具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法技术

本发明专利技术提供具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，垂直腔面发射激光器包括基底结构及金属连接层，基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层位于基底结构上，金属连接层包括与氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度。本发明专利技术制备的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化孔窗口的保护。

Vertical Cavity Surface Emission Laser with Special Metal Connection Layer and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法
本专利技术涉及垂直腔面发射激光器及制造领域，特别是涉及具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法。
技术介绍
垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，VCSEL)是以Ⅲ-Ⅴ族半导体材料为基础，有别于发光二极管(LED)和激光二极管(LD)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。在现有的VCSEL的制备工艺中，为了有效地去除VCSEL在工作中产生的废热，VCSEL的电极上通常会制备较厚的金属连接层，但现有的金属连接层的制备工艺所形成的金属连接层的侧壁常常会出现光阻塞的现象，尤其是在：为了增强电流注入电极距离氧化孔较近、光源具有较大的发散角以及金属连接层较厚的情况下。其中，为了避免金属连接层的阻光现象，通常会把VCSEL的电极设置的远离氧化孔，但采用该方式会使得电流注入变差，增大电阻。基于以上所述，提供一种新型的VCSEL及其制备方法，以优化金属连接层的制备工艺，使得制备的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，用于解决现有技术中垂直腔面发射激光器的金属连接层的侧壁的光阻塞问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器包括：基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层，所述金属连接层位于所述基底结构上，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。可选地，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm。可选地，所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。可选地，所述金属连接层的厚度大于2μm。可选地，所述金属连接层窗口的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合；所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。可选地，所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。本专利技术还提供一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：提供基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；于所述基底结构上形成金属连接层，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。可选地，形成所述金属连接层的步骤包括：于所述基底结构上形成金属种子层；于所述金属种子层上形成光刻胶并进行图形化，图形化的所述光刻胶与所述氧化孔窗口对应设置，其中，所述光刻胶的底部覆盖所述氧化孔窗口，且所述光刻胶的底部的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述光刻胶的顶部的宽度大于底部的宽度；进行电镀，并去除所述光刻胶及位于所述光刻胶下的所述金属种子层，以形成具有所述金属连接层窗口的所述金属连接层。可选地，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm。可选地，所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。可选地，所述金属连接层的厚度大于2μm。可选地，所述金属连接层窗口的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合；所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。可选地，所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。如上所述，本专利技术的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，在制备金属连接层时，使金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且使金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度，从而可在有效的增强电流注入的同时，解决金属连接层的侧壁的阻光现象；本专利技术还可分步制备层叠的金属连接层，以进一步的增大金属连接层的侧壁的倾斜角，使金属连接层的侧壁置于距离氧化孔窗口的边缘更近的地方，制备较厚的金属连接层，以增加散热，增强对氧化孔窗口的保护。因此，本专利技术制备的垂直腔面发射激光器在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化孔窗口的保护。附图说明图1~图7显示为实施例一中的形成正面垂直腔面发射激光器各步骤的结构示意图，其中，图7显示为实施例一中的正面垂直腔面发射激光器的结构示意图。图8显示为具有单层的金属连接层与氧化孔窗口的结构示意简图。图9显示为具有两层的金属连接层与氧化孔窗口的结构示意简图。图10显示为实施例二中的背面垂直腔面发射激光器的结构示意图。图11显示为实施例三中的正面垂直腔面发射激光器的结构示意图。图12显示为本专利技术中的形成垂直腔面发射激光器的工艺流程示意图。元件标号说明101衬底；102缓冲层；103第一分布布拉格反射镜；104有源层；105第二分布布拉格反射镜；106P型导电层；107P型电极；108、113保护层；109沟道；110限制氧化层；1101氧化孔窗口；111沟道保护层；112N型电极；201、202P型金属连接层；2011、2021P型金属连接层窗口；301N型金属连接层；3011N型金属连接层窗口；401光线；d、d1、d2距离。具体实施方式在现有制备的VCSEL中，通常VCSEL的金属连接层的侧壁为垂直或负倾斜(金属连接层窗口的顶部开口的宽度小于底部开口的宽度)的形貌，这两种形貌会造成光阻塞的问题，尤其在：电极距离氧化孔较近、光源具有较大的发散角及金属连接层较厚的情况下。因此，本专利技术提供一种新型的VCSEL及其制备方法，可在具有较强的电流注入的同时，使得制备的VCSEL具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，解决阻光的问题，且可增强对氧化孔窗口的保护。以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1~图12，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层，所述金属连接层位于所述基底结构上，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层，所述金属连接层位于所述基底结构上，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。2.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm。3.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。4.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述金属连接层的厚度大于2μm。5.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述金属连接层窗口的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合；所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。6.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。7.一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；于所述基底结构上形成金属连接层，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，刘嵩，
申请(专利权)人：常州纵慧芯光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32