[发明专利]一种高折射率对比DBR的倒装VCSEL结构及其工艺方法

说明书

本发明涉及一种高折射率对比DBR的倒装VCSEL结构及其工艺方法，以欧姆金属取代了部分Al₂O₃，散热衬底、AlGaAs/欧姆金属所形成的高导热、低电阻导通路径，使得光学路径和电学路径分离。Al₂O₃/Al_yGa_1‑yAs DBR形成的堆叠结构可以减少DBR层对数，改变了以最高Al组分作为电流孔径限制层的做法，使得电学性能和光学性能得到显著提高，提高了转换效率及总输出功率。

技术领域

本发明涉及VCSEL技术领域，尤其涉及一种高折射率对比DBR的倒装VCSEL结构及其工艺方法。

背景技术

现有主流的砷化镓基VCSEL的结构有以下特征：

1.电流局限由氧化工艺将AlGaAs转化成Al₂O₃，外围被氧化的形成电流局限层，没被氧化的形成电流通道。整体的电流通道较小，且AlGaAs本身就是比较难掺杂的半导体材料，相较于金属而言电阻较高。

2.AlGaAs被氧化之后所形成的Al₂O₃属于绝缘体，同时扮演着这电流局限及光学局限(破坏谐振腔)的功能。

3.即便倒装结构也仅限于芯片表面，未深及DBR内部。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提出一种高折射率对比DBR的倒装VCSEL结构及其工艺方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高折射率对比DBR的倒装VCSEL结构，从上至下依次包括：第一DBR区、有源区、第二DBR区和散热衬底；其中，在所述第二DBR区内，高铝含量Al_xGa_1-xAs其中的x由有源区到表面逐渐递减，堆叠结构由Al₂O₃/Al_yGa_1-yAs组成并且其中的y由有源区到表面逐渐递增，所述堆叠结构上下两侧有Al₂O₃层，所述堆叠结构外填充有欧姆金属，在所述有源区的下方最临近所述有源区的至少一层中Al％组分Al_zGa_1-zAs形成电流孔径，且层间以Al_yGa_1-yAs作为间隔层，作为器件串联电阻及光型的调整手段，其中xzy。

进一步的，所述电流孔径的直径小于所述堆叠结构的直径。

进一步的，所述第一DBR区为p-DBR，所述p-DBR上设有p电极；所述第二DBR区为n-DBR，所述n-DBR连接有第二n电极。

进一步的，所述散热衬底包括金属衬底或高杂质掺杂Si衬底。

进一步的，所述散热衬底包括Mo、Si、Cu、CuW中的一种或多种。

本发明还提供一种高折射率对比DBR的倒装VCSEL结构的工艺方法，包括以下步骤：

将第二DBR区的主要DBR Al_xGa_1-xAs/Al_yGa_1-yAs(xy，0≤y1)中高Al％组分AlxGa1-xAs的部分进行完全氧化，使其转变成Al₂O₃，在所需的光学路径上形成Al₂O₃/AlyGa_1-yAs DBR堆叠结构，并以结构中最临近有源区的至少一层中Al％组分Al_zGa_1-zAs形成电流孔径，且层间以Al_yGa_1-yAs作为间隔层，并通过控制其氧化速率控制电流孔径的大小，其中Al％组分满足xzy；