一种高集成的可寻址VCSEL芯片制造技术

本申请属于半导体技术领域，具体为一种高集成的可寻址VCSEL芯片，包括含多个VCSEL发光单元的VCSEL发光区，其中每个所述VCSEL发光单元均包括至少一个发光点，其中所述发光点依次包括衬底层、负电导通层、N

【技术实现步骤摘要】
一种高集成的可寻址VCSEL芯片


[0001]本专利技术属于半导体制备
，尤其涉及一种高集成的可寻址VCSEL芯片。

技术介绍

[0002]VCSEL（Vertical
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Cavity Surface
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Emitting Laser，垂直腔面发射激光器）是一种沿垂直于衬底层的方向出射激光的半导体激光器。VCSEL具有发散角小、光束对称、波长热稳定性高、光束质量稳定、单纵模输出、光电转换效率高、体积小、阈值电流低、功耗低、易于集成等特点，适于作为光源被广泛应用，例如，作为激光雷达的激光光源。
[0003]激光雷达（Laser Radar）是一种以激光为媒介探测目标对象的位置、速度等特征量的设备。具体地，激光雷达可通过向目标对象出射激光束并接收反射信号来探测目标对象与激光雷达的相对位置，从而实现对目标对象的探测、跟踪和识别。例如，利用TOF技术，在极短时间内向目标区域发射激光脉冲，由探测器接收目标区域内障碍物反射回的激光脉冲，二分之一倍发射脉冲与接收脉冲之间的时间差乘以光速即为障碍物与雷达之间距离。
[0004]近年来，激光雷达被广泛应用于智慧交通、环境监测、军事安防等领域。例如：激光雷达可被应用于车辆自动驾驶、车辆辅助驾驶、主动刹车等新技术，使得车辆在计算机的控制下具有自动规避障碍的功能，以确保行车安全。相应地，激光雷达还可实现无人机避障等功能。激光雷达以VCSEL光源作为激光光源，受益于VCSEL光源良好的出光性能，其探测功能可被有效提升。且激光雷达可借助VCSEL光源对目标对象进行分区逐步扫描，相对于通过旋转马达带动所述VCSEL光源旋转对目标对象进行扫描，可提高扫描稳定性，简化后续三维建模的难度。
[0005]然而，激光雷达多区可寻址需要通过多通道来驱动VCSEL芯片分区点亮，其中每个单独的通道均含有一个用于向VCSEL芯片供电以点亮VCSEL芯片的储能电路。而储能电路数量随通道数量的增加而增加，其造成了VCSEL芯片周边的电路设计空间不足，导致电路板的整体的面积增大。

