CN113519099A - 垂直腔面发射激光器 - Google Patents

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Abstract

公开一种垂直腔面发射激光器。根据本公开的垂直腔面发射激光器包括：下部镜；上部镜；活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；环形的沟槽，贯通所述上部镜、所述孔形成层以及所述活性层而在内部限定隔绝区域；以及多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层。

Description

垂直腔面发射激光器
技术领域
本公开涉及高可靠性的垂直腔面发射激光器。
背景技术
垂直腔面发射激光器(VCSEL：vertical-cavity surface-emitting laser)是从基板面沿垂直方向发射激光束的激光器。
典型的VCSEL包括布置在镜片之间的活性层。通过镜片注入的电子和空穴在活性层产生光，并通过镜片的共振而生成并发射激光。
有必要将在VCSEL垂直流动的电流限制在小的区域，为此，以往使用了利用蚀刻和氧化的方法。例如，可以通过蚀刻镜片层和活性层而形成环形的沟槽，从而形成隔绝的柱，并且利用沟槽形成氧化层而使电流被集中到小区域的孔(aperture)。
然而，在通过利用沟槽的氧化形成孔的情形下，会产生多种问题。首先，氧化从沟槽向柱内部进行，但是若柱的直径大，则氧化时间久，并且难以精细地控制氧化工序。此外，如果使柱的尺寸小，则欧姆接触到上部镜片的接触层的面积也将减小，从而减小了垫电极和接触层的连接面积，对可靠性带来不利影响。
尤其，在形成多个发射器阵列的情形下，由于需要形成多个被沟槽围绕的柱，因此具有需要大面积蚀刻的负担。尤其，由于在形成垫电极时连接垫和发射器的连接部会经过沟槽，因此伴随有发生电断路的风险，据此，工序的良率降低。并且，由于在发射器附近形成有大面积的沟槽，因此由于表面缺陷，对发射器的可靠性也带来消极影响。
发明内容
本公开的实施例提供高可靠性的VCSEL。
尤其是，本公开的实施例提供一种能够防止发生由于沟槽导致的电断路的VCSEL。
进一步，本公开的实施例提供一种能够防止由于缺陷导致发射器的性能下降的VCSEL。
根据本公开的一实施例的垂直腔面发射激光器(VCSEL)包括：下部镜；上部镜；活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；环形的沟槽，贯通所述上部镜、孔形成层以及活性层而在内部限定隔绝区域；以及多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层。
所述沟槽可以贯通所述下部镜片的部分厚度。
垂直腔面发射激光器还可以包括：欧姆接触层，布置在所述上部镜片上，其中，所述欧姆接触层包括圆形环形状的圆形部分和向所述圆形部分的外侧突出的多个突出部，所述氧化孔布置在所述突出部之间。
所述圆形环形状可以为一部分被切割的部分环形。
所述欧姆接触层可以具有对称结构，所述突出部彼此以相同间隔相隔。
所述氧化孔可以具有椭圆形。
所述氧化孔可以具有圆形或者四边形。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：覆盖所述欧姆接触层和所述上部镜片的表面保护层和布置在所述表面保护层上的上部绝缘层，其中，所述沟槽和所述氧化孔贯通所述表面保护层，所述上部绝缘层覆盖所述沟槽和所述氧化孔。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：多个通孔，贯通所述上部绝缘层和所述表面保护层而暴露所述欧姆接触层，其中，所述通孔布置为与所述突出部对应。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：焊盘和连接部，布置在所述上部绝缘层上，所述焊盘布置在所述沟槽的外侧，所述连接部可以从所述焊盘延伸而通过所述通孔电连接到所述欧姆接触层。
根据本公开的又一实施例，提供一种具有发射器阵列的垂直腔面发射激光器。所述VCSEL包括：下部镜；上部镜；活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；环形的沟槽，贯通所述上部镜、所述孔形成层以及所述活性层而在内部限定隔绝区域；以及多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层，所述发射器阵列布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，其中，所述多个氧化孔布置为与所述发射器阵列内的发射器对应。
