全文摘要
本发明提供具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，垂直腔面发射激光器包括基底结构及金属连接层，基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层位于基底结构上，金属连接层包括与氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度。本发明制备的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化孔窗口的保护。
主设计要求
1.一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层，所述金属连接层位于所述基底结构上，且所述金属连接层的厚度大于2μm；所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm；其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度；且所述金属连接层窗口的截面形状为倒梯形。
设计方案
1.一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述垂直腔面发射激光器包括：
基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；
金属连接层，所述金属连接层位于所述基底结构上，且所述金属连接层的厚度大于2μm；所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm；其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度；且所述金属连接层窗口的截面形状为倒梯形。
2.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。
3.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，其特征在于：所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。
5.一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；
于所述基底结构上形成金属连接层，且所述金属连接层的厚度大于2μm；所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm；其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度；且所述金属连接层窗口的截面形状为倒梯形。
6.根据权利要求5所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于：形成所述金属连接层的步骤包括：
于所述基底结构上形成金属种子层；
于所述金属种子层上形成光刻胶并进行图形化，图形化的所述光刻胶与所述氧化孔窗口对应设置，其中，所述光刻胶的底部覆盖所述氧化孔窗口，且所述光刻胶的底部的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述光刻胶的顶部的宽度大于底部的宽度；
进行电镀，并去除所述光刻胶及位于所述光刻胶下的所述金属种子层，以形成具有所述金属连接层窗口的所述金属连接层。
7.根据权利要求5所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于：所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。
8.根据权利要求5所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于：所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。
9.根据权利要求5所述的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于：所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。
设计说明书
技术领域
本发明涉及垂直腔面发射激光器及制造领域，特别是涉及具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法。
背景技术
垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是以Ⅲ-Ⅴ族半导体材料为基础，有别于发光二极管(LED)和激光二极管(LD)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。
在现有的VCSEL的制备工艺中，为了有效地去除VCSEL在工作中产生的废热，VCSEL的电极上通常会制备较厚的金属连接层，但现有的金属连接层的制备工艺所形成的金属连接层的侧壁常常会出现光阻塞的现象，尤其是在：为了增强电流注入电极距离氧化孔较近、光源具有较大的发散角以及金属连接层较厚的情况下。其中，为了避免金属连接层的阻光现象，通常会把VCSEL的电极设置的远离氧化孔，但采用该方式会使得电流注入变差，增大电阻。
基于以上所述，提供一种新型的VCSEL及其制备方法，以优化金属连接层的制备工艺，使得制备的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，用于解决现有技术中垂直腔面发射激光器的金属连接层的侧壁的光阻塞问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器包括：