技术实现思路

[0006]本申请的一个优势在于提供了一种高集成的可寻址VCSEL芯片， 其中，所述可寻址VCSEL芯片通过将VCSEL发光区和可寻址驱动电路集成到基板，减小VCSEL芯片整体的体积，简化可寻址VCSEL芯片的布局。
[0007]本申请的另一个优势在于提供了一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，所述可寻址VCSEL芯片通过对第一、第二导体布局，保障可寻址VCSEL芯片性能的同时简化了布线结构。
[0008]本申请的另一个优势在于提供了一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，所述可寻址VCSEL芯片的布线结构紧凑，减小导线的长度，导线上产生的电感随之降低，在相同电流的条件下，电感降低，VCSEL芯片输出的功率增大，可达到大功率雷达的效能，从而可以作为车辆雷达使用。
[0009]为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，包括含多个VCSEL发光单元的VCSEL发光区，其中每个所述VCSEL发光单元均包括至少一个发光点，其中所述发光点依次包括衬底层、负电导通层、N
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DBR层、有源区、具有限制孔的限制层、P
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DBR层以及正电导通层；可寻址驱动电路，包括多个第一导体、与所述第一导体电连接的二极管、与所述二极管电连接的储能电容、连通多个VCSEL发光单元的第二导体、与所述第二导体电连接的开关结构以及与所述开关结构电连接的芯片结构，其中每个所述第一导体对应连接于每个所述VCSEL发光单元；
[0010]基板，所述VCSEL发光区、储能电容、开关结构以及芯片结构均固定于该基板。
[0011]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述二极管固定于所述衬底层上或所述基板上。
[0012]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述第一导体通过工艺至少部分附着于所述VCSEL发光单元上。
[0013]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述VCSEL发光单元上设置有绝缘保护层，所述第一导体附着于所述绝缘保护层上。
[0014]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述二极管为集成在所述衬底层上并且具有正、负金属电极的半导体。
[0015]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述储能电容靠近于所述衬底层，且所述储能电容与所述衬底层间设有通过工艺附着上去的绝缘层。
[0016]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述工艺为蒸镀、溅镀、电镀中的一种或多种组合。
[0017]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述储能电容包括硅电容、设于所述硅电容上部的阳极以及设于所述硅电容底部的阴极，所述阴极固定于所述基板上，所述阳极通过导电体与所述二极管的负金属电极连接。
[0018]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述第一导体为金线，所述第二导体为连通多个VCSEL发光单元的N型半导体。
[0019]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述基板为陶瓷基片或树脂基片。
[0020]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述开关结构为CaN开关；所述芯片结构为栅极芯片。
[0021]在根据本申请所述的高集成的可寻址VCSEL芯片中，所述绝缘保护层为二氧化硅 、氮化硅、二氧化铪、三氧化二铝中的一种。
[0022]根据本申请的又一个方面，本申请提出了一种激光雷达，其包括：用于投射激光的激光投射装置，其中，所述激光投射装置包括如上所述的任一高集成的可寻址VCSEL芯片中；用于接收激光信号的激光接收装置；以及
[0023]可通信地连接于所述激光投射装置和所述激光接收装置的处理器。
[0024]通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
[0025]本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
[0026]图1图示了根据本申请实施例的可寻址升压控制电路的示意框图。
[0027]图2图示了根据本申请实施例的振荡升压电路的示意框图。
[0028]图3图示了根据本申请实施例的可寻址升压控制电路的示意图。
[0029]图4图示了根据本申请实施例的可寻址升压控制电路的变形实施方式的示意图。
[0030]图5图示了根据本申请实施例的可寻址升压控制电路的变形实施方式的示意图。
[0031]图6图示了根据本申请实施例的升压方法的流程示意图。
[0032]图7图示了根据本申请实施例的发光点的示意图。
[0033]图8图示了根据本申请实施例的VCSEL发光区的示意图。
具体实施方式
[0034]以下说明书和权利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其特征在于，包括含多个VCSEL发光单元的VCSEL发光区，其中每个所述VCSEL发光单元均包括至少一个发光点，其中所述发光点依次包括衬底层、负电导通层、N
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DBR层、有源区、具有限制孔的限制层、P
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DBR层以及正电导通层；可寻址驱动电路，包括多个第一导体、与所述第一导体电连接的二极管、与所述二极管电连接的储能电容、连通多个VCSEL发光单元的第二导体、与所述第二导体电连接的开关结构以及与所述开关结构电连接的芯片结构，其中每个所述第一导体对应连接于每个所述VCSEL发光单元；基板，所述VCSEL发光区、储能电容、开关结构以及芯片结构均固定于该基板。2.根据权利要求1所述的一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，所述二极管固定于所述衬底层上或所述基板上。3.根据权利要求1所述的一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，所述第一导体通过工艺至少部分附着于所述VCSEL发光单元上。4.根据权利要求3所述的一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，所述VCSEL发光单元上设置有绝缘保护层，所述第一导体附着于所述绝缘保护层上。5.根据权利要求2所述的一种高集成的可寻址VCSEL芯片，其中，所述二极管为集成在所述衬底层上并且具有正、负金属电极的半导体。6.根据权利要求1所述的一种高集成的可寻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨通辉，郭铭浩，赖威廷，李念宜，刘赤宇，
申请(专利权)人：浙江睿熙科技有限公司，
类型：发明
国别省市：