CN111313233B - 一种激光器及其制造方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种激光器及其制造方法与应用，包括，衬底；多个发光单元，设置在所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极。本发明提出的激光器可以实现发光单元与衬底的电隔离。

Description

一种激光器及其制造方法与应用

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，特别涉及一种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(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)是以砷化镓半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用于光通信、光互连、光存储等领域。

VCSEL从诞生起就作为新一代光存储和光通信应用的核心器件，为互联网的需求和光学存储密度的不断提高提供了一条新途径。随着VCSEL的研究深入以及应用需求的拓展，VCSEL不仅在手机、消费性电子等领域发挥越来越重要的作用，VCSEL还可以用来进行人脸识别、3D感测、手势侦测和VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)等。

现有技术中VCSEL阵列将多个发光器排列在基板上，不同单独控制每个发射器，同时还无法减少VCSEL阵列的尺寸。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种激光器及其制造方法，以单独控制激光器内的多个发光单元。

为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种激光器，包括，

衬底；

多个发光单元，设置在所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；

其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极。

进一步地，所述电流阻挡层的长度大于位于所述电流限制层上的发光单元的长度，且相邻两个所述电流阻挡层之间具有预设距离。

进一步地，所述第一电极位于所述发光单元上。

进一步地，所述第二电极位于所述电流扩散层上，且所述第二电极距离所述发光单元具有预设距离。

进一步地，所述电流阻挡层为层叠结构，所述层叠结构包括第一半导体层及第二半导体层，所述第二半导体层位于所述第一半导体层上，所述第一半导体层与所述衬底接触。

进一步地，所述电流阻挡层为层叠结构，所述层叠结构依次包括第二半导体层，第一半导体层及第二半导体层。

进一步地，所述第一半导体层的类型不同于所述第二半导体层的类型。。

进一步地，相邻两个所述电流阻挡层之间相互串联。

进一步地，本发明提出一种激光器的制造方法，包括，

提供一衬底；

形成多个发光单元于所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；

其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极。

进一步地，本发明提出一种三维感测装置，包括，

影像采集单元，采集目标区域上的第一光点图案；

运算单元，根据采集到的所述第一光点图案判断所述目标区域内是否存在目标物体；当判断所述目标区域内存在所述目标物体时，所述运算单元控制光投射模块投射具有第二光点图案的光束至所述目标物体上；

其中，所述光发射模块包括多个激光器，所述光发射模块用于发射多个光束；每一所述激光器包括，

衬底；

多个发光单元，设置在所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；

其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极。

综上所述，本发明提出一种激光器及其制造方法与应用，通过在衬底与发光单元之间设置电流阻挡层，因此每个发光单元内的电流无法穿过衬底，由此可以实现多个发光单元的单独控制，即实现每个发光单元的独立可寻址。本发明所述的激光器可以为垂直腔面发射激光器。

附图说明

图1：本实施例中激光器的制造方法流程图。

图2：步骤S1-S3的结构示意图。

图3-7：步骤S4的结构示意图。

图8-13：本实施例中形成另一激光器结构的结构图。

图14：本实施例中三维感测装置的结构示意图。

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，本实施例提出一种激光器的制造方法，包括，

S1：提供一衬底；

S2：形成电流阻挡层及电流扩散层于所述衬底上；

S3：形成外延结构于所述电流扩散层上；

S4：形成多个沟槽于所述外延结构上，以形成多个发光单元。

如图2所示，在步骤S1中，首先提供一衬底101，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材料，例如为砷化镓(GaAs)。衬底101可以是N型掺杂的半导体衬底，也可以是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，在本实施例中，该衬底101例如为N型掺杂半导体衬底。

如图2所示，在步骤S2中，在提供衬底101后，在该衬底101上形成电流阻挡层102，电流阻挡层102包括第一半导体层102a及第二半导体层102b，第二半导体层102b位于第一半导体层102a上，第一半导体层102a位于衬底101上。在本实施例中，第二半导体层102b的厚度可以大于或等于第一半导体层102a的厚度，第二半导体层102b的厚度也可以小于第一半导体层102a的厚度，第一半导体层102a的类型不同于第二半导体层102b的类型，第一半导体层102a例如为P型半导体层，第二半导体层102b例如为N型半导体层。

