CN110957634A - 具有带宽提升结构的光学装置 - Google Patents

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Abstract

本申请案涉及具有带宽提升结构的光学装置。一种发光装置包含：衬底，其具有第一表面及相对的第二表面；及外延结构，其具有第一表面及相对的第二表面。所述外延结构的所述第二表面定位成靠近所述衬底的所述第一表面。所述发光装置包含第一金属层，所述第一金属层具有第一表面及相对的第二表面。所述发光装置进一步包含至少一个光局限结构，所述至少一个光局限结构经配置以局限在所述外延结构内产生的光。所述至少一个光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将所述光局限在被所述至少一个光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。所述至少一个光局限结构还可经布置以形成分隔开的局限区，以用作所述发光装置的作用区的带宽提升耦合腔室。

Description

具有带宽提升结构的光学装置
技术领域
实例性实施例大体来说涉及具有光局限结构的光学装置。
背景技术
垂直腔面发射激光器(VCSEL)已成功地部署在数代数据速率的高速数据通信中。然而，具有常规设计的VCSEL可具有固有弛豫振荡频率限制带宽，这使其无法用于大于50GB的音频应用。
发明内容
在一个方面中，本申请案涉及一种发光装置，所述发光装置包括：衬底，其具有第一表面及相对的第二表面；外延结构，其具有第一表面及相对的第二表面，所述外延结构的所述第二表面定位成靠近所述衬底的所述第一表面；第一金属层，其具有第一表面及相对的第二表面，所述第一金属层的所述第二表面面朝所述衬底的所述第一表面；及至少一个光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，其中所述至少一个光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将所述光局限在被所述至少一个光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
在另一方面中，本申请案涉及一种半导体装置，所述半导体装置包括：非原生衬底；及垂直腔面发射激光器VCSEL，其具有第一侧及第二侧，所述第二侧面朝所述非原生衬底，其中所述VCSEL产生的激光通过所述VCSEL的所述第一侧发射，其中所述VCSEL包括：外延结构；第一金属层，其夹在所述非原生衬底与所述外延结构之间；及光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，其中所述光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被所述光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
在另一方面中，本申请案涉及一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)裸片，所述垂直腔面发射激光器(VCSEL)裸片包括：外延结构；触点层，其定位成靠近所述外延结构；及光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，且与所述触点层相结合以使所述受局限的光远离所述触点层发射出去，其中所述光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被所述光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
附图说明
结合附图描述发明概念，附图未必按比例绘制：
图1图解说明根据至少一个实例性实施例的光学系统；
图2A是根据下部为p型侧面为n型的发射型VCSEL(p-down,n-side emittingVCSEL)的至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)的平面图；
图2B图解说明光学装置的沿着图2A中的线I-I的横截面图；
图3A是根据下部为p型侧面为n型的发射型VCSEL的至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)的平面图，所述光学装置不使用氧化物局限且具有优化折射率引导强度及散射损失的结构；