所述沟槽可以从所述上部镜片贯通所述下部镜片的部分厚度而形成。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：欧姆接触层，与各发射器对应而布置在所述上部镜片上，其中，各个欧姆接触层可以包括圆形环形状的圆形部分和向所述圆形部分的外侧突出的多个突出部，所述氧化孔可以布置在所述突出部之间。
所述欧姆接触层的圆形环形状可以为一部分被切割的部分环形。
所述欧姆接触层可以具有对称结构，所述突出部可以彼此以相同间隔相隔。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：覆盖所述欧姆接触层和所述上部镜片的表面保护层和布置在所述表面保护层上的上部绝缘层，其中，所述沟槽和所述氧化孔可以贯通所述表面保护层，所述上部绝缘层可以覆盖所述沟槽和所述氧化孔。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：多个通孔，贯通所述上部绝缘层和所述表面保护层而暴露所述欧姆接触层，其中，所述通孔可以布置为与所述突出部对应。
所述垂直腔面发射激光器还可以包括：焊盘和连接部，布置在所述上部绝缘层上，其中，所述焊盘可以布置在所述沟槽的外侧，所述连接部从所述焊盘延伸而通过所述通孔电连接到所述欧姆接触层。
所述连接部可以具有包括与各发射器对应的圆形开口部的台面形状。
所述氧化孔可以具有椭圆形、圆形或者四边形。
根据本公开的实施例，通过将氧化孔布置在被沟槽围绕的隔绝区域内，从而可以精细地形成窗口层，并且可以防止因形成沟槽而产生的表面缺陷向窗口层附近移动，从而可以提供高可靠性的VCSEL。
附图说明
图1是根据本公开的一实施例的VCSEL的示意性的平面图。
图2A是放大示出图1的发射器区域的示意性的平面图。
图2B是沿图2A的截线A-A截取的示意性的剖面图。
图3A、图3B、图4A、图4B、图5A以及图5B是用于说明制造根据本公开的一实施例的VCSEL的方法的示意性的平面图和剖面图。
图6是根据本公开的又一实施例的VCSEL的示意性的平面图。
图7A是放大示出图6的发射器阵列的一部分的示意性的平面图。
图7B是沿图7A的截线B-B截取的剖面图。
图7C是沿图7A的截线C-C截取的剖面图。
图8是用于说明欧姆接触层的变形例的示意性的平面图。
图9A、图9B以及图9C是用于说明为了形成氧化层的氧化孔的多种变形例的示意性的平面图。
优选实施方式
以下，参照附图详细说明本公开的实施例。下面介绍的实施例是为了向本公开所属的技术领域的普通技术人员充分传递本公开的思想而作为示例提供的。因此，本公开不限于以下说明的实施例，也可以具体化为其他形态。并且，为了方便起见，在附图中，可以夸大表示构成要素的宽度、长度、厚度等。并且，在记载为一个构成要素在另一构成要素“上部”或者“之上”时，不仅包括各部分位于另一部分的“紧邻上部”或者“紧邻上方”的情形，还包括在各构成要素和另一构成要素之间存在其他构成要素的情形。贯穿整个说明书，相同的附图标记表示相同的构成要素。
根据本公开的一实施例的一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)包括：下部镜；上部镜；活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；环形的沟槽，贯通所述上部镜、孔形成层以及活性层而在内部限定隔绝区域；以及多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层。
通过将氧化孔布置在被沟槽围绕的隔绝区域内，从而可以精细地形成窗口层，并且可以防止因形成沟槽而产生的表面缺陷向窗口层附近移动，从而可以提供高可靠性的VCSEL。
在一实施例，所述沟槽可以贯通所述下部镜的部分厚度。
并且，所述VCSEL还可以包括：欧姆接触层，布置在所述上部镜上，其中，所述欧姆接触层包括圆形环形状的圆形部分和向所述圆形部分的外侧突出的突出部，所述氧化孔可以布置在所述突出部之间。
由于欧姆接触层包括突出部，氧化孔布置在突出部之间，因此可以以更窄的间距布置氧化孔，从而可以减小发射器的尺寸。
在一实施例，所述圆形环形状可以为一部分被切割的部分环形状。
在另一实施例，所述欧姆接触层具有对称结构，所述突出部可以彼此以相同间隔相隔。
在一实施例，所述氧化孔可以具有椭圆形状。