如图2所示，在步骤S2中，在形成电流阻挡层102后，在第二半导体层102b上形成电流扩散层103a，电流扩散层103a可例如为N型接触层。当在第二半导体层102b上施加正电压时，第一半导体102a与第二半导体层102b会形成反向偏置的PN结，因此电流无法穿过该电流阻挡层102进入到衬底101中，因此实现了衬底101与发光单元的电隔离。

在一些实施例中，该电流阻挡层102还可以为层叠结构，该层叠结构依次包括第二半导体层102b，第一半导体层102a及第二半导体层102b。其中，第一半导体层102a例如为P型半导体层，第二半导体层102b例如为N型半导体层，即当在第二半导体层102b上施加正电压时，第二半导体层102b，第一半导体102a及第二半导体层102b会形成NPN结，因此电流无法穿过该电流阻挡层102流向到衬底101中，因此实现了衬底101与发光单元的电隔离。

在一些实施例中，该电流阻挡层102还可以为未掺杂的半导体层，未掺杂的半导体层形成电隔离，阻止电流从发光单元流向衬底。

在一些实施例中，该电流阻挡层102还可以为P型半导体层，P型半导体层形成电隔离，阻止电流从发光单元流向衬底。

如图2所示，在步骤S3中，当电流扩散层103a形成后，在电流扩散层103a上形成外延结构，该外延结构包括第一反射层103，有源层104及第二反射层105，即在电流扩散层103a上依次形成第一反射层103，有源层104及第二反射层105。

如图2所示，在本实施例中，第一反射层103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103可以为N型反射镜，具体地，该第一反射层103可以为N型的布拉格反射镜。有源层104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104用以将电能转换为光能。第二反射层105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105可以为P型反射镜，具体地，第二反射层105可以为P型的布拉格反射镜。第一反射层103和第二反射层105用于对有源层104产生的光线进行反射增强，然后从第二反射层105的表面射出。

在一些实施例中，第一反射层103或第二反射层105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103或第二反射层105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103或第二反射层105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103和第二反射层105也可由其他的材料所形成。

在一些实施例中，该有源层104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。

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103，有源层104及第二反射层105，即通过化学气相沉积的方法形成外延结构。

如图2所示，在形成外延结构后，还可以在外延结构上形成P型接触层105a，即在第二反射层105上形成P型接触层105a，该P型接触层105a用于连接第一电极及第二反射层105。

如图3-4所示，在步骤S4中，首先在P型接触层105a上形成图案化光阻层106，图案化光阻层106暴露出部分P型接触层105a，然后通过图案化光阻层106对暴露出的P型接触层105a进行刻蚀，以形成沟槽107。图3中的箭头表示刻蚀方向。

如图4所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从P型接触层105a向下刻蚀，刻蚀至衬底101的表面，形成多个沟槽107。沟槽107包括第一沟槽107a及第二沟槽107b，第一沟槽107a位于第二沟槽107b上。在形成该沟槽107时，先对P型接触层105a，第二反射层105，有源层104及第一反射层103进行刻蚀，刻蚀至电流扩散层103a的表面，形成第一沟槽107a。然后通过第一沟槽107a对电流扩散层103a，第二半导体层102b及第一半导体层102a进行刻蚀，刻蚀至衬底101的表面，形成第二沟槽107b。第一沟槽107a的宽度大于第二沟槽107b的宽度。在本实施例中，通过沟槽107将外延结构分成多个台型结构，每个台型结构用于形成发光单元。通过第二沟槽107b，将电流阻挡层102分成多个部分，且每个电流阻挡层102之间相互分开。在本实施例中，经过形成第二沟槽107b，相邻两个电流阻挡层102的距离D1例如为1-100微米，例如为50微米。该距离D1也可以理解为第二沟槽107b的宽度。

如图4所示，在本实施例中，由于第二沟槽107b的宽度小于第一沟槽107a的宽度，因此形成电流阻挡层102的长度大于位于电流阻挡层102上的台型结构的长度，即电流阻挡层102的长度大于发光单元的长度。图4中显示了4个台型结构，在一些实施例中，还可以形成五个，六个或更多个台型结构，各个台型结构之间可以是串联的或并联的。

