CN111211482A - 一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用，包括，衬底；第一反射层，形成在所述衬底上；至少两个发光单元，形成在所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；第一沟槽，形成在所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；绝缘层，形成在所述第一沟槽内；第一电极，形成在所述至少两个发光单元上，连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，形成公共阳极；至少两个第二电极，与所述第一反射层接触；其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。本发明提出的垂直腔面发射激光器应用频率快。

Description

一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)是一种垂直表面出光的新型激光器，与传统边发射激光器不同的结构带来了许多优势：圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形系统，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90％；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在晶圆上片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出，并且因为在垂直于衬底的方向上可并行排列着多个激光器，所以非常适合应用在并行光传输以及并行光互连等领域，它以空前的速度成功地应用于单通道和并行光互联，以它很高的性能价格比，在宽带以太网、高速数据通信网中得到了大量的应用；最吸引人的是它的制造工艺与发光二极管(LED)兼容，大规模制造的成本很低。

传统VCSEL采用的是共阴极方式，导致驱动系统无法选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，同时传统VCSEL的阳极及阴极还需要进行打线。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用，以降低发光单元的面积，同时可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，提高器件的应用频率，避免打线步骤。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种垂直腔面发射激光器，包括，

衬底；

第一反射层，形成在所述衬底上；

至少两个发光单元，形成在所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；

第一沟槽，形成在所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

绝缘层，形成在所述第一沟槽内；

第一电极，形成在所述至少两个发光单元上，连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，形成公共阳极；

至少两个第二电极，与所述第一反射层接触；

其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。

进一步地，每一所述发光子单元包括有源层及第二反射层，所述有源层形成在所述第一反射层上，所述二反射层形成在所述有源层上。

进一步地，所述第一沟槽贯穿所述第一反射层，将所述第一反射层分成多个部分。

进一步地，部分所述第一电极位于所述第一沟槽内，部分所述第一电极位于所述绝缘层上。

进一步地，所述多个发光子单元之间形成有第二沟槽，所述第二沟槽暴露出所述第一反射层。

进一步地，部分所述绝缘层形成在所述第二沟槽内，部分所述第一电极形成在所述第二沟槽内。

进一步地，所述第一反射层形成在所述衬底的第二表面上。

进一步地，所述第一电极位于所述多个第二电极之间，所述第二电极的高度小于或等于所述第一电极的高度。

进一步地，本实施例提出一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，

提供一衬底；

形成第一反射层于所述衬底上；

形成至少两个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；

形成第一沟槽于所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

形成绝缘层于所述第一沟槽内；

形成第一电极于所述至少两个发光单元上，所述第一电极连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，以形成公共阳极；

形成至少两个第二电极，所述第二电极与所述第一反射层接触；

其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。

进一步地，本实施例还提出一种光发射装置，其特征在于，包括，

基板，

至少一发光元件，设置在所述基板上，所述至少一发光元件包括至少一垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器包括，

衬底；

第一反射层，形成在所述衬底上；

至少两个发光单元，形成在所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；

第一沟槽，形成在所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

绝缘层，形成在所述第一沟槽内；

第一电极，形成在所述至少两个发光单元上，连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，形成公共阳极；

至少两个第二电极，与所述第一反射层接触；

其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。

综上所述，本发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法，通过将第一电极与第一反射层接触，形成公共电极，即形成共阳极，同时将多个第二电极形成在多个发光单元上，由此形成分阴极结构，由此可以降低发光单元的芯片面积，该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，从而提高器件的应用效率。

附图说明

图1：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图2：步骤S1-S2的结构示意图。

图3：图2的俯视图。

图4-6：步骤S3的结构示意图。

图7：步骤S4的结构示意图。

图8：步骤S5-S6的结构示意图。

图9：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图10：步骤S11-S12的结构示意图。

图11-13：步骤S13的结构示意图。

图14：步骤S14的结构示意图。

图15：步骤S15-S16的结构示意图。

图16：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图17：步骤S21的结构示意图。

图18：步骤S22的结构示意图。

图19-21：步骤S23的结构示意图。

图22：步骤S24的结构示意图。

图23：步骤S25-S26的结构示意图。

图24：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图25：步骤S31的结构示意图。

图26-28：步骤S32的结构示意图。

图29-30：步骤S33的结构示意图。

图31-33：步骤S34-35的结构示意图。

图34：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图35：步骤S41-S42的结构示意图。

图36-37：步骤S43-S44的结构示意图。

图38-39：步骤S45的结构示意图。

图40-41：步骤S46-S47的结构示意图。

图42：垂直腔面发射激光器的另一结构图。

图43：图42的仰视图。

图44：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图45：步骤S51的结构示意图。

图46：步骤S52的结构示意图。

图47-49：步骤S53的结构示意图。

图50：步骤S54的结构示意图。

图51：步骤S55-S56的结构示意图。

图52：本实施例提出的一种垂直腔面发射激光器的制造方法流程图。

图53：步骤S61的结构示意图。

图54：步骤S62的结构示意图。

图55-57：步骤S63的结构示意图。

图58：步骤S64-S66的结构示意图。

图59：本实施例中光发射装置的简要示意图。

图60：本实施例中三维感测装置的简要示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提出一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，

S1：提供一衬底；

S2：形成第一反射层于所述衬底上；

S3：形成至少两个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元，每一所述发光子单元内包括一发光孔；

S4：形成绝缘层于所述至少两个发光单元之间；

S5：形成至少一个第一电极，所述第一电极接触第一反射层，形成公共阳极；

S6：形成至少两个第二电极于所述至少两个发光单元上，每一所述发光单元内的至少两个发光子单元通过所述第二电极连接，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周。

如图2所示，在步骤S1-S3中，首先提供一衬底101，然后在衬底101形成第一反射层102，在第一反射层102上形成有源层103，在有源层103上形成第二反射层104。在本实施例中，该衬底101可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料，衬底101例如为半绝缘性GaAs基板，该半绝缘性GaAs基板是未掺杂有杂质的GaAs基板，并且具有非常高的电阻。该半绝缘性GaAs基板的电阻率在10⁷Ω·cm以上。在一些实施例中，还可以使用导电基板或绝缘基板来代替半绝缘基板。在这种情况下，激光器阵列可以形成在GaAs基板上，从GaAs基板分离，然后粘贴到例如绝缘性的AlN基板或导电性的Cu基板的具有高导热性的基板上。

如图2所示，在本实施例中，第一反射层102可例如由包括AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，该第一反射层102可以为P型反射镜，该第一反射层102可以为P型的布拉格反射镜。有源层103包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层103用以将电能转换为光能。第二反射层104可包括由AlGaAs和GaAs，或者高铝组分的AlGaAs和低铝组分的AlGaAs两种不同折射率的材料层叠构成，第二反射层104可以为N型反射镜，第二反射层104可以为N型的布拉格反射镜。第一反射层102和第二反射层104用于对有源层103产生的光线进行反射增强，然后从第二反射层104的表面射出。

在一些实施例中，可例如通过化学气相沉积的方法形成第一反射层102，有源层103及第二反射层104。

在一些实施例中，第一反射层102，有源层103和第二反射层104的厚度总和在8-10微米。

在一些实施例中，第一反射层102或第二反射层104包括一系列不同折射率材料的交替层，其中每一交替层的有效光厚度(该层厚度乘以该层折射率)是四分之一垂直腔面发射激光器的工作波长的奇数整数倍，即每一交替层的有效光厚度为垂直腔面发射激光器的工作波长的奇数整数倍的四分之一。用于形成第一反射层102或第二反射层104交替层的合适介电材料包括钽氧化物，钛氧化物，铝氧化物，钛氮化物，氮硅化物等。用于形成第一反射层102或第二反射层104交替层的合适半导材料包括镓氮化物，铝氮化物和铝镓氮化物。然不限于此，在一些实施例中，第一反射层102和第二反射层104也可由其他的材料所形成。

在一些实施例中，该有源层103可以包括一个或多个氮化物半导体层，该半导体层包括夹在相应对的阻挡层之间的一个或多个量子阱层或一个或多个量子点层。

如图2-3所示，在第二反射层104上还形成有多个第一金属电极105a，所述第一金属电极105a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极105a还可以作为后续第二电极的金属接触垫。其中，第一金属电极105a的材料可包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合，具体可根据需要进行选择。在一些实施例中，接触第一金属电极105a的第二反射层104的表面具有浓度较高的掺杂以形成一欧姆接触层，如此以降低第一金属电极105a与第二反射层104之间欧姆接触的接触电阻，其中所述欧姆接触层可为N型掺杂欧姆接触层。

如图3所示，在本实施例中，第一金属电极105a的形状可例如为圆环状，在一些实施例中，第一金属电极105a的形状还可以为椭圆形环状，矩形环状，六边形环状，第一金属电极105a的形状可根据需要进行选择。在本实施例中，第一金属电极105a的内径例如在5～97um，第一金属电极105a的外径例如在7～99um，在一些实施例中，还可以对第一金属电极105a的内径及外径不作限定，可根据需要进行选择。

如图4-6所示，在形成第一金属电极105a后，首先在第二反射层104上形成一图案化光阻层106，图案化光阻层106覆盖第一金属电极105a，且图案化光阻层106暴露出部分第二反射层104，然后根据图案化光阻层106对第二反射层104向下刻蚀，形成多个沟槽。图4中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图5所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层104向下进行刻蚀，刻蚀至第一反射层102的表面，形成第一沟槽107a，第二沟槽107b及第三沟槽107c。

如图5A所示，在本实施例中，图5A从左向右依次设置了第一台型结构109a，第二台型结构109b，第三台型结构110a及第四台型结构110b。其中，第三沟槽107c围绕第一台型结构109a，第二沟槽107b围绕第二台型结构109b，同理，第三沟槽107c围绕第四台型结构110b，第二沟槽107b围绕第三台型结构110a，也就是说，第二沟槽107b和第三沟槽107c为环形结构，第二沟槽107b和第三沟槽107c的宽度相同。在第二台型结构109b右侧的第二沟槽107b和第三沟槽110a的左侧的第二沟槽形成第一沟槽107a，例如本实施例中的两个第二沟槽107b相切形成了第一沟槽107a，当然在一些实施例中，当两个第二沟槽107b相离，相交时，同样可以形成第一沟槽107a。例如当两个第二沟槽107b相离时，两个第二沟槽107b之间具有另一台型结构，该台型结构可以保留或刻蚀掉。当两个第二沟槽107b相交时，第一沟槽107a的宽度小于第二沟槽107b与第三沟槽107c的宽度之和，第一沟槽107a的最小宽度等于第二沟槽107b或第三沟槽107c的宽度。