在另一实施例，所述氧化孔可以具有圆形或者四边形形状。
此外，所述VCSEL还可以包括：覆盖所述欧姆接触层和所述上部镜的表面保护层和布置在所述表面保护层上的上部绝缘层，其中，所述沟槽和所述氧化孔贯通所述表面保护层，所述上部绝缘层可以覆盖所述沟槽和所述氧化孔。
并且，所述VCSEL还可以包括：多个通孔，贯通所述上部绝缘层和所述表面保护层而暴露所述欧姆接触层，其中，所述通孔可以布置为与所述突出部对应。
所述VCSEL还可以包括：垫和连接部，布置在所述上部绝缘层上，所述垫布置在所述沟槽的外侧，所述连接部可以从所述垫延伸而通过所述通孔电连接到所述欧姆接触层。
根据本公开的又一实施例，提供一种具有发射器阵列的垂直腔面发射激光器。所述VCSEL包括：下部镜；上部镜；活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；环形的沟槽，贯通所述上部镜、所述孔形成层以及所述活性层且在内部限定隔绝区域；以及多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层，其中，所述发射器阵列布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，所述多个氧化孔布置为与所述发射器阵列内的发射器对应。
可以通过与沟槽一起在隔绝区域内布置氧化孔，从而精细地形成孔，并且可以防止表面缺陷向孔移动。
此外，所述所述沟槽可以贯通从所述上部镜至所述下部镜的部分厚度而形成。
所述VCSEL还可以包括：欧姆接触层，与各个发射器对应而布置在所述上部镜上，其中，各个欧姆接触层包括圆形环形状的圆形部分和向所述圆形部分的外侧突出的突出部，所述氧化孔可以布置在所述突出部之间。
根据一实施例，所述欧姆接触层的圆形环形状可以为一部分被切割的部分环形状。
在另一实施例，所述欧姆接触层可以具有对称结构，所述突出部彼此以相同间隔相隔。
所述VCSEL还可以包括：覆盖所述欧姆接触层和所述上部镜的表面保护层和布置在所述表面保护层上的上部绝缘层，其中，所述沟槽和所述氧化孔贯通所述表面保护层，所述上部绝缘层可以覆盖所述沟槽和所述氧化孔。
所述VCSEL还可以包括：多个通孔，贯通所述上部绝缘层和所述表面保护层而暴露所述欧姆接触层，其中，所述通孔布置为与所述突出部对应。
所述VCSEL还可以包括：垫和连接部，布置在所述上部绝缘层上，其中，所述垫布置在所述沟槽的外侧，所述连接部可以从所述垫延伸而通过所述通孔电连接到所述欧姆接触层。
进一步，所述连接部可以具有包括与各个发射器对应的圆形开口部的台面形状。
此外，所述氧化孔可以具有椭圆形、圆形或者四边形形状。
以下，参照附图详细说明本公开的多种实施例。
图1是根据本公开的一实施例的VCSEL的示意性的平面图，图2A是放大示出图1的发射器区域的示意性的平面图，图2B是沿图2A的截取线A-A截取的概略的剖面图。
参照图1、图2A和图2B，VCSEL 100可以包括发射器150、垫40以及连接部41。发射器150包括下部镜片25、活性层27、孔(aperture)形成层29以及上部镜片31。VCSEL 100还可以包括基板21、缓冲层23、欧姆接触层33、表面保护层35、上部结缘层39以及下部电极51。VCSEL 100还可以包括：沟槽37；以及隔绝区域，被沟槽37围绕；以及氧化孔29a，布置在隔绝区域内。
基板21可以为导电性基板，例如，可以是诸如n型GaAs的半导体基板。基板21还可以是用于生长布置在其上的半导体层的生长基板，并且可以根据生长的半导体层而进行选择。
缓冲层23可以为了帮助半导体层的生长而形成，但也可以被省略。在基板23为GaAs基板的情形下，缓冲层23可以为例如，GaAs层。
下部镜25可以具有分布布拉格反射器结构，并且可以包括n型半导体层。下部镜25可以通过例如将折射率彼此不同的半导体层反复层叠而形成。例如，下部镜25可以通过交替层叠具有相对较低的Al含量的AlGaAs层和Al含量相对较高的AlGaAs而形成。尤其是，可以通过交替层叠具有15％的Al含量的Al0.15Ga0.85As层和具有85％的Al含量的Al0.85Ga0.15As层而形成下部镜25。可以以大约1～3×1018/cm3的浓度掺杂作为n型杂质的Si。下部镜25可以包括例如30个以上的折射率彼此不同的半导体层的对。下部镜25内的各层的厚度可以被设定为各层内的光波长的1/4。折射率彼此不同的半导体层中的一对可以具有大约100nm至200nm范围内的厚度。
