光斑改善型垂直腔面发射激光器及其制作方法技术

本申请提供一种光斑改善型垂直腔面发射激光器，包括衬底，衬底包括第一区域和位于第一区域周围的第二区域，第二区域的平坦程度小于第一区域。在衬底正面依次形成有N型DBR层、发光层和P型DBR层，P型DBR层中形成有环状的氧化层，第二区域构成的环状内径小于氧化层构成的出光孔径。利用平坦程度较低的第二区域可以弱化对应位置的上下DBR层的光反射，可将出光孔径边缘的强光的光发射减弱，达到改善出光不均匀的问题。此外，本申请还提供一种该激光器的制作方法，通过直接对衬底进行粗糙化形成第二区域的方式，无需额外设置其他层级结构的基础上，达到改善出光不均匀的问题，实现改善最终光斑模态的目的。终光斑模态的目的。终光斑模态的目的。

【技术实现步骤摘要】
光斑改善型垂直腔面发射激光器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及激光器
，具体而言，涉及一种光斑改善型垂直腔面发射激光器及其制作方法。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器(Vertical
‑
Cavity Surface
‑
Emitting Laser，VCSEL)，能够实现芯片表面的激光发射，具有阈值电流低、稳定单波长工作、易高频调制等优点，因此被广泛应用到如光通信、光互连和光存储等领域。
[0003]传统的VCSEL结构一般均在P型DBR层成长形成氧化层，以达到电流局限的效果。由于电流分布的关系，在氧化层形成的氧化孔径内，靠近氧化层边缘的电流密度最高、而氧化孔径中心较低，造成氧化孔径内电流密度不均。电流分布不均将影响到VCSEL光斑模态，无法得到理想的高斯模态。现有技术中也有采用缩小氧化孔径的方式以一定程度改善光斑模态，但是这种方式将造成电流密度的上升，增加器件散热负担。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的包括，例如，提供了一种光斑改善型垂直腔面发射激光器及其制作方法，其能够改善器件出光不均匀的问题，改善最终光斑模态。
[0005]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种光斑改善型垂直腔面发射激光器，包括：
[0007]衬底，所述衬底正面具有平坦的第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域，所述第二区域的平坦程度小于所述第一区域，所述第二区域由对所述衬底正面进行粗糙化处理得到；
[0008]设置于所述衬底正面的N型DBR层；
[0009]设置于所述N型DBR层远离所述衬底一侧的发光层；
[0010]设置于所述发光层远离所述N型DBR层一侧的P型DBR层，所述P型DBR层靠近所述发光层一侧形成有环状的氧化层，所述第二区域构成的环状内径小于所述氧化层构成的出光孔径；
[0011]设置于所述P型DBR层远离所述发光层一侧的接触层和呈环状的P电极；
[0012]设置于所述衬底背面的N电极。
[0013]在可选的实施方式中，所述第二区域包括多个对所述衬底的边缘区域进行刻蚀形成的用于降低该边缘区域的平坦程度的粗糙部件，多个粗糙部件间隔设置。
[0014]在可选的实施方式中，所述粗糙部件为形成于所述衬底上的凹槽，或形成于所述衬底上的柱状结构。
[0015]在可选的实施方式中，各所述粗糙部件的横截面宽度小于或等于2.5微米，相邻两个粗糙部件之间的距离小于或等于2.5微米。
[0016]在可选的实施方式中，所述粗糙部件的横截面的形状为圆形、椭圆形、方形或多边
形。
[0017]在可选的实施方式中，各所述粗糙部件的刻蚀深度小于所述衬底的厚度。
[0018]在可选的实施方式中，所述衬底的被刻蚀位置处还填充有AlAs。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种光斑改善型垂直腔面发射激光器的制作方法，所述方法包括：
[0020]提供一衬底；
[0021]对所述衬底的边缘进行粗糙化处理形成第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域，所述第二区域的平坦程度小于所述第一区域；
[0022]于所述衬底正面依次形成N型DBR层、发光层、P型DBR层；
[0023]对所述P型DBR层靠近所述发光层一侧执行氧化工艺，形成环状的氧化层，所述第二区域构成的环状内径小于所述氧化层构成的出光孔径；
[0024]在所述P型DBR层远离所述发光层一侧形成接触层和环状的P型电极；
[0025]于所述衬底背面形成N电极。
[0026]在可选的实施方式中，所述对所述衬底进行粗糙化处理形成第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域的步骤，包括：
[0027]在所述衬底正面涂覆正性光刻胶；
[0028]加开孔后的光罩并曝光显影处理，以在所述衬底的边缘定义多个第一开口；
