CN112787215A - 垂直共振腔面射型激光装置 - Google Patents

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Abstract

一种垂直共振腔面射型激光装置包含多个激光发光单元位于N型金属材。每一激光发光单元包含N型及P型接触层、N型及P型分布式布拉格反射镜、主动发光层、电流限制层、绝缘侧墙、P型金属材以及绝缘块。N型分布式布拉格反射镜接触N型接触层。P型分布式布拉格反射镜位于N型分布式布拉格反射镜上。绝缘侧墙环绕并接触上述这些层的所有侧边。P型金属材接触P型接触层且具有多个通孔。绝缘块连接于这些激光发光单元的绝缘侧墙，且位于P型金属材与N型金属材之间。前述结构的设计利于激光发光单元运作时散热效率的提升。

Description

垂直共振腔面射型激光装置
技术领域
本发明是关于一种垂直共振腔面射型激光装置。
背景技术
垂直共振腔面射型激光装置在制作的过程中，比边射型激光装置多了许多优点。举例而言，垂直共振腔面射型激光可以在制造的任何过程中，测试其品质并且作问题处理，因为垂直共振腔面射型激光的激光是垂直于反应区射出。
然而，垂直共振腔面射型激光装置是大功率发光状置，若制造为厚度较薄的发光状置，需解决散热以及可靠度的问题。
发明内容
本发明提出一种创新的垂直共振腔面射型激光装置，借以解决先前技术的问题。
于本发明的一实施例中，一种垂直共振腔面射型激光装置包含多个激光发光单元位于N型金属材。每一激光发光单元包含N型及P型接触层、N型及P型分布式布拉格反射镜、主动发光层、电流限制层、绝缘侧墙、P型金属材以及绝缘块。N型接触层接触N型金属材。N型分布式布拉格反射镜接触N型接触层。P型分布式布拉格反射镜位于N型分布式布拉格反射镜上。主动发光层位于P型分布式布拉格反射镜与N型分布式布拉格反射镜之间。电流限制层位于主动发光层与P型分布式布拉格反射镜之间，电流限制层具有一电流限位孔。P型接触层接触于P型分布式布拉格反射镜。绝缘侧墙环绕并接触N型与P型分布式布拉格反射镜、N型与P型接触层、主动发光层以及电流限制层的所有侧边。P型金属材接触每一激光发光单元P型的接触层且具有多个通孔，每一通孔对准对应的每一激光发光单元的电流限位孔。绝缘块连接于所述多个激光发光单元的绝缘侧墙，且位于P型金属材与N型金属材之间。
于本发明的一实施例中，绝缘块位不重叠于N型接触层。
于本发明的一实施例中，P型金属材部分位于紧邻的所述多个激光发光单元的绝缘侧墙之间。
于本发明的一实施例中，P型分布式布拉格反射镜于主动发光层的投影面积实质上等于N型分布式布拉格反射镜于主动发光层的投影面积。
于本发明的一实施例中，绝缘块的厚度范围介于0.5微米到5微米之间。
于本发明的一实施例中，P型金属材的厚度范围介于3微米到15微米之间。
于本发明的一实施例中，N型金属材的厚度范围介于30微米到100微米之间。
于本发明的一实施例中，紧邻的激光发光单元的绝缘侧墙之间距离的范围介于5微米到50微米之间。
于本发明的一实施例中，绝缘侧墙的厚度范围介于0.1微米到2微米之间。
于本发明的一实施例中，P型接触层于主动发光层的投影面积实质上等于N型接触层于主动发光层的投影面积。
综上所述，本发明的垂直共振腔面射型激光装置将半导体基材移除，且使每一激光发光单元的侧壁均环绕有金属材，利于激光发光单元运作时散热效率的提升。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1～图5绘示依照本发明一实施例的一种垂直共振腔面射型激光装置制造流程的多个步骤中的剖面图；
图6绘示依照本发明一实施例的一种垂直共振腔面射型激光装置的剖面示意图。
【符号说明】
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
100...激光发光单元
101...半导体基材
102...蚀刻终止层
103a...绝缘侧墙
103b...绝缘块
104...N型布拉格反射层
105...主动发光层
106...P型布拉格反射层
107...电流限制层
107a...电流限位孔
110a...P型接触层
110b...N型接触层
120...P型金属材
120a...金属种子层
120b...通孔
120c...端部
130...N型金属材
150...暂时基底
D...距离