基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；
金属连接层，所述金属连接层位于所述基底结构上，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。
可选地，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm。
可选地，所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。
可选地，所述金属连接层的厚度大于2μm。
可选地，所述金属连接层窗口的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合；所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。
可选地，所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。
本发明还提供一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，包括以下步骤：
提供基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；
于所述基底结构上形成金属连接层，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。
可选地，形成所述金属连接层的步骤包括：
于所述基底结构上形成金属种子层；
于所述金属种子层上形成光刻胶并进行图形化，图形化的所述光刻胶与所述氧化孔窗口对应设置，其中，所述光刻胶的底部覆盖所述氧化孔窗口，且所述光刻胶的底部的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述光刻胶的顶部的宽度大于底部的宽度；
进行电镀，并去除所述光刻胶及位于所述光刻胶下的所述金属种子层，以形成具有所述金属连接层窗口的所述金属连接层。
可选地，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm。
可选地，所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。
可选地，所述金属连接层的厚度大于2μm。
可选地，所述金属连接层窗口的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合；所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。
可选地，所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。
如上所述，本发明的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，在制备金属连接层时，使金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且使金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度，从而可在有效的增强电流注入的同时，解决金属连接层的侧壁的阻光现象；本发明还可分步制备层叠的金属连接层，以进一步的增大金属连接层的侧壁的倾斜角，使金属连接层的侧壁置于距离氧化孔窗口的边缘更近的地方，制备较厚的金属连接层，以增加散热，增强对氧化孔窗口的保护。因此，本发明制备的垂直腔面发射激光器在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化孔窗口的保护。
附图说明
图1~图7显示为实施例一中的形成正面垂直腔面发射激光器各步骤的结构示意图，其中，图7显示为实施例一中的正面垂直腔面发射激光器的结构示意图。
图8显示为具有单层的金属连接层与氧化孔窗口的结构示意简图。
图9显示为具有两层的金属连接层与氧化孔窗口的结构示意简图。
图10显示为实施例二中的背面垂直腔面发射激光器的结构示意图。
图11显示为实施例三中的正面垂直腔面发射激光器的结构示意图。
图12显示为本发明中的形成垂直腔面发射激光器的工艺流程示意图。
元件标号说明
101 衬底；102 缓冲层；103 第一分布布拉格反射镜；104 有源层；105 第二分布布拉格反射镜；106 P型导电层；107 P型电极；108、113 保护层；109 沟道；110 限制氧化层；1101 氧化孔窗口；111 沟道保护层；112 N型电极；201、202 P型金属连接层；2011、2021P型金属连接层窗口；301 N型金属连接层；3011 N型金属连接层窗口；401 光线；d、d1、d2距离。
具体实施方式
在现有制备的VCSEL中，通常VCSEL的金属连接层的侧壁为垂直或负倾斜(金属连接层窗口的顶部开口的宽度小于底部开口的宽度)的形貌，这两种形貌会造成光阻塞的问题，尤其在：电极距离氧化孔较近、光源具有较大的发散角及金属连接层较厚的情况下。因此，本发明提供一种新型的VCSEL及其制备方法，可在具有较强的电流注入的同时，使得制备的VCSEL具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，解决阻光的问题，且可增强对氧化孔窗口的保护。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1~图12，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图12，本实施例提供一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器的制备方法，本实施例在制备金属连接层时，使金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且使金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度，从而可在有效的增强电流注入的同时，解决金属连接层的侧壁的阻光现象，以有效地散热。