如图4所示，在本实施例中，通过沟槽107将外延结构及电流阻挡层102分成多个部分，多个电流阻挡层102可以为串联结构。

如图4A所示，在一些实施例中，还可以在电流阻挡层102上直接形成第一反射层103，当形成第一沟槽107a时，第一沟槽107a未完全刻蚀第一反射层103，通过第一沟槽107a暴露出的第一反射层103可以作为电流扩散层103，同时第二电极还设置在第一沟槽107a暴露出的第一反射层103(亦即电流扩散层)上，由此电流通过该电流扩散层流向第二电极，即电流无法通过电流阻挡层102进入衬底101中。在一些实施例中，电流阻挡层102例如为P型半导体层、未掺杂的半导体层或叠层结构，本发明并不限于此。

如图5所示，在形成沟槽107之后，还可以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105内形成至少一个电流限制层108。在本实施例中，通过对沟槽107的侧壁进行氧化，以在第二反射层105内形成至少一个电流限制层108。在本实施例中，可以通过对第一沟槽107a的侧壁进行氧化，以在第二反射层105内形成多个电流限制层108，每个台型结构内的电流限制层108为圆环形结构。当台型结构的俯视图为矩形时，电流限制层108也可以为矩形环状。

在一些实施例中，电流限制层108也可以形成在有源层104或第一反射层103内，电流限制层108也可以称为电流限制区域。

如图5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6所示，在形成电流限制层108后，还可以在外延结构上形成绝缘层109，部分绝缘层109位于沟槽107内，即部分绝缘层109位于第一沟槽107a内，部分绝缘层109位于第二沟槽107a内。部分绝缘绝缘层109位于第一沟槽107a暴露出的第二半导体层102b上，部分绝缘层109位于第二沟槽107b暴露出的衬底101上，部分绝缘层109还位于P型接触层105a上，即绝缘层109完全覆盖在每个台型结构上，也就是绝缘层109完全覆盖在每个发光单元上。通过形成绝缘层109将每个发光单元相互绝缘开来。

如图6所示，绝缘层109的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层109的厚度可在100-300nm，该绝缘层109可以保护电流限制层108，还可以有效隔离相邻的台型结构。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109。

如图7所示，在形成绝缘层109后，还可以形成多个第一电极110及多个第二电极111。多个第一电极110分别位于多个发光单元上，每个发光单元上的多个第一电极110形成环状结构。本实施例以左侧的发光单元为例进行说明，多个第一电极110形成在P型接触层105a上，第一电极110与P型接触层105a连接。第一电极110的两端均形成有绝缘层109，第一电极110未遮挡电流限制层108形成的发光孔。在形成第一电极110时，首先在绝缘层109上形成相应的第一开口，然后通过沉积的方式在所述第一开口内形成第一电极110。在本实施例中，第一电极110可例如为P型电极，第一电极110还可以作为阳极。

如图7所示，多个第二电极111形成在电流扩散层103a上。在形成第二电极111时，首先在位于第二半导体层102b上的绝缘层109上形成第二开口，然后通过沉积或溅射的方式在第二开口内形成第二电极111。第二电极111位于沟槽107内，具体地，第二电极111位于第一沟槽107a与第二沟槽107b形成的台阶上，第二电极111与另一发光单元的侧壁具有一定的距离D2，距离D2的范围例如在2-100微米，例如20微米，第二电极111与位于同一电流阻挡层102上的发光单元的侧壁有一定的距离D3，距离D3的范围例如在1-100微米，例如30微米。在本实施例中，第二电极111例如为N型电极，第二电极111例如为阴极。

如图7所示，在本实施例中，当使用该激光器时，在第一电极110上施加正电压，在第二电极111上施加负电压，由此电流由P型接触层105a流向第二反射层105，有源层104及第一反射层103。当电流流向电流阻挡层102时，第二半导体层102b与第一半导体层102a形成反向偏置的PN结，因此电流通过电流阻挡层102上的电流扩散层103a流入第二电极111中，因此电流无法流向衬底101中。图7中的箭头表示电流方向。

如图7所示，通过设置相互独立且相互串联的电流阻挡层102，由此可以形成独立可寻址的激光器阵列，由此可以单独控制每个发光单元或不同组的发光单元，例如当可寻址的激光器阵列设置在同一芯片上时，由此可以调节每个发光单元的在不同的时间段上生成远场和/或近场模式。

