【技术实现步骤摘要】
本申请属于半导体，尤其涉及一种电流分布均匀的vcsel激光器、制备方法及激光设备。
技术介绍
1、vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser,垂直腔面发射激光器)是一种沿着垂直于衬底方向射出激光的半导体激光器，其具有光束集中、发散角小、有源区体积小、可以按照二维阵列点亮、成本低等优点，被广泛的应用于车载的激光设备、行车安全的车内人员监控(oms、dms)、消费级人脸识别以及大数据传输等领域。
2、vcsel的结构自下而上依次包括n型金属电极层、n型衬底层、n-dbr层、有源区、电流限制层、p-dbr层以及p型金属电极，其中n型金属电极作vcsel的阴极，p型金属电极作为vcsel的阳极，电流由p型金属电极输入，经过p-dbr层和电流限制层进入所述有源区内，电子在有源区内转换为光子，且光子在n-dbr层和p-dbr层之间不断反射放大，形成达到阈值后，激光并从低反射率的p-dbr层射出(即激光垂直于衬底层的方向射出)。
3、如图1所示，在典型的vcsel结构中，电流经p-dbr进入后，电流经氧化限制层300阻挡，其在沿着最短运动路径流动时，电荷倾向于经过发光孔200的边缘进入到有源区100内，在发光孔200的偏外围的部分电流密度较高，而在发光孔200的中间部分较低，过度集中的电流会使得部分区域发热，因此边缘区域更容易产生暗坏点，温度也较高，导致vcsel激光器的可靠性降低。
4、以及典型结构中，电荷经到达布拉格反射镜时会受到电流限制层或离子注入影响，造
5、因此，需要提出新型的vcsel结构设计方案以改善vcsel激光器的可靠性。
6、申请内容
7、本申请的一个优点是提供了一种vcsel激光器，其电流分布更加均匀。该激光器特别在第二布拉格反射镜(p-dbr)上设计了电学限制层，这一设计增加了通过发光孔中心区域的电子数量，从而提高了发光单元的发光均匀性。
8、本申请的另一个优点在于提供了一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，第二电极(p-metal)的电荷运动路径被调整，舒缓电流拥挤，减少发光孔边缘的电流密度，降低发光孔边缘的热量，提高发光单元的可靠性。
9、本申请的另一个优点在于提供了一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中第二电极与第二布拉格反射镜接面处的电阻常数降低，降低电阻及改善电压降。
10、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，包括至少一个发光单元，所述发光单元包括
11、衬底层，具有顶表面和底表面；
12、第一布拉格反射镜，位于所述衬底层的顶表面上；
13、有源区，位于所述第一布拉格反射镜远离所述衬底层的一侧；
14、电流限制层，为vcsel激光器提供光学和电学限制，该电流限制层上具有供电流和激光通过的发光孔；
15、第二布拉格反射镜，位于所述有源区远离第一布拉格反射镜的一侧；其中，
16、所述第二布拉格反射镜上具有阻挡电流的电学限制层，所述电学限制层上具有供电流通过的导电区，其中所述导电区的横截面大于所述发光孔的横截面，电流依次经导电区、出光孔后进入所述有源区内。
17、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，第二布拉格反射镜上具有多个电学限制层，多个所述电学限制层对应的导电区的横截面沿电流行进方向逐步减小。
18、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，所述电学限制层为氧化所述第二布拉格反射镜上的高铝层形成。
19、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，所述第二布拉格反射镜依次包括alx1gaas层、alygaas层、alx2gaas层、alygaas层、alx3gaas层，其中x1＞x2＞x3，且x＞＞y。
20、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，所述电学限制层为通过离子注入后形成的离子注入层。
21、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，所述离子注入层为通过控制注入离子的能量和角度形成多个所述电学限制层。
22、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，所述离子注入的能量和角度沿远离电流限制层的方向减小。
23、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器中，所述第一布拉格反射镜为n-dbr，所述第二布拉格反射镜为p-dbr。
24、本申请的另一个方面，提供了一种电流分布均匀的vcsel激光器的制程工艺，其包括如下步骤：
25、s10、通过外延生长工艺形成外延主体结构，其中，所述外延主体结构包括衬底层、第一布拉格反射镜、有源区、第二布拉格反射镜；
26、s20、形成沉积于所述外延主体结构上的第二电极；
27、s30、蚀刻去除外延结构的至少一部分，形成至少一发光单元，其中每个所述发光单元包括衬底层、第一布拉格反射镜、有源区、第二布拉格反射镜、电流扩散层以及第二电极；通过蚀刻挖孔搭配水氧化工艺在所述有源区的上方形成具有发光孔的电流限制层，或者通过离子注入工艺在所述有源区上方形成具有发光孔的电流限制层；通过水氧化工艺或多次离子注入工艺在所述第二布拉格反射镜上形成多个具有导电区的电学限制层，所述导电区的横截面大于所述发光孔的横截面，电流依次经导电区、出光孔后进入所述有源区内；