如图1~图7，本实施例中所述垂直腔面发射激光器（VCSEL）以正面VCSEL作为示例，在另一实施例中，所述VCSEL也可为背面VCSEL，其在实施例二中将进行说明。
具体的，如图5，首先提供基底结构，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口1101，以通过所述氧化孔窗口1101出射光线。
如图1~图5，显示为形成所述基底结构各步骤的结构示意图，需要说明的是，所述基底结构的具体组成、材质及制备方法，可根据需要进行选择，此处仅作为示例进行说明，并非局限于此。
如图1，提供衬底101，于所述衬底101上形成第一分布布拉格反射镜103；于所述第一分布布拉格反射镜103上形成有源层104；于所述有源层104上形成第二分布布拉格反射镜105；于所述第二分布布拉格反射镜105上形成P型电极107。
具体的，所述衬底101可包括GaAs衬底；所述第一分布布拉格反射镜103可包括由AlGaAs和GaAs两种不同折射率的材料层叠构成；所述衬底101及第一分布布拉格反射镜103可为N型。所述有源层104包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，所述有源层104用以将电能转换为光能；所述第二分布布拉格反射镜105可包括由AlGaAs和GaAs两种不同折射率的材料层叠构成，所述第二分布布拉格反射镜105可为P型。其中，所述P型电极107的制备方法包括蒸镀法，所述P型电极107可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的所述VCSEL，缩小所述P型电极107与后续制备的氧化孔的距离，使得所述VCSEL具有较强的电流注入。同时，所述P型电极107还可作为后续所述金属连接层的金属接触垫。其中，所述P型电极107的材料可包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合，具体可根据需要进行选择。当然，所述P型电极107的制备也可在形成所述氧化孔之后制备，具体可参阅实施例三。
作为示例，所述基底结构还可包括缓冲层102及P型导电层106，其中，所述缓冲层102位于所述衬底101与所述第一分布布拉格反射镜103之间，所述P型导电层106位于所述第二分布布拉格反射镜105与所述P型电极107之间。
具体的，所述缓冲层102可采用N型掺杂的GaAs材料，所述P型导电层106可采用GaAs或AlGaAs材料。
作为示例，所述基底结构还可包括保护层108，所述保护层108可包括氧化硅层及氮化硅层中的一种或组合。
具体的，如图2，所述保护层108可在后续进行刻蚀工艺过程中，对所述P型电极107及上述各半导体层起到保护作用。本实施例中，所述保护层108采用氮化硅层，所述氮化硅层的厚度可采用50nm~200nm，但并非局限于此，可根据所述VCSEL的光学设计进行调整。在另一实施例中，所述保护层108也可采用氧化硅层或由氧化硅层及氮化硅层所形成的组合，此处不作限制。
如图3~图5，形成沟道109及限制氧化层110，以制备具有所述氧化孔窗口1101的所述基底结构。
具体的，所述沟道109的深度可包括3μm~5μm，自所述沟道109进行氧化，以在所述第二分布布拉格反射镜105中形成所述限制氧化层110，从而在所述VCSEL中形成所述氧化孔窗口1101。其中，所述沟道109及所述限制氧化层110用以切断相应区域的所述VCSEL的电流路径，使得所述VCSEL产生的光线自所述氧化孔窗口1101出射。
作为示例，所述基底结构还可包括沟道保护层111，所述沟道保护层111可包括氧化硅层及氮化硅层中的一种或组合。
具体的，如图5，所述沟道保护层111可对所述沟道109起到保护作用。本实施例中，所述沟道保护层111采用氮化硅层，所述氮化硅层的厚度可采用100nm~300nm，但并非局限于此，可根据所述VCSEL的光学设计进行调整。在另一实施例中，所述沟道保护层111也可采用氧化硅层或由氧化硅层及氮化硅层所形成的组合，此处不作限制。
本实施例中，所述基底结构包括所述衬底101、缓冲层102、第一分布布拉格反射镜103、有源层104、第二分布布拉格反射镜105、P形导电层106、P型电极107、保护层108、沟道109、限制氧化层110、沟道保护层111及氧化孔窗口1101，但所述基底结构的具体组成、材质及制备方法可根据需要进行选择，此处仅作为示例进行说明，并非局限于此。
接着，如图6，于所述基底结构上形成金属连接层，基于上述结构，所述金属连接层在本实施例中指代P型金属连接层201，所述P型金属连接层201包括与所述氧化孔窗口1101对应设置的P型金属连接层窗口2011，其中，所述P型金属连接层窗口2011显露所述氧化孔窗口1101，且所述P型金属连接层窗口2011的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口1101的宽度，所述P型金属连接层窗口2011的顶部开口的宽度大于所述P型金属连接层窗口2011的底部开口的宽度。
具体的，去除位于所述P型电极107上方的所述保护层108及沟道保护层111，形成开口，通过所述开口形成所述P型金属连接层201，其中，所述P型金属连接层201填满所述开口且与所述P型电极107相接触；所述P型金属连接层201的材料可包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合，具体可根据需要进行选择。当然，所述P型电极107的制备也可在形成所述氧化孔之后制备，具体可参阅实施例三。