在本实施例中，还可以形成共阳极的激光器阵列，共阳极的激光器阵列可以选择N-MOS驱动器，N-MOS驱动器更小，更快，因此具有共阳极激光器阵列和NMOS驱动器的3D感应模块可以实现尺寸减小和高速性能的提高等优点。

如图8所示，本实施例给出一种制造共阳极激光器阵列的方法，首先提供一衬底201，然后在衬底201上，然后在衬底202上形成第一半导体层202a及第二半导体层202b，第一半导体层202a与第二半导体层202b可以定义为电流阻挡层202，然后在电流阻挡层202上形成电流扩散层203a。在本实施例中，该衬底201例如为N型掺杂半导体衬底，第二半导体层202b位于第一半导体层202a上，第一半导体层202a位于衬底201上。第二半导体层202b的厚度可以大于或等于第一半导体层202a的厚度，第二半导体层202b的厚度也可以小于第一半导体层202a的厚度，第一半导体层202a的类型不同于第二半导体层202b的类型，第一半导体层202a可例如为P型半导体层，第二半导体层202b可例如为N型半导体层，电流扩散层203a例如为N型接触层。当在第二半导体层202b上施加正电压时，第一半导体202a与第二半导体层202b会形成反向偏置的PN结，因此电流无法穿过该电流阻挡层202进入到衬底201中，因此实现了衬底201与发光单元的电隔离。

在一些实施例中，该电流阻挡层202还可以为层叠结构，该层叠结构依次包括第二半导体层202b，第一半导体层202a及第二半导体层202b。其中，第一半导体层202a例如为P型半导体层，第二半导体层202b例如为N型半导体层，即当在第二半导体层202b上施加正电压时，第二半导体层202b，第一半导体202a及第二半导体层202b会形成NPN结，因此电流无法穿过该电流阻挡层202流向到衬底201中，因此实现了衬底201与发光单元的电隔离。

在一些实施例中，该电流阻挡层202还可以为未掺杂的半导体层，未掺杂的半导体层形成电隔离，阻止电流从发光单元流向衬底。

如图8所示，当电流扩散层203a形成后，在电流扩散层203a上形成外延结构，该外延结构包括第一反射层203，有源层204及第二反射层205，即在电流扩散层203a上依次形成第一反射层203，有源层204及第二反射层205。

如图8所示，在本实施例中，第一反射层203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203可以为N型反射镜，具体地，该第一反射层203可以为N型的布拉格反射镜。有源层204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204用以将电能转换为光能。第二反射层205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205可以为P型反射镜，具体地，第二反射层205可以为P型的布拉格反射镜。第一反射层203和第二反射层205用于对有源层204产生的光线进行反射增强，然后从第二反射层205的表面射出。

在一些实施例中，第一反射层203或第二反射层205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203或第二反射层205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203或第二反射层205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203和第二反射层205也可由其他的材料所形成。

在一些实施例中，该有源层204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。

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203，有源层204及第二反射层205，即通过化学气相沉积的方法形成外延结构。

如图8所示，形成外延结构后，还可以在外延结构上形成P型接触层205a，即在第二反射层105上形成P型接触层205a，该P型接触层205a用于连接第一电极及第二反射层205。

如图9-10所示，在形成P型接触层205a后，首先在P型接触层205a上形成图案化光阻层206，图案化光阻层206暴露出部分P型接触层205a，然后通过图案化光阻层206对暴露出的P型接触层205a进行刻蚀，以形成多个沟槽。图9中的箭头表示刻蚀方向。

