本申請涉及半導(dǎo)體激光器的工藝，具體而言，涉及一種半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法和半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體激光器芯片制備過程中，需要沿晶面解理形成兩個平行的鏡面構(gòu)成諧振腔，這一過程不可避免地會破壞少量化學(xué)鍵，增加腔面的表面態(tài)密度。表面態(tài)的存在對半導(dǎo)體激光器芯片的電荷傳輸、電阻率等物理性質(zhì)有較大影響，且當(dāng)解理面暴露在大氣環(huán)境中，表面懸掛鍵與氧結(jié)合后，生成不規(guī)則的氧化物缺陷，形成非輻射復(fù)合中心，會使腔面光學(xué)災(zāi)變損傷（cod）發(fā)生的可能性大大升高。為改善腔面界面狀態(tài)和便于前后腔面的光學(xué)介質(zhì)膜生長，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用真空解理的方式在超高真空設(shè)備中完成解理步驟，然后直接生長一層鈍化層，該方法雖然保證了良好的器件性能，但操作復(fù)雜、效率低下，且手動解理過程還容易造成腔面破損。為此，現(xiàn)有技術(shù)中也采用大氣解理的方式，在大氣中使用晶圓裂片設(shè)備完成解理操作后，然后再在超高真空設(shè)備中對腔面生長鈍化層。但是，該方法有時仍然無法避免腔面的表面態(tài)密度增加以及腔面光學(xué)災(zāi)變損傷，從而影響了半導(dǎo)體激光器性能和可靠性。因此，亟需一種改進(jìn)的腔面處理工藝來解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請?zhí)岢鲆环N半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法和半導(dǎo)體激光器，可以降低gaas基半導(dǎo)體激光器腔面的表面態(tài)密度，增強抗光學(xué)災(zāi)變損傷性能，從而提高半導(dǎo)體激光器的性能和可靠性。

2、第一方面，本申請實施例提出一種半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，所述方法包括：

3、將經(jīng)過大氣解理和預(yù)處理的激光器芯片堆疊放置到進(jìn)樣腔，在第一真空環(huán)境下進(jìn)行第一溫度區(qū)間下的第一熱處理；

4、將所述激光器芯片堆疊放置到生長腔在第二真空環(huán)境下加熱到第二溫度區(qū)間進(jìn)行第二熱處理，并通過注入還原性氣體對所述激光器芯片的腔面的gaas基底表面進(jìn)行沖擊以去除表面氧化物，隨后加熱至第三溫度區(qū)間進(jìn)行第三熱處理；

5、通過注入含氟離子源氣體對所述gaas基底表面進(jìn)行表面氟化處理以在所述gaas基底表面生成寬禁帶的第一厚度的金屬氟化層，隨后降溫到所述第二溫度區(qū)間，通過注入含氫氮離子源氣體和蒸鍍金屬鋁源，在所述金屬氟化層之上生成第二厚度的氫化氮化鋁層，得到所述金屬氟化層和氫化氮化鋁層構(gòu)成的鈍化層。

6、在優(yōu)選的實施方式中，所述金屬氟化層包括氟化鎵（gaf3），所述第一厚度與第二厚度之間的比例滿足1:2.5~1:3的比例關(guān)系。

7、在優(yōu)選的實施方式中，所述第一厚度為2~5nm，所述第二厚度為5~15nm。

8、在優(yōu)選的實施方式中，所述第一溫度區(qū)間包括80~100℃，第二溫度區(qū)間包括300~350℃，第三溫度區(qū)間包括500~550℃。

9、在優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括：

10、在所述鈍化層生長結(jié)束后，結(jié)束蒸鍍，保持加熱至所述第二溫度區(qū)間，通過注入含氫離子源氣體，對所述鈍化層進(jìn)行退火處理。

11、在優(yōu)選的實施方式中，所述預(yù)處理包括：將所述激光器芯片放入去離子水中超聲處理，同時在去離子水中通入氧化性氣體，以在所述激光器芯片的腔面的gaas基底表面形成氧化物。

12、在優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括：

13、通過沉積鍍膜工藝在所述激光器芯片的前腔的鈍化層之上依次沉積第三厚度的類金剛石薄膜、第四厚度的二氧化硅薄膜、第五厚度的氧化鋁薄膜或氮化鋁薄膜、第六厚度的二氧化硅薄膜，以形成復(fù)合增透膜。

14、在優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括：

15、通過沉積鍍膜工藝在所述激光器芯片的后腔的鈍化層之上循環(huán)交替沉積第七厚度的類金剛石薄膜和第八厚度的二氧化硅薄膜，并在最后一層二氧化硅薄膜之上沉積第九厚度的類金剛石薄膜，以形成復(fù)合高反膜；或者，通過沉積鍍膜工藝在所述激光器芯片的后腔的所述鈍化層之上沉積第七厚度的類金剛石薄膜，并在所述類金剛石薄膜之上循環(huán)交替沉積第八厚度的二氧化硅薄膜、第九厚度的五氧化二鉭薄膜，并在最后一層第八厚度的二氧化硅薄膜之上沉積第十厚度的五氧化二鉭薄膜，以形成復(fù)合高反膜。

