具有密集外延侧接触部的VCSEL制造技术

发射器可以包括基板、至少在沟槽的底表面上的导电层、以及在基板的外延侧上提供发射器的第一电接触部的第一金属层。第一金属层可以在沟槽内，使得第一金属层接触部沟槽内的导电层。发射器还可以包括第二金属层，以在基板的外延侧上提供发射器的第二电接触部，以及绝缘注入物，以阻挡第一电接触部和第二电接触部之间的横向电流流动。

【技术实现步骤摘要】
具有密集外延侧接触部的VCSEL
本公开涉及垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，更具体地，涉及在基板的外延侧具有密集接触部的VCSEL。
技术介绍
VCSEL阵列可用于各种应用，例如各种三维(3D)传感应用。在一些情况下，VCSEL阵列可以包括大量的发射器，典型地具有用于不同发射器组的单独连接。
技术实现思路
根据一些可行的实施方式，发射器可以包括:基板；至少在沟槽的底表面上的导电层；第一金属层，用于在基板的外延侧上提供发射器的第一电接触部，其中第一金属层在沟槽内，使得第一金属层接触部沟槽内的导电层；第二金属层，用于在基板的外延侧上提供发射器的第二电接触部；以及绝缘注入物物，用于阻挡第一电接触部和第二电接触部之间的横向电流流动。根据一些可行的实施方式，一种方法可包括:至少在沟槽的底表面上形成导电层；形成与在发射器的基板的外延侧上提供第一电接触部相关的第一金属层，其中第一金属层形成在沟槽内，使得第一金属层接触沟槽内的导电层；形成与在基板的外延侧上提供第二电接触部相关的第二金属层；以及形成与阻挡第一电接触部和第二电接触部之间的横向电流流动相关的绝缘注入物。根据一些可行的实施方式，VCSEL可以包括:基板；至少在沟槽的底表面上的导电层；与沟槽内的导电层接触的第一金属层，其中第一金属层在基板的外延侧上提供VCSEL的第一电接触部；在第一金属层上方的第二金属层，其中第二金属层在基板的外延侧上提供VCSEL的第二电接触部；以及绝缘注入物，其围绕所述VCSEL的孔并且位于所述孔和所述沟槽的内侧壁之间，其中所述绝缘注入物用于阻挡所述第一电接触部和所述第二电接触部之间的横向电流流动。附图说明图1-8是示出与如本文所述的在基板的外延侧上包括密集电接触部的VCSEL相关联的示例图。图9是示出包括与每个p-i-in结之间的隧道结垂直串联连接的多个p-i-n结的活性区的示例图。图10-16是示出与如本文所述的在基板的外延侧上具有密集电接触部的VCSEL阵列相关联的示例图。图17-20是示出与串联连接的VCSEL阵列相关联的示例图，如本文所述，VCSEL阵列在基板的外延侧上具有密集电接触部。图21-23是示出与如本文所述的在基板的外延侧上具有密集电接触部的串联连接的同心VCSEL阵列相关联的示例图。图24-27是示出与如本文所述的在基板的外延侧上具有密集电接触部的行-列可寻址VCSEL阵列相关联的示例图。图28-32A是示出如本文所述的与在基板的外延侧上具有密集电接触部的顶部发射VCSEL相关联的示例图。图33是如本文所述的用于在基板的外延侧上形成包括密集电接触部的VCSEL的示例工艺的流程图。具体实施方式示例实现的以下详细描述参考了附图。不同附图中相同的附图标记可以表示相同或相似的元件。VCSEL阵列可用于各种3D传感应用，例如结构光应用、飞行时间(time-of-flight：ToF)应用、LIDAR应用和/或。在一些这样的应用中，VCSEL阵列可以包括大量VCSEL(例如，多于五十个发射器)。在这些应用中，VCSEL阵列中的给定发射器组中的VCSEL可能需要用共用(而不是单独的)电极驱动，并且可能希望在VCSEL阵列中给定的一对VCSEL之间保持相对紧密的间距(例如，小于大约90微米(μm))(例如，根据结构光应用的要求，根据ToF应用的要求，以便最大化管芯面积的使用效率)。然而，如下所述，当在这种应用中使用时，传统的VCSEL结构具有许多缺点。本文描述的一些实施方式提供了在基板的外延侧(基板上生长出外延结构的一侧，本文称为外延侧)上具有密集电接触部(阳极接触部和阴极接触部)的VCSEL。具有密集外延侧接触部的VCSEL减轻了由于使用被共用电极驱动的紧密封装的发射器的传统VCSEL结构而导致的许多问题，如下面进一步详细描述的。此外，具有密集外延侧接触部(denseepi-sidecontact)的VCSEL有助于许多有用的VCSEL配置，例如串联连接VCSEL阵列、串联连接同心VCSEL阵列以及制造行-列可寻址(row-columnaddressable)VCSEL阵列，如下文进一步详细描述的。在一些实施方式中，具有密集外延侧接触部的VCSEL提供了改进的功率转换效率(例如，在包括底部发射VCSEL的VCSEL阵列中)和对包括了在同一芯片上串联电连接的VCSEL(例如，底部发射VCSEL或顶部发射VCSEL)的VCSEL阵列的更简单的制造(例如，与包括具有传统结构的VCSEL的VCSEL阵列相比)。在一些实施方式中，通过允许使用具有很少或没有载流子浓度的基板(例如，半绝缘基板)，并且因此提供了比具有典型载流子浓度水平的基板更低的光吸收，具有密集外延侧接触部的VCSEL提高了底部发射VCSEL的密集阵列(例如，具有小于大约90μm的中心到中心间距的VCSEL阵列)的均匀性和功率转换效率。在一些实施方式中，具有密集外延侧接触部的VCSEL允许VCSEL阵列的芯片在没有引线接合(wirebond)的情况下被连结，否则将会增加电感，并因此增加显著的寄生电压(例如，特别是当发射器同时快速切换时，如ToF或LIDAR应用所要求的)。在一些实施方式中，具有密集外延侧接触部的VCSEL提高了VCSEL阵列的功率转换效率，该VCSEL阵列中每个发射器具有较高光功率(例如，大于约20毫瓦(mW))而并且还需要保持较低的数值孔径(NA)(例如，小于约0.2)或较低的M2(光束腰(beamwaist)和光束发散度(beamdivergence)的乘积)(例如，类似于发射较少功率的较小发射器)。在一些实施方式中，具有密集外延侧接触部的VCSEL提高了均匀性，提高了功率转换效率，并且使得能够简单地制造以单体电串联连接的VCSEL阵列(例如，底部发射VCSEL阵列或顶部发射VCSEL阵列)。在一些实施方式中，串联布置可以允许用于VCSEL阵列的驱动器在相对较高的电压但相对较低的电流的情况下下操作，这降低了在驱动器和VCSEL阵列之间传输功率时来自电感和电阻损耗的电压。在一些实施方式中，通过更好地控制VCSEL阵列的相对较热和相对较冷区域之间的电流，具有密集外延侧接触部的VCSEL提高了大型VCSEL阵列的可靠性和均匀性。在一些实施方式中，具有密集外延侧接触部的VCSEL提供了紧凑的设计，该设计使得能够实现行/列可寻址的VCSEL阵列。在一些实施方式中，具有密集外延侧接触部的VCSEL使得VCSEL阵列具有紧密的中心到中心发射器间距(例如，小于90μm)，两个电接触部(阳极接触部和阴极接触部)围绕基板外延侧上的每个VCSEL。即使对于以例如网格、六边形密排结构或任意方式排列的大阵列(例如，具有数百个发射器的VCSEL)，该设计允许也能保持这种紧密的中心到中心间距。包括具有密集外延侧接触部的VCSEL的VCSEL阵列不同于这样的布置：其中具有大量发射器(例如，多于五十个发射器)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发射器，包括:/n基板；/n导电层，至少在沟槽的底表面上；/n第一金属层，在基板的外延侧上提供发射器的第一电接触部，/n其中第一金属层在沟槽内，使得第一金属层接触沟槽内的导电层；/n第二金属层，在基板的外延侧上提供发射器的第二电接触部；和/n绝缘注入物物，阻挡第一电接触部和第二电接触部之间的横向电流流动。/n