如图10所示，在本实施例中，通过刻蚀工艺从P型接触层205a向下刻蚀，刻蚀至第二半导体层202b或衬底201的表面，以形成多个沟槽。例如在形成第一沟槽2071时，首先对P型接触层205a，第二反射层205，有源层204及第一反射层203进行刻蚀，刻蚀至电流扩散层203a的表面，形成第一凹部2071a，然后通过第一凹部2071a对电流扩散层203a，第二半导体层202b及第一半导体层202a进行刻蚀，刻蚀至衬底201，形成第二凹部2071b。第二凹部2071b位于第一凹部2071a内，且第二凹部2071b将电流阻挡层202分成多个部分，由此来实现相邻两个的发光单元相互隔绝。在本实施例中，将位于第一沟槽2071一侧的多个发光子单元的定义为发光单元，例如第一沟槽2071的左侧包括两个发光子单元，两个发光子单元组合成一个发光单元。由于第二凹部2071b的宽度小于第一凹部2071a的宽度，由此形成电流阻挡层202的长度大于发光单元的长度，且第二凹部2071b的宽度例如为d1，距离d1的范围例如在1-100微米，例如在40微米。第二凹部2071b的宽度也可以理解为相邻两个发光单元的距离。

如图10-10A所示，在本实施例中，第一沟槽2071的截面图为矩形状，在一些实施例中，第一沟槽2071的横截面也可以例如为上宽下窄的梯形状，两个梯形状形成的台阶。

如图10所示，通过刻蚀工艺还形成第二沟槽2072及第三沟槽2073，第二沟槽2072及第三沟槽2073用于分开各个发光子单元，第二沟槽2072的制备方式如第一沟槽的2071的第一凹部2071a，即通过刻蚀工艺从P型接触层205a向下刻蚀，刻蚀至第二半导体层202b的表面，以形成第二沟槽2072。第二沟槽2072的深度为电流扩散层203a，第一反射层203，有源层204，第二反射层205及P型接触层205a的深度之和，第二沟槽2072的深度小于第一沟槽2071的深度，第二沟槽2072的横截面为矩形状，在一些实施例中，第二沟槽2072的横截面也可以为上宽下窄的梯形状或两侧具有弧度的近梯形状。第三沟槽2073与第二沟槽2072的结构基本相同，第三沟槽2073的深度小于第二沟槽2072的深度，第三沟槽273的深度为一反射层203，有源层204，第二反射层205及P型接触层205a的深度之和。

如图10所示，在本实施例中，图10中显示了4个台型结构，也就是显示出了4个发光子单元，在一些实施例中，还可以形成五个，六个或更多个台型结构，各个台型结构之间可以是串联的或并联的。

如图10所示，在本实施例中，图10中显示了一个第一沟槽2071，通过第一第一沟槽2071将电流阻挡层202分成两个部分，两个电流阻挡层202可以为串联结构。在一些实施例中，还可以形成两个，三个或更多个第一沟槽2071，以将电流阻挡层202分成更多个部分，多个电流阻挡层202可以为串联结构。

如图11所示，在形成第一沟槽2071，第二沟槽2072及第三沟槽2073后，可依次通过第一沟槽2071，第二沟槽2072及第三沟槽2073的侧壁对各个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205内形成至少一个电流限制层208。在本实施例中，通过对第一沟槽2071，第二沟槽2072及第三沟槽2073的侧壁进行氧化，以在第二反射层205内形成至少一个电流限制层208。在本实施例中，每个台型结构内的电流限制层208为圆环形结构，当台型结构的俯视图为矩形时，电流限制层208也可以为矩形环状。

在一些实施例中，电流限制层208也可以形成在有源层204或第一反射层203内，电流限制层208也可以称为电流限制区域。

如图11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12所示，在形成电流限制层208后，还可以在外延结构上形成绝缘层209，部分绝缘层209位于第一沟槽2071内，部分绝缘层209位于第二沟槽2072内，部分绝缘层位于第三沟槽2073内，即部分绝缘层209位于第一沟槽2071暴露的第二半导体层202b及衬底201上，部分绝缘层209位于第二沟槽2072及第三沟槽2073暴露的第二半导体层202b上，部分绝缘层209还位于P型接触层205a上，即绝缘层209完全覆盖在每个台型结构上，也就是绝缘层209完全覆盖在每个发光子单元上。通过形成绝缘层209将每个发光子单元相互绝缘开来，同时通过形成绝缘层209将每个发光单元相互绝缘开来。

如图12所示，绝缘层209的材料可以是氮化硅或氧化硅或其他绝缘材料，该绝缘层209的厚度可在100-300nm，该绝缘层209可以保护电流限制层208，还可以有效隔离相邻的台型结构。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209。