作为示例，所述P型金属连接层201的厚度大于2μm，通过所述P型金属连接层201可满足后续测试需求，提高测试操作的便捷性；增强对所述氧化孔窗口1101的保护；且可满足所述VCSEL高功率的散热需求。其中，所述P型金属连接层201的厚度可根据需要进行选择，此处不作限制。
作为示例，形成所述P型金属连接层201的步骤可包括：
于所述基底结构上形成金属种子层；
于所述金属种子层上形成光刻胶并进行图形化，图形化的所述光刻胶与所述氧化孔窗口1101对应设置，其中，所述光刻胶的底部覆盖所述氧化孔窗口1101，且所述光刻胶的底部的宽度大于所述氧化孔窗口1101的宽度，所述光刻胶的顶部的宽度大于底部的宽度；
进行电镀，并去除所述光刻胶及位于所述光刻胶下的所述金属种子层，以形成具有所述P型金属连接层窗口2011的所述P型金属连接层201。
具体的，图形化的所述光刻胶与所述氧化孔窗口1101对应设置，所述光刻胶在进行曝光显影的过程后，会形成截面为上宽下窄的形状，包括倒梯形及T字形中的一种或组合，从而在形成所述P型金属连接层201及去除所述光刻胶及金属种子层后，可形成显露所述氧化孔窗口1101、底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口1101的宽度以及顶部开口的宽度大于底部开口的宽度的所述P型金属连接层窗口2011，以避免所述P型金属连接层201的侧壁对所述VCSEL产生的光线的阻挡，使得所述P型金属连接层201在所述P型电极107离所述氧化孔较近、光线具有较大的发散角以及金属连接层较厚的情况下，也可不遮挡光线的出射，以使得所述VCSEL有效地散热，且可增强对所述氧化孔窗口1101的保护。
作为示例，形成图形化的所述光刻胶的方法可包括负性光刻胶法、多层胶掩膜剥离法以及图像反转法中的一种或组合。
具体的，负性光刻胶法是通过负性光刻胶掩膜在紫外光照射下产生光化反应，使高分子化合物交联成不溶于碱性显影液的分子结构。不被光照射的部分溶于显影液而显影，在其曝光区上层，由于光化反应强于下层，因此在显影后，所述图形化的光刻胶自然形成倒梯形或T字形。多层胶掩膜剥离法是采用多层光刻胶(一般用两层)，通过光刻胶的溶解度的差别，对各层光刻胶逐层显影，使得顶层光刻胶的显影速度快，而底层光刻胶的显影速度慢，以形成倒梯形或T字形。图像反转法是利用反转光刻胶，通过近紫外(NUV)曝光产生潜在的正性图形，然后，在烘烤后进行泛曝光，通过原先掩蔽区域中光敏化合物(PAC)树脂产生脂化连接，从而产生胶表面选择性交链。由于胶的脂化顶端面显示低的分解速度，通过显影即可产生倒梯形或T字形。其中，所述具有倒梯形或T字形的图形化光刻胶还有利于降低后续去除所述光刻胶的工艺难度。
作为示例，所述电镀的方法包括水镀法，形成所述金属种子层的方法包括蒸镀法及溅镀法中的一种。
作为示例，所述P型金属连接层窗口2011的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合，所述P型金属连接层窗口2011的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。
具体的，为进一步的介绍所述金属连接层窗口与所述氧化孔窗口的位置关系，本实施例提供了图8及图9两种结构简图。其中，图8显示为本实施例中所述P型金属连接层窗口2011与所述氧化孔窗口1101的结构示意简图。所述P型金属连接层窗口2011的截面形状优选为倒梯形，从而可使得所述P型金属连接层201的截面形貌采用正梯形，以减小或避免所述P型金属连接层201的侧壁对自所述氧化孔窗口1101发出的光线的阻挡，尤其是当所述P型电极107距离所述氧化孔较近、所述光线具有较大的发散角及所述P型金属连接层201较厚的情况下。其中，所述P型金属连接层窗口2011的俯视形状优选为与所述氧化孔窗口1101具有相同的形貌，以减小所述P型金属连接层窗口2011的底部边缘与所述氧化孔窗口1101的距离。本实施例中，所述氧化孔窗口1101的俯视形状采用圆形，因此，所述P型金属连接层窗口2011的俯视形状优选为圆形，但并非局限于此，所述P型金属连接层窗口2011的俯视形状还可采用多边形或由圆形及多边形所形成的组合，所述多边形可包括三角形、方形、五边形、六边形等。
作为示例，得益于上述P型金属连接层窗口2011形状的配置，本实施例的所述P型金属连接层窗口2011的底部边缘与所述氧化孔窗口1101的边缘的距离d可以设置为小于2.5μm，如可小于1μm，使得所述P型金属连接层201与所述氧化孔窗口1101之间的距离在较小的情况下，也可保证所述VCSEL不阻光，使所述VCSEL的电流注入更有效，以使所述VCSEL适用于大功率应用，如图7。
作为示例，所述P型金属连接层可包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层P型金属连接层中，位于上层的所述P型金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述P型金属连接层窗口的顶部开口的宽度。
