低阻抗VCSEL制造技术

在垂直腔面发射激光器(VCSEL)的示例性实施方案中，VCSEL包括p型分布式布拉格反射器(p‑DBR)层和与p‑DBR层相邻的p型欧姆(p‑欧姆)接触层。p‑DBR层可以包括氧化物孔，p‑欧姆接触层可以具有与氧化物孔对齐的开口。可以用介电材料填充开口。金属层可以耦连到p‑欧姆接触层并封装介电材料。

Low impedance VCSEL

In an exemplary implementation scheme for a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), VCSEL includes a p type distributed Prague reflector (P DBR) layer and a p type ohm (P Ohm) contact layer adjacent to the P DBR layer. The P DBR layer can include oxide pores, and the P ohmic contact layer can have an opening aligned with the oxide pores. The opening can be filled with dielectric materials. The metal layer can be coupled to the P ohmic contact layer and encapsulate dielectric materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低阻抗VCSEL
技术介绍
垂直腔面发射激光器(VCSEL)是半导体激光器二极管的一种。VCSEL可以是前面/顶部发射装置或背面/底部发射装置。对于背面发射装置，VCSEL包括厚的p-型分布式布拉格反射器(p-DBR)，其包括多于30个交替金属层。附图说明图1是根据本公开的实例VCSEL的框图；图2是根据本公开的实例VCSEL的反射层的示例性框图；图3A和图3B是本公开的示例性示意工艺流程图；且图4是用于制造本公开的实例VCSEL的示例性方法的流程图。具体实施方式本公开公开了用于背面发射VCSEL的新的反射层及其制造方法。如上所述，VCSEL是半导体发光装置的一种。VCSEL包括前面/顶部发射装置或背面/底部发射装置。背面发射VCSEL是这样的装置：其发出的光向后通过基底而不通过顶部p-DBR层。背面/底部发射装置VCSEL通常包括厚的p型分布式布拉格反射器(p-DBR)，其包括多于30个交替的高、低折射率的半导体层。厚的p-DBR层可以按多种不同的方式影响VCSEL的性能。例如，厚的p-DBR层可以具有大的串联电阻，导致大的电压降穿过p-DBR层。此外，高的电寄生效应会限制VCSEL的带宽。最后，厚的p-DBR可以具有高的热阻抗和高的电功率损耗。因此，p-DBR中产生高热量和通过p-DBR的差的热提取会限制VCSEL的带宽和可靠性。尽管这些影响性能，但是厚的p-DBR层仍被用于实现高反射率。简单地通过减少交替高、低折射率层的数量来降低p-DBR层的厚度，以避免上述性能影响会导致VCSEL由于p-DBR层反射率降低而性能劣化。通过利用薄的p-DBR层与介电增强金属镜结合，本公开的示例性实施方案避免了厚p-DBR层的性能影响。此外，由于生长的层变少以及用于生长薄的p-DBR层的时间量减少，薄的p-DBR层降低了整体成本。在一个实例中，薄的p-DBR层可以具有少于30个用于p-DBR层的交替金属层。在一个实例中，介电增强的金属镜可包括填充在p型欧姆(p-欧姆)接触层的开口中的介电材料。然后可以用反射金属覆盖或封装介电材料。介电增强的金属镜可以有助于使用薄的p-DBR层获得与使用厚p-DBR层相比相当的性能和反射率。图1示出了本公开的实例VCSEL100。VCSEL100可以是背面发射装置。换句话说，由VCSEL100发射的光可以被反射层102反射，并通过基底110发射回来，如箭头120示出的。在一个实例中，VCSEL100可以在基底110上包括反射层102、激光腔层104、具有n型欧姆(n-欧姆)接触层106的n型分布式布拉格反射器(n-DBR)层108。在一个实例中，基底110可以是半导体。用于基底110的半导体的类型可以取决于由VCSEL100发射的光所需的波长，使得特定基底在发射波长下是透明的。例如，在850纳米(nm)到1100nm之间的所需波长可以使用砷化镓(GaAs)基底。在另一个实例中，在1300nm到1550nm之间的所需波长可以使用磷化铟(InP)基底。基底110可被掺杂n型或半绝缘。在一个实施方案中，激光腔层104可以包括多个量子阱和单独的限制异质结构区。n-DBR层108可以包括高折射率层和低折射率层的交替层。在一个实例中，在使用GaAs基底的情况下，高、低折射率层可以分别包括铝镓砷化物(AlGaAs)的低浓度和高浓度的铝层。在一个实例中，高浓度可被定义为大于90％的Al。在另一个实例中，高浓度可被定义为大约92％的Al。在一个实施方案中，低浓度可被定义为少于12％的Al。在另一个实例中，低浓度可被定义为大约0％的Al。在其他实例中，如果使用磷化铟(InP)基底，这些层可以分别在不同的高、低折射率层(如InAlGaAs和InP)之间交替。在一个实施方案中，n-欧姆接触层106可以含有导电金属。在一些实施方案中，n-欧姆接触层106可以含有不同金属的层。可在n-欧姆接触层106中使用的实例金属可以包括金(Au)、锗(Ge)或镍(Ni)。在一个实例中，n-欧姆接触层106可以包括Ge层，随后是Au层，随后是Ni层，随后是另一Au层。