活性层27可以布置在下部镜25上，并且可以连接到下部镜25。活性层27可以具有势垒层和阱层，并且可以具有阱层设置在势垒层之间的结构。活性层27尤其可以具有拥有多个阱层的多重量子阱结构，可以包括例如GaAs/InGaAs/GaAs的层叠结构。可以根据需要的激光波长而改变势垒层和阱层的组成，阱层可以包括例如InAlGaAs类的四组分体系、三组分体系或者二组分体系。并且，虽然本公开以GaAs为例进行说明，但并不限于此，也可以使用InAlGaN类或者InAlGaP类的半导体层，据此，势垒层和阱层也可以具有氮化物类或者磷化物类的组成。
活性层27内的阱层利用非掺杂层形成，势垒层也可以利用非掺杂层形成。阱层的厚度可以为大约2nm～8nm，势垒层的厚度可以在大约2nm至15nm范围内。
上部镜31布置在活性层27上。上部镜31具有分布布拉格反射器结构，并且可以包括p型半导体层。上部镜31可以例如通过反复层叠折射率彼此不同的半导体层而形成。例如，上部镜31可以通过交替层叠Al含量相对较低的AlGaAs层和Al含量相对较高的AlGaAs而形成。尤其是，可以通过交替层叠具有15％的Al含量的Al0.15Ga0.85As层和具有85％的Al含量的Al0.85Ga0.15As层而形成上部镜31。例如，可以以大约1～5×1018/cm3的浓度掺杂有作为p型杂质的C。上部镜31可以包括大约20个以上的折射率彼此不同的半导体层的对。然而，上部镜31内的对数相比下部镜25内的对数少。此外，各层的厚度可以被设定为各层内的光波长的1/4。
此外，孔形成层29布置在活性层27和上部镜31之间。孔形成层29可以包括氧化层29x和窗口层29w。窗口层29w被氧化层29x围绕，据此形成限制电流的通路的孔(aperture)。孔形成层29可以利用例如Al含量相比上部镜31内的层更高的AlGaAs层来形成。例如，孔形成层29内的Al含量可以为大约90％以上。通过在窗口层29w以外的区域氧化AlGaAs层而形成氧化层29x。
通过氧化层29x形成的孔，即窗口层29w的宽度并不受特别限制，例如，可以在3μm至12μm范围内。
虽然在图2A中示出了窗口层29w或者孔具有圆盘形状的情形，但并不一定局限于此。虽然窗口层29w可以为圆盘形状，但也可以为与圆盘近似的多边形等其他形状。
欧姆接触层33布置在上部镜31上。尤其是，欧姆基础层33可以在被沟槽37围绕的隔绝区域上欧姆接触到上部镜31。欧姆接触层33可以包括例如，Ti、Pt以及Au，并且可以利用快速热处理工序形成欧姆接触。如图2A所示，欧姆接触层33可以包括部分环形的圆形部分33a以及在圆形部分的外侧突出的突出部33b。突出部33b可以设置为用于增加垫40的连接的连接面积。
表面保护层35可以在形成沟槽37期间保护上部镜31和欧姆接触层33。表面保护层35尤其可以用作蚀刻掩模。表面保护层35利用光透射性物质形成，可以利用例如硅氧化膜或者硅氮化膜形成。表面保护层35还可以以表面保护层内光波长的1/4的整数倍的厚度形成。例如，在表面保护层35由Si3N4形成的情形下，可以形成为大约118nm的整数倍的厚度。并且，表面保护层35可以形成为具有拉伸(tensile)应变，为此，可以在例如，250℃形成。
沟槽37贯通上部镜31、孔形成层29以及活性层17，并且可以贯通下部镜25的部分厚度。沟槽37尤其可以形成为环形而在内部限定隔绝区域，在该隔绝区域形成有发射器150。沟槽37的宽度可以在例如，20μm至30μm的范围内形成，但并不特别限于此。并且，虽然沟槽37的形状为外侧壁具有圆形而内侧包括凹陷部和突出部，但并不限于此，可以形成为多种形状的环形。
虽然图2B中示出了除窗口层29w之外的区域均为氧化层29x的情形，但沟槽37外侧可以残留有如窗口层29w的非氧化层。被沟槽37围绕的隔绝区域内的孔形成层29中，除了窗口层29w之外，均被氧化而成为氧化层29x。
沟槽37通过防止供应到发射器150的电流流向除了孔(窗口层29w)以外的其他区域而改善光效率。
氧化孔29a形成为暴露孔形成层29。为此，氧化孔29a可以贯通上部镜31和孔形成层29，进一步，可以贯通活性层27并贯通下部镜25的部分厚度。氧化孔29a也可以贯通表面保护层35。
氧化孔29a布置在欧姆接触层33的外侧，尤其可以布置在突出部33b之间。进一步，氧化孔29a形成在被沟槽37围绕的隔绝区域上。通过将氧化孔29a布置在与沟槽37隔开的隔绝区域上，从而可以防止因形成沟槽37而产生的缺陷在形成氧化层29x期间移动到孔。并且，通过使欧姆接触层33形成为具有突出部33b，可以将氧化孔29a设置成彼此更加靠近，据此，可以减小发射器150的尺寸。