如图5所示，在本实施例中，第一沟槽107a的宽度可例如大于第二沟槽107b的宽度，第二沟槽107b的宽度可例如等于第三沟槽107c的宽度。第一沟槽107a的宽度在3～10um，第二沟槽107b的宽度在1～5um，第三沟槽107c的宽度在1～5um，第一沟槽107a与第二沟槽107b之间形成台型结构，第二沟槽107b与第三沟槽107c之间形成台型结构，所述台型结构用于形成发光子单元。所述台型结构的宽度在10～100um，第一沟槽107a，第二沟槽107b及第三沟槽107c的深度一样，即包括第二反射层104和有源层103的厚度之和。

在一些实施例中，还可以通过刻蚀移除部分第一反射层102，但是不能完全移除第一反射层102，即第一沟槽107a的深度小于第一反射层102，有源层103及第二反射层104的厚度之和。

在一些实施例中，可例如通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成多个沟槽。

如图6所示，在本实施例中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层108，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层104内形成多个电流限制层108。在本实施例中，通过对第一沟槽107a，第二沟槽107b及第三沟槽107c的侧壁进行氧化，以在第二反射层104内形成多个电流限制层108。

如图5-6所示，在本实施例中，将第一台型结构109a定义为第一发光子单元，将第二台型结构109b定义为第二发光子单元。第一台型结构109a与第二台型结构109b的结构相同，本实施例以第一台型结构109a为例进行阐述。第一台型结构109a从下至上包括有源层103，第二反射层104及第一金属电极105a，在第二反射层104内形成有电流限制层108，电流限制层108与第一台型结构109a的侧壁接触，并延伸至第一台型结构109a内。第一台型结构109a内的电流限制层108为环形结构，并通过电流限制层108定义出发光孔。

如图6所示，在本实施例中，在第一台型结构109a中，位于第二反射层104内的电流限制层108延伸至第一金属电极105a的内径，或者第一金属电极105a位于发光孔的外周，以便后期形成的第二电极不遮挡发光孔。

如图5-6所示，在本实施例中，第一台型结构109a与第二台型结构109b的结构相同，因此第一发光子单元与第二发光子单元的结构相同，由此将第一发光子单元和第二发光子单元定义为第一发光单元109。在本实施例中，将第三台型结构110a定义为第三发光子单元，将第四台型结构110b定义为第四发光子单元，第三台型结构110a与第四台型结构110b的结构相同，由此将第三发光子单元和第四发光子单元的组合定义为第二发光单元110。第一发光单元109和第二发光单元110之间通过第一沟槽107a隔开。

如图6所示，在本实施例中，在第一台型结构109a上的第一金属电极105a的外径与第二沟槽107b或第三沟槽107c具有一定的距离，例如左侧的第一金属电极105a与第三沟槽107c的侧壁之间的距离为D1，距离D1的范围可以在1～5um，右侧的第一金属电极105a与第二沟槽107b的侧壁之间的距离为D2，距离D2的范围可以在1～5um。

如图6所示，在一些实施例中，电流限制层108包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图5-6所示，在本实施例中，将第一沟槽107a定义为位于第一发光单元109或第二发光单元110的外侧。同理在第一沟槽107a内形成的绝缘层也是位于第一发光单元109或第二发光单元110的外侧。

如图5-7所示，在步骤S4中，在形成电流限制层108之后，在沟槽内形成绝缘层111。在本实施例中，部分绝缘层111位于第一沟槽107a内，部分绝缘层111位于第二沟槽107b内，部分绝缘层111位于第三沟槽107c内。本实施例以位于第一沟槽107a内的绝缘层111为例进行说明，部分绝缘层111位于第一沟槽107a内的底部及侧壁上，且绝缘层111沿着第一沟槽107a的侧壁延伸至第二反射层104上，且与第一金属电极105a接触。由此将第一发光单元109与第二发光单元110绝缘隔开。同理，第一发光子单元与第二发光子单元之间通过绝缘层111绝缘隔开，第三发光子单元与第四发光子单元通过绝缘层111绝缘隔开。

如图7所示，在本实施例中，部分绝缘层111位于第二反射层104上，且与第一金属电极105a接触，部分绝缘层111位于第二反射层104和有源层103的侧壁上，部分绝缘层111位于第一反射层102上。需要说明的是，位于第一反射层102上的绝缘层111不能定义为位于有源层103或第二反射层104或第一反射层102内，例如可以将电流限制层108定义为位于第二反射层104内。

如图7所示，绝缘层111的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层111的厚度可在100-300nm，该绝缘层111可以保护电流限制层108，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层111。

如图8所示，在步骤S5-S6中，在形成绝缘层111之后，在台型结构上形成金属层，以形成第一电极112及第二电极105。

如图8所示，在本实施例中，第一电极112位于两端的台型结构上，也就是第一电极112分别位于第一发光单元109及第二发光单元110两侧。本实施例以左侧的第一电极112为例进行说明，第一电极112位于台型结构上，部分第一电极112位于第二反射层104上，且覆盖电流限制层108形成的发光孔，部分第一电极112沿着台型结构的侧壁延伸至第一反射层102上，并与第一反射层102接触。且第一电极112完全覆盖住该台型结构的侧壁。两端的第一电极112均与第一反射层102接触，因此两端的第一电极112与第一反射层102形成公共阳极。本发明并不限于此，在一些实施例中，第一电极112可形成于第一发光单元109及第二发光单元110两侧其中之一，亦可形成于第一发光单元109及第二发光单元110之间。当第一电极112形成于第一发光单元109及第二发光单元110两侧其中之一时，第一电极112的形成方式如前述。当第一电极112形成于第一发光单元109及第二发光单元110之间时，需要先去除第一沟槽107a底部的绝缘层，再于第一沟槽107a底部形成接触第一反射层102的第一电极112；或者先去除第一沟槽107a底部的绝缘层，然后于第一沟槽107a底部形成一台面结构，再于第一沟槽107a内形成覆盖所述台面并接触第一反射层102的第一电极112，其中第一电极112相对第一反射层102的高度小于等于第二电极105相对第一反射层102的高度。在一些实施例中，接触第一电极112的第一反射层102的表面具有浓度较高的掺杂以形成欧姆接触层，如此以降低第一电极112与第一反射层102之间欧姆接触的接触电阻，其中所述欧姆接触层可为P型掺杂欧姆接触层。

如图8所示，需要说明的是，两端的第一电极112可以是连接起来的，形成环状的电极，两端的第一电极112也可以为分开的，两端的第一电极112与第一反射层102连接，形成公共阳极。

如图8所示，在本实施例中，在形成第二电极105时，需要先形成第二金属电极105b，并由第一金属电极105a与第二金属电极105b形成第二电极105。本实施例以第二发光单元110内的第二电极105为例进行说明，部分第二金属电极105b位于第二发光单元110上，即部分第二金属电极105b位于绝缘层111和第一金属电极105a上，从而与第一金属电极105a连接，部分第二金属电极105b还位于第二沟槽107b内，并向两侧的第一金属电极105a延伸，即部分第二金属电极105b从第二沟槽107b内向上生长，覆盖位于第二反射层104上的绝缘层111并与第三发光子单元及第四发光子单元的第一金属电极105a连接，从而形成第二电极105。在本实施例中，第二发光单元110内的发光子单元通过第二电极105连接。第一发光单元109与第二发光单元110具有相同的结构，本实施例不在阐述第一发光单元109，第一发光单元109与第二发光单元110之间未形成第二金属电极105b，因此第一发光单元109与第二发光单元110是绝缘的。需要说明的是，位于第二沟槽107b内的第二金属电极105b不能定义为位于第二反射层104内或有源层103内。在本实施例中，通过第一金属电极105a和第二金属电极105b形成第二电极105，第二电极105形成在发光孔的外周，即第二电极105未遮挡发光孔。

如图8所示，在本实施例中，第一发光单元109与第二发光单元110通过第一沟槽107a隔绝开，每个发光单元内的两个发光子单元通过第二沟槽107b隔绝开。假设第一发光单元109包括三个发光子单元时，第二沟槽107b，第三沟槽107c用于隔绝三个发光子单元。

如图8所示，在本实施例中，第一电极112的高度等于第二电极105的高度，在一些实施例中，第一电极112的高度还可以低于第二电极105的高度。

如图8所示，在本实施例中，第一电极112的材料可以包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合，第二电极105的材料可以包括Au金属、Ag金属、Pt金属、Ge金属、Ti金属及Ni金属中的一种或组合。

如图8所示，在本实施例中，该垂直腔面发射激光器通过形成公共阳极，可以降低发光单元的面积，同时还可以独立寻址，互联长度短。该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，还可以提高该器件的应用频率。

如图9所示，在一些实施例中，还可以提出另一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，

S11：提供一衬底；

S12：形成第一反射层于所述衬底上；

S13：形成至少两个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元，所述至少两个发光单元之间形成有第一沟槽，所述第一沟槽暴露所述衬底，每一所述发光子单元包括一发光孔；

S14：形成绝缘层于所述第一沟槽内；

S15：形成至少一个第一电极于所述至少两个发光单元上，所述第一电极连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，以形成公共阳极，所述第一电极围绕在所述发光孔的外周；

S16：形成至少两个第二电极，所述至少两个第二电极接触所述第一反射层。

如图10所示，在步骤S11-S13中，首先提供一衬底201，然后在衬底201形成第一反射层202，在第一反射层202上形成有源层203，在有源层203上形成第二反射层204。在本实施例中，该衬底201可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料，第一反射层202可以是N型的布拉格反射镜，有源层203包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层203用以将电能转换为光能，第二反射层204可以是P型的布拉格反射镜。

如图10所示，在第二反射层204上还形成有多个第一金属电极205a，所述第一金属电极205a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极205a还可以作为后续第二电极的金属接触垫。第一金属电极205a的形状可参阅图3。

