[发明专利]垂直腔面射型半导体激光二极体

说明书

一种垂直腔面射型半导体激光二极体，包含基板以及在基板之上的磊晶堆叠结构，磊晶堆叠结构包含主动区、一电流局限层以及一模态过滤层，其中，该模态过滤层具有一光学孔径，该模态过滤层能被氧化，该模态过滤层经过氧化处理而形成该光学孔径。

技术领域

一种垂直腔面射型半导体激光二极体(VCSEL)，尤其是一种具有模态过滤层的半导体激光二极体，该模态过滤层能被氧化，模态过滤层的光学孔径是通过对模态过滤层进行氧化处理而形成。

背景技术

图1是现有技术的具有小发散角的半导体激光二极体。如图1所示，具有开口241的表面浮雕层240是于半导体激光二极体的最上层，而表面浮雕层240与主动区220之间系形成具有通孔231的氧化层230。然而，因为表面浮雕层240的开口241是通过微影制程与蚀刻而形成，而氧化层230的通孔231是经氧化制程而形成。由于开口241与通孔231的制作方法不同，两者的中心轴不容易精确对准，如此半导体激光二极体的发散角会变大。此外，在大量制作半导体激光二极体时，多个半导体激光二极体的通孔与开口的中心轴偏差程度也不同，导致多个半导体激光二极体的发散角的大小并不一致且发散角也比較大。

请参阅美国专利公开号US 2021005788 A1，根据此专利，上DBR层与主动区之间形成通孔大小彼此不同的多个氧化层，并通过不同大小的通孔来降低发散角；虽然多氧化层能经同步氧化处理而使彼此圆心较能精确对准，然而众所周知的是，各氧化层被氧化过的部分导电率会很低(即电阻大)，且多个电阻大的氧化层设置在大部分电流必然流过的途径上，所以这些氧化层所累积的可观电阻值不但严重影响垂直腔面射型半导体激光二极体(VCSEL)的功率转换效率，也会延长脉冲的上升时间(rising time)，所以依此专利制作的VCSELs不容易产生短脉冲。

发明内容

在VCSEL技术领域中，电流局限层通常设置于靠近主动区处或设置于主动区之中，以使电流流入主动区时，电流能集中于主动区的特定区域如中心区域。不过，单个电流局限层的电阻就相当大，所以电流局限层的设置数目不宜太多。在现有具有小发散角的VCSEL，表面浮雕层通常要设置于VCSEL的最上层，有设置位置受到限制的问题。

本文实施例提供小发散角的VCSEL，其中包含具有光学孔径的模态过滤层，模态过滤层能被横向氧化，其中模态过滤层的光学孔径是通过氧化制程而形成，因此模态过滤层可与电流局限层一起进行氧化处理，如此电流局限通孔的中心轴与光学孔径的中心轴能彼此对齐。结果，不但VCSEL的发散角能缩小，此外多个半导体激光二极体的发散角的大小会相当一致。此外，当模态过滤层与电流局限层同步氧化处理时，能简化VCSEL的制程与提升VCSEL的制作良率。此外，本文还进一步提出降低模态过滤层电阻影响的一些代表性实施例。

附图说明

图1是现有技术的具有小发散角的半导体激光二极体。

图2是本文一实施例的VCSEL磊芯片结构的示意图。

图3是本文一实施例的设置有间隔层的VCSEL磊芯片结构的示意图。

图4a是本文一实施例的设置有第一欧姆接触层直接接触于模态过滤层的VCSEL磊芯片结构的示意图。

图4b是将图4a的VCSEL磊芯片结构制作成一种可能的VCSEL半成品元件的示意图。

图4c是本文一实施例的第一金属电极与VCSEL半成品元件的顶面齐平的示意图。

图5a是本文一实施例的第一欧姆接触层是间接接触于模态过滤层的VCSEL磊芯片结构的示意图。

图5b是将图5a的VCSEL磊芯片结构制作成一种可能的VCSEL半成品元件的示意图。

图6a是本文一实施例的第一欧姆接触层间接设置于模态过滤层之上的VCSEL磊芯片结构的示意图。