并且，氧化孔29a可以形成为分别小于突出部33b的尺寸的尺寸。例如，氧化孔29a的平面面积可以小于突出部33b的平面面积。可以使氧化孔29a的尺寸相对较小，从而抑制在形成氧化层后通过氧化孔的水分渗透。例如，氧化孔29a的深度可以为大约3μm，孔直径可以为大约4μm。
通过所述氧化孔29a氧化孔形成层29，从而限定氧化层29x和窗口层29w。此时，暴露在氧化孔29a的侧壁的上部镜31、活性层27以及下部镜25也可以被部分氧化。根据本实施例，可以利用氧化孔29a形成孔而不是利用沟槽37形成孔，这样可以在使隔绝区域的尺寸相对较大的同时精细地形成小尺寸的孔，并且可以节约氧化工序所需的时间。进一步，由于可以相对较大地形成隔绝区域的尺寸，因此可以使欧姆接触层33的宽度相对较大，尤其可以形成突出部33b，从而增加垫40的连接面积。
上部绝缘层39覆盖表面保护层35，并且覆盖沟槽37以及氧化孔29a。暴露在沟槽37和氧化孔29a内的上部镜35、氧化层29x、活性层27以及下部镜25可以被上部绝缘层39覆盖而绝缘。上部绝缘层39可以利用光透射性物质形成，例如，可以利用硅氧化膜或者硅氮化膜形成。上部绝缘层39还可以以上部绝缘层内光波长的1/4的整数倍的厚度形成。例如，上部绝缘层39在利用Si3N4形成的情形下，可以形成为大约200nm、300mm或者500nm的厚度。并且，上部绝缘层39可以形成为具有拉伸(tensile)应变，为此，可以在例如250℃形成。
此外，形成有贯通上部绝缘层39和表面保护层35而暴露欧姆接触层33的通孔39a。通孔39a布置为与欧姆接触层33的突出部33b对应。如图2A所示，通孔39a可以形成为将突出部33b和圆形部分33a一起暴露。虽然在图2A中示出了通孔39a为四边形的情形，但它们的形状并不受特别限制，也可以为圆形。
此外，垫40和连接部41可以布置在上部绝缘层39上。垫40作为用于焊接线的区域，遍布相对较广泛的区域而布置。垫40可以布置在例如，沟槽37的外侧，因此，可以减少寄生电容。
此外，连接部41电连接垫40和欧姆接触层33。连接部41可以通过通孔39a连接到欧姆接触层33。连接部41可以沿欧姆接触层33具有部分环形的圆形部分，环形的圆形部分内侧设置有可以发射激光束的开口部41a。
垫40和连接部41可以由相同金属材料形成，例如，可以由Ti/Pt/Au形成。垫40和连接部41可以以大约2μm以上的厚度形成。
此外，下部电极51布置在基板21下部，可以用作例如，n-垫。在基板21为GaAs基板的情形下，作为一例，下部电极51可以形成为AuGe/Ni/Au
Figure BDA0003233927700000101
图3A、图3B、图4A、图4B、图5A以及图5B是用于说明根据本公开的一实施例的VCSEL的制造方法的示意性的平面图以及剖面图。各剖面图为沿对应的平面图的截取线A-A截取的图。
首先，参照图3A和图3B，在基板21上形成有半导体层23、25、27、29、31，并且形成有欧姆接触层33。
基板21可以为例如，n型GaAs基板。半导体层可以包括缓冲层23、下部镜25、活性层27、孔形成层29以及上部镜31。半导体层可以利用例如金属有机化学气相生长法或者分子束外延等外延生长技术形成。
缓冲层23可以在基板21上利用例如GaAs层来形成。下部镜25形成在缓冲层23上，并且在下部镜25上可以依次形成活性层27、孔形成层29以及上部镜31。下部镜25以及上部镜31分别可以通过反复层叠Al组成不同的AlGaAs/AlGaAs而形成。由于在先针对下部镜25、活性层27、孔形成层29以及上部镜31的具体结构已进行了详细说明，为了避免重复，此处省略其说明。
在上部镜31上形成欧姆接触层33。欧姆接触层33形成为包括部分环形的圆形部分33a和从圆形部分33a向外部突出的突出部33b。对于欧姆接触层33而言，可以利用剥离技术形成金属层之后，通过快速热处理工序进行热处理。金属层可以利用例如Ti/Pt/Au形成，分别可以形成为大约
Figure BDA0003233927700000102
以及
Figure BDA0003233927700000111
的厚度。通过热处理，欧姆接触层33和上部镜31之间可以形成良好的欧姆接触。
虽然在本实施例中示出了在基板21上部形成有一个欧姆接触层33的情形，但基板21可以具有例如，10mm尺寸的直径，在基板21上可以在每个元件区域形成有多个欧姆接触层33。
并且，虽然所述欧姆接触层33可以将负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂用作掩模而形成，但正性光致抗蚀剂更适合形成高密度阵列。
