一种垂直腔面发射激光器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直腔面发射激光器，包括第二反射层、发光结构、第一反射层、第一键合层、第二键合层、第二衬底、第一绝缘层、第三电极、第四电极、第二绝缘层、第一焊盘和第四焊盘。相应地，本发明专利技术还公开了一种垂直腔面发射激光器的制作方法。本发明专利技术通过第三电极和第四电极与第一电极和第二电极导电连接，以将第一电极和第二电极引伸出来，再与第一焊盘和第二焊盘连接，因此通过焊盘可以直接将激光器焊接在PCB板上，不需要打线，此外，还通过焊盘将激光器的热量传导到PCB板上，从而起到良好的散热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。
技术介绍
垂直腔面发射激光器(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser，简称VCSEL)是一种半导体，其激光垂直于顶面射出。垂直腔面发射激光器是近几年应用较广的一种新型光源，具有如下优点：(1)谐振腔小，易产生微腔效应，低阈值激射；(2)谐振腔比较短，因而纵模间隔很大，动态调制频率高；(3)有源区截面呈圆对称型，光束方向性好，易耦合；(4)出光方向垂直于衬底平面，适合于并行光互连和信息处理；(5)器件体积小，可高密度地形成二维阵列激光器；(6)单片外延生长形成，便于对生长材料的质量检查与筛选，成品率高。现有垂直腔面发射激光器的封装工艺与LED封装工艺相近，都需要使用打线工艺，工艺繁琐，且成品通过金线散热效果差，使激光器的使用功率受限。本专利技术提出一种新的垂直腔面发射激光器制作工艺，可直接焊接在PCB板上，封装工艺简单，通过焊盘散热，效果更好，可提升激光器使用功率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，不需要打线，可直接焊接在PCB板上，且散热效果好。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：第二反射层；设置在第二反射层上的发光结构，所述发光结构包括中心结构、裸露区域和第一电极，所述中心结构包括依次设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层、电流阻挡层、透明导电层和第二电极，所述裸露区域刻蚀至第一半导体层，所述第一电极设置在第一半导体层上并围绕在中心结构的四周，所述第一电极与中心结构相互绝缘；依次设置在发光结构上的第一反射层、第一键合层、第二键合层、第二衬底和第一绝缘层，且所述第一绝缘层延伸至第一反射层上；设置在第一绝缘层上的第三电极和第四电极，所述第三电极贯穿第一绝缘层并延伸至第一电极上，所述第四电极贯穿第一绝缘层并延伸至第二电极上，第三电极和第四电极绝缘；设置在第三电极、第四电极和第二衬底上的第二绝缘层；设置在第二绝缘层上的第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘延与第三电极连接，第二焊盘与第四电极连接，第一焊盘和第二焊盘绝缘。作为上述方案的改进，所述第二反射层的反射率低于第一反射层的反射率。作为上述方案的改进，所述第一反射层和第二反射层均由两种或两种以上折射率不同的绝缘材料制成，所述第二反射层的反射率比第一反射层的反射率低1-5％。作为上述方案的改进，所述第一反射层和第二反射层均由SiO2、Si3N4、TiO2、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、ZnSe、ZnS、ZrO2和Al2O3中的两种或两种以上制成。作为上述方案的改进，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极均由Cr、Al、Ti、Pt、Au、Ni和Sn中的两种或两种以上金属制成。作为上述方案的改进，所述第一焊盘和第二焊盘均由Ni、Au和Sn中的一种或两种金属制成。相应地，本专利技术还提供了一种垂直腔面发射激光器的制作方法，包括：提供第一衬底；在第一衬底上形成发光结构，所述发光结构包括中心结构、裸露区域和第一电极，所述中心结构包括依次设置在第一衬底上的第一半导体层、有源层、第二半导体层、电流阻挡层、透明导电层和第二电极，所述裸露区域刻蚀在第一半导体层，所述第一电极设置在第一半导体层上并围绕在中心结构的四周，所述第一电极与中心结构相互绝缘；在发光结构上依次形成第一反射层和第一键合层；在第二衬底上形成第二键合层；将第一键合层和第二键合层进行键合，以将第二衬底固定在发光结构上；在第二衬底上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层延伸至第一反射层上，其中，第一绝缘层的延伸部分位于第一电极和第二电极的上方；在第一绝缘层上形成第三电极和第四电极，所述第三电极贯穿所述第一绝缘层并与第一电极连接，所述第四电极贯穿所述第一绝缘层并与第二电极连接；在第三电极和第四电极上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层将第三电极和第四电极绝缘；在第二绝缘层上形成第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘贯穿所述第二绝缘层并与第三电极连接，所述第二焊盘贯穿所述第二绝缘层并与第四电极连接；去除第一衬底；在第一半导体层上形成第二反射层。作为上述方案的改进，所述绝缘层的制作方法包括：对第二衬底进行刻蚀，形成第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽位于第一电极的上方，所述第二凹槽位于第二电极的上方；沿着第一凹槽和第二凹槽的底部继续刻蚀，刻蚀至第一反射层的表面，形成第三凹槽和第四凹槽；在第二衬底的表面、第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽内形成绝缘材料，以形成第一绝缘层。作为上述方案的改进，所述第三电极和第四电极的制作方法包括：对所述第一绝缘层进行刻蚀，刻蚀至第一电极和第二电极的表面，在第一电极上形成第五凹槽，在第二电极上形成第六凹槽；在第五凹槽内沉积金属，形成第三电极，在第六凹槽内沉积金属，形成第四电极。