图3B图解说明光学装置的沿着图3A中的线II-II的横截面图；
图3C图解说明光学装置的沿着图3A中的线II’-II’的横截面图；
图4A是根据图3A中所展示的实例的修改的至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)的平面图，所述光学装置包含反馈腔室；
图4B图解说明光学装置的沿着图4A中的线III-III的横截面图；
图4C图解说明光学装置的沿着图4A中的线III’-III’的横截面图。
图5A是根据至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)的平面图，其中可向主腔室及反馈腔室提供独立偏压；
图5B图解说明光学装置的沿着图5A中的线IV-IV的横截面图；
图5C图解说明光学装置的沿着图5A中的线IV’-IV’的横截面图；且
图6A到6H图解说明根据至少一个实例性实施例的光学装置的平面图。
具体实施方式
通常，VCSEL由夹在两个分布式布拉格反射器(DBR)结构之间的作用区(或腔室区)构成，所述分布式布拉格反射器结构包含多对交替的低折射率材料与高折射率材料，以在所期望发射波长下形成高反射率。高折射率材料与低折射率材料将具有不同的带隙，且异质结对载流子输送形成势垒。腔室区含有发光增益材料，例如被势垒分隔开且被熔覆层限定在两侧上的量子阱，所述熔覆层也成为载流子的势垒。随着行业发展，越来越需要具有提升的带宽的VCSEL。
以下说明仅提供实例性实施例，并不旨在限制权利要求书的范围、适用性或配置。而是，以下说明将为所属领域的技术人员提供广泛的说明以实施所描述的实施例。应理解，可在不背离随附权利要求书的精神及范围的情况下对元件的功能及布置做出各种改变。
本文中将参考图式描述实例性实施例的各个方面，图式示意性图解说明理想配置。如此，预期会因(例如)制造技术及/或容差产生图解说明的形状的变化。因此，本文件通篇所呈现的实例性实施例的各个方面不应被视为限于本文中所图解说明及所描述的元件(例如，区、层、区段、衬底、等)的特定形状，而是包含例如由制造造成的形状偏差。举例来说，被图解说明或被描述为矩形的元件可具有圆形或弯曲的特征及/或在其边缘处具有斜面汇集，而非从一个元件到另一元件的离散改变。因此，图式中所图解说明的元件本质上是示意性的且其形状不旨在图解说明元件的精确形状且不旨在限制实例性实施例的范围。
应了解，当称元件(例如区、层、区段、衬底等)位于另一组件上时，其可直接位于另一组件上，或也可存在中间组件。相比之下，当称元件直接地位于另一元件上时，则不存在中间元件。还应理解，当元件被称为“形成”或“建立”在另一元件上时，其可生长、沉积、蚀刻、附接、连接、耦合或者制备或制作在另一元件或中间元件上。
此外，相对术语，例如“下部”或“底部”及“上部”或“顶部”在本文中可用于描述一个元件与另一元件的关系，如图式中所图解说明。将理解，除图式中所绘示的定向之外，相对术语还旨在囊括设备的不同定向。举例来说，如果翻转图式中的设备，那么被描述为位于其它元件的“下侧”上的元件将定向成位于其它元件的“上侧”上。因此，术语“下部”可根据设备的具体定向而囊括“下部”及“上部”两种定向。类似地，如果翻转图式中的设备，那么被描述为位于其它元件“下方”或“下边”的元件将定向成位于其它元件“上方”。因此术语“下方”或“下边”可囊括上方及下方两种定向。
短语“至少一个”、“一或多个”及“及/或”是开放式表达，其在操作中既为连接词又为反意连接词。例如，表达“A、B及C中的至少一者”、“A、B或C中的至少一者”、“A、B及C中的一或多者”、“A、B或C中的一或多者”、“A、B及/或C”及“A、B或C”意指仅A、仅B、仅C、A及B两者、A及C两者、B及C两者、或A、B及C三者。
除非另有定义，否则本文中所使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。还应理解，术语(例如常用词典中所定义的术语)应被解释为具有与其在相关技术及本发明的上下文中的含义一致的含义。
如本文中所使用，单数形式“一(a、an)”及“所述”也旨在包含复数形式，除非上下文另有明确指示。还应理解，术语“包含(include、includes、including)”及/或“包括(comprise、comprises及/或comprising)”在本说明书中使用时指定存在所陈述特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或添加一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件及/或其群组。术语“及/或”包含相关联所列物项中的一或多者的任何及所有组合。