16、第二方面，本申請實施例提出一種半導(dǎo)體激光器，包括：

17、形成于腔面的gaas基底表面的第一厚度的金屬氟化層和第二厚度的氫化氮化鋁層構(gòu)成的鈍化層。

18、在優(yōu)選的實施方式中，所述半導(dǎo)體激光器還包括：

19、形成于前腔的鈍化層之上的依次由第三厚度的類金剛石薄膜、第四厚度的二氧化硅薄膜、第五厚度的氧化鋁薄膜或氮化鋁薄膜、第六厚度的二氧化硅薄膜構(gòu)成的復(fù)合增透膜；

20、形成于后腔的鈍化層之上的依次由循環(huán)交替的第七厚度的類金剛石薄膜、第八厚度的二氧化硅薄膜，以及最后一層二氧化硅薄膜之上的第九厚度的類金剛石薄膜構(gòu)成的復(fù)合高反膜；或者，依次由第七厚度的類金剛石薄膜、循環(huán)交替的第八厚度的二氧化硅薄膜和第九厚度的五氧化二鉭薄膜，以及在最后一層第八厚度的二氧化硅薄膜之上的第十厚度的五氧化二鉭薄膜構(gòu)成的復(fù)合高反膜。

21、本申請至少可以達(dá)到如下有益效果：

22、本申請實施例通過注入含氟離子源氣體對gaas基底表面進(jìn)行表面氟化處理以在所述gaas基底表面生成寬禁帶的第一厚度的金屬氟化層，并通過注入含氫氮離子源氣體和蒸鍍金屬鋁源，在所述金屬氟化層之上生成第二厚度的氫化氮化鋁層，得到所述金屬氟化層和氫化氮化鋁層構(gòu)成的鈍化層，能夠有效地阻止外界的注入載流子進(jìn)入激光器的有源區(qū)，減少了激光器腔面的非輻射復(fù)合速率，降低了激光器腔面的表面態(tài)密度，同時進(jìn)一步增強了抗光學(xué)災(zāi)變損傷（cod）性能，提高了半導(dǎo)體激光器的性能和可靠性。

23、進(jìn)一步地，本申請實施例在金屬氟化層和氫化氮化鋁層構(gòu)成的鈍化層之上分別沉積形成由兩種以上不同折射率的薄膜材料疊加形成的復(fù)合增透膜和復(fù)合高反膜，還可以進(jìn)一步地在滿足半導(dǎo)體激光器的前后腔面的光學(xué)性能要求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高半導(dǎo)體激光器的性能和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述金屬氟化層包括氟化鎵（gaf3），所述第一厚度與第二厚度之間的比例滿足1:2.5~1:3的比例關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述第一厚度為2~5nm，所述第二厚度為5~15nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述第一溫度區(qū)間包括80~100℃，第二溫度區(qū)間包括300~350℃，第三溫度區(qū)間包括500~550℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括：將所述激光器芯片放入去離子水中超聲處理，同時在去離子水中通入氧化性氣體，以在所述激光器芯片的腔面的gaas基底表面形成氧化物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述方法還包括：通過沉積鍍膜工藝在所述激光器芯片的前腔的鈍化層之上依次沉積第三厚度的類金剛石薄膜、第四厚度的二氧化硅薄膜、第五厚度的氧化鋁薄膜或氮化鋁薄膜、第六厚度的二氧化硅薄膜，以形成復(fù)合增透膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種半導(dǎo)體激光器，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光器還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開一種半導(dǎo)體激光器的腔面處理方法和半導(dǎo)體激光器，該方法將經(jīng)過大氣解理和預(yù)處理的激光器芯片堆疊放置到進(jìn)樣腔進(jìn)行第一熱處理，隨后在生長腔依次進(jìn)行第二熱處理、注入還原性氣體沖擊和進(jìn)行第三熱處理，并注入含氟離子源氣體對GaAs基底表面進(jìn)行表面氟化處理以在GaAs基底表面生成寬禁帶的第一厚度的金屬氟化層，并注入含氫氮離子源氣體和蒸鍍金屬鋁源，在金屬氟化層之上生成第二厚度的氫化氮化鋁層，得到金屬氟化層和氫化氮化鋁層構(gòu)成的鈍化層。本申請可以降低GaAs基半導(dǎo)體激光器腔面的表面態(tài)密度，增強抗光學(xué)災(zāi)變損傷性能，從而提高半導(dǎo)體激光器的性能和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：徐榮靖,鄭志川,魏文超,劉中華,張繼宇,李穎,張宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：度亙核芯光電技術(shù)（蘇州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19