[发明专利]一种边射型激光元件

说明书

本公开提供了一种边射型激光元件，包括：基底、n型缓冲层、第一n型披覆层、光栅层、间隔层、下光局限单元、主动层、上光局限单元、p型披覆层、穿隧接面层及第二n型披覆层，穿隧接面层具有阻绝蚀刻过程的继续以将第二n型披覆层成形出预定脊状构造态样的功效。利用穿隧接面层使得一部分的p型披覆层转置成n型披覆层后将EEL元件的串联电阻降低，并使得光场与主动层耦合更趋向在主动层的中间位置以使得主动层的下半部也能够被有效的运用，以及使得光场与该光栅层相距较近，光场/光栅的耦光效率较佳，进而降低临界电流值。

技术领域

本发明涉及激光元件技术领域，具体为一种边射型激光元件。

背景技术

半导体发光元件可分为发光二极管(Light-emitting diode，LED)元件及激光二极管(laser diode，LD)元件。LED元件属于发散光源，其发光能量较弱且光束角度偏大，因此功能性较不足，仅能提供普通照明或应用于2D感测系统。至于LD元件所产生的则是激光光，其光束角度与形状相对较LED集中，而且具备较低功耗、高效率与高速等优势，因此适合应用于3D感测及光通讯领域。而从结构层面来看，LD元件结构也比LED元件更为复杂，同时材料特性要求高且设计也较困难，更须具备高难度磊晶技术才能够顺利量产。因此，LD元件与LED元件虽然都是发光元件，但是在用途、功效、结构及技术领域实属不相同。

边射型激光(Edge Emitting Laser，EEL)元件可以分为法布立-培若(Fabry-Perot，FP)激光元件及分布反馈式(Distributed Feedback，DFB)激光元件。FP激光元件是由磊晶形成，由下而上包含：基板(Substate)、n型缓冲层(Buffer layer)、n型披覆层(n-Cladding Layer)、下光局限(Separated Confinement Hetero-structure，SCH)层、主动层(active layer)、上光局限层、p型披覆层(p-Cladding Layer)及接触层(Contact)。DFB激光元件也是由磊晶形成，其结构例如由下而上包含：基板、n型缓冲层、n型披覆层、光栅层(Grating)、间隔层(Spacer)、下光局限层、主动层、上光局限层、p型披覆层及接触层。另外，FP激光元件及DFB激光元件更可以藉由蚀刻方式将p型披覆层及接触层的一部分除去而形成脊状(ridge)构造，于此种型态的FP激光元件及DFB激光元件，其具有蚀刻停止层(etching-stop layer)埋设于p型披覆层之中；例如，p型披覆层分为下p型披覆层及上p型披覆层，而蚀刻停止层以磊晶方式设置于下p型披覆层及上p型披覆层之间，前述蚀刻方式是将上p型披覆层及接触层的一部分除去而形成脊状构造，而于蚀刻停止层停止蚀刻。

n型披覆层及p型披覆层是FP激光元件及DFB激光元件之串联电阻的来源，克服高串联电阻的方式之一是对n型披覆层及p型披覆层分别进行高浓度的硅及锌的掺杂(Doping)。通常，p型披覆层的电阻比n型披覆层的电阻大得多，这使得FP激光元件及DFB激光元件的串联电阻大部分来自于p型披覆层。然而实际上，p型披覆层的锌掺杂浓度并不容易控制，如果想要使得p型披覆层低于所设定的电阻值，则需调制掺杂浓度2.5x10¹⁸atoms/cm³以上的锌，然而这掺杂浓度过高的锌将使得p型披覆层不易磊晶成长，也会使得p型披覆层的临界电流(threshold current，Ith)值无法降低而影响电性，再者也会使得p型披覆层吸光；甚至，当FP激光元件及DFB激光元件使用一段时间之后，p型披覆层中浓度过高的锌会迁移到主动层而影响主动层的效能。所以，前述传统EEL元件遇到了无法有效克服高串联电阻的问题。