一种垂直腔面发射激光器及其制作方法技术

本申请公开了一种垂直腔面发射激光器，包括垂直腔面发射激光器组件、位于垂直腔面发射激光器组件表面的第一绝缘层、位于第一绝缘层的上表面的加热组件；加热组件包括金属层、接线垫、连接金属层和接线垫的导线；垂直腔面发射激光器组件包括从下至上依次分布的N型背面电极、衬底、N面DBR层、位于N面DBR层上表面第一预设区域的凸起结构，和分布在N面DBR层上表面除第一预设区域、凸起结构侧面、凸起结构上表面第二预设区域的第二绝缘层，以及分布在第二绝缘层外表面的P型注入电极。由于加热组件的体积很小、结构简单、成本低，从而使激光器的体积小，同时又能降低复杂程度和成本。此外，本申请还提供一种具有上述优点的制作方法。

A vertical cavity surface emitting laser and its fabrication method

【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
本申请涉及半导体激光器
，特别是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，VCSEL)是一种出光方向垂直与谐振腔表面的激光器，具有阈值电流小，发散角小且光斑呈现圆形对称性，易二维集成等优点，目前被广泛应用于光互连、光存储、光通信等领域。VCSEL在原子传感器(原子钟、原子陀螺仪、磁力计)等方面的应用时，需要在较高的温度下输出一定功率大小的激光。为了保证VCSEL的激光波长在工作电流大小下满足原子传感器中原子蒸汽吸收谱线对应的中心波长的要求，可通过调节VCSEL的工作温度来实现对VCSEL激光波长的调节，进而满足系统对激光波长的要求。而VCSEL的加热需要借助于单独的加热设备给VCSEL加热，首先把VCSEL封装到管壳表面，然后把带有VCSEL的管壳与加热设备贴紧，通过加热激光器管壳来加热VCSEL，最后根据VCSEL的温度漂移特性(0.06nm/℃)实现对激光波长的调节。外加的加热设备增加了系统的复杂性，使得系统的体积变大，不能满足微型化、小型化的需求，并且外加的加热设备成本高。因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，使垂直腔面发射激光器可以升温，同时减小垂直腔面发射激光器的体积，降低成本。为解决上述技术问题，本申请提供一种垂直腔面发射激光器，包括垂直腔面发射激光器组件、位于所述垂直腔面发射激光器组件表面的第一绝缘层、位于所述第一绝缘层的上表面的加热组件；所述加热组件包括金属层、接线垫、连接所述金属层和所述接线垫的导线；所述垂直腔面发射激光器组件包括从下至上依次分布的N型背面电极、衬底、N面DBR层、位于所述N面DBR层上表面第一预设区域的凸起结构，和分布在所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域、所述凸起结构侧面、所述凸起结构上表面第二预设区域的第二绝缘层，以及分布在所述第二绝缘层外表面的P型注入电极。可选的，所述第一绝缘层位于所述凸起结构上表面。可选的，所述第一绝缘层位于所述P型注入电极的第三预设区域，其中，所述第三预设区域对应所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域以外的区域。可选的，所述第一绝缘层为二氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层中的任一种。可选的，所述金属层为往返环绕型环形金属层。可选的，所述衬底为砷化镓衬底。本申请还提供一种垂直腔面发射激光器制作方法，包括：在衬底的上表面生长N面DBR层；在所述N面DBR层上表面的第一预设区域生长凸起结构；在所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域、上锁凸起结构侧面、所述凸起结构上表面第二预设区域生长第二绝缘层；在所述第二绝缘层外表面生长P型注入电极，得到垂直腔面发射激光器组件；在所述垂直腔面发射激光器组件的表面生长第一绝缘层；所述第一绝缘层的上表面的形成金属层、接线垫、连接所述金属层和所述接线垫的导线；在所述衬底的下表面生长N型背面电极。可选的，所述在所述N面DBR层的上表面生长凸起结构包括：在所述N面DBR层的上表面生长外延片；采用光刻技术对所述外延片进行刻蚀，得到预处理凸起结构，所述预处理凸起结构包括由下至上依次层叠的第一空间层、有源层、第二空间层、待氧化层、P面DBR层；对所述待氧化层进行氧化，得到氧化层；在所述氧化层中制作电流注入孔，得到所述凸起结构。可选的，所述在所述垂直腔面发射激光器组件的表面生长第一绝缘层包括：在所述凸起结构上表面生长所述第一绝缘层。可选的，所述在所述垂直腔面发射激光器组件的表面生长第一绝缘层包括：在所述P型注入电极的第三预设区域生长所述第一绝缘层，其中，所述第三预设区域对应所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域以外的区域。