图1图解说明根据至少一个实例性实施例的光学系统100。
如图1中所展示，系统100包含发送器105及接收器125。发送器105可包含VCSEL装置110及至少一个处理器120。在操作中，处理器120控制VCSEL装置110朝向接收器125发射光学信号。可通过处理器120将所发射光学信号调变有数据，且将所发射光学信号经由光学缆线或其它适合的发送手段发送到接收器125。
VCSEL装置110可包含根据图2A到6H中的一或多者形成的一或多个VCSEL。举例来说，VCSEL装置110可以是形成为例如矩阵或其它所期望图案的VCSEL阵列。下文参考图2A到6H更详细地描述VCSEL装置110。
接收器125可包含用于解调所接收到的光学信号以恢复所发送数据的电路系统。此电路系统可包含：传感器(例如，光电二极管)，其用于检测从VCSEL装置110所接收到的光学信号；及至少一个处理器，其用以解调所检测到的光学信号并恢复数据。
至少一个处理器120(及接收器125的处理器)可包含用于为系统100处理信号的任何类型的硬件及/或软件。举例来说，处理器120可包含具有相关联存储器的微处理器，所述相关联存储器包含可由微处理器执行的指令。举例来说，存储器可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、固态磁盘(SSD)及/或其它存储装置及媒体。存储器本质上可以是易失性及/或非易失性存储器。另外或另一选择为，处理器120可包含场可编程门阵列(FPGA)、特殊应用集成电路(ASIC)或用于处理系统100的信号的其它电路系统。本文中所描述的处理器120可使用任何已知或未来开发的标准、指令集、库及/或架构来执行计算功能。
图2A是下部为p型侧面为n型的发射型VCSEL的根据至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)200A的平面图。图2B图解说明光学装置200A的沿着图2A中的线I-I的横截面图。
如图2A及2B中所展示，光学装置200A可包含衬底205，衬底205具有第一表面及相对的第二表面。衬底205可以是可导电或电绝缘的高热导率非原生衬底。
光学装置200A可进一步包含外延结构210，外延结构210具有第一表面及相对的第二表面。外延结构210的第二表面可定位成靠近衬底205的第一表面。光学装置200A可进一步包含第一金属层215，第一金属层215具有第一表面及相对的第二表面。在此，第一金属层215的第二表面面朝衬底205的第一表面。注意，为清晰起见，图2A中未展示金属层215。光学装置200A可进一步包含至少一个光局限结构225，至少一个光局限结构225经配置以将在外延结构210内产生的光局限到具有所期望大小的特定区。根据至少一个实例性实施例，至少一个光局限结构225提供低折射率边界(例如，参见图3A中的227)，所述低折射率边界将光局限在被至少一个光局限结构225至少部分地环绕的作用区230中。根据至少一个实例性实施例，至少一个光局限结构225包括在外延结构210中的沟槽222，沟槽222至少部分地环绕作用区230以形成台面结构。举例来说，在图2A及2B中，沟槽222完全环绕台面结构225。可使用光刻工艺并结合另一适合的蚀刻方法来在外延结构210中形成沟槽222。区310基本上位于作用区230之外但可与作用区230有一定量的重叠，区310被植入高能离子(例如，H+或He+)以将区310变为电性非作用区，且借此将偏压电流很好地限制在光学局限作用区230内。注意，为简洁起见，俯视图图2A中省略了图2B中所描绘的此经植入区310。如图2B中所展示，金属层215可至少部分地形成在沟槽222中。
根据至少一个实例性实施例，光学装置200A包含定位在衬底205与外延结构210之间的钝化层235。举例来说，钝化层235夹在金属层215与外延结构210之间、位于第一触点255之外。如图2B中所展示，至少一个光局限结构225(即，沟槽222中)可包括钝化层235。钝化层235可包含SiN或其它适合的钝化材料。
