PCSEL常见的加工方法有3种。
第一种方法是晶圆键合,如下左图所示。其制作工艺如下:首先在一块晶圆上外延生长N型包覆层和有源区层;然后在另一片晶圆上外延生长P型包覆层和光子晶体层,并刻蚀光子晶体结构。最后,通过晶圆键合将两个晶圆键合在一起。然而,晶圆键合过程会在键合界面上产生许多缺陷,导致激光的严重吸收以及费米能级钉扎导致电性能恶化。这种方法目前基本不用。
第二种方法是二次外延,如下中图所示。制作工艺为:首先在晶圆上外延延伸N型包覆层、有源区层和光子晶体层,并在光子晶体层上刻蚀出光子晶体结构;然后,清洗晶圆表面,并在光子晶体层上刻蚀出光子晶体结构。再次外延生长P型包覆层和欧姆接触层。这是目前主流的加工方式。难点在于保留孔隙的二次外延。要么没有外延设备,要么有设备但二次外延技术不成熟。
第三种方法是表面蚀刻,如下右图所示。制作流程为:首先在晶圆上外延完成N型包层、有源区层、P型包层、欧姆接触层等整个激光外延结构;然后,直接从表面的欧姆接触层开始刻蚀光子晶体层,刻蚀到有源区附近。目前,已有一些相关文件。困难在于,当使用薄的P型包层时,光损耗较大,而当使用厚的P型包层时,需要对孔隙进行深蚀刻。
发光方向由加工后的电极决定,不限于下图中标记的形式。