本公開總體涉及垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)器件和具有分段氧化溝槽的vcsel器件，分段氧化溝槽具有相應(yīng)電鍍島。

背景技術(shù)：

1、vcsel是一種半導(dǎo)體激光二極管(例如激光諧振器)，其激光束發(fā)射垂直于器件的頂面或底面。vcsel通常包括平行于晶片表面布置的兩個(gè)分布式布拉格反射(dbr)鏡，在這兩個(gè)dbr鏡之間布置有有源區(qū)。有源區(qū)包括用于產(chǎn)生激光的一個(gè)或多個(gè)量子阱。由于vcsel優(yōu)于其他類型的激光器，因此被廣泛用于各種應(yīng)用中，例如數(shù)據(jù)通信、感測(cè)和光學(xué)互連。例如，vcsel通常具有較低的功耗(例如，vcsel需要比其他類型的激光器低得多的功率來操作，使它們更節(jié)能和更具成本效益)，能夠高速操作(例如，使vcsel成為數(shù)據(jù)通信和需要快速信號(hào)傳輸?shù)钠渌麘?yīng)用的理想選擇)，具有窄光束發(fā)散度(例如，vcsel的窄光束發(fā)散度允許與光纖和其他部件的高耦合效率，使vcsel更容易集成到光學(xué)系統(tǒng)中)，并且具有高可靠性(例如，vcsel具有長的工作壽命，并且比其他類型的激光器更不容易出故障)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在一些實(shí)施方式中，一種vcsel器件包括具有主表面的器件結(jié)構(gòu)，其中器件結(jié)構(gòu)包括堆疊結(jié)構(gòu)，堆疊結(jié)構(gòu)包括：第一dbr鏡；布置在第一dbr鏡上的第二dbr鏡；有源層，其包括一個(gè)或多個(gè)量子阱并配置成產(chǎn)生激光，其中有源層布置在第一dbr鏡和第二dbr鏡之間；和氧化層，其布置在有源層和第二dbr鏡之間，其中氧化層包括穿過氧化層形成的氧化物孔徑，用于限制流向有源層的電流，有源層產(chǎn)生光以形成激光束；多個(gè)分段氧化溝槽，其從主表面延伸到器件結(jié)構(gòu)中以暴露用于形成氧化物孔徑的氧化的氧化層，其中多個(gè)分段氧化溝槽圍繞器件結(jié)構(gòu)的其中形成氧化物孔徑的器件區(qū)域的外圍布置；以及多個(gè)電鍍島，其在空間上彼此分離，其中多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島垂直延伸到多個(gè)分段氧化溝槽中的相應(yīng)分段氧化溝槽中，并密封相應(yīng)分段氧化溝槽以防止氧化層的進(jìn)一步氧化。

2、在一些實(shí)施方式中，一種vcsel器件包括具有主表面的堆疊結(jié)構(gòu)，其中堆疊結(jié)構(gòu)包括：第一dbr鏡；布置在第一dbr鏡上的第二dbr鏡；有源層，其包括一個(gè)或多個(gè)量子阱并配置成產(chǎn)生激光，其中有源層布置在第一dbr鏡和第二dbr鏡之間；和氧化物層，其布置在有源層和第二dbr鏡之間，其中氧化物層包括穿過氧化物層形成的氧化物孔徑，用于限制流入有源層的電流，有源層產(chǎn)生光以形成激光束；多個(gè)分段氧化溝槽，其從主表面延伸到堆疊結(jié)構(gòu)中以暴露用于形成氧化物孔徑的氧化的氧化物層，其中多個(gè)分段氧化溝槽布置在堆疊結(jié)構(gòu)的其中形成氧化物孔徑的器件區(qū)域的外圍；以及多個(gè)電鍍島，其在空間上彼此分離，其中多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島垂直延伸到多個(gè)分段氧化溝槽中的相應(yīng)分段氧化溝槽中，并密封相應(yīng)分段氧化溝槽以防止氧化層的進(jìn)一步氧化。

