[发明专利]具有光阻挡件的垂直腔表面发射激光器(VCSEL)

说明书

光源结构包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备具有顶表面以及与顶表面基本垂直并邻接的至少一个侧表面。VCSEL设备是可配置的以通过顶表面来输出定向发射的光。光源结构还包括光阻挡件，光阻挡件围绕VCSEL设备的至少顶部部分并且与至少一个侧表面分离。光阻挡件被配置为通过至少一个侧表面来接收来自VCSEL设备的自发发射。

技术领域

本申请总体上涉及垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，并且更具体地涉及在眼睛跟踪系统中使用的VCSEL。

背景技术

垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是半导体激光二极管，其在与它们的相应顶表面垂直的方向上提供光发射。由于激光发射的方向性，VCSEL可用作光敏系统的光源。然而，当VCSEL和光电传感器彼此靠近地定位时，就会出现挑战。除了定向激光发射之外，VCSEL还倾向于在其他方向上产生自发发射。光电传感器所接收的自发发射增加了噪声，从而降低了检测的准确性。例如，在眼睛跟踪设备中，光电传感器所接收的自发发射降低了检测用户眼睛位置的准确性。

因此，需要具有减少的自发发射的紧凑尺寸的VCSEL光源结构。

发明内容

与VCSEL相关联的上述缺陷和其他问题通过所公开的光源结构而被减少或消除，该光源结构包括VCSEL以及用于阻挡由VCSEL输出的自发发射的光阻挡件。

根据一些实施例，光源结构包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备，VCSEL设备具有顶表面以及与顶表面基本垂直且邻接的至少一个侧表面。VCSEL设备是可配置的以通过顶表面来输出定向发射的光。光源结构还包括围绕VCSEL设备的至少顶部部分并与至少一个侧表面分离的光阻挡件。光阻挡件被配置为通过至少一个侧表面来接收来自VCSEL设备的自发发射。

在一些实施例中，光源结构可以具有范围从100微米到200微米的至少一个维度。

在一些实施例中，光阻挡件的厚度可以在两微米到十微米的范围内。

在一些实施例中，VCSEL设备的顶部部分和光阻挡件可以被设置在衬底上，并且距离衬底的表面具有大约相同的高度。

在一些实施例中，光阻挡件可以被形成在VCSEL设备的顶部部分周围的台面结构上，并且延伸以至少覆盖台面结构的顶表面和边缘。

在一些实施例中，光阻挡件可以包括：在台面结构之上并且延伸到VCSEL设备的至少一个侧表面上的钝化层；以及在钝化层之上的金属层。

在一些实施例中，金属层可以延伸到VCSEL设备的顶表面的外部部分并覆盖VCSEL设备的顶表面的外部部分。

在一些实施例中，VCSEL设备的顶部部分可以包括衬底，并且其中光阻挡件还围绕衬底。

在一些实施例中，VCSEL设备可以被设置在衬底的第一表面上，并且金属层被设置在衬底的与第一表面相对的第二表面上。

在一些实施例中，光阻挡件可以包括黑色基质材料。

在一些实施例中，光阻挡件可以包括金属。

根据一些实施例，制造光源结构的方法包括：在衬底上制造垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备。VCSEL设备具有顶表面以及与顶表面基本垂直并邻接的至少一个侧表面。VCSEL设备是可配置的以通过顶表面来输出定向发射的光。方法还包括形成围绕VCSEL设备的至少顶部部分并且与至少一个侧表面分离的光阻挡件。光阻挡件被配置为通过至少一个侧表面来接收来自VCSEL设备的自发发射。

在一些实施例中，形成光阻挡件可以包括：在VCSEL设备和衬底的顶表面之上沉积牺牲层；去除牺牲层的在衬底的顶表面上的部分；在衬底之上沉积光阻挡件层，以形成光阻挡件；以及去除牺牲层的在VCSEL设备上的部分。