本申请所提供的垂直腔面发射激光器，包括垂直腔面发射激光器组件、位于所述垂直腔面发射激光器组件表面的第一绝缘层、位于所述第一绝缘层的上表面的加热组件；所述加热组件包括金属层、接线垫、连接所述金属层和所述接线垫的导线；所述垂直腔面发射激光器组件包括从下至上依次分布的N型背面电极、衬底、N面DBR层、位于N面DBR层上表面第一预设区域的凸起结构，和分布在所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域、凸起结构侧面、凸起结构上表面第二预设区域的第二绝缘层，以及分布在所述第二绝缘层外表面的P型注入电极。可见，本申请中的垂直腔面发射激光器包括垂直腔面发射激光器组件、第一绝缘层和加热组件三部分，其中，加热组件包括金属层、接线垫和导线，垂直腔面发射激光器组件包括N型背面电极、衬底、N面DBR层、位于N面DBR层上表面第一预设区域的凸起结构、第二绝缘层、P型注入电极，当需要升高垂直腔面发射激光器的温度时，向加热组件中通入电流即可，电流流过金属层时产生热能，热量从金属层扩散至垂直腔面发射激光器组件中，从而使垂直腔面发射激光器温度升高，由于加热组件中包括金属层、接线垫和导线，整个加热组件的体积很小、结构简单、成本低，从而使得垂直腔面发射激光器的体积小，满足小型化的发展趋势，同时又可以降低垂直腔面发射激光器的复杂程度和制作成本。此外，本申请还提供一种具有上述优点的制作方法。附图说明为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。图1为本申请实施例所提供的一种垂直腔面发射激光器的结构示意图；图2为本申请实施例所提供的一种垂直腔面发射激光器的俯视图；图3为本申请实施例所提供的另一种垂直腔面发射激光器的结构示意图；图4为本申请实施例所提供的另一种垂直腔面发射激光器的俯视图；图5为本申请实施例所提供的一种垂直腔面发射激光器制作方法的流程图；图中，1.垂直腔面发射激光器组件，2.第一绝缘层，3.加热组件，4.电流注入区域，5.出光口，11.N型背面电极，12.衬底，13.N面DBR层，14.凸起结构，15.第二绝缘层，16.P型注入电极，31.金属层，33.接线垫，32.导线，141.第一空间层，142.有源层，143.第二空间层，144.氧化层，145.P面DBR层。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括垂直腔面发射激光器组件、位于所述垂直腔面发射激光器组件表面的第一绝缘层、位于所述第一绝缘层的上表面的加热组件；/n所述加热组件包括金属层、接线垫、连接所述金属层和所述接线垫的导线；所述垂直腔面发射激光器组件包括从下至上依次分布的N型背面电极、衬底、N面DBR层、位于所述N面DBR层上表面第一预设区域的凸起结构，和分布在所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域、所述凸起结构侧面、所述凸起结构上表面第二预设区域的第二绝缘层，以及分布在所述第二绝缘层外表面的P型注入电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括垂直腔面发射激光器组件、位于所述垂直腔面发射激光器组件表面的第一绝缘层、位于所述第一绝缘层的上表面的加热组件；
所述加热组件包括金属层、接线垫、连接所述金属层和所述接线垫的导线；所述垂直腔面发射激光器组件包括从下至上依次分布的N型背面电极、衬底、N面DBR层、位于所述N面DBR层上表面第一预设区域的凸起结构，和分布在所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域、所述凸起结构侧面、所述凸起结构上表面第二预设区域的第二绝缘层，以及分布在所述第二绝缘层外表面的P型注入电极。


2.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一绝缘层位于所述凸起结构上表面。


3.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一绝缘层位于所述P型注入电极的第三预设区域，其中，所述第三预设区域对应所述N面DBR层上表面除所述第一预设区域以外的区域。


4.如权利要求1至3任一项所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一绝缘层为二氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层中的任一种。


5.如权利要求4所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述金属层为往返环绕型环形金属层。


6.如权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述衬底为砷化镓衬底。


7.一种垂直腔面发射激光器制作方法，其特征在于，包括：
在衬底的上表面生长N面DBR层；
在所述N面DB...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星，
申请(专利权)人：长春中科长光时空光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22