3、在一些實(shí)施方式中，一種形成vcsel器件的方法包括：形成包括主表面的堆疊結(jié)構(gòu)，其中堆疊結(jié)構(gòu)包括：第一dbr鏡；布置在第一dbr鏡上的第二dbr鏡；有源層，其包括一個(gè)或多個(gè)量子阱并配置成產(chǎn)生激光，其中有源層布置在第一dbr鏡和第二dbr鏡之間；和氧化物層，其布置在有源層和第二dbr鏡之間；形成多個(gè)分段氧化溝槽，其從主表面延伸到堆疊結(jié)構(gòu)中以暴露用于形成氧化物孔徑的氧化的氧化物層，氧化物孔徑延伸穿過氧化物層的厚度尺寸，其中氧化物孔徑配置為限制電流流入有源層，有源層產(chǎn)生光以形成激光束，其中，多個(gè)分段氧化溝槽布置在堆疊結(jié)構(gòu)的其中形成氧化物孔徑的器件區(qū)域的外圍；以及形成多個(gè)電鍍島，其在空間上彼此分離，其中多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島垂直延伸到多個(gè)分段氧化溝槽中的相應(yīng)分段氧化溝槽中，并密封相應(yīng)分段氧化溝槽以防止氧化層的進(jìn)一步氧化。

技術(shù)特征：

1.一種垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)器件，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島在所述主表面上從所述相應(yīng)分段氧化溝槽橫向延伸，以密封相應(yīng)分段氧化溝槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島形成在圍繞所述相應(yīng)分段氧化溝槽的邊緣區(qū)域的主表面上，以密封相應(yīng)分段氧化溝槽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述多個(gè)分段氧化溝槽圍繞所述器件區(qū)域的外圍以不連續(xù)弧形布置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島圍繞所述器件區(qū)域的外圍以不連續(xù)弧形布置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島的尺寸被設(shè)計(jì)成減小所述vcsel的寄生電容。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島的尺寸被設(shè)計(jì)成增加所述vcsel的帶寬。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel，其中，所述電流配置成通過所述第二dbr并且通過所述氧化物孔徑而被注入所述有源層，以激發(fā)有源層的活性材料來產(chǎn)生所述光。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的vcsel，其中，所述光配置成穿過所述氧化物孔徑并作為所述激光束從所述主表面出射。

10.一種垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)器件，包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島在所述主表面上從所述相應(yīng)分段氧化溝槽橫向延伸，以密封相應(yīng)分段氧化溝槽。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島形成在圍繞所述相應(yīng)分段氧化溝槽的邊緣區(qū)域的主表面上，以密封相應(yīng)分段氧化溝槽。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的vcsel，其中，所述多個(gè)分段氧化溝槽圍繞所述器件區(qū)域的外圍以不連續(xù)弧形布置。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島圍繞所述器件區(qū)域的外圍以不連續(xù)弧形布置。

15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島的尺寸被設(shè)計(jì)成減小所述vcsel的寄生電容。

16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的vcsel，其中，所述多個(gè)電鍍島的尺寸被設(shè)計(jì)成增加所述vcsel的帶寬。

17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的vcsel，其中，所述多個(gè)分段氧化溝槽和所述多個(gè)電鍍島圍繞所述器件區(qū)域的外圍周向布置。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的vcsel，其中，所述光被橫向限制在所述器件區(qū)域內(nèi)。

19.一種形成垂直腔面發(fā)射激光器(vcsel)器件的方法，包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多個(gè)電鍍島中的每個(gè)電鍍島形成在圍繞所述相應(yīng)分段氧化溝槽的邊緣區(qū)域的主表面上，以密封相應(yīng)分段氧化溝槽。

技術(shù)總結(jié)
一種垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)器件包括第一分布式布拉格反射器(DBR)鏡；布置在第一DBR鏡上的第二DBR鏡；布置在第一DBR鏡和第二DBR鏡之間的有源層；以及布置在有源層和第二DBR鏡之間的氧化層。氧化層包括穿過氧化層形成的氧化物孔徑。多個(gè)分段氧化溝槽布置在形成氧化物孔徑的區(qū)域周圍，并延伸到堆疊結(jié)構(gòu)中以暴露用于形成氧化物孔徑的氧化的氧化層。多個(gè)電鍍島在空間上彼此分離。每個(gè)電鍍島垂直延伸到多個(gè)分段氧化溝槽中的相應(yīng)分段氧化溝槽中，并密封相應(yīng)分段氧化溝槽，以防止氧化層的進(jìn)一步氧化。

技術(shù)研發(fā)人員：C-Y·魯,A·袁,S·戈什達(dá)斯蒂德爾,朱葉雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：朗美通經(jīng)營有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21