[0029]刻蚀各所述第一开口处的衬底，以在所述衬底上形成第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域，所述第二区域包括多个间隔设置的凹槽。
[0030]在可选的实施方式中，所述对所述衬底进行粗糙化处理形成第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域的步骤，包括：
[0031]在所述衬底正面涂覆负性光刻胶；
[0032]加开孔后的光罩并曝光显影处理，以在所述衬底的边缘定义多个第二开口；
[0033]刻蚀各所述第二开口处的衬底，以在所述衬底上形成第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域，所述第二区域包括多个间隔设置的柱状结构。
[0034]本专利技术实施例的有益效果包括，例如：
[0035]本申请实施例提供一种光斑改善型垂直腔面发射激光器，激光器包括衬底，衬底包括第一区域和位于第一区域周围的第二区域，第二区域的平坦程度小于第一区域。此外，在衬底正面依次形成有N型DBR层、发光层和P型DBR层，P型DBR层中形成有环状的氧化层，第二区域构成的环状内径小于氧化层构成的出光孔径。该激光器中，平坦程度较低的第二区域，其上生长外延，形成的形貌结构劣化，其形成的N型DBR、P型DBR的反射率也相应降低。制作成VCSEL器件后，第二区域上方的N型DBR、P型DBR反射率下降，其反射的光少。因为第二区域孔径小于出光孔径，在出光孔径附近电流密度较大(出光量大)区域，出光量亦同被弱化，最终改善出光不均匀的问题。
[0036]此外，本申请实施例提供一种光斑改善型垂直腔面发射激光器的制作方法，该制作方法可以通过对衬底的边缘进行粗糙化处理以形成第一区域和位于第一区域周围的第二区域，第二区域的平坦程度小于第一区域。该方法通过直接对衬底进行粗糙化形成第二区域的方式，可以利用形成的平坦程度较低的第二区域弱化对应位置的上下DBR层的光反射，可将出光孔径附近的强光的光发射减弱，无需额外设置其他层级结构的基础上，达到改
善出光不均匀的问题，实现改善最终光斑模态的目的。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0038]图1为本申请实施例提供的光斑改善型垂直腔面发射激光器的结构示意图；
[0039]图2为传统的垂直腔面发射激光器的结构示意图；
[0040]图3为本申请实施例提供的第二区域的局部示意图；
[0041]图4为本申请实施例提供的光斑改善型垂直腔面发射激光器的制作方法的流程图；
[0042]图5为图4中步骤S120包含的子步骤的流程图；
[0043]图6至图8为本申请实施例提供的制作方法中各个步骤制作形成的器件结构示意图；
[0044]图9为图4中步骤S120包含的子步骤的另一流程图。
[0045]图标：10...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光斑改善型垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底正面具有平坦的第一区域和位于所述第一区域周围的第二区域，所述第二区域的平坦程度小于所述第一区域，所述第二区域由对所述衬底正面进行粗糙化处理得到；设置于所述衬底正面的N型DBR层；设置于所述N型DBR层远离所述衬底一侧的发光层；设置于所述发光层远离所述N型DBR层一侧的P型DBR层，所述P型DBR层靠近所述发光层一侧形成有环状的氧化层，所述第二区域构成的环状内径小于所述氧化层构成的出光孔径；设置于所述P型DBR层远离所述发光层一侧的接触层和呈环状的P电极；设置于所述衬底背面的N电极。2.根据权利要求1所述的光斑改善型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第二区域包括多个对所述衬底的边缘区域进行刻蚀形成的用于降低该边缘区域的平坦程度的粗糙部件，多个粗糙部件间隔设置。3.根据权利要求2所述的光斑改善型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述粗糙部件为形成于所述衬底上的凹槽，或形成于所述衬底上的柱状结构。4.根据权利要求2所述的光斑改善型垂直腔面发射激光器，其特征在于，各所述粗糙部件的横截面宽度小于或等于2.5微米，相邻两个粗糙部件之间的距离小于或等于2.5微米。5.根据权利要求2所述的光斑改善型垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述粗糙部件的横截面的形状为圆形、椭圆形、方形或多边形。6.根据权利要求2所述的光斑改善型垂直腔面发射激光器，其特征在于，各所述粗糙部件的刻蚀深度小于所述衬底的厚度。7.根据权利要求2所述的光斑改善型垂直腔面发射激光器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文必，曾评伟，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：