如图2B中所展示，外延结构210可包含第一分布式布拉格反射器(DBR)堆叠240及量子阱(QW)区245。外延结构210可进一步包含第二DBR堆叠250。QW区245夹在第一DBR堆叠240与第二DBR堆叠250之间，且可包含具有发光材料的至少一个量子阱结构，所述发光材料在存在所施加的电流时发光。举例来说，量子阱结构QW 245可包含半导体材料(例如，GaAs)层，所述半导体材料层夹在带隙比半导体材料宽的两个材料(例如，AlGaAs)层之间。根据至少一个实例性实施例，第一DBR堆叠240包括经过p型掺杂的一或多个层，且第二DBR堆叠250包括经过n型掺杂的一或多个层。如所展示，第一DBR堆叠240比第二DBR堆叠250更接近衬底。
光学装置200A可进一步包含第一触点255及第二触点260。根据至少一个实例性实施例，第一触点255与p型材料接触，且第二触点260与n型材料接触。如所展示，钝化层235可环绕第一触点255。第一触点255及第二触点260可包含金属或其它适合的导电材料。第一触点255可具有光阻挡性质及/或反射性质，以在朝向QW区245的方向上将光远离第一触点255反射出去。
光学装置200A可进一步包含缓冲区265。缓冲区265可包含n型材料。在此，应理解，缓冲区265是外延生长在原生衬底上的外延结构210(例如GaAs)的第一层的一部分，所述原生基板通过研磨、抛光及蚀刻工艺移除。此缓冲层265的由衬底移除形成的表面是光学平滑的。光学装置200A还包含第二金属层270。第二金属层270可形成在衬底205上且然后接合到第一金属层215。
图3A是根据下部为p型侧面为n型的发射型VCSEL的至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)200B的平面图，所述光学装置不使用氧化物局限且具有优化折射率引导强度及散射损失的结构。图3B图解说明光学装置200B的沿着图3A中的线II-II的横截面图。图3C图解说明光学装置200B的沿着图3A中的线II’-II’的横截面图。
图3A到3C中所展示的参考编号指代图2A及2B中具有相同编号的元件。因此，具有相同编号的元件将不予赘述。图3A到3C图解说明至少一个光局限结构225的另一实例。在此，环绕作用区230的至少一个光局限结构225包括外延结构210的一或多个非蚀刻区域300，一或多个非蚀刻区域300散布在外延结构210的一或多个蚀刻区域305之间。如所展示，非蚀刻区300限定蚀刻区域305以在至少一个光局限结构225内形成分隔开的光局限区。如图3A中所展示，分隔开的光局限区包括围绕作用区230的中心布置(例如，对称地布置)的一或多个袋式结构(即，蚀刻区域305)。图解说明八个袋式结构，但可根据设计偏好包括更少或更多袋式结构。
根据至少一个实例性实施例，一或多个非蚀刻区域300的比例与蚀刻区域305的比例经选择以平衡所期望折射率引导强度与作用区230经受的散射损失。
应了解，图3A到3C图解说明实例性光局限结构，所述实例性光局限结构包含环绕作用区230的被部分蚀刻的周界，此使得在折射率引导设计方面具有灵活性，而不存在过大或不期望的散射损失。
图4A是根据图3A中所展示的实例的修改的至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)200C的平面图，所述光学装置包含反馈腔室。图4B图解说明光学装置200C的沿着图4A中的线III-III的横截面图。图4C图解说明光学装置200C的沿着图4A中的线III’-III’的横截面图。光学装置200C可对应于图1的VCSEL装置110中的VCSEL。
图4A到4C中的所展示的参考编号指代图2A及2B中具有相同编号的元件。因此，具有相同编号的元件将不予赘述。图4A到4C图解说明至少一个光局限结构225的另一实例。在此，至少一个光局限结构225包括外延结构210的一或多个非蚀刻区域400以及外延结构210的一或多个蚀刻区域405。如所展示，蚀刻区域405限定非蚀刻区域400以形成至少一个光局限结构225的分隔开的光局限区。所述分隔开的光局限区包括从作用区230的中心延伸的一或多个辐条形结构(即，非蚀刻区域400)。图解说明了从作用区230延伸的八个辐条形结构，但可根据设计偏好包括更多或更少的结构。如所展示，辐条形结构可对称地布置(然而，必要时，可存在其它布置)。根据至少一个实例性实施例，一或多个非蚀刻区域400的比例及蚀刻区域405的比例经选择以平衡至少一个作用区230具备的所期望折射率引导与作用区230引发的散射损失。
如图4C中所展示，每一辐条结构可包含用以电隔离每一辐条结构与主作用区230的离子植入区410。离子植入区410可包含经掺杂的导电半导体材料(例如，掺杂有p型掺杂剂)，且离子植入会消除此导电性。