28、s40、沉积形成绝缘性的保护层；
29、s50、对所述第二电极进行形状定义，以形成p型欧姆接触层；形成电连接于所述第二电极的正电极；以及
30、s60、在所述衬底层的底部进行研磨减薄然后沉积第一电极，以形成负电极。
31、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器的制程工艺中，步骤s30包括：
32、步骤s31、获取预设的电学限制层方向；
33、步骤s32、根据预设的电学限制层方向进行水氧化或离子注入，形成多个电学限制层，且每个所述电学限制层对应的导电区的横截面沿电荷流动方向逐步减小。
34、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器的制程工艺中，所述电学限制层为通过水氧化第二布拉格反射镜中的高铝层形成。
35、在根据本申请所述的电流分布均匀的vcsel激光器的制程工艺中，多个所述电学限制层为通过多次向所述第二布拉格反射镜中注入离子形成，且每次注入离子时的注入能量和注入角度逐步减小。
36、根据本申请的又一个方面，本申请提出了一种电子设备，其包括：
37、用于投射激光的激光投射装置，其中，所述激光投射装置包括如上所述的任一高光功率的vcsel芯片中；
38、用于接收激光信号的激光接收装置；以及
39、可通信地连接于所述激光投射装置和所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电流分布均匀的VCSEL激光器，其中，包括至少一个发光单元，所述发光单元包括
2.根据权利要求1所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器，其中，第二布拉格反射镜上具有多个电学限制层，多个所述电学限制层对应的导电区的横截面沿电荷流动方向逐步减小。
3.根据权利要求1所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器，其中，所述电学限制层为氧化所述第二布拉格反射镜上的高铝层形成。
4.根据权利要求3所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器，其中，所述第二布拉格反射镜依次包括AlX1GaAs层、AlYGaAs层、AlX2GaAs层、AlYGaAs层、AlX3GaAs层，其中X1＞X2＞X3，且X＞＞Y。
5.根据权利要求1所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器，其中，所述电学限制层为通过离子注入后形成的离子注入层。
6.根据权利要求5所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器，其中，所述离子注入层为通过控制注入离子的能量和角度形成多个所述电学限制层，所述离子注入的能量和角度沿远离电流限制层的方向减小。
7.根据权利要
8.一种如权利要求1-7所述电流分布均匀的VCSEL激光器的制程工艺，其中，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器的制程工艺，其中，步骤S30包括：
10.根据权利要求9所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器的制程工艺，其中，所述电学限制层为通过水氧化第二布拉格反射镜中的高铝层形成。
11.根据权利要求9所述的一种电流分布均匀的VCSEL激光器的制程工艺，其中，多个所述电学限制层为通过多次向所述第二布拉格反射镜中注入离子形成，且每次注入离子时的注入能量和注入角度逐步减小。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，包括至少一个发光单元，所述发光单元包括
2.根据权利要求1所述的一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，第二布拉格反射镜上具有多个电学限制层，多个所述电学限制层对应的导电区的横截面沿电荷流动方向逐步减小。
3.根据权利要求1所述的一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，所述电学限制层为氧化所述第二布拉格反射镜上的高铝层形成。
4.根据权利要求3所述的一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，所述第二布拉格反射镜依次包括alx1gaas层、alygaas层、alx2gaas层、alygaas层、alx3gaas层，其中x1＞x2＞x3，且x＞＞y。
5.根据权利要求1所述的一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，所述电学限制层为通过离子注入后形成的离子注入层。
6.根据权利要求5所述的一种电流分布均匀的vcsel激光器，其中，所述离子注入层为通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾瀚升，郭铭浩，赖威廷，李念宜，
申请(专利权)人：浙江睿熙科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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