“…垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有圆形光斑、 小发散角、窄线宽、好的动态单模性、易与光纤耦 合、高可靠性等优势, 近年来在激光照明 [1] 、激光泵 浦、激光加工等领域已经和边发射半导体激光器有 着同等重要的地位 [2] 。进行电流限制和光学限制对 于 VCSEL 器件获取高效率激光输出至关重要, 常 用的方案有环形电极、质子注入型、嵌入型、空气 柱型、选择氧化层等 [3] 。湿法氧化具有工艺简单和 可靠性高的优势, 成为批量制造 VCSEL 中选择氧 化层的关键技术。利用湿法氧化工艺对芯片外延层 中某一层材料组分进行特殊设计, 通过刻蚀的开口 对暴露在外的这层结构进行横向氧化形成电绝缘的 选择氧化层。湿法氧化形成的光电限制孔具有良好 的电限制和折射率导引, 使得 VCSEL 可以实现极 低的阈值电流和较高的电光转换效率 [4] 。 对于 AlAs 或者 x 接近于 1 的 Al x Ga 1-x As 层, 湿 法氧化具有很高的选择性, 并能生成致密、绝缘的 氧化物对载流子进行横向限制, 同时氧化物的低折 射率能提供光学横向限制, 减少光的衍射损耗和散 射损耗, 使得制作极小尺寸和极低功耗的 VCSEL 成为可能 [5] 。但是湿法氧化存在着精确控制氧化孔 径尺寸较难的问题, 且形成的氧化层在后续的高温 过程中易出现分层等不足。氧化层的不稳定性可以 通过预加热处理、适当降低炉温、延长氧化时间及 后退火工艺等方法来解决 [6] , 因此精准控制氧化孔 径对提高 VCSEL 的光电特性尤为重要。 除了 Al 含量对氧化工艺有明显影响外, Al x Ga 1-x As 的湿法氧化对温度也极其敏感, 温度过高会使氧化 速率显著增加, 难以精确控制氧化深度 [7] [8][9] , 有效抑制断层和开裂现象, 氧化完成后 缓慢降温并继续通干燥的 N 2 气直至完全冷却。 图 1 湿法氧化实验的材料结构 [14][15][16] 。 上式求导后可变换为:…”