一种垂直腔面发射激光器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，包括：在P型分布式布拉格反射镜远离量子阱的一侧设置有环形凹槽，在N型分布式布拉格反射镜靠近量子阱的一侧设置有氧化图案层，氧化图案层定义出射光束的窗口区域，通过环形凹槽限制P型分布式布拉格反射镜的反射光范围，结合环形凹槽在衬底上的正投影区域至少部分位于窗口区域在衬底上的正投影区域，达到缩小窗口区域出射光束的范围，改善出射光束在目标区域的光斑模态，使其更接近理想的高斯模态。在改善光斑模态的同时，还可以利用在环形凹槽内填充的导电层的导电特性避免增加电流密度，增加散热量，便于实现器件的良好散热性能。便于实现器件的良好散热性能。便于实现器件的良好散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，具体而言，涉及一种垂直腔面发射激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体激光器被用于许多需要高功率照明的成像应用中，垂直腔面发射激光器(VCSEL)由于其在低功率、高频等方面的优越性和制造上的优势，在众多半导体激光器中得到了广泛的应用。
[0003]现有VCSEL结构通常设置有氧化层，在氧化层上形成氧化孔以达到电流局限的效果，但是由于氧化孔内的电流密度不均匀，造成光斑模态不佳,因此，为了改善光斑模态，通常选择缩小氧化孔进行改善，导致电流密度上升，发热增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，通过破坏部分DBR反射镜来改善光斑模态,同时不造成发热量的增加。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施用的技术方案如下：
[0006]本专利技术实施例的一方面，提供一种垂直腔面发射激光器，衬底，在衬底上依次设置P型分布式布拉格反射镜、量子阱、N型分布式布拉格反射镜和接触层，在P型分布式布拉格反射镜远离量子阱的一侧形成有环形凹槽，在环形凹槽内填充有导电层，在N型分布式布拉格反射镜靠近量子阱的一侧设置有氧化图案层，氧化图案层用于定义出射光束的窗口区域，环形凹槽在衬底上的正投影区域至少部分位于窗口区域在衬底上的正投影区域内。
[0007]可选的，环形凹槽在衬底上的正投影区域覆盖氧化图案层在衬底上的正投影区域。
>[0008]可选的，在接触层上设置有第一电极层，在衬底背面设置有第二电极层。
[0009]可选的，在衬底和导电层之间还设置有相互键合的第一金属层和第二金属层。
[0010]可选的，导电层为金层。
[0011]本专利技术实施例的另一方面，提供一种垂直腔面发射激光器制备方法，方法包括：在支撑结构上依次形成接触层、N型分布式布拉格反射镜、量子阱和P型分布式布拉格反射镜；在N型分布式布拉格反射镜靠近量子阱的一侧通过氧化形成氧化图案层，其中，氧化图案层用于定义出射光束的窗口区域；通过光刻在P型分布式布拉格反射镜上形成环形凹槽，其中，环形凹槽在支撑结构上的正投影区域至少部分位于窗口区域在支撑结构上的正投影区域；在环形凹槽内填充导电层；在导电层上通过金属键合设置衬底；去除支撑结构。
[0012]可选的，环形凹槽在衬底上的正投影区域覆盖氧化图案层在衬底上的正投影区域。
[0013]可选的，在导电层上通过金属键合设置衬底包括：在导电层上形成第一金属层；在衬底上形成第二金属层；第一金属层和第二金属层相互键合。
[0014]可选的，在去除支撑结构之后，方法还包括：在接触层远离衬底的一侧形成有第一电极层；在衬底远离接触层的一侧形成有第二电极层。
[0015]可选的，导电层为金层。
[0016]本专利技术的有益效果包括：
[0017]本专利技术提供了一种垂直腔面发射激光器及其制备方法，包括：衬底，在衬底上依次设置P型分布式布拉格反射镜、量子阱、N型分布式布拉格反射镜和接触层，在N型分布式布拉格反射镜靠近量子阱的一侧设置有氧化图案层，氧化图案层用于定义出射光束的窗口区域，在P型分布式布拉格反射镜远离量子阱的一侧设置有环形凹槽，在环形凹槽内填充有导电层，如此，便可以利用在P型分布式布拉格反射镜上形成环形凹槽来破坏P型分布式布拉格反射镜在环形凹槽位置处反射光束的能力，由此，可以通过环形凹槽的设置来限制P型分布式布拉格反射镜的反射光范围，结合环形凹槽在衬底上的正投影区域至少部分位于窗口区域在衬底上的正投影区域，从而达到进一步缩小窗口区域出射光束的范围，改善出射光束在目标区域的光斑模态，使其更接近理想的高斯模态。在改善光斑模态的同时，还可以利用在环形凹槽内填充的导电层的导电特性避免增加电流密度，降低发热量，便于实现器件的良好散热性能。同时，由于导电层与衬底直接接触或间接接触，还可以进一步的增加器件的散热效果，以便于使得器件能够长时间的持续工作。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器制备方法的流程示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之一；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之二；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之三；
[0023]图5为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之四；
[0024]图6为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之五；
[0025]图7为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之六；
[0026]图8为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之七；
[0027]图9为本专利技术实施例提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图之八。
[0028]图标：100
‑
支撑结构；200
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衬底；211
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第一金属层；212
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第二金属层；220
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导电层；230
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P型分布式布拉格反射镜；240
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量子阱；250
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N型分布式布拉格反射镜；251
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氧化图案层；260
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接触层；270
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第一电极层；280
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第二电极层；300
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光刻胶。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0030]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本专利技术的保护范围内。
[0031]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0032]在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]本专利技术实施例的一方面，提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：衬底，在所述衬底上依次设置的P型分布式布拉格反射镜、量子阱、N型分布式布拉格反射镜、接触层，在所述P型分布式布拉格反射镜远离所述量子阱的一侧形成有环形凹槽，在所述环形凹槽内填充导电层，在所述N型分布式布拉格反射镜靠近所述量子阱的一侧设置有氧化图案层，所述氧化图案层用于定义出射光束的窗口区域，所述环形凹槽在所述衬底上的正投影区域至少部分位于所述窗口区域在所述衬底上的正投影区域内。2.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述环形凹槽在所述衬底上的正投影区域覆盖所述氧化图案层在所述衬底上的正投影区域。3.如权利要求1或2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，在所述接触层上设置有第一电极层，在所述衬底背面设置有第二电极层。4.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，在所述衬底和所述导电层之间还设置有相互键合的第一金属层和第二金属层。5.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述导电层为金层。6.一种垂直腔面发射激光器制备方法，其特征在于，所述方法包括：在支撑结构上依次形成接触层、N型分布式布拉格反射镜、量子阱和P型分布式布拉格反...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，曾评伟，范纲维，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：