鉴于上文，应了解，图4A到4C中所图解说明的辐条提供耦合腔室(即，耦合辐条)以为作用区230的主要部分形成带宽提升分散光学载荷。
图5A是根据至少一个实例性实施例的光学装置(或发光装置)200D的平面图，其中可将独立偏压提供到主腔室及反馈腔室。图5B图解说明光学装置200D的沿着图5A中的线IV-IV的横截面图。图5C图解说明光学装置200D的沿着图5A中的线IV’-IV’的横截面图。光学装置200D可对应于图1的VCSEL装置110的VCSEL。
图5A到5C中所展示的参考编号指代图2A及2B中具有相同编号的元件。因此，具有相同编号的元件将不予赘述。图5A到5C图解说明至少一个光局限结构225的另一实例。图5A到5C展示光局限结构225的与图4A到4C中相同或类似的辐条形结构，唯图5A到5C允许每一辐条结构接收独立的直流(DC)偏压信号除外。在此情形中，每一辐条结构利用第一金属层215的一部分500来作为偏压触点。作用区230利用第一金属层的一部分505来作为偏压触点。如图5B及5C中所展示，通过在金属层215中设置间隙来对部分500与部分505进行电隔离。此结构与所形成的离子植入区410相结合允许通过第一触点255对作用区230独立地施加偏压信号，且允许对为作用区230形成耦合腔室的辐条独立地施加偏压信号。对辐条结构施加偏压信号可改变光学装置200D的耦合强度及带宽提升。部分500及/或部分505可包括与p型导电材料或其它适合的导电材料接触的金属，且还能够接合到第二金属层270。
图6A到6F图解说明根据实例性实施例的光学装置的平面图。图6A到6F中所展示的参考编号指代图2A及2B中具有相同编号的元件。因此，具有相同编号的元件将不予赘述。在此，应理解，尽管图6A到6F中仅图解说明平面图，但每一光学装置将具有与图2A到5C的视图中所图解说明的实质上相同或类似的元件。
图6A图解说明光学装置200E，其中光局限结构225包含界定四个辐条形结构(或耦合腔室的四个区段)的蚀刻区。图6B图解说明光学装置200F，其中光局限结构225包含蚀刻区，所述蚀刻区使作用区具备与图6A中所图解说明的折射率引导强度相同的折射率引导强度，但仅界定耦合腔室的两个区段。图6C图解说明光学装置200G，其中光局限结构225包含蚀刻区，所述蚀刻区使作用区具备与图6A及6B中所图解说明的折射率引导强度相同的折射率引导强度，但仅界定耦合腔室的一个区段。在图6A到6C中，作用区230的周界的约25％邻近于蚀刻区。
图6D图解说明光学装置200H，其中光局限结构225包含界定四个辐条形结构(或耦合腔室的四个区段)的蚀刻区。图6E图解说明光学装置200I，其中光局限结构225包含蚀刻区，所述蚀刻区使作用区具备与图6D中所图解说明的折射率引导强度相同的折射率引导强度，但仅界定耦合腔室的两个区段。图6F图解说明光学装置200J，其中光局限结构225包含界定环形耦合腔室的蚀刻区，所述环形耦合腔室在四个位置处连接到主腔室(例如，由台面结构界定的作用区230)。在图6D到6F中，台面结构230的周界的约75％邻近于蚀刻区。
图6G图解说明光学装置200K，其中光局限结构225包含界定三个辐条形结构(或耦合腔室的三个区段)的蚀刻区。图6H图解说明光学装置200L，其中光局限结构225包含界定哑铃形耦合腔室的蚀刻区。在图6G及6H中，作用区230的周界的约50％邻近于蚀刻区。
鉴于前述说明，应了解，至少一个实例性实施例可包含半导体装置。所述半导体装置可包含非原生衬底205及VCSEL裸片，VCSEL裸片具有前侧及面朝非原生衬底205的后侧。通过与非原生衬底的一侧面相对的一侧发射VCSEL裸片所产生的激光。VCSEL裸片包括外延结构210及第一金属层215，第一金属层215夹在非原生衬底205与外延层210之间。VCSEL裸片进一步包含光局限结构225，光局限结构225经配置以局限在外延结构210内产生的光，外延结构210与触点255相结合使得受局限的光发射到具有所期望大小的特定区。光局限结构225提供低折射率边界227，低折射率边界227将光局限在被光局限结构225至少部分地环绕的作用区230中。
根据至少一个实例性实施例，其中光局限结构225包括至少部分地环绕作用区230的沟槽。在光局限区的外围处及在光局限区之外的区310中进行离子植入会消除作用区230之外的导电性以进一步确保发光所需的电流注入仅发生在作用区中。根据至少一个实例性实施例，光局限结构225包括外延结构210的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在外延结构210的蚀刻区域之间。一或多个非蚀刻区域的比例及蚀刻区域的比例经选择以平衡光局限结构225具备的所期望折射率引导与光局限结构225引发的散射损失。蚀刻区域可限定非蚀刻区域以形成分隔开的光局限区。在至少一个实例性实施例中，分隔开的光局限区包括一或多个辐条形结构，所述一或多个辐条形结构直接从作用区230的中心延伸且用作作用区230的反馈腔室以实现带宽提升。