如图12-13所示，在形成绝缘层209后，还可以形成多个第一电极210及多个第二电极211。如图13所示，图13中显示出了两个发光单元，例如第一发光单元200a及第二发光单元200b。第一发光单元200a与第二发光单元200b关于第一沟槽2071对称，第一发光单元200a与第二发光单元200b的结构相同，本实施例以第一发光单元200a为例进行说明，第一发光单元200a包括两个发光子单元，第一电极210位于发光子单元上，且连接两个发光子单元，在形成第一电极210时，首先在P型接触层205a上的绝缘层209上形成第一开口，然后通过沉积的方式在所述第一开口内形成第一电极210，同时还可以在第二沟槽2072内形成第一电极210，以通过第一电极210连接两个发光子单元。在本实施例中，位于发光子单元上的第一电极210与P型接触层205a接触，且第一电极210未遮挡发光孔，也就是第一电极210位于发光孔的外周。在本实施例中，第一电极210可例如为P型电极，第一电极210还可以作为阳极。

在一些实施例中，还可以首先在P型接触层205a上形成第一金属电极，该第一金属电极可以作为第一电极210的金属垫。

如图13所示，在第一发光单元200a内包括多个第二电极211，多个第二电极形211形成在电流扩散层203a上。在形成第一电极211时，首先在位于第二半导体层202b上的绝缘层209上形成第二开口，然后通过沉积或溅射的方式在所述第二开口内形成第二电极211。一个第二电极211位于第一沟槽2071内，具体地，第二电极211位于第一凹部2071a与第二凹部2071b形成的台阶上；另一个第二电极211位于第三沟槽2073暴露出的第二半导体层202b上，第二电极211与发光子单元具有一定的距离，距离例如在1-100微米，例如在40微米。在本实施例中，第二电极211例如为N型电极，第二电极211例如为阴极。

如图13所示，在本实施例中，当使用该激光器时，在第一电极210上施加正电压，在第二电极211上施加负电压，由此电流由P型接触层205a流向第二反射层205，有源层204及第一反射层203。当电流流向电流阻挡层202时，第二半导体层202b与第一半导体层202a形成反向偏置的PN结，因此电流通过电流阻挡层202上的电流扩散层203a流入第二电极211中，因此电流无法流向衬底201中。图13中的箭头表示电流方向。

如图13所示，在本实施例中，通过形成共阳极的激光器阵列，所述共阳极即每个发光单元共用一个阳极。共阳极激光器阵列可以选择N-MOS驱动器，N-MOS驱动器更小，更快，因此具有共阳极激光器阵列和NMOS驱动器的3D感应模块可以实现尺寸减小和高速性能的提高等优点。

如图13所示，在本实施例中，通过形成共阳极的激光器阵列，还可以将阳极与阴极设置在同一侧，从而可以进行倒装芯片和表面安装应用。共阳极的激光器阵列的阳极和阴极可以省去键合线(bonding wire)来进一步减小3D传感模块的尺寸。

如图14所示，本实施例还提出一种三维感测装置300，该三维感测装置300至少包括光投射模块310，影像采集单元320及运算单元330。

如图14所示，所述光投射模块310包括至少一光源311，基板312。所述光源311设置于所述基板312上，用以发射多个光束。可以理解，所述光源311可以是可见光，不可见光如红外，紫外等激光光源。在本实施例中，所述光源311可以为垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。

如图14所示，所述影像采集单元320可以为单色相机。影像采集单元320内设置有影像处理单元，所述影像采集单元320用以当所述光投射模块310输出的光束投射在目标区域上并形成相应的光点时，接收及采集所述目标区域上的光点影像，并将采集到的光点影像传输至所述影像处理单元。

如图14所示，所述运算单元330可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或是任何具有运算能力的运算电路。所述运算单元330与影像采集单元320，光投射模块310电连接，当所述运算单元330接收到所述影像采集单元320传来的第一信号(第一光点图案)时，表明目标区域内存在目标物体，此时所述运送单元330控制所述光投射模块310投射具有第二光点图案的光束至目标物体上。

需要说明的是，在本实施例中，所述三维影像感测装置300上还设置有出光口及进光口。其中所述出光口对应所述光投射模块310设置，用以使得所述光投射模块310的光束通过所述出光口射出到一物体。所述进光口对应所述影像采集单元320设置，用以使得所述影像采集单元320通过所述进光口接收光点影像。