如图11所示，在步骤S13中，在形成第一金属电极205a后，首先在第二反射层104上形成一图案化光阻层206，图案化光阻层206覆盖第一金属电极205a，且图案化光阻层206暴露出部分第二反射层204，然后根据图案化光阻层206对第二反射层204向下刻蚀，形成多个沟槽。图11中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图12所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层204向下进行刻蚀，形成第一沟槽207a，第二沟槽207b及第三沟槽207c，其中，第一沟槽207a的深度大于第二沟槽207b及第三沟槽207c的深度。第一沟槽207a的深度包括第二反射层204，有源层203及第一反射层202的厚度之和，即第一沟槽207a暴露出衬底201，因此第一沟槽207a将第一反射层202分成多个部分。第二沟槽207b及第三沟槽207c的深度包括第二反射层204及有源层203的厚度之和，因此第二沟槽207b及第三沟槽207c将第二反射层204及有源层203分成多个部分。第一沟槽207a用于分开发光单元，第二沟槽207b及第三沟槽207c用于分开发光子单元。第一沟槽207a的宽度可例如大于第二沟槽207b的宽度，第二沟槽207b的宽度可例如等于第三沟槽207c的宽度。第一沟槽207a的宽度例如在3～10um，第二沟槽207b的宽度例如在1～5um，第三沟槽207c的宽度例如在1～5um，第一沟槽207a与第二沟槽207b之间形成台型结构，第二沟槽207b与第三沟槽207c的之间形成的台型结构，所述台型结构用于形成发光子单元。所述台型结构的宽度在10～100um。

如图13所示，在本实施例中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层208，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层204内形成多个电流限制层208。在本实施例中，通过对第一沟槽207a，第二沟槽207b及第三沟槽207c的侧壁进行氧化，以在第二反射层204内形成多个电流限制层208。

如图13所示，在本实施例中，将第一台型结构209a定义为第一发光子单元，将第二台型结构209b定义为第二发光子单元。第一台型结构209a与第二台型结构209b的结构相同，本实施例以第一台型结构209a为例进行阐述。第一台型结构209a从下至上包括有源层203，第二反射层204及第一金属电极205a，在第二反射层204内形成有电流限制层208，电流限制层208与第一台型结构209a的侧壁接触，并延伸至第一台型结构209a内，即电流限制层208从第二反射层204的侧壁延伸至第二反射层204内。第一台型结构209a内的电流限制层208为环形结构，并通过电流限制层208定义出发光孔。

如图13所示，在本实施例中，在第一台型结构209a中，电流限制层208的第一端与第二反射层204的侧壁接触，第二端位于第二反射层204内，且第二端与第一金属电极205a的内径平齐，或第二端延伸至第一金属电极205a的内径中，也就是第一金属电极205a位于发光孔的外周，以便后期形成的第一电极不遮挡发光孔。

如图13所示，在本实施例中，第一台型结构209a与第二台型结构209b的结构相同，因此第一发光子单元与第二发光子单元的结构相同，由此将第一发光子单元和第二发光子单元定义为第一发光单元209。在本实施例中，将第三台型结构210a定义为第三发光子单元，将第四台型结构210b定义为第四发光子单元，第三台型结构210a与第四台型结构210b的结构相同，由此将第三发光子单元和第四发光子单元定义为第二发光单元210。第一发光单元209和第二发光单元210之间通过第一沟槽207a隔开。

如图13所示，在本实施例中，在第一台型结构109a上的第一金属电极205a的外径与第二沟槽207b或第三沟槽207c具有一定的距离，例如左侧的第一金属电极205a与第三沟槽207c的侧壁之间的距离为D1，距离D1的范围可以在1～5um，右侧的第一金属电极205a与第二沟槽207b的侧壁之间的距离为D2，距离D2的范围可以在1～5um。

如图13所示，在一些实施例中，电流限制层208包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图13-14所示，在本实施例中，将第一沟槽207a定义为位于第一发光单元209或第二发光单元210的外侧，同理在第一沟槽207a内形成的绝缘层211也是位于第一发光单元209或第二发光单元210的外侧。

如图13-14所示，在步骤S4中，在形成电流限制层208之后，在沟槽内形成绝缘层211。在本实施例中，部分绝缘层211位于第一沟槽207a内，部分绝缘层211位于第二沟槽207b内，部分绝缘层211位于第三沟槽207c内。本实施例以位于第一沟槽207a内的绝缘层211为例进行说明，部分绝缘层211位于第一沟槽207a内的底部及侧壁上，且绝缘层211沿着第一沟槽207a的侧壁延伸至第二反射层204上，且与第一金属电极205a接触。由此将第一发光单元209与第二发光单元210绝缘隔开。同理，第一发光子单元与第二发光子单元之间通过绝缘层211绝缘隔开，第三发光子单元与第四发光子单元通过绝缘层211绝缘隔开。

如图14所示，在本实施例中，部分绝缘层211位于第二反射层204上，且与第一金属电极205a接触，部分绝缘层211位于第二反射层204和有源层103的的侧壁上，部分绝缘层211位于衬底101上。需要说明的是，位于衬底201上的绝缘层211不能定义为位于有源层103或第二反射层204或第一反射层202内。例如可以将电流限制层208定义为位于第二反射层204内，绝缘层211位于第二反射层204的外侧。

如图14所示，绝缘层211的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层211的厚度可在100-300nm，该绝缘层211可以保护电流限制层208，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层211。

如图15所示，在步骤S15-S16中，在形成绝缘层211之后，在台型结构上形成金属层，以形成多个第一电极205及第二电极212。

如图15所示，在本实施例中，在形成第一电极205时，需要先形成第二金属电极205b，并由第一金属电极205a与第二金属电极205b形成第一电极205。本实施例以第二发光单元210内的第一电极205为例进行说明，部分第二金属电极205b位于第二发光单元210上，即部分第二金属电极205b位于绝缘层211和第一金属电极205a上，从而与第一金属电极205a连接，部分第二金属电极205b还位于第二沟槽207b内，并向两侧的第一金属电极205a延伸，即部分第二金属电极205b从第二沟槽207b内向上生长，覆盖位于第二反射层204上的绝缘层211并与第三发光子单元及第四发光子单元的第一金属电极205a连接，从而形成第一电极205。在本实施例中，第二发光单元210内的两个发光子单元通过第一电极205连接。

如图15所示，在本实施例中，第一沟槽207a内还形成有第二金属电极205b，第二金属金属电极205b位于第一沟槽207a内的绝缘层211上，且向第一发光单元209与第二发光单元210延伸，即部分第二金属电极205b覆盖住位于第二反射层204上的绝缘层211，从而与第一发光单元209及第二发光单元210的第一金属电极205a接触，且第二金属电极205b位于第一金属电极205a上。在本实施例中，位于第一沟槽207a内的第二金属电极205b与第一金属电极205a形成第二电极205，第一发光单元209与第二发光单元210通过该第二电极205连接，并且通过该第二电极205，实现将所有的第二电极205的连接，由此形成公共阳极。需要说明的是，位于第一沟槽207a内的第二金属电极205b不能定义为位于第二反射层204内或有源层203或第一反射层202内。在本实施例中，通过第一金属电极205a和第二金属电极205b形成第一电极205，第一电极205形成在发光孔的外周，即第一电极205未遮挡发光孔。

如图15所示，在本实施例中，多个第二电极212位于两端的台型结构上，也就是多个第二电极212分别位于第一发光单元209及第二发光单元210两侧。本实施例以右侧的第二电极212为例进行说明，第二电极212位于台型结构上，部分第二电极212位于第二反射层204上，且覆盖电流限制层208形成的发光孔，部分第二电极212沿着台型结构的侧壁延伸至第一反射层202上，并与第一反射层202接触。且第二电极212完全覆盖住该台型结构的侧壁。两端的第二电极212均与第一反射层202接触，由于第一沟槽207a将第一反射层202分成两部分，且第一沟槽207a内填充有绝缘层211，并且衬底201为半绝缘衬底，由此实现多个独立的第二电极212，也就是多个独立的阴极。在本实施例中，多个指的是至少两个，例如两个，三个，四个或更多个。

如图15所示，在本实施例中，该垂直腔面发射激光器通过形成公共阳极，可以降低发光单元的面积，同时还可以独立寻址，互联长度短。该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，还可以提高该器件的应用频率。

如图16所示，在一些实施例中，还可以提出另一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，

S21：提供一衬底；

S22：形成第一反射层于所述衬底的第一表面上；

S23：形成至少两个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元，每一所述发光子单元包括一发光孔；

S24：形成绝缘层于所述发光单元之间；

S25：形成至少两个第二电极于所述至少两个发光单元上，每一所述发光单元的发光子单元通过所述第二电极连接，所述第二电极围绕在所述发光孔的外周；

S26：形成第一电极于所述衬底的第二表面上。

如图17所示，在步骤S21中，首先提供一衬底301，该衬底301包括第一表面301a及第二表面301b，第一表面301a与第二表面301b相对设置，在本实施例中，衬底301可以是P型掺杂的半导体衬底，掺杂可以降低后续形成的电极与半导体衬底之间欧姆接触的接触电阻。

如图18所示，在步骤S22-S23中，首先提供一衬底301，然后在衬底301的第一表面301a上形成第一反射层302，在第一反射层302上形成有源层303，在有源层303上形成第二反射层304。在本实施例中，第一反射层302可以为P型的布拉格反射镜。有源层303包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层303用以将电能转换为光能，第二反射层304可以为N型的布拉格反射镜。

如图18所示，在第二反射层304上还形成有多个第一金属电极305a，所述第一金属电极305a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极305a还可以作为后续第二电极的金属接触垫。第一金属电极305a的形状请参阅图3。在一些实施例中，接触第一金属电极305a的第二反射层304的表面具有浓度较高的掺杂以形成一欧姆接触层，如此以降低第一金属电极305a与第二反射层304之间欧姆接触的接触电阻，其中所述欧姆接触层可为N型掺杂欧姆接触层。

如图19-21所示，在形成第一金属电极305a后，首先在第二反射层304上形成一图案化光阻层306，图案化光阻层306覆盖第一金属电极305a，且图案化光阻层306暴露出部分第二反射层304，然后根据图案化光阻层306对第二反射层304向下刻蚀，形成多个沟槽。图19中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图20所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层304向下进行刻蚀，刻蚀至第一反射层302的表面，形成第一沟槽307a，第二沟槽307b及第三沟槽307c。第一沟槽307a，第二沟槽307b及第三沟槽307c的结构可参阅图5A，第一沟槽307a用于分开发光单元，第二沟槽307b及第三沟槽307c用于分开发光子单元。

如图20所示，在本实施例中，第一沟槽307a的宽度在3～10um，第二沟槽307b的宽度在1～5um，第三沟槽307c的宽度在1～5um，第一沟槽307a与第二沟槽307b之间形成台型结构，第二沟槽307b与第三沟槽307c的之间形成的台型结构，所述台型结构用于形成发光子单元，所述台型结构的宽度在10～100um。

