本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、垂直腔面發(fā)射激光器是一種半導(dǎo)體微腔激光器，相較于傳統(tǒng)的邊發(fā)射激光器，垂直腔面發(fā)射激光器由于具有低閾值電流、體積小、圓對稱光斑易于光纖耦合、高光束質(zhì)量、單縱模、面發(fā)射易于集成等優(yōu)勢，使其在近年來得到了迅猛的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于人臉識別等三維傳感、光通信、激光雷達(dá)、無人駕駛等領(lǐng)域中。

2、為提高vcsel芯片的出光密度，需制作陣列結(jié)構(gòu)的vcsel；目前在設(shè)計(jì)vcsel陣列芯片時(shí)，通常是將多個(gè)發(fā)光點(diǎn)孔徑大小相同、中心距一致的vcsel元件陣列排布。但采用這種方式形成的vcsel陣列芯片，vcsel陣列的近場發(fā)光均勻性受到器件熱不均勻性及電注入不均勻性影響，導(dǎo)致大多數(shù)常規(guī)vcsel陣列不能實(shí)現(xiàn)其近場發(fā)光均勻性。為了提升vcsel陣列的發(fā)光均勻性，目前已經(jīng)采用了多種方法，如微調(diào)外延結(jié)構(gòu)(以降低熱敏性)和加厚金屬層(以除去過量的熱)來進(jìn)行緩解，但這些方法無法得到較好的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)較為困難，成本較高。

3、當(dāng)然，亦存在通過調(diào)節(jié)每個(gè)vcsel元件出光孔徑的方式調(diào)節(jié)vcsel元件的電阻，由此實(shí)現(xiàn)vcsel陣列芯片中注入電流的均勻性，從而實(shí)現(xiàn)vcsel陣列芯片發(fā)光的均勻性(具體為：設(shè)置vcsel陣列芯片中中間區(qū)域的vcsel元件的發(fā)光點(diǎn)孔徑大于邊緣區(qū)域的vcsel元件的發(fā)光點(diǎn)孔徑，即減小中間區(qū)域的電阻，增大邊緣區(qū)域的電阻，使二者趨于平衡，從而實(shí)現(xiàn)vcsel陣列芯片近場發(fā)光的均勻性)。然而，當(dāng)中間區(qū)域的vcsel元件的發(fā)光點(diǎn)孔徑大于邊緣區(qū)域的vcsel元件的發(fā)光點(diǎn)孔徑時(shí)，中間區(qū)域發(fā)光點(diǎn)孔徑增大，閾值增大，電壓降低，發(fā)光功率降低，只會加劇目前vcsel陣列近場發(fā)光不均勻性；同時(shí)，因增大中心區(qū)域vcsel元件的發(fā)光點(diǎn)孔徑，單位面積發(fā)光點(diǎn)內(nèi)注入的電流減小，泵浦源激勵減小，諧振腔增益減小，受激輻射的粒子數(shù)減少，最終輻射的激光能量降低。

4、有鑒于此，本發(fā)明人專門設(shè)計(jì)了一種垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種垂直腔面發(fā)射激光器及其制備方法，以解決陣列結(jié)構(gòu)的vcsel的發(fā)光均勻性問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種垂直腔面發(fā)射激光器，包括：

4、背電極層；

5、若干個(gè)通過襯底層疊于所述背電極層的一側(cè)表面的獨(dú)立vcsel發(fā)光單元；其中，各所述vcsel發(fā)光單元的出光孔孔徑一致；

6、隔離層，其覆蓋各所述vcsel發(fā)光單元且具有通孔，所述通孔至少裸露各所述vcsel發(fā)光單元的出光孔的部分外圍區(qū)域；

7、電極連接層，其通過嵌入所述通孔的方式經(jīng)所述隔離層的表面連接相鄰兩個(gè)vcsel發(fā)光單元，且在所述電極連接層的表面預(yù)設(shè)有用于外部電連接的電極打線區(qū)。

8、優(yōu)選地，相鄰兩vcsel發(fā)光單元的間距，隨著對應(yīng)的相鄰兩vcsel發(fā)光單元的中心與所述電極打線區(qū)的距離的減小而減小。

9、優(yōu)選地，所述電極打線區(qū)設(shè)置于所述垂直腔面發(fā)射激光器的邊緣。

10、優(yōu)選地，所述電極打線區(qū)呈環(huán)狀設(shè)置于所述垂直腔面發(fā)射激光器的邊緣。

11、優(yōu)選地，沿所述垂直腔面發(fā)射激光器的中心向邊緣的延伸方向，相鄰兩個(gè)vcsel發(fā)光單元的間距逐漸減小。

12、優(yōu)選地，各所述vcsel發(fā)光單元包括：沿第一方向依次層疊設(shè)置的第一型dbr層、有源層、氧化限制層以及第二型dbr層，且所述vcsel發(fā)光單元通過所述氧化限制層構(gòu)成氧化孔。

13、優(yōu)選地，所述氧化限制層通過對半導(dǎo)體化合物選擇性氧化而形成電流限制區(qū)和導(dǎo)電區(qū)，以獲得具有所述氧化孔的氧化限制層。