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
请参照图6，其绘示依照本发明一实施例的一种垂直共振腔面射型激光装置的剖面示意图。多个激光发光单元100位于一N型金属材130。每一激光发光单元100包含N型接触层110b、N型分布式布拉格反射镜104、P型分布式布拉格反射镜106、主动发光层105、电流限制层107、P型接触层110a、绝缘侧墙103a以及P型金属材120。
N型接触层110b接触共同的N型金属材130。N型分布式布拉格反射镜104接触N型接触层110b。P型分布式布拉格反射镜106位于N型分布式布拉格反射镜104上。主动发光层105位于P型分布式布拉格反射镜106与N型分布式布拉格反射镜104之间。电流限制层107位于主动发光层105与P型分布式布拉格反射镜106之间，电流限制层107具有一电流限位孔107a。P型接触层110a接触于P型分布式布拉格反射镜106。绝缘侧墙103a环绕并接触N型与P型分布式布拉格反射镜(104、106)、N型与P型接触层(110b、110a)、主动发光层105以及电流限制层107等层的所有侧边。P型金属材120接触每一激光发光单元100的P型接触层110a，且具有多个通孔120b。每一通孔120b对准对应的每一激光发光单元100的电流限位孔107a。绝缘块103b连接于这些激光发光单元100的绝缘侧墙103a，且位于P型金属材120与N型金属材130之间。
在本发明的实施例中，N型与P型接触层(110b、110a)的厚度范围介于0.01微米到0.5微米之间，N型分布式布拉格反射镜104的厚度范围介于4微米到8微米之间，P型分布式布拉格反射镜106的厚度范围介于2微米到4微米之间，主动发光层105的厚度范围介于0.1微米到1微米之间，电流限制层107的厚度范围介于0.01微米到0.05微米之间，但均不以此为限。
在本发明的实施例中，绝缘块103b位于N型金属材130与N型接触层110b之间，但不以此为限。绝缘块103b的材料包含SiOx、SiNx、AlOx、AlNx、TiOx、TiNx或TaOx，但亦不以此为限。
在本发明的实施例中，P型金属材120的部分(即端部120c)位于紧邻的激光发光单元100的绝缘侧墙103a之间，但不以此为限。此P型金属材120的端部120c有助于激光发光单元100运作所产生的热从绝缘侧墙103a传热至P型金属材120的端部120c。在本发明的实施例中，位于紧邻的二激光发光单元100之间的P型金属材120及其端部120c具有T形的剖面。
在本发明的实施例中，P型分布式布拉格反射镜106于主动发光层105的投影面积实质上等于N型分布式布拉格反射镜104于主动发光层105的投影面积，但不以此为限。
在本发明的实施例中，绝缘块103b的厚度范围介于0.5微米到5微米之间，借以提升垂直共振腔面射型激光装置整体的散热效率，但不以此为限。
在本发明的实施例中，P型金属材120的厚度范围介于3微米到15微米之间，借以提升垂直共振腔面射型激光装置整体的散热效率，但不以此为限。
在本发明的实施例中，主动发光层105可以是多层结构的量子井(MultipleQuantum Well,MQW)，但本发明的发光层的结构并不以为限。
在本发明的实施例中，N型金属材130的厚度范围介于30微米到100微米，借以提升垂直共振腔面射型激光装置整体的散热效率，但不以此为限。
在本发明的实施例中，绝缘侧墙103a的厚度范围介于0.1微米到2微米之间，借以提升垂直共振腔面射型激光装置整体的散热效率，但不以此为限。
在本发明的实施例中，P型接触层110a于主动发光层105的投影面积实质上等于N型接触层110b于主动发光层105的投影面积，但不以此为限。
图1～图5绘示依照本发明一实施例的一种垂直共振腔面射型激光装置制造流程的多个步骤中的剖面图。在图1中，半导体基材101上依序形成蚀刻终止层102、N型接触层110b、N型布拉格反射层104、主动发光层105、电流限制层107、P型布拉格反射层106以及P型接触层110a。
在图2中，执行蚀刻工艺以蚀刻这些层以得到激光发光单元100的雏形，并且在P型接触层110a的顶面形成金属种子层120a。
在图3中，形成绝缘侧墙103a环绕并接触N型与P型分布式布拉格反射镜(104、106)、N型与P型接触层(110a、110b)、主动发光层105以及电流限制层107的所有侧边。