具体的，如图9，显示为具有两层所述P型金属连接层与所述氧化孔窗口1101的结构示意简图，即所述P型金属连接层包括依次层叠的所述P型金属连接层201及P型金属连接层202。如图8，当N采用1时，所述P型金属连接层仅包括单层的所述P型金属连接层201，所述P型金属连接层窗口2011的底部边缘与所述氧化孔窗口1101的边缘的距离d采用d1表示；如图9，当N采用2时，所述P型金属连接层窗口2011的底部边缘与所述氧化孔窗口1101的边缘的距离d采用d2表示。其中，当N为2时，所述P型金属连接层201中包括位于下方的所述P型金属连接层窗口2011，所述P型金属连接层202中包括位于上方的所述P型金属连接层窗口2021，且位于上层的所述P型金属连接层窗口2021的底部开口的宽度大于位于下层的所述P型金属连接层窗口2011的顶部开口的宽度，以避免层叠的所述P型金属连接层201、202的侧壁对光线的阻挡。在另一实施例中，所述N也可采用如3、4、5等，此处不作限制。采用在所述基底结构上形成层叠的所述P型金属连接层201、202，可进一步的增大所述P型金属连接层201、202的侧壁的倾斜角，使所述P型金属连接层201、202的侧壁的底部置于距离所述氧化孔窗口1101的边缘更近的地方，如当N为2时，所述d2的取值可小于所述d1，以进一步的减小所述距离d；且通过分步制备的方式，在不遮挡光线的前提下，还可制备较厚的所述P型金属连接层，以增加散热，增强对所述氧化孔窗口1101的保护。
如图7，还包括对所述衬底101进行减薄，以在所述衬底101上形成N型电极112及N型金属连接层301的步骤，以制备所述VCSEL。
具体的，如图7，当电力施加至所述VCSEL时，电流将在所述P型金属连接层201和所述N型金属连接层301之间流动，电能在所述有源层104中转换为光能，使得光线401自所述氧化孔窗口1101经所述P型金属连接层窗口2011出射。
另外，本实施例还提供一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器(VCSEL)，所述VCSEL可采用上述制备方法制备，但并非局限于此。所述VCSEL包括基底结构及金属连接层，所述基底结构包括至少一个氧化孔窗口，以通过所述氧化孔窗口出射光线；所述金属连接层位于所述基底结构上，所述金属连接层包括与所述氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，所述金属连接层窗口显露所述氧化孔窗口，且所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于所述氧化孔窗口的宽度，所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于所述金属连接层窗口的底部开口的宽度。
作为示例，所述金属连接层窗口的底部边缘与所述氧化孔窗口的边缘的距离小于2.5μm。
作为示例，所述金属连接层包括层叠的N层，其中N≥2；任意相邻的两层金属连接层中，位于上层的所述金属连接层窗口的底部开口的宽度大于位于下层的所述金属连接层窗口的顶部开口的宽度。
作为示例，所述金属连接层的厚度大于2μm。
作为示例，所述金属连接层窗口的截面形状包括倒梯形及T字形中的一种或组合；所述金属连接层窗口的俯视形状包括圆形及多边形中的一种或组合。
作为示例，所述垂直腔面发射激光器包括正面垂直腔面发射激光器及背面垂直腔面发射激光器中的一种。
具体的，如图7，本实施例以正面VCSEL作为示例，具体结构此处不再赘述，但并非局限于此。
实施例二
如图10，本实施例提供了一种具有特殊金属连接层的背面VCSEL，所述VCSEL的组成及制备与实施例一的区别主要在于所述金属连接层指代N型金属连接层301。其中，所述N型金属连接层301中具有N型金属连接层窗口3011。本实施所述VCSEL中，N型电极112的上方还可包括保护层113，所述保护层113的材质及作用可同实施例一中的所述保护层108，此处不再赘述。所述VCSEL的具体组成、材料及制备可参阅实施例一，此处不再赘述。
实施例三
如图11，本实施例提供另一种具有特殊金属连接层的正面VCSEL，所述VCSEL的组成及制备与实施例一的区别主要在于所述VCSEL中先制备所述氧化孔窗口1101，后制备所述P型电极107及所述P型金属连接层201，以扩大所述VCSEL制备工艺的灵活性，具体可根据需要进行选择。所述VCSEL的具体组成、材料及制备可参阅实施例一，此处不再赘述。
综上所述，本发明的具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，在制备金属连接层时，使金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且使金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度，从而可在有效的增强电流注入的同时，解决金属连接层的侧壁的阻光现象；本发明还可分步制备层叠的金属连接层，以进一步的增大金属连接层的侧壁的倾斜角，使金属连接层的侧壁置于距离氧化孔窗口的边缘更近的地方，制备较厚的金属连接层，以增加散热，增强对氧化孔窗口的保护。因此，本发明制备的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化孔窗口的保护。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201910787390.4
申请日:2019-08-26
公开号:CN110299669A
公开日:2019-10-01
国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN110299669B
授权时间:20191217
主分类号:H01S 5/024
专利分类号:H01S5/024;H01S5/183;H01S5/187
范畴分类:38H;
申请人:常州纵慧芯光半导体科技有限公司
第一申请人:常州纵慧芯光半导体科技有限公司
申请人地址:213000 江苏省常州市武进国家高新技术产业开发区凤翔路7号
发明人:梁栋;刘嵩
第一发明人:梁栋
当前权利人:常州纵慧芯光半导体科技有限公司
代理人:余明伟
代理机构:31219
代理机构编号:上海光华专利事务所（普通合伙）
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计