CN112290383A - 一种vcsel芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种VCSEL芯片，包括芯片主体，芯片主体的上表面设有至少一发光单元，发光单元设有多个第一凹槽，芯片主体内在每个第一凹槽的下方均设有第一氧化层，各第一氧化层相互交叠并围成一未氧化的发光孔，芯片主体的上表面在发光孔的上方设有接触电极，芯片主体的上表面在发光单元之外还设有焊盘区域，焊盘区域设有焊盘电极，焊盘电极越过第一凹槽与接触电极相连。本发明通过使用独立分布的凹槽来代替传统闭环的沟道，使发光单元和焊盘区域部分互连，使芯片表面整体为平面结构，没有独立的发光圆台结构，无需填充树脂材料来使芯片表面平坦化，降低vcsel芯片的制作难度和成本，提高芯片良率和散热性能，保证器件的长期工作可靠性。

Description

一种VCSEL芯片
技术领域
本发明涉及半导体激光技术领域，特别涉及一种VCSEL芯片。
背景技术
VCSEL全名为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface EmittingLaser)，简称面射型激光，又称VCSEL芯片，与传统的边发射激光器不同，VCSEL的激光出射方向垂直于衬底表面。VCSEL芯片具有阈值电流低、面发射、发光效率高、功耗极低、光束质量好，易于光纤耦合、超窄的线宽、极高的光束质量、高偏振比和造价便宜等特点，广泛应用于激光显示、信息存储、激光通讯、光传感等领域。
如图1所示，传统VCSEL芯片的发光单元为独立的发光圆台1，在发光圆台1以外，存在一个焊盘区域2，焊盘区域2和发光圆台1区域之间被环形沟道3隔离，焊盘区域2的焊盘电极201需要越过该环形沟道3与发光圆台1上面的接触电极12连通。由于焊盘区域2和发光圆台1区域被环形沟道3完全切断，导致芯片表面为不平整结构，而在非平整表面上进行金属电极连通实现起来比较困难。
为此，目前一般会采用树脂材料4（如BCB、PI等）先对环形沟道3进行填充，从而实现芯片表面的平坦化，最后再进行金属电极连通操作。然而，这样会提高vcsel芯片的制作难度，降低芯片良率，提高vcsel芯片成本。另外，树脂材料的热导率很低，表面填充的树脂材料不利于vcsel芯片的散热，特别是对于高功率的vcsel芯片，影响器件的长期工作可靠性。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种VCSEL芯片，以解决现有技术当中的VCSEL芯片因需树脂材料的介入到导致制作难度和成本提高的技术问题。
本发明实施例提供一种VCSEL芯片，包括芯片主体，所述芯片主体的上表面设有至少一发光单元，所述发光单元设有多个第一凹槽，所述芯片主体内在每个所述第一凹槽的下方均设有第一氧化层，各所述第一氧化层相互交叠并围成一未氧化的发光孔，所述芯片主体的上表面在所述发光孔的上方设有接触电极，所述芯片主体的上表面在所述发光单元之外还设有焊盘区域，所述焊盘区域设有焊盘电极，所述焊盘电极越过所述第一凹槽与所述接触电极相连。
优选地，所述芯片主体的上表面在所述发光单元之外的区域还设有多个第二凹槽，所述芯片主体内在每个所述第二凹槽的下方均设有第二氧化层，各所述第二氧化层相互交叠且连成一整块氧化层。
优选地，所述第一氧化层和所述第二氧化层连成一整块氧化层。
优选地，所述第一氧化层的圆心为所述第一凹槽的中心、半径为第一预设半径。
优选地，所述第二氧化层的圆心为所述第二凹槽的中心、半径为第二预设半径。
优选地，所述第一预设半径和所述第二预设半径相等。
优选地，所述芯片主体包括从下往上依次层叠设置的衬底、n型半导体层、有源层和p型半导体层。
优选地，所述第一氧化层和所述第二氧化层均设于所述p型半导体层内。
优选地，所述接触电极围成出光孔，所述出光孔与所述发光孔相对设置。
优选地，所述接触电极和所述焊盘电极与所述芯片主体的上表面之间设有介质绝缘层。
本发明的有益效果：通过使用独立分布的凹槽来代替闭环的沟道，发光单元和焊盘区域部分互连，使芯片表面整体为平面结构，没有独立的发光圆台结构，无需填充树脂材料来使芯片表面平坦化，降低vcsel芯片的制作难度和成本，提高芯片良率和散热性能，保证器件的长期工作可靠性。此外，还通过将第一凹槽圆周阵列排布、且在第一凹槽的下方设有第一氧化层，各第一氧化层相互交叠并在中间围成发光孔，从而巧妙地形成了发光单元的发光孔。
附图说明
图1为现有技术当中的VCSEL芯片的截面结构图；
图2为本发明第一实施例中的芯片主体的俯视图；
图3为本发明第一实施例中的VCSEL芯片的截面结构图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图2和图3，所示为本发明一实施例当中的VCSEL芯片，具体为一种平面型VCSEL芯片，包括芯片主体10，芯片主体10的上表面设有至少一发光单元10a，发光单元10a设有圆周阵列排布的多个第一凹槽11，芯片主体10内在每个第一凹槽11的下方均设有第一氧化层21，各第一氧化层21相互交叠并围成一未氧化的发光孔10b，即在发光单元10a的中心位置形成一发光孔10b，发光孔10b又称发光区，为在电流注入时可对外发光的实心部位。芯片主体10的上表面在发光孔10b的上方设有接触电极12，芯片主体10的上表面在发光单元10a之外还设有焊盘区域2，焊盘区域2设有焊盘电极201，焊盘电极201越过第一凹槽11与接触电极12相连。接触电极12围成出光孔10c，出光孔10c与发光孔10b相对设置。在本实施例当中，发光单元10a当中的各第一凹槽11呈圆周阵列排布，但需要说明的是，本发明不限于此，在其它实施例当中，发光单元10a当中的各第一凹槽11还可以呈方形、三角形等其它形状方式排布，只需保证它们的第一氧化层21在中间围成一未氧化的发光孔10b即可。
示例而非限定，如图2所示，在本实施例当中，芯片主体10的上表面设有两个发光单元10a，且发光单元10a内的第一凹槽11的数量为6个，6个第一凹槽11围绕发光单元10a的中心点圆周阵列排布，以在发光单元10a的中心位置围成一发光孔10b，因此本实施例当中的VCSEL芯片一共具有两个发光孔10b。在具体实施时，第一氧化层21的圆心为第一凹槽11的中心、半径为第一预设半径，即通过氧化技术在每个第一凹槽11的下方均氧化形成以该第一凹槽11的中心为圆心第一预设半径的第一氧化层21，由于该发光孔10b的周围被第一氧化层21包围，而氧化层主要起到电流限制的作用，从而实现发光孔10b的电流限制。
