[发明专利]一种实现偏振控制的VCSEL器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种实现偏振控制的VCSEL器件及其制备方法，由第一方向两侧的两个第一沟道和第二方向两侧的两个第二沟道限定出台面结构；所述第一沟道和所述第二沟道上包括有第一氧化层和第二氧化层，所述第一氧化层由第一沟道向所述台面结构内部延伸，所述第二氧化层由第二沟道向所述台面结构内部延伸；所述第一氧化层的层数与所述第二氧化层的层数不同和/或所述第一氧化层的氧化长度与第二氧化层的氧化长度不同。本发明所公开的技术方案通过氧化层的不同面积、不同长度、不同层数造成两个方向的应力不同，可以做到不影响VCSEL的能量转换效率，同时能够减少VCSEL器件的制作成本。

技术领域

本发明属于VCSEL芯片技术领域，具体涉及一种实现偏振控制的VCSEL器件及其制备方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光）是一种半导体，其激光垂直于顶面射出，与一般用切开的独立芯片制程，激光由边缘射出的边射型激光有所不同。VCSEL因为其低功耗，易于集成等优势，目前广泛应用在3D感测以及光通信和光存储等领域。

控制VCSEL的偏振方向有助于提高模式稳定性，改善相干性和实现较高的光学整形自由度，以控制发射光通过光学元件（例如漫射器和衍射光学元件（DOE））的透射和反射。这些优势对于光通信和3D传感中的应用至关重要。

现有技术中的VCSE器件发射光可以以两种线性偏振模式存在，这两种模式沿[110]和[1-10]晶体方向发射光。通常，VCSEL器件的光学模式将沿着这两个方向随机出现，并可能随时间变化或在不同的电流注入条件下来回切换。现有技术中对于两个偏振方向的光进行控制的方式是在两个偏振方向上增加栅形的偏振结构，例如在VCSEL的出光孔表面沉积栅形金属。现有技术中的技术方案存在两个方面的问题：第一，在VCSEL的出光孔表面沉积栅形金属会使得VCSEL器件产生一半甚至更多的光损耗，导致能量转换效率的降低。第二，VCSEL的出光孔表面沉积栅形金属会增加器件的制造成本。

发明内容

本发明提供一种VCSEL器件及其制备方法，通过氧化层的不同面积、不同长度、不同层数造成两个方向的应力不同，可以做到不影响VCSEL的能量转换效率。

根据本发明的一个方面，一种实现偏振控制的VCSEL器件，包括：由第一方向两侧的两个第一沟道和第二方向两侧的两个第二沟道限定出台面结构；所述第一沟道和所述第二沟道上包括有第一氧化层和第二氧化层，所述第一氧化层由第一沟道向所述台面结构内部延伸，所述第二氧化层由第二沟道向所述台面结构内部延伸；所述第一氧化层的层数与所述第二氧化层的层数不同和/或所述第一氧化层的氧化长度与第二氧化层的氧化长度不同。

优选地，所述第一沟道的刻蚀深度与所述第二沟道的刻蚀深度不同。

优选地，所述第一沟道的中心切线方向与所述第二沟道的中心切线方向垂直。

优选地，所述第一沟道包括离子注入区和/或所述第二沟道包括离子注入区。

优选地，所述第一沟道和第二沟道具有不同的Al组分含量使得其在氧化过程中氧化速率不同。

根据本发明的一个方面，一种实现偏振控制的VCSEL器件的制备方法，包括：步骤S01：在外延层第一方向的两侧刻蚀形成两个第一沟道，在第二方向的两侧刻蚀形成两个第二沟道；所述第一沟道和所述第二沟道限定所述VCSEL器件的台面结构；步骤S02：由所述第一沟道和所述第二沟道向所述台面结构内部进行氧化形成第一氧化层和第二氧化层；所述第一氧化层的氧化层数与所述第二氧化层的氧化层数不同和/或所述第一氧化层的氧化长度与所述第二氧化层的氧化长度不同。

优选地，所述第一沟道的刻蚀深度与所述第二沟道的刻蚀深度不同。

优选地，所述步骤S01还包括对所述第一沟道进行氧化再用电介质进行保护的步骤。