参照图4A和图4B，形成有覆盖上部镜31和欧姆接触层33的表面保护层35。表面保护层35在形成沟槽37和氧化孔29a期间保护上部镜31。
表面保护层35可以利用例如，Si3N4或者SiO2形成，并且可以形成为表面保护层35内光波长的1/4的整数倍的厚度。例如，在表面保护层35利用Si3N4形成时，厚度可以形成为大约118nm的整数倍的厚度。
接下来，在表面保护层35上形成光致抗蚀剂并且将光致抗蚀剂用作掩模而进行蚀刻工序，从而形成沟槽37和氧化孔29a。通过沟槽37而形成被沟槽37围绕的隔绝区域，氧化孔29a在隔绝区域内布置在欧姆接触层33的周围，并且与沟槽37相隔。光致抗蚀剂可以在蚀刻工序结束后被去除。
沟槽37和氧化孔29a可以贯通表面保护层35、上部镜31、孔形成层29、活性层27，并且可以贯通下部镜25的一部分厚度。
进一步，氧化孔29a可以布置在突出部33b之间，并且具有小于突出部33b的尺寸。氧化孔29a的深度为大约3μm，在入口侧，直径(或者宽度)为大约4μm，侧壁可以以大约80度倾斜。氧化孔29a的形状可以有多种，对此将在后面参照图9A至图9C详细说明。使欧姆接触层33形成为具有突出部33b，从而可以减小圆形部分33a的宽度，据此，可以减小氧化孔29a之间的间距。
接下来，氧化通过氧化孔29a暴露的孔形成层29。可以在例如，400℃至430℃的范围内进行氧化，并且可以调节孔形成层29的Al组成比且设定温度和组成，以相比下部镜25和上部镜31内的层，显示出10倍以上的氧化率。
通过氧化工序，在沟槽37和氧化孔29a周围的孔形成层29形成氧化层29x。氧化层29x通过沟槽37和暴露在氧化孔29a的内壁的孔形成层29向孔形成层29的内部进行。据此，被欧姆接触层33围绕的区域下部形成有窗口层(孔)29w。此外，如图4B所示，氧化层29x的一部分也可以形成在沟槽37的外侧区域。
由于在400℃至430℃的相对高温下进行氧化，因此在形成沟槽37时，生成的表面缺陷可以移动。此时，由于氧化孔29a布置在隔绝区域内，因此可以防止缺陷向窗口层29w侧移动。
参照图5A和图5B，在表面保护层35上形成上部绝缘层39。上部绝缘层39可以利用光透射性物质形成，例如，可以由Si3N4或者SiO2形成。上部绝缘层39覆盖沟槽37和氧化孔29a的侧壁和底部，从而使暴露在沟槽37和氧化孔29a内的半导体层绝缘。
此外，通过图案化上部绝缘层39以及表面保护层35而形成暴露欧姆接触层33的通孔39a。如图5A所示，通孔39a可以对应于欧姆接触层33的突出部33b而形成。
虽然未在图中示出，但在形成通孔39a时，可以一起形成用于分离基板21上形成的多个元件区域的元件的元件分离区域，例如，划线。划线通过蚀刻表面保护层35和上部绝缘层39而形成，可以防止在后期进行用于分离元件的划片工序时表面保护层35和上部绝缘层39被剥离。
接下来，形成如图1所示的垫40和连接部41。垫40和连接部41可以利用剥离技术形成，可以利用例如，Ti/Pt/Au形成。并且，在基板21下部面可以形成下部电极51。
此后，通过沿划线分割各个元件而完成图1的VCSEL。
图6是根据本公开的又一实施例的VCSEL的示意性的平面图，图7A是放大示出图6的发射器阵列的一部分的示意性的平面图，图7B是沿图7A的截取线B-B截取的剖面图，图7C是沿图7A的截取线C-C截取的剖面图。
参照图6、图7A、图7B和图7C，根据本实施例的VCSEL 200与参照图1、图2A以及图2B说明的VCSEL 100大致相似，但是在包括多个发射器阵列250，据此，在沟槽37和垫40的形状变形的方面有差异。为了避免重复，针对相同内容省略详细说明。
沟槽37形成为环形，在内部限定隔绝区域。发射器阵列250可以布置在被环形的沟槽37围绕的隔绝区域内，垫40位于沟槽37外侧。发射器阵列250内的发射器可以如图所示地排列为例如，蜂巢状。
垫40可以与阵列区域250相邻且形成在基板21上的一侧。如图6所示，在本实施例中，垫40可以遍布沟槽37外部的广阔的区域而布置，因此易于电连接。然而，本公开并不一定限于此，也可以以与图1相似的形状成有垫40。
此外，沟槽37以相对于垫40的厚度宽的宽度形成。例如，垫40可以以2μm至6μm的厚度形成，沟槽37可以形成为具有20μm至30μm的相对较宽的宽度。据此，可以通过沟槽37防止连接部41短路。
如图7A所示，在各发射器区域形成有欧姆接触层33、氧化孔29a、通孔39a，并且在连接部41形成可以发射激光的开口部41a。各发射器如参照图1、图2A以及图2B所说明，包括下部镜25、活性层25、孔形成层29以及上部镜31。并且，孔形成层29包括氧化层29x和窗口层29w。除了窗口层29w，发射器阵列250内的孔形成层29均为氧化层29x，因此，电流的流动被限制在窗口层29w。发射器阵列250内的各发射器的基本结构与在先说明的发射器150相同。