如图20所示，第一沟槽307a，第二沟槽307b及第三沟槽307c的深度一样，即包括第二反射层304和有源层103的厚度之和，由此将第二反射层304分成多个部分。第一沟槽307a的宽度可例如大于第二沟槽307b的宽度，第二沟槽307b的宽度可例如等于第三沟槽307c的宽度。

在一些实施例中，还可以通过刻蚀移除部分第一反射层302，但是不能完全移除第一反射层302，即第一沟槽307a的深度小于第一反射层302，有源层303及第二反射层304的厚度之和。

在一些实施例中，可例如通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成多个沟槽。

如图21所示，在本实施例中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层308，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层304内形成多个电流限制层308。在本实施例中，通过对第一沟槽307a，第二沟槽307b及第三沟槽307c的侧壁进行氧化，以在第二反射层304内形成多个电流限制层308。

如图21所示，在本实施例中，将第一台型结构309a定义为第一发光子单元，将第二台型结构309b定义为第二发光子单元。第一台型结构309a与第二台型结构309b的结构相同，本实施例以第一台型结构309a为例进行阐述。第一台型结构309a从下至上包括有源层103，第二反射层304及第一金属电极305a，在第二反射层304内形成有电流限制层308，电流限制层308与第一台型结构309a的侧壁接触，并延伸至第一台型结构309a内，即电流限制层308从第二反射层304的侧壁向第二反射层304内延伸。第一台型结构309a内的电流限制层308为环形结构，并通过电流限制层308定义出发光孔。

如图21所示，在本实施例中，在第一台型结构309a中，电流限制层308的第一端与第二反射层304的侧壁接触，第二端位于第二反射层304内，且第二端与第一金属电极305a的内径平齐，或第二端延伸至第一金属电极305a的内径中，也就是第一金属电极305a位于发光孔的外周，以便后期形成的第一电极不遮挡发光孔。

如图21-22所示，在本实施例中，第一台型结构309a与第二台型结构309b的结构相同，因此第一发光子单元与第二发光子单元的结构相同，由此将第一发光子单元和第二发光子单元定义为第一发光单元309。在本实施例中，将第三台型结构310a定义为第三发光子单元，将第四台型结构310b定义为第四发光子单元，第三台型结构310a与第四台型结构110b的结构相同，由此将第三发光子单元和第四发光子单元定义为第二发光单元310。第一发光子单元309和第二发光单元310之间通过第一沟槽307a隔开。

如图21所示，在本实施例中，在第一台型结构309a上的第一金属电极305a的外径与第二沟槽307b或第三沟槽307c具有一定的距离，例如左侧的第一金属电极305a与第三沟槽307c的侧壁之间的距离为D1，距离D1的范围可以在1～5um，右侧的第一金属电极305a与第二沟槽307b的侧壁之间的距离为D2，距离D2的范围可以在1～5um。

如图21所示，在一些实施例中，电流限制层308包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图20-21所示，在本实施例中，将第一沟槽307a定义为位于第一发光单元309或第二发光单元310的外侧，同理在第一沟槽307a内形成的绝缘层也是位于第一发光单元309或第二发光单元310的外侧。

如图22所示，在步骤S24中，在形成电流限制层308之后，在沟槽内形成绝缘层311。在本实施例中，部分绝缘层311位于第一沟槽307a内，绝缘层311位于第二沟槽307b内，部分绝缘层311位于第三沟槽307c内。本实施例以位于第一沟槽307a内的绝缘层311为例进行说明，部分绝缘层311位于第一沟槽307a内的底部及侧壁上，且绝缘层311沿着第一沟槽307a的侧壁延伸至第二反射层304上，且与第一金属电极305a接触。由此将第一发光单元309与第二发光单元310绝缘隔开。同理，第一发光子单元与第二发光子单元之间通过绝缘层311绝缘隔开，第三发光子单元与第四发光子单元通过绝缘层311绝缘隔开。

如图22所示，在本实施例中，部分绝缘层311位于第二反射层304上，且与第一金属电极105a接触，部分绝缘层311位于第二反射层304和有源层303的的侧壁上，部分绝缘层311位于第一反射层302上。需要说明的是，位于第一反射层302上的绝缘层311不能定义为位于有源层303或第二反射层304或第一反射层102内。例如可以将电流限制层308定义为位于第二反射层304内。

如图22所示，绝缘层311的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层311的厚度可在100-300nm，该绝缘层311可以保护电流限制层308，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层311。

如图23所示，在步骤S25-S26中，在形成绝缘层311之后，在台型结构上形成金属层，以形成多个第二电极305，以及在衬底301的第二表面301b上形成第一电极312。

如图20及23所示，在本实施例中，在形成第二电极305时，需要先形成第二金属电极305b，并由第一金属电极305a与第二金属电极305b形成第二电极305。本实施例以第二发光单元310内的第二电极305为例进行说明，部分第二金属电极305b位于第二发光单元310上，即部分第二金属电极305b位于绝缘层311和第一金属电极305a上，从而与第一金属电极305a连接，部分第二金属电极305b还位于第二沟槽307b内，并向两侧的第一金属电极305a延伸，即部分第二金属电极305b从第二沟槽307b内向上生长，覆盖位于第二反射层304上的绝缘层311并与第三发光子单元及第四发光子单元的第一金属电极305a连接，从而形成第二电极305。在本实施例中，第二发光单元310内发光子单元通过第二电极305连接。第一发光单元309与第二发光单元310具有相同的结构，本实施例不在阐述第一发光单元309。第一发光单元309与第二发光单元310之间未形成第二金属电极305b，因此第一发光单元309与第二发光单元310是绝缘的。需要说明的是，位于第二沟槽307b内的第二金属电极305b不能定义为位于第二反射层304内或有源层303内。在本实施例中，通过第一金属电极305a和第二金属电极305b形成第二电极305，第二电极305形成在发光孔的外周，即第二电极305未遮挡发光孔。

如图23所示，在本实施例中，第一电极312形成在衬底301的第二表面301b上，且第第一电极312通过衬底301与第一反射层302形成公共阳极。

如图23所示，在本实施例中，第一电极通过衬底与第一反射层形成公共阳极，以及形成多个相互分隔的阴极，可以降低发光单元的面积，同时还可以独立寻址，互联长度短。该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，还可以提高该器件的应用频率。

如图24所示，在一些实施例中，还可以提出另一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，

S31：提供一外延结构，所述外延结构包括第一反射层，有源层及第二反射层；

S32：形成多个第一沟槽于所述外延结构内，所述多个第一沟槽贯穿所述外延结构，以将所述外延结构分成多个发光单元；

S33：形成绝缘层于所述多个第一沟槽内；

S34：形成多个第一电极于所述多个第一沟槽内，所述多个第一电极连接所述多个发光单元，且每一发光单元内的多个发光子单元通过所述第一电极连接，以形成公共阳极；

S34：形成多个第二电极于所述第一反射层的背面上，且每一所述第二电极位于相邻两个所述第一电极之间。

如图25所示，在步骤S1中，首先提供一衬底401，然后在衬底401形成第一反射层402，在第一反射层402上形成有源层403，在有源层403上形成第二反射层404。第一反射层401，有源层402及第二反射层403形成外延结构。在本实施例中，该衬底401可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料或N型掺杂半导体衬底。第一反射层402可以为N型的布拉格反射镜，有源层403包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层403用以将电能转换为光能。第二反射层404可以为P型的布拉格反射镜。

如图25所示，在第二反射层404上还形成有多个第一金属电极405a，所述第一金属电极405a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极45a还可以作为后续第一电极的金属接触垫。第一金属电极405a的形状请参阅图3。

如图26所示，在步骤S32中，在形成第一金属电极405a后，首先在第二反射层404上形成一图案化光阻层406，图案化光阻层406覆盖第一金属电极405a，且图案化光阻层406暴露出部分第二反射层404，然后根据图案化光阻层406对第二反射层404向下刻蚀，形成多个沟槽。图26中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图27所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层404向下进行刻蚀，以形成多个第一沟槽407a及多个第二沟槽407b。第一沟槽407a贯穿所述外延结构，第一沟槽407a暴露衬底401，即第一沟槽407a从上至下依次刻蚀第二反射层404，有源层403及第一反射层402，因此将第一反射层402分成多个部分。第二沟槽407b从上至下依次刻蚀第二反射层404及有源层403，也就是第二沟槽407b暴露至第一反射层402的表面。第一沟槽407a，第二沟槽407b的结构可参阅图5A。两个第一沟槽407a之间的台型结构用于形成发光单元，发光单元通过第二沟槽407b分成多个发光子单元。

如图27所示，在本实施例中，第一沟槽407a的宽度大于第二沟槽407b的宽度，第一沟槽407a的宽度在3～10um，第二沟槽407b的宽度在1～5um。

在一些实施例中，可例如通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成多个沟槽。

如图28所示，步骤S33中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层408，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层404内形成多个电流限制层408。在本实施例中，通过对第一沟槽407a，第二沟槽407b的侧壁进行氧化，以在第二反射层404内形成多个电流限制层408。

如图28所示，在一些实施例中，电流限制层408包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图27-28所示，通过第一沟槽407a，第二沟槽407b形成多个台型结构，例如第一台型结构409a，第二台型结构409b，第三台型结构410a及第四台型结构410b。第一台型结构409a，第二台型结构409b，第三台型结构410a及第四台型结构410b分别用于形成发光子单元，第一台型结构409a和第二台型结构409b用于形成第一发光单元409，第三台型结构410a和第四台型结构410b用于形成第二发光单元410。第一发光单元409和第二发光单元410在后续内容中进行介绍。

如图29-30所示，在步骤S33中，在形成电流限制层408之后，在沟槽内形成绝缘层411。在本实施例中，部分绝缘层411位于第一沟槽407a内，部分绝缘层411位于第二沟槽407b内。本实施例以位于中间的第一沟槽407a内的绝缘层411为例进行说明，部分绝缘层411位于第一沟槽407a内的底部及侧壁上，且绝缘层411沿着第一沟槽407a的侧壁延伸至第二反射层404上，且与第一金属电极405a接触。同理，位于第二沟槽407b内的绝缘层411从第二沟槽407b的侧壁延伸至第二反射层404上，且与第一金属电极405a接触，从而实现发光子单元的绝缘隔开。