图2示出了反射层102的更详细的图。如上所述，VCSEL100的反射层102包括薄的p-DBR层202(也被称为“p-DBR层202”)。在一个实例中，“薄”可被定义为具有少于30层。在一些实施方案中，p-DBR层202可以包括低折射率层204-1、204-2到204-N(本文单独称为低折射率层204或统称为低折射率层204)和高折射率层206-1、206-2到206-N(本文单独称为高折射率层206或统称为高折射率层206)的交替层。在一个实例中，当使用GaAs基底时，低折射率层204和高折射率层206可以包括分别具有高Al浓度和低Al浓度的AlGaAs。在一个实例中，高浓度可被定义为大于90％的Al。在另一个实例中，高浓度可被定义为大约92％或98％的Al。在一个实施方案中，低浓度可被定义为少于12％的Al。在另一个实例中，低浓度可被定义为大约0％的Al。在其他实例中，如果使用InP基底，这些层可以分别在不同的高折射率层和低折射率层(如InAlGaAs和InP)之间交替。在一个实例中，湿式氧化工艺可以选择性地氧化p-DBR层202中的低折射率层204。湿式氧化将AlGaAs转化为氧化铝，随着Al浓度的增加，氧化率提高。低折射率层204可以比高折射率层206氧化得快得多。湿式氧化工艺可以从外侧朝向p-DBR层202的中心氧化低折射率层204。可应用湿式氧化工艺，使得低折射率层204的一部分保持未氧化以产生氧化物孔208。虽然仅在图2中示出了单个氧化物孔208，但应当注意到，可以存在一个以上的氧化物孔208。氧化物孔208可以定义p-DBR层202中光被限制的区域。氧化物孔208还可以限定送到VCSEL100的电流到达氧化物孔208附近。在一个实施方案中，p型欧姆(p-欧姆)接触层210可邻近于p-DBR层应用。p-欧姆接触层210可以包括金属。在一些实施方案中，p-欧姆接触层210可包括不同金属的多个层。例如，p-欧姆接触层210可以是钛(Ti)层随后是铂(Pt)层随后是金(Au)层。在一些实例中，p-欧姆接触层210可以包括开口220。开口220可以在p-欧姆接触层210的中心。在另一个实例中，开口220可以与氧化物孔208对齐。换言之，当观察p-欧姆接触层210的俯视图时，p-欧姆接触层210可能看起来像“面包圈”形或环形。在一个实例中，p-欧姆接触层210的开口220可填充有介电材料212。介电材料212可以是折射率小于2的任何材料。在一个实例中，介电材料212可以是电绝缘的和光学透明的氧化物和氮化物。可用作介电材料212的氧化物或氮化物的一些实例可以包括二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)。在另一个实例中，介电材料212可以是任何类型的透明导电材料。透明导电材料的实例可以包括某些金属氧化物和氮化物。在替代实施方案中，介电材料212可以是空气。在这种情况下，金属层214可悬浮在p-DBR层上。在一些实施方案中，介电材料212可被填充到小于、等于或大于p-欧姆接触层210的高度。在其它实施方案中，介电材料212可以溢出，使得介电材料21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)，包括：p型分布式布拉格反射器(p‑DBR)层，其中所述p‑DBR层包括氧化物孔；与所述p‑DBR层相邻的p型欧姆(p‑欧姆)接触层，其中所述p‑欧姆接触层具有与所述氧化物孔对齐的开口；填充所述开口的介电材料；和封装所述介电材料的金属层，其中所述金属层耦连到所述p‑欧姆接触层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)，包括：p型分布式布拉格反射器(p-DBR)层，其中所述p-DBR层包括氧化物孔；与所述p-DBR层相邻的p型欧姆(p-欧姆)接触层，其中所述p-欧姆接触层具有与所述氧化物孔对齐的开口；填充所述开口的介电材料；和封装所述介电材料的金属层，其中所述金属层耦连到所述p-欧姆接触层。2.如权利要求1所述的VCSEL，其中所述p-DBR层包括堆叠的少于30层的高浓度的铝(Al)在铝镓砷化物(AlGaAs)中的层和低浓度的Al在AlGaAs中的层的交替层。3.如权利要求2所述的VCSEL，其中所述高浓度的Al包括92％或更多的Al且所述低浓度的Al包括12％或更少的Al。4.如权利要求1所述的VCSEL，其中所述介电材料包括具有小于2的折射率的材料。5.如权利要求1所述的VCSEL，其中所述金属层被图案化以增强光的特定偏振的反射。6.如权利要求5所述的VCSEL，其中所述金属层被图案化为线栅偏振器。7.如权利要求1所述的VCSEL，其中所述金属层包括金属，所述金属结合至所述p-欧姆接触层的顶部金属层。8.如权利要求1所述的VCSEL，进一步包括：在所述p-欧姆接触层和所述金属层之间的扩散屏障。9.一种方法，包括：在基底上产生p型分布式布拉格反射器(p-DBR)层，所述p-DBR层具有p型欧姆(p-欧姆)接触层，其中所述p-DBR层包括交替堆叠的高折射率层和低折射率层，其中所述p-欧姆接触层具有开口；将湿式氧化应用至所述p-DBR层，以氧化至少一个低折射率层，以形成氧化物孔，其中所述氧化物孔与所述开口对齐；用介电材料填充所述p-欧姆接触层中的开口；和用耦连到所述p-欧姆接触层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙吉·马塔伊，迈克尔·瑞恩·泰·谭，韦恩·维克托·瑟林，
申请(专利权)人：慧与发展有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US