在各个发射器内可以形成有欧姆接触层33，如在先所说明，欧姆接触层33可以包括一部分环形的圆形部分33a和突出部33b。并且，在各发射器区域，氧化孔29a布置在突出部33b之间，通孔39a对应于突出部33b而形成。形成在各发射器的氧化孔29a和通孔39a与形成在在先说明的实施例的发射器150中的相同。尤其是，通过在每个发射器单独形成氧化孔29a，可以使氧化孔29a的尺寸小于突出部33b的尺寸，从而提高元件的可靠性。
此外，连接垫40和欧姆接触层33的连接部41可以通过通孔39a连接到各发射器。发射器可以均并联连接。然而，虽然在先实施例中以连接部41具有部分环形的情形进行了说明，但如图所示，可以具有形成圆形开口部41a的台面形状。
进一步，连接部41也可以将沟槽37全部覆盖，据此，可以进一步防止连接部41在沟槽37断路。
由于具有发射器阵列250的VCSEL 200的制造方法与在先说明的VCSEL 100的制造方法大致相似，因此省略详细说明。
根据本实施例，发射器阵列250内的发射器不会通过沟槽而彼此分离。因此，可以防止连接部41在阶梯差显著的沟槽内断路。进一步，可以防止因形成沟槽而产生的表面缺陷导致窗口层29w损伤的情形，从而可以提供高可靠性的发射器阵列。
图8是用于说明欧姆接触层的变形例的示意性的平面图。
参照图8，虽然在先实施例中欧姆接触层33包括部分环形的圆形部分33a和突出部33b，但本实施例中欧姆接触层133包括环形的圆形部分133a和突出部133b。即，在本实施例中，圆形部分133a具有预定宽度且封闭的圆形环形状，突出部133b布置为彼此以预定间隔相隔且对称。氧化孔布置在突出部133b之间。
通过对称地形成欧姆接触层133，可以使形成在内部的孔29w形成为更接近圆形的形状。
在先实施例中，氧化孔29a布置在欧姆接触层33的周围，并且分别具有椭圆形状。氧化孔29a的长轴分别沿与连接发射器150的中心和氧化孔29a的中心的直线垂直的方向布置。因此，被利用氧化孔29a形成的氧化层29x围绕的窗口层(孔)29w的形状与圆形大致相近。
然而，本公开并不将氧化孔29a的形状限于椭圆，也可以对氧化孔29a的形状进行多种变形。图9A至图9C是用于说明用于形成氧化层的氧化孔的多种变形例的示意性的平面图。
如图9A所示，氧化孔29b可以具有圆形。椭圆形或者圆形的氧化孔29a、29b易于图案化，并且可以提高形成在其上部的上部绝缘层39或者连接部41的稳定性。此外，如图9B所示，氧化孔29c具有正方形或者矩形，并且可以布置在对应于正六边形的各顶点的位置。并且，如图9C所示，氧化孔29c具有四边形，并且靠近发射器的中心的边可以凹陷地形成。
并且，虽然未示出，但也可以将围绕发射器的中心的氧化孔的数量布置为大于6，据此，可以使孔的形状更接近圆形。
虽然以上对本公开的多种实施例进行了说明，但本公开并不限于这些实施例。并且，只要不脱离本公开的技术思想，针对一个实施例所说明的内容或者构成要素可以应用于其他实施例。

Claims (20)

1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：
下部镜；
上部镜；
活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；
孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；
环形的沟槽，贯通所述上部镜、所述孔形成层以及所述活性层且在内部限定隔绝区域；以及
多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层。
2.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述沟槽贯通所述下部镜的部分厚度。
3.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
欧姆接触层，布置在所述上部镜上，
其中，所述欧姆接触层包括圆形环形状的圆形部分和向所述圆形部分的外侧突出的突出部，
所述氧化孔布置在所述突出部之间。
4.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述圆形环形状为一部分被切割的部分环形。