如图29所示，在本实施例中，部分绝缘层411位于第二反射层404上，且与第一金属电极405a接触，部分绝缘层411位于第二反射层404和有源层403的的侧壁上，部分绝缘层411位于衬底401上。需要说明的是，位于衬底401上的绝缘层411不能定义为位于有源层403或第二反射层404或第一反射层402内。例如可以将电流限制层408定义为位于第二反射层404内。

如图29所示，绝缘层411的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层411的厚度可在100-300nm，该绝缘层411可以保护电流限制层408，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层411。

如图30所示，在步骤S34中，首先在第一沟槽407a及第二沟槽407b内形成第二金属电极405b，以实现第二金属电极405b连接第一金属电极405a，形成第一电极405。

如图30所示，在本实施例中，第二金属电极405b形成在绝缘层411上，即部分第二金属电极405b位于第一沟槽407a内的绝缘层411上，部分第二金属电极405b位于第二沟槽407b内的绝缘层411上，部分第二金属电极405b位于第二反射层404上的绝缘层411上，同时部分第二金属电极405b还位于第一金属电极405a上，且与第一金属电极405a形成第一电极405。第二金属电极405b与第一金属电极405a对齐，即第二金属电极405b未覆盖或遮挡发光孔，即位于发光孔的外周。

如图30所示，在本实施例中，将第一台型结构409a定义为第一发光子单元，将第二台型结构409b定义为第二发光子单元。第一台型结构409a与第二台型结构409b的结构相同，本实施例以第一台型结构409a为例进行阐述。第一台型结构409a从下至上包括有源层403，第二反射层404，第一金属电极405a及第二金属电极405b，在第二反射层404内形成有电流限制层408，电流限制层408与第一台型结构409a的侧壁接触，并延伸至第一台型结构409a内，即电流限制层408从第二反射层404的侧壁向第二反射层404内延伸。第一台型结构409a内的电流限制层408为环形结构，并通过电流限制层408定义出发光孔。

如图30所示，在本实施例中，在第一台型结构409a中，电流限制层408的第一端与第二反射层404的侧壁接触，第二端位于第二反射层404内，且第二端与第一金属电极405a的内径平齐，或第二端延伸至第一金属电极405a的内径中，也就是第一金属电极405a位于发光孔的外周，以便后期形成的第一电极不遮挡发光孔。

如图30所示，在本实施例中，第一台型结构409a与第二台型结构409b的结构相同，因此第一发光子单元与第二发光子单元的结构相同，由此将第一发光子单元和第二发光子单元定义为第一发光单元409。在本实施例中，将第三台型结构410a定义为第三发光子单元，将第四台型结构410b定义为第四发光子单元，第三台型结构410a与第四台型结构410b的结构相同，由此将第三发光子单元和第四发光子单元定义为第二发光单元410。

如图30所示，在本实施例中，第一发光单元409与第二发光单元410之间形成有第一沟槽407a，且在第一沟槽407a内形成有第二金属电极405b，且第二金属电极405b连接第一发光单元409及第二发光单元410上的第一金属电极405b，由此将第一发光单元409与第二发光单元410连接，即第一发光单元409与第二发光单元410通过第二金属电极405b与第一金属电极405a连接。

如图30所示，在本实施例中，第一台型结构409a与第二台型结构409b之间形成有第二沟槽407b，且在第二沟槽407b内形成有第二金属电极405b，且第二金属电极405b连接第一台型结构409a与第二台型结构409b上的第一金属电极405b，由此将第一台型结构409a与第二台型结构409b连接，即第一台型结构409a与第二台型结构409b通过第二金属电极405b与第一金属电极405a连接，也就是第一发光子单元与第二发光子单元连接。同理可知，第二发光单元410具有和第一发光单元409具有相同的结构，本实施例不在阐述第二发光单元410。

如图31所示，在本实施例中，在外延结构的正面形成第二金属电极405b后，即在绝缘层411上形成第二金属电极405b之后，在第二金属电极405b上形成粘结材料413，粘结材料413的长度小于或等于第二金属电极405b的长度，以防止遮挡发光孔，然后在粘结材料12上形成透明衬底414，并去除衬底401。通过去除衬底401，暴露出第一反射层402的背面。

如图32所示，在本实施例中，在暴露出第一反射层402的背面后，通过在第一反射层402的背面形成绝缘层411，绝缘层411完全覆盖第一反射层402的背面。

如图33所示，在步骤S34-S35中，在形成第一电极405及第二电极412时，即在第一反射层402的背面形成第一电极405及第二电极412。

如图33所示，在本实施例中，在形成第一电极405时，首先去除第一沟槽407a的底部绝缘层411，然后在第一反射层402背面的绝缘层411上形成第二金属电极405b，且第二金属电极405b与第一沟槽407a内的第二金属电极405b连接。位于第一反射层402背面的绝缘层411上的第二金属电极405b远离第一发光单元409的垂直投影区。在本实施例中，位于第一反射层402背面的绝缘层411上的第二金属电极405b通过第一沟槽407a的第二金属电极405b与第二反射层404上的第二金属电极405b连接，然后与第一金属电极405a连接，然后通过第一金属电极405a与第二沟槽407b内的第二金属电极405b连接，由于第一发光单元409与第二发光单元410通过第一电极405连接，即通过第一金属电极405a及第二金属电极405b连接，从而实现了第一电极405与第二反射层404的连接，形成了公共阳极。在本实施例中，部分第二金属电极405b位于第一发光单元409及第二发光单元410的垂直投影区的绝缘层411上。

如图33所示，在本实施例中，在形成第二电极412时，首先去除位于第一发光单元409及第二发光单元410的垂直投影区内第一反射层402背面的部分绝缘层411，然后在前述无绝缘层411的第一反射层402的背面上形成第二电极412，即第二电极412与第一反射层402接触。第二电极412位于绝缘层411之间，且第二电极412的两端与第二金属电极405b具有一定的距离，或者说第二电极412位于第一电极405之间，第二电极412的两端与第一电极405具有一定的距离。

如图33所示，在本实施例中，第一电极405的材料可例如为Au，Pd，Ge及其合金。第二电极412的材料可例如为Au，Pd，Ge及其合金。在一些实施例中，可例如通过蒸镀或溅射的方式形成第一电极405或第二电极412。

如图33所示，在本实施例中，该垂直腔面发射激光器为正面发光结构，正面透明衬底键合后直接移除背面衬底进行背面制程，无须再次移除透明衬底，键合次数为1次，同时还将第一电极和第二电极设置在同一面上，从而避免打线，节省了工序又易于与其他光学元件组合。

如图34所示，在一些实施例中，还可以提出另一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括，

S41：提供一衬底；

S42：形成外延结构于所述衬底上，所述外延结构包括第一反射层，有源层及第二反射层；

S43：形成多个第一沟槽于所述外延结构上，所述多个第一沟槽贯穿所述外延结构；

S44：形成多个第二沟槽于所述多个第一沟槽之间，贯穿所述第二反射层及所述有源层，以将所述外延结构分成多个发光子单元；

S45：形成绝缘层于所述多个第一沟槽及所述第二沟槽内；

S46：形成第一电极于所述第一反射层的背面上；

S47：形成形成多个第二电极于所述多个第一沟槽及第二沟槽内。

如图35所示，在步骤S41中，首先提供一衬底501，然后在衬底501形成第一反射层502，在第一反射层502上形成有源层503，在有源层503上形成第二反射层504。第一反射层501，有源层502及第二反射层503形成外延结构。在本实施例中，该衬底501可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料或P型掺杂半导体衬底，第一反射层502可以为P型的布拉格反射镜，有源层503包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层503用以将电能转换为光能，第二反射层504可以为N型的布拉格反射镜

如图35所示，在第二反射层504上还形成有多个第一金属电极505a，所述第一金属电极505a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极505a还可以作为后续第一电极的金属接触垫。第一金属电极505a的形状请参阅图3。

如图36所示，在步骤S42中，在形成第一金属电极505a后，首先在第二反射层504上形成一图案化光阻层506，图案化光阻层506覆盖第一金属电极505a，且图案化光阻层506暴露出部分第二反射层504，然后根据图案化光阻层506对第二反射层504向下刻蚀，形成多个沟槽。图36中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图37所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层504向下进行刻蚀，以形成多个第一沟槽507a及多个第二沟槽507b。第一沟槽507a贯穿所述外延结构，第一沟槽507a暴露衬底501，即第一沟槽507a从上至下依次刻蚀第二反射层504，有源层503及第一反射层502。第二沟槽507b从上至下依次刻蚀第二反射层504及有源层503，也就是第二沟槽507b暴露第一反射层502的表面，因此将第二反射层504分成多个部分。在本实施例中，第一沟槽507a的宽度大于第二沟槽507b的宽度，第一沟槽507a的宽度在3～10um，第二沟槽507b的宽度在1～5um。第一沟槽507a和第二沟槽507b的结构可参阅图5A。

如图38所示，步骤S43中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层508，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层504内形成多个电流限制层508。在本实施例中，通过对第一沟槽507a，第二沟槽507b的侧壁进行氧化，以在第二反射层504内形成多个电流限制层508。

如图38所示，在一些实施例中，电流限制层508包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图38所示，通过第一沟槽507a和第二沟槽507b形成第一台型结构509a，第二台型结构509b，第三台型结构510a及第四台型结构510b。第一台型结构509a，第二台型结构509b，第三台型结构510a及第四台型结构510b用于形成发光子单元，第一台型结构509a和第二台型结构509b用于形成第一发光单元509，第三台型结构510a和第四台型结构510b用于形成第二发光单元510。第一发光单元509，第二发光单元510在后续内容中进行介绍。

如图38所示，在步骤S33中，在形成电流限制层508之后，在沟槽内形成绝缘层511。在本实施例中，部分绝缘层511位于第一沟槽507a内，部分绝缘层511位于第二沟槽507b内。本实施例以位于中间的第一沟槽507a内的绝缘层511为例进行说明，部分绝缘层511位于第一沟槽507a内的底部及侧壁上，且绝缘层511沿着第一沟槽507a的侧壁延伸至第二反射层504上，且与第一金属电极505a接触。同理，位于第二沟槽507b内的绝缘层511从第二沟槽507b的侧壁延伸至第二反射层504上，且与第一金属电极505a接触，从而实现发光子单元的绝缘隔开。

如图38所示，在本实施例中，部分绝缘层511位于第二反射层504上，且与第一金属电极505a接触，部分绝缘层511位于第二反射层504和有源层503的的侧壁上，部分绝缘层511位于衬底501上。需要说明的是，位于衬底501上的绝缘层511不能定义为位于有源层503或第二反射层504或第一反射层502内。例如可以将电流限制层508定义为位于第二反射层504内。