至少一个实例性实施例还提供VCSEL裸片，VCSEL裸片包含外延结构210及p型触点层255，p型触点层255定位成靠近外延层210。VCSEL裸片包含光局限结构225，光局限结构225经配置以局限在外延结构210内产生的光以仅从特定区域发射。p型触点层255通过覆盖光局限区域的大部分而与p-DBR堆叠相结合地发挥作用以使受局限的光远离p型触点层255发射出去。光局限结构225提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被光局限结构225至少部分地环绕的作用区230中。根据至少一个实例性实施例，光局限结构225包括外延结构210的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在外延结构210的蚀刻区域之间。一或多个非蚀刻区域的比例及蚀刻区域的比例经选择以平衡光局限结构225具备的所期望折射率引导与光局限结构225引发的散射损失。
鉴于上文，应理解，实例性实施例提供提升发光带宽的光学装置。尽管已参考下部为p型的VCSEL配置描述了实例性实施例，但应了解，一或多个实例性实施例必要时也可适用于其它VCSEL配置。
根据至少一个实例性实施例，一种发光装置包含：衬底，其具有第一表面及相对的第二表面；及外延结构，其具有第一表面及相对的第二表面。所述外延结构的所述第二表面定位成靠近所述衬底的所述第一表面。所述发光装置包含第一金属层，所述第一金属层具有第一表面及相对的第二表面，其中所述第一金属层的所述第二表面面朝所述衬底的所述第一表面。所述发光装置包含：至少一个光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光；及金属触点，其覆盖所述光局限区域的大部分以使所述受局限的光远离所述衬底的所述第一表面发射出去。所述至少一个光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将所述光局限在被所述至少一个光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
根据至少一个实例性实施例，所述至少一个光局限结构包括在所述外延结构中的沟槽，所述沟槽至少部分地环绕所述台面结构。
根据至少一个实例性实施例，所述沟槽完全环绕所述台面结构。
根据至少一个实例性实施例，所述至少一个光局限结构包括所述外延结构的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在所述外延结构的蚀刻区域之间。
根据至少一个实例性实施例，所述一或多个非蚀刻区域的比例及所述蚀刻区域的比例经选择以平衡所述至少一个光局限结构具备的所期望折射率引导与所述至少一个光局限结构引发的散射损失。
根据至少一个实例性实施例，所述蚀刻区域限定所述非蚀刻区域，以形成所述至少一个光局限结构的分隔开的光局限区。
根据至少一个实例性实施例，所述分隔开的光局限区包括一或多个辐条形结构，所述一或多个辐条形结构从所述台面结构的中心延伸。
根据至少一个实例性实施例，所述外延结构包括第一分布式布拉格反射器(DBR)堆叠及量子阱(QW)区。
根据至少一个实例性实施例，所述外延结构进一步包括第二DBR堆叠，且所述QW区夹在所述第一DBR堆叠与所述第二DBR堆叠之间。
根据至少一个实例性实施例，所述第一DBR堆叠包括p型掺杂。所述第二DBR堆叠包括n型掺杂，且所述第一DBR堆叠比所述第二DBR堆叠更靠近所述衬底。
根据至少一个实例性实施例，所述台面结构进一步包括被所述沟槽环绕的第一触点。所述衬底包括高热导率非原生衬底且所述第一触点与p型材料接触。
根据至少一个实例性实施例，所述发光装置进一步包含钝化层，所述钝化层定位在所述第一金属层与所述外延结构之间。