5.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述欧姆接触层具有对称结构，所述突出部彼此以相同间隔相隔。
6.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述氧化孔具有椭圆形状。
7.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述氧化孔具有圆形或者四边形形状。
8.如权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
覆盖所述欧姆接触层和所述上部镜的表面保护层和布置在所述表面保护层上的上部绝缘层，
其中，所述沟槽和所述氧化孔贯通所述表面保护层，
所述上部绝缘层覆盖所述沟槽和所述氧化孔。
9.如权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
多个通孔，贯通所述上部绝缘层和所述表面保护层而暴露所述欧姆接触层，
其中，所述通孔布置为与所述突出部对应。
10.如权利要求9所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
垫和连接部，布置在所述上部绝缘层上，
其中，所述垫布置在所述沟槽的外侧，
所述连接部从所述垫延伸而通过所述通孔电连接到所述欧姆接触层。
11.一种具有发射器阵列的垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：
下部镜；
上部镜；
活性层，设置在所述下部镜和所述上部镜之间；
孔形成层，设置在所述上部镜和所述活性层之间，并且具有氧化层和被所述氧化层围绕的窗口层；
环形的沟槽，贯通所述上部镜、所述孔形成层以及所述活性层而在内部限定隔绝区域；以及
多个氧化孔，布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，并且贯通所述上部镜和所述孔形成层，
其中，所述发射器阵列布置在被所述沟槽围绕的隔绝区域内，
所述多个氧化孔布置为与所述发射器阵列内的发射器对应。
12.如权利要求11所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述沟槽贯通从所述上部镜至所述下部镜的部分厚度而形成。
13.如权利要求11所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
欧姆接触层，与各个发射器对应而布置在所述上部镜上，
其中，各个欧姆接触层包括圆形环形状的圆形部分和向所述圆形部分的外侧突出的突出部，
所述氧化孔布置在所述突出部之间。
14.如权利要求13所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述欧姆接触层的圆形环形状为一部分被切割的部分环形。
15.如权利要求13所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述欧姆接触层具有对称结构，所述突出部彼此以相同间隔相隔。
16.如权利要求13所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
覆盖所述欧姆接触层和所述上部镜的表面保护层和布置在所述表面保护层上的上部绝缘层，
其中，所述沟槽和所述氧化孔贯通所述表面保护层，
所述上部绝缘层覆盖所述沟槽和所述氧化孔。
17.如权利要求16所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
多个通孔，贯通所述上部绝缘层和所述表面保护层而暴露所述欧姆接触层，
其中，所述通孔布置为与所述突出部对应。
18.如权利要求17所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，还包括：
垫和连接部，布置在所述上部绝缘层上，
其中，所述垫布置在所述沟槽的外侧，
所述连接部从所述垫延伸而通过所述通孔电连接到所述欧姆接触层。
19.如权利要求18所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述连接部具有包括与各发射器对应的圆形开口部的台面形状。
20.如权利要求11所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，
所述氧化孔具有椭圆形、圆形或者四边形形状。
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