作为上述方案的改进，所述第二反射层的反射率低于第一反射层的反射率，所述第一反射层和第二反射层均由两种或两种以上折射率不同的绝缘材料制成。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术提供的一种垂直腔面发射激光器，通过第二反射层、发光结构、第一反射层、第一键合层、第二键合层、第二衬底、第一绝缘层、第三电极、第四电极、第二绝缘层、第一焊盘和第四焊盘的相互配合，其中，本专利技术通过第三电极和第四电极将第一电极和第二电极导电连接，以将第一电极和第二电极引伸出来，再与第一焊盘和第二焊盘连接，因此通过焊盘可以直接将激光器焊接在PCB板上，不需要打线，此外，还通过焊盘将激光器的热量传导到PCB板上，从而起到良好的散热效果。具体的，本专利技术通过第一绝缘层和第二绝缘层的相互配合，其中，第一绝缘层通过延伸至第一反射层上，从而保证了第一电极、第二电极、第三电极和第四电极能够相互绝缘，以便于第三电极和第四电极将第一电极和第二电极引伸出来。由于本专利技术的第一反射层由绝缘材料制作，不仅具有反射光线的作用，还有绝缘的作用，因此第一绝缘层只需延伸至第一反射层上即可。此外，本专利技术通过第二绝缘层的配合，以将第一焊盘和第二焊盘绝缘，避免激光器短路。进一步地，本专利技术第二反射层的反射率低于第一反射层的反射率。只有当第二反射层的反射率小于第一层反射层的反射率时，有源层发出的光才能产生震荡，向激光器谐振腔一样，使光达到预设功率后出射。更进一步地，第二反射层的反射率比第一反射层30的反射率低1-5％。当超出上述范围值时，有源层发生的光不能达到预设功率。附图说明图1是本专利技术垂直腔面发射激光器的结构示意图；图2是发光结构的示意图；图3是图2的俯视图；图4是在发光结构上形成第三电极和第四电极后的示意图；图5是图4的俯视图；图6是在发光结构上形成第一焊盘和第二焊盘后的示意图；图7是图6的俯视图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。参见图1，本专利技术提供了一种垂直腔面发射激光器，包括第二反射层11、发光结构20、第一反射层30、第一键合层40、第二键合层50、第二衬底60、第一绝缘层70、第三电极81、第四电极82、第二绝缘层90、第一焊盘83和第四焊盘84。参见图2和图3，所述发光结构20包括中心结构、裸露区域和第一电极27。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：第二反射层；设置在第二反射层上的发光结构，所述发光结构包括中心结构、裸露区域和第一电极，所述中心结构包括依次设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层、电流阻挡层、透明导电层和第二电极，所述裸露区域刻蚀至第一半导体层，所述第一电极设置在第一半导体层上并围绕在中心结构的四周，所述第一电极与中心结构相互绝缘；依次设置在发光结构上的第一反射层、第一键合层、第二键合层、第二衬底和第一绝缘层，且所述第一绝缘层延伸至第一反射层上；设置在第一绝缘层上的第三电极和第四电极，所述第三电极贯穿第一绝缘层并延伸至第一电极上，所述第四电极贯穿第一绝缘层并延伸至第二电极上，第三电极和第四电极绝缘；设置在第三电极、第四电极和第二衬底上的第二绝缘层；设置在第二绝缘层上的第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘延与第三电极连接，第二焊盘与第四电极连接，第一焊盘和第二焊盘绝缘。

【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：第二反射层；设置在第二反射层上的发光结构，所述发光结构包括中心结构、裸露区域和第一电极，所述中心结构包括依次设置的第一半导体层、有源层、第二半导体层、电流阻挡层、透明导电层和第二电极，所述裸露区域刻蚀至第一半导体层，所述第一电极设置在第一半导体层上并围绕在中心结构的四周，所述第一电极与中心结构相互绝缘；依次设置在发光结构上的第一反射层、第一键合层、第二键合层、第二衬底和第一绝缘层，且所述第一绝缘层延伸至第一反射层上；设置在第一绝缘层上的第三电极和第四电极，所述第三电极贯穿第一绝缘层并延伸至第一电极上，所述第四电极贯穿第一绝缘层并延伸至第二电极上，第三电极和第四电极绝缘；设置在第三电极、第四电极和第二衬底上的第二绝缘层；设置在第二绝缘层上的第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘延与第三电极连接，第二焊盘与第四电极连接，第一焊盘和第二焊盘绝缘。2.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第二反射层的反射率低于第一反射层的反射率。3.如权利要求2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一反射层和第二反射层均由两种或两种以上折射率不同的绝缘材料制成，所述第二反射层的反射率比第一反射层的反射率低1-5％。4.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一反射层和第二反射层均由SiO2、Si3N4、TiO2、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、ZnSe、ZnS、ZrO2和Al2O3中的两种或两种以上制成。5.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极均由Cr、Al、Ti、Pt、Au、Ni和Sn中的两种或两种以上金属制成。6.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一焊盘和第二焊盘均由Ni、Au和Sn中的一种或两种金属制成。7.一种垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底；在第一衬底上形成发光结构，所述发光结构包括中心结构、裸露区域和第一电极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44