[发明专利]具有至少一个结合层的垂直腔表面发射激光器设备

说明书

在一些实施方式中，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备包含：基板；第一反射镜，该第一反射镜设置在所述基板之上；结合层，该结合层设置在所述第一反射镜之上；和设置在结合层之上的有源区。基板是砷化镓(GaAs)基板，并且有源区是基于磷化铟(InP)的有源区。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年6月23日提交的题为“VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTINGLASER WITH AT LEAST ONE SU-8BONDING LAYER”的美国临时专利申请号为63/213,939的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备和具有至少一个结合层(bonding layer)的VCSEL设备。

背景技术

垂直发射激光器设备(诸如VCSEL)是在垂直于基板表面的方向上(例如，垂直于半导体晶片的表面)发射光束的激光器。多个垂直发射设备可以布置成具有公共基板(substrate)的阵列。

发明内容

在一些实施方式中，VCSEL设备包括：基板；第一反射镜(mirror)，该第一反射镜设置在所述基板之上；结合层，该结合层设置在所述第一反射镜之上；和设置在所述结合层之上的有源区，其中：所述基板是砷化镓(GaAs)基板，并且所述有源区是基于磷化铟(InP)的有源区。

在一些实施方式中，管芯(die)包括GaAs基板；和设置在所述基板上的多个单独的外延结构，其中所述多个单独的外延结构中的每个外延结构包括：设置在所述基板之上的第一反射镜；结合层，该结合层设置在所述第一反射镜之上；和设置在结合层之上的基于InP的有源区。

在一些实施方式中，一种形成VCSEL设备的方法包括：在GaAs基板上形成第一外延子结构；在InP基板上形成第二外延子结构；使用结合层将所述第一外延子结构附接到所述第二外延子结构以形成外延结构；和从所述外延结构去除所述InP基板。

附图说明

图1A-1B是本文描述的示例VCSEL设备的不同配置的图。

图2A-2B是用于形成本文描述的VCSEL设备的多阶段工艺的示例实施方式的图。

具体实施方式

示例实施方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

短波红外(SWIR)垂直腔表面发射激光器(VCSEL)设备被配置为发射具有在近红外范围内的波长(例如，输出光束的波长在1200-1600纳米的范围内)的输出光束(例如，输出激光束)。通常，SWIR VCSEL包括一对反射器(例如，一对分布式布拉格反射器(DBR))和设置在该一对反射器之间的有源区。该一对反射器和有源区可以形成在基板之上。

在许多情况下，包括磷化铟(InP)并且在InP基板上生长的有源区为SWIR VCSEL提供期望的光学增益(例如，高光学增益)。然而，由于在InP基板上生长的基于InP的DBR的低折射率对比度，实现在InP基板(例如，具有基于InP的有源区)上单片生长的DBR的高反射率是具有挑战性的。这不利地影响SWIR VCSEL的光学性能。

此外，在一些情况下，可以使用常规晶片熔合工艺形成SWIR VCSEL。然而，常规晶片熔合工艺需要可施加高温(例如，大于200摄氏度)的专用设备。此外，常规晶片熔合工艺是复杂的，在一些情况下，这在SWIR VCSEL内产生低质量层和/或结构。这引入缺陷或允许缺陷传播通过SWIR VCSEL。这会降低SWIR VCSEL的性能、可制造性和/或可靠性。