除此之外，如图2和图3所示，芯片主体10的上表面在发光单元10a之外的区域还设有矩阵方式排布的多个第二凹槽13，芯片主体10内在每个第二凹槽13的下方均设有第二氧化层22，各第二氧化层22相互交叠并连成一整块氧化层，同时第一氧化层21和第二氧化层22也连成一整块氧化层，从而实现发光孔10b之外区域的电注入隔离，也即，芯片主体10内设有一层氧化层，该氧化层由各第一氧化层21和各第二氧化层22组成。在本实施例当中，发光单元10a之外的各第二凹槽13呈矩阵方式排布（即方形排布），但需要说明的是，本发明不限于此，在其它实施例当中，发光单元10a之外的各第二凹槽13还可以呈圆形、三角形等其它形状方式排布，只需保证它们的第二氧化层22相互交叠成一个整体即可。
在具体实施时，第二氧化层22的圆心为第二凹槽13的中心、半径为第二预设半径，即通过氧化技术在每个第二凹槽13的下方均氧化形成以该第二凹槽13的中心为圆心第二预设半径的第二氧化层22。其中，优选地，第一预设半径和第二预设半径相等。
示例而非限定，如图3所示，在本实施例当中，芯片主体10包括从下往上依次层叠设置的衬底101、n型半导体层102、有源层103和p型半导体层104，第一氧化层21和第二氧化层22均设于p型半导体层104内。此外，接触电极12和焊盘电极201与芯片主体10的上表面之间设有介质绝缘层14，以实现电极和p型半导体层104之间的电性隔离。
综上，本实施例当中的VCSEL芯片，通过使用独立分布的凹槽来代替闭环的沟道，发光单元10a和焊盘区域2部分互连，使芯片表面整体为平面结构，没有独立的发光圆台结构，无需填充树脂材料来使芯片表面平坦化，降低vcsel芯片的制作难度和成本，提高芯片良率和散热性能，保证器件的长期工作可靠性。此外，还通过将第一凹槽11圆周阵列排布、且在第一凹槽11的下方设有第一氧化层21，各第一氧化层21相互交叠并在中间围成发光孔10b，从而巧妙地形成了发光单元10a的发光孔10b，此外还在发光单元10a之外的区域布置第二凹槽13阵列，并在第二凹槽13的下方设有第二氧化层22，从而实现发光孔10b之外区域的电注入隔离。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种VCSEL芯片，包括芯片主体，其特征在于，所述芯片主体的上表面设有至少一发光单元，所述发光单元设有多个第一凹槽，所述芯片主体内在每个所述第一凹槽的下方均设有第一氧化层，各所述第一氧化层相互交叠并围成一未氧化的发光孔，所述芯片主体的上表面在所述发光孔的上方设有接触电极，所述芯片主体的上表面在所述发光单元之外还设有焊盘区域，所述焊盘区域设有焊盘电极，所述焊盘电极越过所述第一凹槽与所述接触电极相连。
2.根据权利要求1所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述芯片主体的上表面在所述发光单元之外的区域还设有多个第二凹槽，所述芯片主体内在每个所述第二凹槽的下方均设有第二氧化层，各所述第二氧化层相互交叠且连成一整块氧化层。
3.根据权利要求2所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层连成一整块氧化层。
4.根据权利要求2所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述第一氧化层的圆心为所述第一凹槽的中心、半径为第一预设半径。
5.根据权利要求4所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述第二氧化层的圆心为所述第二凹槽的中心、半径为第二预设半径。
6.根据权利要求5所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述第一预设半径和所述第二预设半径相等。
7.根据权利要求2所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述芯片主体包括从下往上依次层叠设置的衬底、n型半导体层、有源层和p型半导体层。
8.根据权利要求7所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层均设于所述p型半导体层内。
9.根据权利要求1所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述接触电极围成出光孔，所述出光孔与所述发光孔相对设置。
10.根据权利要求1所述的VCSEL芯片，其特征在于，所述接触电极和所述焊盘电极与所述芯片主体的上表面之间设有介质绝缘层。
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Address after: 330000 South of Fushan Avenue and West of Jinhu Lake, Xiaolan Economic and Technological Development Zone, Nanchang City, Jiangxi Province

Applicant after: JIANGXI DERAY PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 330000, 2nd floor, Derui photoelectric building, south of Fushan Avenue and west of Jinhu, Nanchang County, Nanchang City, Jiangxi Province

Applicant before: Jiangxi Mingde Semiconductor Technology Co., Ltd

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