一种垂直腔面发射激光器及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种垂直腔面发射激光器，包括，外延结构，包括第一反射层，有源层及第二反射层；至少一个第一沟槽，形成在所述外延结构上，并且贯穿所述外延结构；多个第二沟槽，形成在所述多个第一沟槽之间，贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；至少两个绝缘层，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述至少两个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；第一电极，形成在所述第一反射层的背面上；至少两个第二电极，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接。本发明专利技术提出的垂直腔面发射激光器应用频率快。

A vertical cavity surface emitting laser and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种垂直腔面发射激光器及其制造方法
本专利技术涉及激光
，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制造方法。
技术介绍
垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，VCSEL)是以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(LaserDiode，激光二极管)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。垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种垂直表面出光的新型激光器，与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90％；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在晶圆上片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出，并且因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用；最吸引人的是它的制造工艺与发光二极管(LED)兼容，大规模制造的成本很低。传统VCSEL采用的是共阴极方式，导致驱动系统无法选择体积更小，速度更快的N-MOSdriver，这些因素都严重制约了器件的高频高速使用。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺陷，本专利技术提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用，以降低发光单元的面积，同时可以选择体积更小，速度更快的N-MOSdriver，提高器件的应用频率。为实现上述目的及其他目的，本专利技术提出一种垂直腔面发射激光器，包括，外延结构，包括第一反射层，有源层及第二反射层；至少一个第一沟槽，形成在所述外延结构上，并且贯穿所述外延结构；多个第二沟槽，形成在所述多个第一沟槽之间，贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；至少两个绝缘层，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述至少两个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；第一电极，形成在所述第一反射层的背面上；至少两个第二电极，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接；其中，每一所述发光子单元包括一发光孔，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周。进一步地，部分所述绝缘层位于所述第一反射层的背面上，部分所述绝缘层位于所述第二反射层上，部分所述绝缘层位于所述第一反射层的正面上。进一步地，部分所述第二电极在所述第一沟槽内从所述第一反射层延伸至所述第二反射层，且覆盖所述第二反射层上的绝缘层与所属第二反射层连接。进一步地，部分所述第二电极从所述第二沟槽内延伸至所述第二反射层上，且覆盖所述第二反射层上的绝缘层与所属第二反射层连接。进一步地，所述多个发光单元之间的所述第二电极之间形成有所述绝缘层。进一步地，所述第一电极与所述第二电极之间形成所述有绝缘层，所述第一电极与所述第一反射层接触。进一步地，所述第一沟槽的宽度大于所述第二沟槽的宽度。进一步地，还包括透明衬底，所述透明衬底位于所述第二电极上，且所述透明衬底远离所述第一电极。进一步地，所述透明衬底通过多个粘结材料设置在所述第二电极上，所述粘结材料的长度小于或等于所述第二电极的长度。进一步地，本实施例提出一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，提供一外延结构，所述外延结构包括第一反射层，有源层及第二反射层；形成至少一个第一沟槽于所述外延结构上，所述第一沟槽贯穿所述外延结构；形成多个第二沟槽于所述多个第一沟槽之间，所述第二沟槽贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；形成至少两个绝缘层于所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述多个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；形成第一电极于所述所述第一反射层的背面上；形成至少两个第二电极于所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接；其中，每一所述发光子单元包括一发光孔，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周。综上所述，本专利技术提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法，通过将第一电极与第一反射层接触，形成公共电极，即形成共阳极，同时将多个第二电极形成在多个发光单元上，由此形成分阴极结构，由此可以降低发光单元的芯片面积，该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOSdriver，从而提高器件的应用效率。附图说明图1：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。图2：步骤S1-S2的结构示意图。图3：图2的俯视图。图4-6：步骤S3的结构示意图。图7：步骤S4的结构示意图。图8：步骤S5-S6的结构示意图。图9：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。图10：步骤S11-S12的结构示意图。图11-13：步骤S13的结构示意图。图14：步骤S14的结构示意图。图15：步骤S15-S16的结构示意图。图16：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。图17：步骤S21的结构示意图。图18：步骤S22的结构示意图。图19-21：步骤S23的结构示意图。图22：步骤S24的结构示意图。图23：步骤S25-S26的结构示意图。图24：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。图25：步骤S31的结构示意图。图26-28：步骤S32的结构示意图。图29-30：步骤S33的结构示意图。图31-33：步骤S34-35的结构示意图。图34：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。图35：步骤S41-S42的结构示意图。图36-37：步骤S43-S44的结构示意图。图38-39：步骤S45的结构示意图。图40-41：步骤S46-S47的结构示意图。图42：垂直腔面发射激光器的另一结构图。图43：图42的仰视图。图44：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。图45：步骤S51的结构示意图。图46：步骤S52的结构示意图。图47-49：步骤S53的结构示意图。图50：步骤S54的结构示意图。图51：步骤S55-S56的结构示意图。图52：本实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括，/n外延结构，包括第一反射层，有源层及第二反射层；/n至少一个第一沟槽，形成在所述外延结构上，并且贯穿所述外延结构；/n多个第二沟槽，形成在所述多个第一沟槽之间，贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；/n至少两个绝缘层，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述至少两个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；/n第一电极，形成在所述第一反射层的背面上；/n至少两个第二电极，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接；/n其中，每一所述发光子单元包括一发光孔，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周。/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，
外延结构，包括第一反射层，有源层及第二反射层；
至少一个第一沟槽，形成在所述外延结构上，并且贯穿所述外延结构；
多个第二沟槽，形成在所述多个第一沟槽之间，贯穿部分所述外延结构，暴露出所述第一反射层，将所述外延结构分成多个发光单元；
至少两个绝缘层，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，且部分所述至少两个绝缘层形成在所述多个发光单元之间；
第一电极，形成在所述第一反射层的背面上；
至少两个第二电极，形成在所述多个第一沟槽及所述多个第二沟槽内，每一所述发光单元内的多个发光子单元通过所述第二电极连接；
其中，每一所述发光子单元包括一发光孔，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周。


2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，部分所述绝缘层位于所述第一反射层的背面上，部分所述绝缘层位于所述第二反射层上，部分所述绝缘层位于所述第一反射层的正面上。


3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，部分所述第二电极在所述第一沟槽内从所述第一反射层延伸至所述第二反射层，且覆盖所述第二反射层上的绝缘层与所属第二反射层连接。


4.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，部分所述第二电极从所述第二沟槽内延伸至所述第二反射层上，且覆盖所述第二反射层上的绝缘层与所属第二反射层连接。


5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述多个发光单元之间的所述第二电极之...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁栋，张成，翁玮呈，丁维遵，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