如图38所示，绝缘层511的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层511的厚度可在100-300nm，该绝缘层511可以保护电流限制层508，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层511。

如图38所示，在形成绝缘层511后，可以将第一台型结构509a定义为第一发光子单元，将第二台型结构509b定义为第二发光子单元，第一发光子单元与第二发光子单元通过第二沟槽507b内的绝缘层511隔开。同理，将第三台型结构510a定义为第三发光子单元，将第四台型结构510b定义为第四发光子单元，第三发光子单元与第四发光子单元通过第二沟槽507b内的绝缘层511隔开。在本实施例中，将第一发光子单元与第二发光子单元定义为第一发光单元509，将第三发光子单元与第四发光子单元定义为第二发光单元510，第一发光单元509与第二发光单元510通过中间的台型结构隔绝。

如图39所示，在步骤S44中，首先在第一沟槽507a与第二沟槽507b内形成第二金属电极505b，以实现第二金属电极505b连接第一金属电极505a，形成第二电极505。

如图39所示，在本实施例中，第二金属电极505b形成在绝缘层511上，即部分第二金属电极505b位于第一沟槽507a内的绝缘层511上，部分第二金属电极505b位于第二沟槽507b内的绝缘层511上，部分第二金属电极505b位于第二反射层504上的绝缘层511上，同时部分第二金属电极505b还位于第一金属电极505a上，且与第一金属电极505a形成第二电极505。第二金属电极505b与第一金属电极505a对齐，即第二金属电极505b未覆盖或遮挡发光孔，即位于发光孔的外周。

如图38-39所示，在本实施例中，第一发射单元510内包括两个发光子单元，该两个发光子单元通过第二金属电极505b连接，两个发光子单元的结构相同。本实施例以其中一个发光子单元为例进行阐述。在本实施例中，任一发光子单元从下至上包括有源层503，第二反射层504，第一金属电极505a及第二金属电极505b，在第二反射层504内形成有电流限制层508，电流限制层508与发光子单元(第一台型结构509a)的侧壁接触，并延伸至发光子单元内，即电流限制层508从第二反射层504的侧壁向第二反射层504内延伸。发光子单元内的电流限制层508为环形结构，并通过电流限制层508定义出发光孔。

如图38-39所示，在本实施例中，在发光子单元(即第一台型结构509a)中，电流限制层508的第一端与第二反射层504的侧壁接触，第二端位于第二反射层504内，且第二端与第一金属电极505a的内径平齐，或第二端延伸至第一金属电极505a的内径中，也就是第一金属电极505a位于发光孔的外周，以便后期形成的第二电极不遮挡发光孔。

如图38-39所示，在本实施例中，第一台型结构509a与第二台型结构509b之间形成有第二沟槽507b，且在第二沟槽507b内形成有第二金属电极505b，且第二金属电极505b连接第一台型结构509a与第二台型结构509b上的第一金属电极505b，由此将第一台型结构509a与第二台型结构509b连接，即第一台型结构509a与第二台型结构509b通过第二金属电极505b与第一金属电极505a连接，也就是第一发光子单元与第二发光子单元连接。同理可知，第二发光单元510具有和第一发光单元509具有相同的结构，本实施例不在阐述第二发光单元510。

如图39所示，在本实施例中，第一发光单元509与第二发光单元510之间形成有一台型结构，且在该台型结构上形成绝缘层511，该绝缘层511与第二沟槽507b内的绝缘层连接，因此将第一发光单元509与第二发光单元510之间是绝缘的，因此位于第一发光单元509内的第二电极505与位于第二发光单元510内的第二电极505时是相互分开独立的。

如图40所示，在本实施例中，在外延结构的正面形成第二金属电极505b后，即在绝缘层511上形成第二金属电极505b之后，在第二金属电极505b上形成粘结材料513，粘结材料513的长度小于或等于第二金属电极505b的长度，以防止遮挡发光孔，然后在粘结材料513上形成透明衬底514，并去除衬底501。通过去除衬底501，暴露出第一反射层502的背面。

如图40所示，在本实施例中，在暴露出第一反射层502的背面后，然后在第一反射层502的背面形成绝缘层511，绝缘层511完全覆盖第一反射层502的背面。

如图41所示，在本实施例中，在形成第二电极505时，首先去除第一沟槽407a的底部绝缘层511，然后在第一反射层502背面的绝缘层511上形成第二金属电极505b，且第二金属电极505b与第一沟槽507a内的第二金属电极505b连接。位于第一反射层502背面的绝缘层511上的第二金属电极505b远离第一发光单元509的垂直投影区。在本实施例中，位于第一反射层502背面的绝缘层511上的第二金属电极505b通过第一沟槽507a的第二金属电极505b与第二反射层504上的第二金属电极505b连接，然后与第一金属电极505a连接，然后通过第一金属电极505a与第二沟槽507b内的第二金属电极505b连接，由此实现第一发光单元509内的两个发光子单元的连接，但是由于中间台型结构的存在，使得第一发光单元509与第二发光单元510是分开的，由此形成多个相互独立的第二电极505。

在本实施例中，位于第一反射层502背面的绝缘层511上的第二金属电极505b不在第一发光单元509的垂直投影区域内。

如图41所示，在本实施例中，第一电极512位于位于第一发光单元509及第二发光单元510的垂直投影区上，且第一电极512与第一反射层502接触，第一电极512与第一反射层502形象了公共阳极。第一电极512位于绝缘层511之间，且第一电极512的两端与第二金属电极505b具有一定的距离，或者说第一电极512位于第二电极505之间，第一电极512第一电极512的两端与第二电极505具有一定的距离。

如图41所示，在本实施例中，第一电极512的材料可例如为Au，Pd，Ge及其合金。第二电极505的材料可例如为Au，Pd，Ge及其合金。在一些实施例中，可例如通过蒸镀或溅射的方式形成第一电极512或第二电极505。

如图42-43所示，图43显示为图42的仰视图，图43主要显示为第一电极512与第二电极505的位置关系。

如图42所示，图42与图41的区别在于，第一发光单元509与第二发光单元510之间形成有通孔，该通孔贯穿所述外延结构，以隔绝第一发光单元509及第二发光单元510。第一发光单元509与第二发光单元510关于该通孔对称，因此本实施例以第一发光单元509为例说明该垂直腔面发射激光器。

如图42-43所示，在本实施例中，该第一发光单元509内包括两个发光子单元，两个发光子单元通过第一金属电极505a及第二金属电极505b连接。第一发光单元509内的第二电极505与第二发光单元510内的第二电极505是相互分开的，因此形成多个第二电极505，也可以说是多个阴极。

如图42-43所示，在本实施例中，第一发光单元509内的第一电极512与第二发光单元510内的第一电极512是连接的，同时通过与第一反射层502接触形成公共阳极。

如图41-42所示，在本实施例中，该垂直腔面发射激光器为正面发光结构，正面透明衬底键合后直接移除背面衬底进行背面制程，无须再次移除透明衬底，键合次数为1次，同时还将第一电极和第二电极设置在同一面上，从而避免打线，节省了工序又易于与其他光学元件组合。

如图44所示，在一些实施例中，还可以提出另一种垂直腔面发射激光器的制造方法，该方法可用于形成背面发光结构。在本实施例中，将向上发光的激光器称为正面发射结构，将向下发光的激光器称为背面发射结构。

如图44所示，该垂直腔面发射激光器的制造方法包括，

S51：提供一衬底；

S52：形成第一反射层于所述衬底的第二表面上；

S53：形成多个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括多个发光子单元，所述多个发光单元之间形成有第一沟槽，所述第一沟槽暴露所述衬底，每一所述发光子单元包括一发光孔；

S54：形成绝缘层于所述第一沟槽内；

S55：形成多个第一电极于所述多个发光单元上，且所述第一电极连接所述多个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，以形成公共阳极，所述第一电极覆盖所述发光孔；

S56：形成多个第二电极于所述发光单元的两侧，所述第二电极与所述第一反射层接触。

如图45所示，在步骤S51中，首先提供一衬底601，该衬底601包括第一表面601a及第二表面601b。第一表面601a与第二表面601b相对设置，且将第一表面601a定义为衬底601的正面，将第二表面601b定义为衬底601的背面。在本实施例中，该衬底601可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料，第一反射层602可以为N型的布拉格反射镜，有源层603包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层603用以将电能转换为光能，第二反射层604可以为P型的布拉格反射镜。第一反射层602形成在衬底601的第二表面601b上。

如图46所示，在第二反射层604上还形成有多个第一金属电极605a，所述第一金属电极605a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极605a还可以作为后续第一电极的金属接触垫。

如图47所示，在形成第一金属电极605a后，首先在第二反射层604上形成一图案化光阻层606，图案化光阻层606覆盖第一金属电极605a，且图案化光阻层606暴露出部分第二反射层604，然后根据图案化光阻层606对第二反射层604向下刻蚀，形成多个沟槽。图47中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图48所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层604向下进行刻蚀，形成第一沟槽607a，第二沟槽607b及第三沟槽607c。第一沟槽607a，第二沟槽607b及第三沟槽607c的结构可参阅图5A，第一沟槽607a用于分隔发光单元，第二沟槽607b及第三沟槽607c用于分隔发光子单元。如图48所示，在本实施例中，第一沟槽607a的宽度可例如大于第二沟槽607b的宽度，第二沟槽607b的宽度可例如等于第三沟槽607c的宽度。第一沟槽607a的宽度3～10um，第二沟槽607b的宽度1～5um，第三沟槽607c的宽度1～5um，第一沟槽607a与第二沟槽607b之间形成台型结构，第二沟槽607b与第三沟槽607c的之间形成的台型结构，所述台型结构用于形成发光子单元。所述台型结构的宽度在10～100um。

如图48所示，在本实施例中，第一沟槽607a的深度大于第二沟槽607b或第三沟槽607c的深度，第一沟槽607a从下至上蚀刻部分第一反射层602，有源层603及第二有源层604，因此第一沟槽607a将第一反射层602分成多个部分。第二沟槽607b及第三沟槽607c的深度一样，即从下至上蚀刻部分第二反射层604和有源层603。

如图49所示，在本实施例中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层608，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层604内形成多个电流限制层608。在本实施例中，通过对第一沟槽607a，第二沟槽607b及第三沟槽607c的侧壁进行氧化，以在第二反射层604内形成多个电流限制层608。