根据至少一个实例性实施例，一种半导体装置包含：非原生衬底；及垂直腔面发射激光器(VCSEL)，其具有第一侧及第二侧，所述第二侧面朝所述非原生衬底。所述VCSEL产生的激光通过所述VCSEL的所述第一侧发射。所述VCSEL包含：外延结构；第一金属层，其夹在所述非原生衬底与所述外延层之间；及光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光；及金属触点，其覆盖所述光局限区域的大部分以使受局限的光通过所述VCSEL的所述前侧发射。所述光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被所述光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
根据至少一个实例性实施例，所述光局限结构包括沟槽，所述沟槽至少部分地环绕所述台面结构。
根据至少一个实例性实施例，所述光局限结构包括所述光局限结构的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在所述光局限结构的蚀刻区域之间。所述一或多个非蚀刻区域的比例及所述蚀刻区域的比例经选择以平衡所述光局限结构具备的所期望折射率引导与所述光局限结构引发的散射损失。
根据至少一个实例性实施例，所述蚀刻区域限定所述非蚀刻区域，以形成分隔开的光局限区。
根据至少一个实例性实施例，所述分隔开的光局限区包括一或多个辐条形结构，所述一或多个辐条形结构直接从所述台面结构的中心延伸。
根据至少一个实例性实施例，所述外延结构包括第一分布式布拉格反射器(DBR)堆叠、第二DBR堆叠及量子阱(QW)区，所述量子阱区夹在所述第一DBR堆叠与所述第二DBR堆叠之间。所述第一DBR堆叠定位成比所述第二DBR堆叠更靠近所述非原生衬底，且所述第一DBR堆叠包括p型掺杂。
根据至少一个实例性实施例，一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)裸片包含：外延结构；触点层，其定位成靠近所述外延结构；及光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，且与所述触点层相结合以使受局限的光远离所述触点层发射出去。所述光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被所述光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
根据至少一个实例性实施例，所述光局限结构包括所述外延层的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在所述外延层的蚀刻区域之间。所述一或多个非蚀刻区域的比例及所述蚀刻区域的比例经选择以平衡所述光局限结构具备的所期望折射率引导与所述光局限结构引发的散射损失。
另外，应理解，说明中给出具体细节以使得能透彻理解实施例。然而，所属领域的技术人员应理解，可在不具有这些具体细节的情况下实践所述实施例。在其它实例中，可不展示众所周知的电路、过程、算法、结构及技术的非必要细节，以免使实例性实施例模糊。
虽然本文中已详细描述了说明性实施例，但应理解，可以不同方式体现及采用本发明概念，且所附权利要求书应被理解为包含这些变化形式，只受先前技术限制的除外。

Claims (20)

1.一种发光装置，其包括：
衬底，其具有第一表面及相对的第二表面；
外延结构，其具有第一表面及相对的第二表面，所述外延结构的所述第二表面定位成靠近所述衬底的所述第一表面；
第一金属层，其具有第一表面及相对的第二表面，所述第一金属层的所述第二表面面朝所述衬底的所述第一表面；及
至少一个光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，其中所述至少一个光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将所述光局限在被所述至少一个光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述至少一个光局限结构包括在所述外延结构中的沟槽，所述沟槽至少部分地环绕所述台面结构。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中所述沟槽完全环绕所述台面结构。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其中所述至少一个光局限结构包括所述外延结构的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在所述外延结构的蚀刻区域之间。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其中所述一或多个非蚀刻区域的比例及所述蚀刻区域的比例经选择以平衡所述至少一个光局限结构提供的所期望折射率引导与所述至少一个光局限结构引发的散射损失。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其中所述蚀刻区域限定所述非蚀刻区域，以形成所述至少一个光局限结构的分隔开的光局限区。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中所述分隔开的光局限区包括一或多个辐条形结构，所述一或多个辐条形结构从所述台面结构的中心延伸。