在本发明的实施例中，紧邻的激光发光单元100的绝缘侧墙103a之间距离D的范围介于5微米到50微米之间，但并不以此为限。
在图4中，以金属种子层120a为基础进行电镀以形成P型金属材120，且形成通孔120b作为激光发光单元100的出光孔。每一通孔120b对准对应的每一激光发光单元100的电流限位孔107a。接着，使用一暂时基底150粘附于P型金属材120的上表面，并蚀刻移除半导体基材101。
在图5中，蚀刻移除蚀刻终止层102并增厚绝缘块103b的厚度。在本发明的实施例中，绝缘块103b的厚度范围介于0.5微米到5微米之间。绝缘块103b不重叠于N型接触层110b或不重叠于其他层(例如104～107)于N型接触层110b的投影。因此，N型金属材130(参照图6)与N型接触层110b能有较大的接触面积，利于电与热的传导。
在图6中，形成N型金属材130以接触每一激光发光单元100的N型接触层110b，并移除暂时基底150，以形成垂直共振腔面射型激光装置。
综上所述，本发明的垂直共振腔面射型激光装置将半导体基材移除，且使每一激光发光单元的侧壁均环绕有金属材，利于激光发光单元运作时散热效率的提升。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，于不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，包含：
一N型金属材；
多个激光发光单元，位于该N型金属材，每一该激光发光单元包含：
一N型接触层，接触该N型金属材；
一N型分布式布拉格反射镜，接触该N型接触层；
一P型分布式布拉格反射镜，位于该N型分布式布拉格反射镜上；
一主动发光层，位于该P型分布式布拉格反射镜与该N型分布式布拉格反射镜之间：
一电流限制层，位于该主动发光层与该P型分布式布拉格反射镜之间，该电流限制层具有一电流限位孔；
一P型接触层，接触于该P型分布式布拉格反射镜；以及
一绝缘侧墙，环绕并接触该N型与P型分布式布拉格反射镜、该N型与该P型接触层、该主动发光层以及该电流限制层的所有侧边；一P型金属材，接触每一该激光发光单元的该P型接触层，且具有多个通孔，每一该通孔对准对应的每一该激光发光单元的该电流限位孔；以及
一绝缘块，连接于所述多个激光发光单元的该绝缘侧墙，且位于该P型金属材与该N型金属材之间。
2.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该绝缘块不重叠于该N型接触层。
3.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该P型金属材部分位于紧邻的所述多个激光发光单元的该绝缘侧墙之间。
4.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该P型分布式布拉格反射镜于该主动发光层的投影面积等于该N型分布式布拉格反射镜于该主动发光层的投影面积。
5.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该绝缘块的厚度范围介于0.5微米到5微米之间。
6.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该P型金属材的厚度范围介于3微米到15微米之间。
7.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该N型金属材的厚度范围介于30微米到100微米之间。
8.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，紧邻的所述多个激光发光单元的该绝缘侧墙之间距离的范围介于5微米到50微米之间。
9.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该绝缘侧墙的厚度范围介于0.1微米到2微米之间。
10.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射型激光装置，其特征在于，该P型接触层于该主动发光层的投影面积等于该N型接触层于该主动发光层的投影面积。
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