如图49所示，在本实施例中，将第一台型结构609a定义为第一发光子单元，将第二台型结构609b定义为第二发光子单元。第一台型结构609a与第二台型结构609b的结构相同，本实施例以第一台型结构609a为例进行阐述。第一台型结构609a从下至上包括有源层603，第二反射层604及第一金属电极605a，在第二反射层604内形成有电流限制层608，电流限制层608与第一台型结构609a的侧壁接触，并延伸至第一台型结构609a内。第一台型结构609a内的电流限制层608为环形结构，并通过电流限制层608定义出发光孔。

如图49所示，在本实施例中，第一台型结构609a与第二台型结构609b的结构相同，因此第一发光子单元与第二发光子单元的结构相同，由此将第一发光子单元和第二发光子单元定义为第一发光单元609。在本实施例中，将第三台型结构610a定义为第三发光子单元，将第四台型结构610b定义为第四发光子单元，第三台型结构610a与第四台型结构610b的结构相同，由此将第三发光子单元和第四发光子单元的组合定义为第二发光单元610。第一发光子单元609和第二发光单元610之间通过第一沟槽607a隔开。

如图49所示，在本实施例中，在第一台型结构609a上的第一金属电极605a的外径与第二沟槽607b或第三沟槽607c具有一定的距离，例如左侧的第一金属电极605a与第三沟槽607c的侧壁之间的距离为D1，距离D1的范围可以在1～5um，右侧的第一金属电极605a与第二沟槽607b的侧壁之间的距离为D2，距离D2的范围可以在1～5um。

如图49所示，在一些实施例中，电流限制层608包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图48-49所示，在本实施例中，将第一沟槽607a定义为位于第一发光单元609或第二发光单元610的外侧。同理在第一沟槽607a内形成的绝缘层也是位于第一发光单元609或第二发光单元610的外侧。

如图50所示，在步骤S54中，在形成电流限制层608之后，在沟槽内形成绝缘层611。在本实施例中，部分绝缘层611位于第一沟槽607a内，部分绝缘层611位于第二沟槽607b内，部分绝缘层611位于第三沟槽607c内。本实施例以位于第一沟槽607a内的绝缘层611为例进行说明，部分绝缘层611位于第一沟槽607a内的底部及侧壁上，且绝缘层611沿着第一沟槽607a的侧壁延伸至第二反射层604上，且与第一金属电极605a接触。由此将第一发光单元609与第二发光单元610绝缘隔开。同理，第一发光子单元与第二发光子单元之间通过绝缘层611绝缘隔开，第三发光子单元与第四发光子单元通过绝缘层611绝缘隔开。

如图50所示，在本实施例中，部分绝缘层611位于第二反射层604上，且与第一金属电极605a接触，部分绝缘层611位于第二反射层604和有源层603的的侧壁上，部分绝缘层611位于衬底601上。需要说明的是，位于衬底101上的绝缘层611不能定义为位于有源层603或第二反射层604或第一反射层602内。例如可以将电流限制层608定义为位于第二反射层604内。

如图50所示，绝缘层611的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层111的厚度可在100-300nm，该绝缘层611可以保护电流限制层608，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层611。

如图51所示，在步骤S5-S6中，在形成绝缘层611之后，在台型结构上形成金属层，以形成多个第一电极605及第二电极612。

如图51所示，在本实施例中，形成第一电极605时，需要先形成第二金属电极605b，并由第一金属电极605a与第二金属电极605b形成第一电极605。在本实施例中，第二金属电极605b形成在第一沟槽607a及第二沟槽607b内，且第二金属电极605b还形成在第二反射层604上，即位于绝缘层609及第一金属电极605a上，还位于第一金属电极605a之间。因此第二金属电极605b与第一金属电极605a形成第一电极605，第一发光单元609与第二发光单元610通过第二金属电极605b连接，也可以说第一发光单元609与第二发光单元610通过第一电极605连接。第二反射层604的反射率大于第一反射层602的反射率，因此有源层603形成的光线通过衬底601出射，因此形成背面发射结构。

如图51所示，在本实施例中，第一电极605通过与第二反射层604接触，因此形成公共阳极，即第一发光单元609与第二发光单元610共用一个电极。

如图51所示，在本实施例中，多个第二电极612位于两端的台型结构上，也就是多个第二电极612分别位于第一发光单元609及第二发光单元610两侧。本实施例以右侧的第二电极612为例进行说明，第二电极612位于台型结构上，部分第二电极612位于第二反射层604上，且覆盖电流限制层608形成的发光孔，部分第二电极612沿着台型结构的侧壁延伸至第一反射层602上，并与第一反射层602接触，且第二电极612完全覆盖住该台型结构的侧壁。两端的第二电极612均与第一反射层602接触，由于第一沟槽607a将第一反射层602分成两个部分，两个部分相互绝缘，因此位于两端的第二电极612是相互独立绝缘的，因此形成多个第二电极612，也可以说形成多个阴极。

如图51所示，在本实施例中，当使用该垂直腔面发射激光器时，第一电极605与第二反射层604形成公共阳极，多个第二电极612分别控制多个发光单元，多个第二电极612之间相互绝缘隔开，形成多个阴极，对第一电极605及第二电极612施加电流，电流经过第二反射层604，进入有源层603，有源电流限制层608的存在，电流无法通过电流限制层608，因此只能在发光孔内产生受激发射，形成波导结构，并在第二反射层604，第一反射层602形成的谐振腔内形成激光振荡，第二反射层604的反射率大于第一反射层602的反射率，因此有源层603形成的光线通过衬底601出射，因此形成背面发射结构。

如图51所示，在本实施例中，该垂直腔面发射激光器通过形成公共阳极，可以降低发光单元的面积，同时还可以独立寻址，互联长度短。该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，还可以提高该器件的应用频率。同时将阳极与阴极设置在衬底的同一侧，可以倒装贴片，不需要打线。

如图52所示，在一些实施例中，还可以提出另一种垂直腔面发射激光器的制造方法，通过该制造方法可形成背面发射结构，该制造方法包括，

S61：提供一衬底；

S62：形成第一反射层于所述衬底的第二表面上；

S63：形成多个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括多个发光子单元，每一所述发光子单元包括一发光孔；

S64：形成绝缘层于所述多个发光单元之间；

S65：形成多个第一电极于所述多个发光单元的两侧，且所述多个第一电极与所述第一反射层接触，以形成公共阳极；

S66：形成多个第二电极于所述多个发光单元上，每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第二电极连接，所述多个第二电极覆盖所述发光孔。

如图53所示，在步骤S61中，首先提供一衬底701，该衬底701包括第一表面701a及第二表面701b。第一表面701a及第二表面701b相对设置，且将第一表面701a定义为衬底701的正面，将第二表面701b定义为衬底701的背面。在本实施例中，该衬底701可以是任意适于形成垂直腔面发射激光器的半绝缘材料，第一反射层702可以为P型的布拉格反射镜，有源层703包括层叠设置的量子阱复合结构，由GaAs和AlGaAs，或者InGaAs和AlGaAs材料层叠排列构成，有源层703用以将电能转换为光能，第二反射层704可以为N型的布拉格反射镜。第一反射层702形成在衬底701的第二表面701b上。

如图54所示，在第二反射层704上还形成有多个第一金属电极705a，所述第一金属电极705a可作为后续工艺的光刻校准参比，从而制备精度较高的垂直腔面发射激光器，同时第一金属电极705a还可以作为后续第二电极的金属接触垫。第一金属电极705a的形状请参阅图3。在本实施例中，所述多个包括两个，三个或等多个。

如图55所示，在形成第一金属电极705a后，首先在第二反射层704上形成一图案化光阻层706，图案化光阻层706覆盖第一金属电极705a，且图案化光阻层706暴露出部分第二反射层704，然后根据图案化光阻层706对第二反射层704向下刻蚀，形成多个沟槽。图55中的箭头方向表示刻蚀方向。

如图55-56所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从第二反射层704向下进行刻蚀，刻蚀至第一反射层702的表面，形成第一沟槽707a，第二沟槽707b及第三沟槽707c。第一沟槽707a，第二沟槽707b及第三沟槽707c的结构可参阅图5A，第一沟槽707a用于分隔发光单元，第二沟槽707b及第三沟槽707c用于分隔发光子单元。

如图56所示，在本实施例中，第一沟槽707a的宽度可例如大于第二沟槽607b的宽度，第二沟槽707b的宽度可例如等于第三沟槽707c的宽度。第一沟槽707a的宽度3～10um，第二沟槽707b的宽度1～5um，第三沟槽707c的宽度1～5um，第一沟槽707a与第二沟槽707b之间形成台型结构，第二沟槽707b与第三沟槽707c的之间形成的台型结构，所述台型结构用于形成发光子单元，所述台型结构的宽度在10～100um。

如图56所示，在本实施例中，第一沟槽707a，第二沟槽707b及第三沟槽707c的深度一样，第一沟槽707a从下至上刻蚀有源层703及第二有源层704，因此，第一沟槽707a，第二沟槽707b及第三沟槽707c将第二反射层704分成多个部分。

在一些实施例中，可例如通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成多个沟槽。

如图57所示，在本实施例中，在形成多个沟槽之后，还需要在台型结构内形成电流限制层708，以形成发光孔。本实施例通过高温氧化高掺铝的方法，对沟槽的侧壁进行氧化，以在第二反射层704内形成多个电流限制层708。在本实施例中，通过对第一沟槽707a，第二沟槽707b及第三沟槽707c的侧壁进行氧化，以在第二反射层704内形成多个电流限制层708。

如图57所示，在本实施例中，将第一台型结构709a定义为第一发光子单元，将第二台型结构709b定义为第二发光子单元。第一台型结构709a与第二台型结构709b的结构相同，本实施例以第一台型结构709a为例进行阐述。第一台型结构709a从下至上包括有源层703，第二发射层704及第一金属电极705a，在第二发射层704内形成有电流限制层708，电流限制层708与第一台型结构709a的侧壁接触，并延伸至第一台型结构709a内。第一台型结构709a内的电流限制层708为环形结构，并通过电流限制层708定义出发光孔。

如图57所示，在本实施例中，第一台型结构709a与第二台型结构709b的结构相同，因此第一发光子单元与第二发光子单元的结构相同，由此将第一发光子单元和第二发光子单元定义为第一发光单元709。在本实施例中，将第三台型结构710a定义为第三发光子单元，将第四台型结构710b定义为第四发光子单元，第三台型结构710a与第四台型结构710b的结构相同，由此将第三发光子单元和第四发光子单元的组合定义为第二发光单元710。第一发光子单元709和第二发光单元710之间通过第一沟槽707a隔开。

