧化物保护膜可有效的提升半导体激光器件抵抗COMD能力,并因此确保半导体激光器件的使用寿命,除了工艺的独特性外,亦显示此钝化膜材料与结构的优越性;另外,此钝化膜材料与结构亦可以应用其它方法制作,例如,钝化层可以应用等离子硫化产生,然后以等离子技术镀制硫氧化物保护层,但是工艺稍微复杂,此方法增加工艺的复杂性和钝化层硫的挥发风险,使得激光性能下降;另一方法是以湿法硫化形成钝化层,其后以CBD或是电镀等方法制硫氧化物作保护层。这些方法的结合理论上可以制作出与本申请非常类似的钝化膜,但是工艺简便和成本均不如本申请所揭露的技术。

本申请实施方式中,在半导体激光器件的谐振腔面形成一层钝化层后,再在钝化层上覆盖一层保护层,保护层的材料为宽带隙硫氧化物材料,可以防止谐振腔面的钝化层的氧化或挥发而导致的钝化作用的失效。本申请的半导体激光器件的谐振腔面钝化膜的作用主要包括两个方面,即是钝化效果和其稳定性。选择宽带隙硫氧化物材料作为保护层材料可以防止保护层材料对激光光子的吸收,防止钝化层材料的氧化或挥发,防止钝化层材料失效,提升半导体激光器件抵抗COMD能力,通过这种方式,能够使谐振腔面钝化膜长时间有效,进而可以保证半导体激光器件的可靠性,延长半导体激光器件的使用寿命。进一步,钝化层和保护层在同一含硫的化合物溶液中制作形成,能够简化制作流程,提高谐振腔面钝化膜的制作效率。

综上所述,本申请的半导体激光器件的谐振腔面钝化技术结合了湿法硫化钝化和光化学沉积宽带隙硫氧化物薄膜的方法,其中,PCD是一种区域选择性沉积,其所形成的硫氧化物薄膜只发生于紫外光照射的区域,即半导体激光器件的谐振腔面,本申请创新之处在于湿法硫化钝化和PCD工艺是使用一种溶液,先将半导体激光器件浸入上述溶液里,进行谐振腔面硫化的钝化反应,然后开启紫外灯,PCD反应开始发生,进行保护层区域选择性镀制,形成钝化膜,这种谐振腔面钝化膜技术是一种新的半导体激光器件有效抵抗COMD的方法。本申请实施例虽然揭示使用紫外灯,然而紫外光波长的激光也具有同样效果,但是紫外光波长的激光设备价格较紫外灯高昂很多,对生产成本不利。

以上所述仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

相关技术
  • 半导体激光器件的谐振腔面钝化膜、制作方法及器件
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技术分类

06120115933804