8.根据权利要求2所述的发光装置，其中所述外延结构包括第一分布式布拉格反射器DBR堆叠及量子阱QW区。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中所述外延结构进一步包括第二DBR堆叠，且其中所述QW区夹在所述第一DBR堆叠与所述第二DBR堆叠之间。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其中所述第一DBR堆叠包括p型掺杂，其中所述第二DBR堆叠包括n型掺杂，且其中所述第一DBR堆叠比所述第二DBR堆叠更靠近所述衬底。
11.根据权利要求10所述的发光装置，其中所述台面结构进一步包括：
第一触点，其被所述沟槽环绕，其中所述衬底包括高热导率非原生衬底，且其中所述第一触点具有反射性且与p型材料接触。
12.根据权利要求11所述的发光装置，其进一步包括钝化层，所述钝化层定位在所述第一金属层与所述外延结构之间。
13.一种半导体装置，其包括：
非原生衬底；及
垂直腔面发射激光器VCSEL，其具有第一侧及第二侧，所述第二侧面朝所述非原生衬底，其中所述VCSEL产生的激光通过所述VCSEL的所述第一侧发射，其中所述VCSEL包括：
外延结构；
第一金属层，其夹在所述非原生衬底与所述外延结构之间；及
光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，其中所述光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被所述光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
14.根据权利要求13所述的半导体装置，其中所述光局限结构包括沟槽，所述沟槽至少部分地环绕所述台面结构。
15.根据权利要求13所述的半导体装置，其中所述光局限结构包括所述光局限结构的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在所述光局限结构的蚀刻区域之间，其中所述一或多个非蚀刻区域的比例及所述蚀刻区域的比例经选择以平衡所述光局限结构提供的所期望折射率引导与所述光局限结构引发的散射损失。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其中所述蚀刻区域限定所述非蚀刻区域，以形成分隔开的光局限区。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其中所述分隔开的光局限区包括一或多个辐条形结构，所述一或多个辐条形结构直接从所述台面结构的中心延伸。
18.根据权利要求13所述的半导体装置，其中所述外延结构包括第一分布式布拉格反射器DBR堆叠、第二DBR堆叠及量子阱QW区，所述量子阱区夹在所述第一DBR堆叠与所述第二DBR堆叠之间，其中所述第一DBR堆叠定位成比所述第二DBR堆叠更靠近所述非原生衬底，且其中所述第一DBR堆叠包括p型掺杂。
19.一种垂直腔面发射激光器VCSEL裸片，其包括：
外延结构；
触点层，其定位成靠近所述外延结构；及
光局限结构，其经配置以局限在所述外延结构内产生的光，且与所述触点层相结合以使所述受局限的光远离所述触点层发射出去，其中所述光局限结构提供低折射率边界，所述低折射率边界将光局限在被所述光局限结构至少部分地环绕的台面结构中。
20.根据权利要求19所述的VCSEL裸片，其中所述光局限结构包括所述外延层的一或多个非蚀刻区域，所述一或多个非蚀刻区域散布在所述外延层的蚀刻区域之间，且其中所述一或多个非蚀刻区域的比例及所述蚀刻区域的比例经选择以平衡所述光局限结构提供的所期望折射率引导与所述光局限结构引发的散射损失。
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