【技术特征摘要】
20190408 US 62/830,963;20200219 US 16/795,1721.一种发射器，包括:
基板；
导电层，至少在沟槽的底表面上；
第一金属层，在基板的外延侧上提供发射器的第一电接触部，
其中第一金属层在沟槽内，使得第一金属层接触沟槽内的导电层；
第二金属层，在基板的外延侧上提供发射器的第二电接触部；和
绝缘注入物物，阻挡第一电接触部和第二电接触部之间的横向电流流动。


2.根据权利要求1所述的发射器，其中所述绝缘注入物围绕所述发射器的孔，并且位于所述孔和所述沟槽的内侧壁之间。


3.根据权利要求1所述的发射器，其中所述沟槽的底部在所述发射器的接触层内。


4.根据权利要求1所述的发射器，其中所述沟槽的宽度小于或等于大约10微米。


5.根据权利要求1所述的发射器，其中所述沟槽的宽度小于所述沟槽的深度。


6.根据权利要求1所述的发射器，其中所述第一金属层的一部分在所述发射器的发射区域上方接触所述第二金属层的一部分。


7.根据权利要求1所述的发射器，其中所述第一金属层不存在于所述发射器的发射区域上方。


8.根据权利要求1所述的发射器，其中所述第一电接触部是阴极接触部，所述第二电接触部是阳极接触部。


9.根据权利要求1所述的发射器，其中所述导电层包括第一金属层的欧姆接触层或种子层。


10.根据权利要求1所述的发射器，其中所述发射器是底部发射垂直腔表面发射激光器。


11.根据权利要求1所述的发射器，其中所述发射器被包括在发射器阵列中，其中给定发射器对之间的中心到中心距离小于大约50微米。


12.根据权利要求1所述的发射器，其中所述发射器被包括在发射器阵列中，其中所述第一电接触部和所述第二电接触部在包括所述发射器的一组发射器之间共享。


13.根据权利要求1所述的发射器，其中所述发射器被包括在发射器阵列中，其中所述发射器与另一个发射器并联连接。


14.根据权利要求1所述的发射器，其中所述发射器被包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：ER赫格布洛姆，A袁，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US