14、優(yōu)選地，在所述電極連接層除電極打線區(qū)外的表面還設(shè)有保護(hù)層。

15、優(yōu)選地，所述通孔還可裸露所述出光孔。

16、一種垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

17、s01、提供一襯底；

18、s02、在所述襯底表面生長依次生長第一型dbr層、有源層、氧化限制層以及第二型dbr層，以獲得外延結(jié)構(gòu)；其中，所述氧化限制層具有若干個(gè)氧化孔；

19、s03、通過刻蝕工藝使所述外延結(jié)構(gòu)形成通過溝道相互隔離的若干個(gè)vcsel發(fā)光單元，其中，各所述vcsel發(fā)光單元的出光孔孔徑一致；

20、s04、制作隔離層，其覆蓋各所述vcsel發(fā)光單元且具有通孔，所述通孔至少裸露各所述vcsel發(fā)光單元的出光孔的部分外圍區(qū)域；

21、s05、制作電極連接層，其通過嵌入所述通孔的方式經(jīng)所述隔離層的表面連接相鄰兩個(gè)vcsel發(fā)光單元；

22、s06、制作背電極層，其設(shè)置于所述襯底背離所述vcsel發(fā)光單元的一側(cè)表面；

23、s07、制作保護(hù)層，其設(shè)置于所述電極連接層的表面且裸露部分所述電極連接層使其具有用于外部電連接的電極打線區(qū)。

24、優(yōu)選地，相鄰兩vcsel發(fā)光單元的間距不完全相同。

25、優(yōu)選地，所述電極打線區(qū)設(shè)置于所述垂直腔面發(fā)射激光器的邊緣，且相鄰兩vcsel發(fā)光單元的間距，隨著對應(yīng)的相鄰兩vcsel發(fā)光單元的中心與所述電極打線區(qū)的距離的減小而減小。

26、優(yōu)選地，所述電極打線區(qū)呈環(huán)狀設(shè)置于所述垂直腔面發(fā)射激光器的邊緣，則沿所述垂直腔面發(fā)射激光器的中心向邊緣的延伸方向，相鄰兩個(gè)vcsel發(fā)光單元的間距逐漸減小。

27、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的垂直腔面發(fā)射激光器，其包括：背電極層；若干個(gè)通過襯底層疊于所述背電極層的一側(cè)表面的獨(dú)立vcsel發(fā)光單元；其中，各所述vcsel發(fā)光單元的出光孔孔徑一致；隔離層，其覆蓋各所述vcsel發(fā)光單元且具有通孔，所述通孔至少裸露各所述vcsel發(fā)光單元的出光孔的部分外圍區(qū)域；電極連接層，其通過嵌入所述通孔的方式經(jīng)所述隔離層的表面連接相鄰兩個(gè)vcsel發(fā)光單元，且在所述電極連接層的表面預(yù)設(shè)有用于外部電連接的電極打線區(qū)?；诟魉鰒csel發(fā)光單元的出光孔孔徑一致的應(yīng)用，通過所述電極連接層將相鄰兩個(gè)vcsel發(fā)光單元形成連接，且在所述電極連接層的表面預(yù)設(shè)有用于外部電連接的電極打線區(qū)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)光點(diǎn)的均勻性和各所述vcsel發(fā)光單元的統(tǒng)一控制。

28、然后，通過設(shè)置相鄰兩vcsel發(fā)光單元的間距，隨著對應(yīng)的相鄰兩vcsel發(fā)光單元的中心與所述電極打線區(qū)的距離的減小而減小?；诖耍灌徑姌O打線區(qū)的vcsel發(fā)光單元的中心間隔距離更小、注入電流更大、產(chǎn)熱更多、芯片溫度升高，以增大鄰近電極打線區(qū)的vcsel發(fā)光單元的俄歇復(fù)合等輻射損失，藉以減少受激輻射能量通過出光形式釋放的現(xiàn)象，從而縮小了鄰近電極打線區(qū)跟遠(yuǎn)離電極打線區(qū)的vcsel發(fā)光單元的發(fā)光能量差異，實(shí)現(xiàn)了激光器芯片發(fā)光的均勻性。同時(shí)，通過設(shè)置相鄰兩vcsel發(fā)光單元的間距不完全相同，從而在不改變激光器大小的情況下，可最大化地利用發(fā)光面積以獲得更多的vcsel發(fā)光單元，并實(shí)現(xiàn)vcsel發(fā)光單元陣列近場均勻性優(yōu)化。

29、最后，通過在所述電極連接層除電極打線區(qū)外的表面還設(shè)有保護(hù)層的設(shè)置，有助于減弱環(huán)境對器件表面的影響(如防潮和避免劃傷等)和避免漏電流，從而提高器件的穩(wěn)定性和可靠性。

30、本發(fā)明還提供了一種垂直腔面發(fā)射激光器的制備方法，在實(shí)現(xiàn)上述激光器的有益效果的同時(shí)，其工藝制作簡單、便捷，便于生產(chǎn)化。