如图57所示，在本实施例中，在第一台型结构709a上的第一金属电极705a的外径与第二沟槽707b或第三沟槽707c具有一定的距离，例如左侧的第一金属电极705a与第三沟槽707c的侧壁之间的距离为D1，距离D1的范围可以在1～5um，右侧的第一金属电极705a与第二沟槽707b的侧壁之间的距离为D2，距离D2的范围可以在1～5um。

如图57所示，在一些实施例中，电流限制层708包括空气柱型电流限制结构，离子注入型电流限制结构，掩埋异质结型电流限制结构与氧化限制型电流限制结构的一种，本实施例中采用的是氧化限制型电流限制结构。

如图56-57所示，在本实施例中，将第一沟槽707a定义为位于第一发光单元709或第二发光单元710的外侧。同理在第一沟槽707a内形成的绝缘层也是位于第一发光单元709或第二发光单元710的外侧。

如图58所示，在步骤S64中，在形成电流限制层708之后，在沟槽内形成绝缘层711。在本实施例中，部分绝缘层711位于第一沟槽707a内，部分绝缘层711位于第二沟槽707b内，部分绝缘层711位于第三沟槽707c内。本实施例以位于第一沟槽707a内的绝缘层711为例进行说明，部分绝缘层711位于第一沟槽707a内的底部及侧壁上，且绝缘层711沿着第一沟槽707a的侧壁延伸至第二反射层704上，且与第一金属电极705a接触。由此将第一发光单元709与第二发光单元710绝缘隔开。同理，第一发光子单元与第二发光子单元之间通过绝缘层711绝缘隔开，第三发光子单元与第四发光子单元通过绝缘层711绝缘隔开。

如图58所示，在本实施例中，部分绝缘层711位于第二反射层704上，且与第一金属电极705a接触，部分绝缘层711位于第二反射层704和有源层703的侧壁上，部分绝缘层711位于第一反射层702上。需要说明的是，位于第一反射层702上的绝缘层711不能定义为位于有源层703或第二反射层704内。例如可以将电流限制层708定义为位于第二反射层704内。

如图58所示，绝缘层711的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层711的厚度可在100-300nm，该绝缘层711可以保护电流限制层708，还可以有效隔离相邻的台面结构。在本实施例中，可例如通过化学气相沉积的方式形成该绝缘层711。

如图58所示，在步骤S65-S66中，在形成绝缘层711之后，在台型结构上形成金属层，以形成多个第一电极712及第二电极705。

如图58所示，在本实施例中，多个第一电极712位于两端的台型结构上，也就是多个第一电极712分别位于第一发光单元709及第二发光单元710两侧。本实施例以左侧的第一电极712为例进行说明，第一电极712位于台型结构上，部分第一电极712位于第二反射层704上，且覆盖电流限制层708形成的发光孔，部分第一电极712沿着台型结构的侧壁延伸至第一反射层702上，并与第一反射层702接触，且第一电极712完全覆盖住该台型结构的侧壁。两端的第一电极712均与第一反射层702接触，因此，两端的第一电极712与第一反射层702形成公共阳极。

如图58所示，在本实施例中，形成第二电极705时，需要先形成第二金属电极705b，并由第一金属电极705a与第二金属电极705b形成第二电极705。部分第二金属电极705b形成在在第二反射层704上，部分第二金属电极705b形成在第二沟槽707b内，部分第二金属电极705b形成在第一金属电极705a之间，且与第一金属电极705a连接，形成第二电极705。第一发光单元709内的两个发光子单元通过第二金属电极705b连接，且第二金属电极705b覆盖住发光孔，也可以说成第二电极705覆盖住发光孔。第一发光单元709与第二发光单元710之间是绝缘分开的，因此多个第二电极705形成相互独立的，也就是形成多个独立的阴极。

如图58所示，在本实施例中，当使用该垂直腔面发射激光器时，第一电极712与第一反射层702形成公共阳极，多个第二电极705分别控制多个发光单元，多个第二电极705之间相互绝缘隔开，形成多个阴极，对第一电极712及第二电极705施加电流，电流经过第一反射层702，进入有源层703，因电流限制层708的存在，电流无法通过电流限制层708，因此只能在发光孔内产生受激发射，形成波导结构，并在第二反射层704，第一反射层702形成的谐振腔内形成激光振荡，由于第二电极705遮挡住发光孔，第二反射层704的反射率大于第一反射层702的反射率，因此有源层703形成的光线通过衬底701出射，因此形成背面发射结构。

如图58所示，在本实施例中，该垂直腔面发射激光器通过形成公共阳极，可以降低发光单元的面积，同时还可以独立寻址，互联长度短。该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，还可以提高该器件的应用频率。同时将阳极与阴极设置在衬底的同一侧，可以倒装贴片，不需要打线。

如图59所示，本实施例还提出一种光发射装置10，该光发射装置10包括一基板11以及设置在基板11上的发光元件12。发光元件12内包括至少一个垂直腔面发射激光器13，该垂直腔面发射激光器13具有上述结构中的任一种。

在本实施例中，该垂直腔面发射激光器可用做光发射的各种光源，垂直腔面发射激光器的阵列也可以作为多束光源使用。本实施例中的垂直腔面发射激光器可用于成像设备中，成像设备包括激光束打印机，复印机和传真机。

本实施例提出的垂直腔面发射激光器可例如用于激光雷达，红外摄像头，3D深度识别探测器，图像信号处理。

在一些实施例中，该垂直腔面发射激光器还可用于光通信中光源，例如光纤模块的光收发模块中的激光器。

如图60所示，本实施例还提出一种三维感测装置20，该三维感测装置20包括一壳体21，位于壳体21上的显示装置22，位于壳体21内的飞行时间模组23。在本实施例中，该该三维感测装置20可以例如为手机，平板电脑，智能手表等电子装置。

如图60所示，在本实施例中，显示装置22可例如为显示面板或盖板，显示装置22也可包括响应于对显示面板进行触控操作的电路等。显示面板可以为一个液晶显示面板，在一些实施例中，显示面板可以同时为触摸显示屏。

如图60所示，在本实施例中，该三维感测装置20还可以包括飞行时间模组23，飞行时间模组23设置于壳体21内，并用于发射以及接收能够穿过显示装置22的光线，以根据光线发射和接收的时间差或相位差获取目标物体的距离。在本实施例中，飞行时间模组23例如可以为飞行摄像模组，其通过发射光线并接收被目标物体反射的光线，获取目标物体与三维感测装置20之间的距离，从而获取具有目标物体的景深信息的图像。相应地，显示装置22可以设置有对应于飞行时间模组23的透光区域，透光区域用于允许飞行时间模组230发射或者接收光线。

如图60所示，飞行时间模组23可以包括激光器231，图像传感器232和拍照控制模块233，需要说明的是，该激光器231内设置有至少一个垂直腔面发射激光器或至少一个垂直腔面发射激光器阵列。当激光器231启动时，拍照控制模块233控制图像传感器232采集与目标物体对应的光学图像，该光学图像是基于激光器231发出的光线经过目标物体的表面反射至图像传感器232所形成的图像。进一步地，图像传感器232可以为具有互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，MOS)传感器，拍照控制模块233包括模拟前端(Analog Front End，FE)和脉冲发生器，该脉冲发生器发送相应的时序控制激光器231和图像传感器232，且激光器231和图像传感器232的时序同步，激光器231发出的光线射出后，遇到不同距离的目标物体，光线被反射到图像传感器232的时间不同，飞行时间模组23的拍照控制模块233能够通过时间或者信号相位差，计算出目标物体表面到图像传感器232的距离。

如图60所示，在本实施例中，图像传感器232根据接收到的目标物体反射回来的激光光线，测量每个像素点光线从所述激光器芯片到所述目标物体再反射回所述图像传感器232的时间。滤光片234设置在所述图像传感器232上，所述滤光片234用于收集反射回的激光光线，且只允许对应波长的激光光线通过。

综上所述，本发明提出一种垂直腔面发射激光器及其制造方法与应用，通过形成共阳极，分阴极的激光器结构，可以降低发光单元的芯片面积，该垂直腔面发射激光器还可以选择体积更小，速度更快的N-MOS driver，从而提高器件的应用效率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括，

衬底；

第一反射层，形成在所述衬底上；

至少两个发光单元，形成在所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；

第一沟槽，形成在所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

绝缘层，形成在所述第一沟槽内；

第一电极，形成在所述至少两个发光单元上，连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，形成公共阳极；

至少两个第二电极，与所述第一反射层接触；

其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。

2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，每一所述发光子单元包括有源层及第二反射层，所述有源层形成在所述第一反射层上，所述二反射层形成在所述有源层上。

3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一沟槽贯穿所述第一反射层，将所述第一反射层分成多个部分。

4.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，部分所述第一电极位于所述第一沟槽内，部分所述第一电极位于所述绝缘层上。

5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述多个发光子单元之间形成有第二沟槽，所述第二沟槽暴露出所述第一反射层。

6.根据权利要求5所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，部分所述绝缘层形成在所述第二沟槽内，部分所述第一电极形成在所述第二沟槽内。

7.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一反射层形成在所述衬底的第二表面上。

8.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一电极位于所述多个第二电极之间，所述第二电极的高度小于或等于所述第一电极的高度。

9.一种垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，包括，

提供一衬底；

形成第一反射层于所述衬底上；

形成至少两个发光单元于所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；

形成第一沟槽于所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

形成绝缘层于所述第一沟槽内；

形成第一电极于所述至少两个发光单元上，所述第一电极连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，以形成公共阳极；

形成至少两个第二电极，所述第二电极与所述第一反射层接触；

其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。

10.一种光发射装置，其特征在于，包括，

基板，

至少一发光元件，设置在所述基板上，所述至少一发光元件包括至少一垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器包括，

衬底；

第一反射层，形成在所述衬底上；

至少两个发光单元，形成在所述第一反射层上，每一所述发光单元包括至少两个发光子单元；

第一沟槽，形成在所述至少两个发光单元之间，所述第一沟槽暴露出所述衬底；

绝缘层，形成在所述第一沟槽内；

第一电极，形成在所述至少两个发光单元上，连接所述至少两个发光单元，且每一所述发光单元内的发光子单元通过所述第一电极连接，形成公共阳极；

至少两个第二电极，与所述第一反射层接触；

其中，所述第一电极覆盖所述发光子单元，所述发光子单元发射的光线通过所述衬底出射。

Images