在一些实施例中，本实施例提出的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。

综上所述，本发明提出一种激光器及其制造方法与应用，通过在衬底与发光单元之间设置电流阻挡层，因此每个发光单元内的电流无法穿过衬底，由此可以实现多个发光单元的单独控制。

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 (9)

1.一种激光器，其特征在于，包括，

衬底；

多个发光单元，设置在所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；

多个沟槽，形成在所述多个发光单元之间，所述沟槽包括第一沟槽和第二沟槽；

其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极；

其中，所述发光单元包括：

第一反射层，位于所述电流阻挡层上，由所述第一沟槽暴露且接触所述电流阻挡层的部分所述第一反射层为所述电流扩散层；

有源层，位于所述第一反射层上；

第二反射层，位于所述有源层上；

其中，所述激光器还包括P型接触层，所述P型接触层位于所述第二反射层上；

其中，所述第一电极位于所述发光单元上，所述第一电极位于所述第二反射层上，所述第一电极接触所述P型接触层；

其中，每一所述发光单元内的电流通过所述第二反射层。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述电流阻挡层的长度大于位于所述电流阻挡层上的发光单元的长度，且相邻两个所述电流阻挡层之间具有预设距离。

3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述第二电极位于所述电流扩散层上，且所述第二电极距离所述发光单元具有预设距离。

4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述电流阻挡层为层叠结构，所述层叠结构包括第一半导体层及第二半导体层，所述第二半导体层位于所述第一半导体层上，所述第一半导体层与所述衬底接触。

5.根据权利要求4所述的激光器，其特征在于，所述第一半导体层的类型不同于所述第二半导体层的类型。

6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述电流阻挡层为层叠结构，所述层叠结构依次包括第二半导体层，第一半导体层及第二半导体层。

7.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，相邻两个所述电流阻挡层之间相互串联。

8.一种激光器的制造方法，其特征在于，包括，

提供一衬底；

形成多个发光单元于所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；

形成多个沟槽于所述多个发光单元之间，所述沟槽包括第一沟槽和第二沟槽；

其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极；

其中，所述发光单元包括：

第一反射层，位于所述电流阻挡层上，由所述第一沟槽暴露且接触所述电流阻挡层的部分所述第一反射层为所述电流扩散层；

有源层，位于所述第一反射层上；

第二反射层，位于所述有源层上；

其中，所述激光器还包括P型接触层，所述P型接触层位于所述第二反射层上；

其中，所述第一电极位于所述发光单元上，所述第一电极位于所述第二反射层上，所述第一电极接触所述P型接触层；

其中，每一所述发光单元内的电流通过所述第二反射层。

9.一种三维感测装置，其特征在于，包括，

影像采集单元，采集目标区域上的第一光点图案；

运算单元，根据采集到的所述第一光点图案判断所述目标区域内是否存在目标物体；当判断所述目标区域内存在所述目标物体时，所述运算单元控制光投射模块投射具有第二光点图案的光束至所述目标物体上；

其中，所述光投 射模块包括多个激光器，所述光投 射模块用于发射多个光束；每一所述激光器包括，

衬底；

多个发光单元，设置在所述衬底上，所述多个发光单元之间相互绝缘；

多个沟槽，形成在所述多个发光单元之间，所述沟槽包括第一沟槽和第二沟槽；

其中，每一所述发光单元与所述衬底之间形成有电流阻挡层及电流扩散层，所述电流扩散层位于所述电流阻挡层上，每一所述发光单元内的电流从第一电极通过所述电流扩散层流向第二电极；

其中，所述发光单元包括：

第一反射层，位于所述电流阻挡层上，由所述第一沟槽暴露且接触所述电流阻挡层的部分所述第一反射层为所述电流扩散层；

有源层，位于所述第一反射层上；

第二反射层，位于所述有源层上；

其中，所述激光器还包括P型接触层，所述P型接触层位于所述第二反射层上；

其中，所述第一电极位于所述发光单元上，所述第一电极位于所述第二反射层上，所述第一电极接触所述P型接触层；

其中，每一所述发光单元内的电流通过所述第二反射层。

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