CN117712830A - 一种垂直腔面发射激光器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。上述垂直腔面发射激光器，包括：GaAs衬底，以及在所述GaAs衬底上依次设置的GaAs缓冲层、N型DBR层、N型限制层、多量子阱有源层、P型限制层、P型DBR层、P型GaAs帽子层和导电增透膜层；其中，所述P型DBR层局部区域通过离子注入形成贯通所述P型DBR层的环状离子注入带，所述环状离子注入带将所述P型DBR层分成环内的第一非离子注入区，以及环外的第二非离子注入区，且所述第二非离子注入区将所述环状离子注入带完全包围。该结构可以实现单一激光模式，同时具有输出功率高、低阈值电流，器件可靠性高和加工过程简易的优点。
Description
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种垂直腔面发射激光器及其制作方法。
背景技术
垂直腔面发射激光器（简称VCSEL芯片）是一种面发射半导体激光器，出射光束为圆形，发散角小，易与光纤及其他光学元件耦合且效率高，可以实现高速调制，能够应用于长距离、高速率的光纤通信系统。有源区体积小，容易实现单纵模、低阈值的工作，且有较长的器件寿命，器件在封装前就可以对芯片进行检测分选，极大降低了产品的成本。
现有技术提供一些VCSEL芯片主要利用湿法氧化形成氧化限制层，该工艺存在氧化工艺不稳定，均匀性差，对外延材料要求高。还有一些现有技术则采用离子注入的方式制备氧化限制层，该方法对于外延结构的破坏较大，降低了器件稳定性和可靠性。此外，随着行业的发展及器件应用需求的进一步提高，对具有单一激光模式、输出功率高、发散角小的VCSEL芯片需求越来越高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制作方法，以解决现有技术中存在的器件可靠性差、激光模式输出不单一、激光功率低中的至少一个技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是：
本发明的第一个方面是提供一种垂直腔面发射激光器，包括：
GaAs衬底；
以及在所述GaAs衬底上依次设置的GaAs缓冲层、N型DBR层、N型限制层、多量子阱有源层、P型限制层、P型DBR层、P型GaAs帽子层和导电增透膜层；
其中，所述P型DBR层局部区域通过离子注入形成贯通所述P型DBR层的环状离子注入带，所述环状离子注入带将所述P型DBR层分成环内的第一非离子注入区，以及环外的第二非离子注入区，且所述第二非离子注入区将所述环状离子注入带完全包围；
所述P型DBR层紧邻所述导电增透膜层的局部表面设置有P型GaAs帽子层，且所述P型GaAs帽子层嵌入至所述导电增透膜层中；所述P型GaAs帽子层设置于所述第一非离子注入区的正上方，所述P型GaAs帽子层的外沿不超过所述第一非离子注入区；
所述导电增透膜层远离所述GaAs衬底一侧的表面设置有P面电极，所述P面电极具有出光孔，所述出光孔与所述第一非离子注入区形状相适配。
进一步地，所述P型GaAs帽子层采用辐射状图案化结构，包括GaAs中心区，以及均匀排布在所述GaAs中心区外沿的若干个GaAs欧姆接触块。
进一步地，所述P型GaAs帽子层的厚度为180nm～220nm。
进一步地，还包括氮化硅增透膜层，所述氮化硅增透膜层覆盖于晶片的侧壁和上表面排除P面电极焊线区外的全部区域，所述出光孔上方氮化硅增透膜层的厚度d=kλ/（4n），其中d为氮化硅增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为氮化硅折射率。
进一步地，所述导电增透膜层的材料选自ITO、AZO、FTO和ATO中至少一种；
所述导电增透膜层的厚度d=kλ/（4n），其中d为导电增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为导电增透膜层折射率。
进一步地，所述激光器上表面为矩形，所述出光孔设置于所述P面电极一侧，所述出光孔采用圆形结构。
进一步地，所述P面电极的厚度为3.5μm～4μm，所述P面电极的制备材料采用依次设置的Cr/Ti/Pt/Au金属材料。
进一步地，所述出光孔的孔径不小于所述环状离子注入带内径。
本发明的另一方面是提供一种上述垂直腔面发射激光器的制作方法，所述制作方法包括：
S1、在GaAs衬底上，利用MOCVD生长出AlGaAs激光外延片；
S2、在外延片上，采用有机溶液清洗方式，利用正胶光刻，制作图案化P型GaAs帽子层图形，进行腐蚀得到P型GaAs帽子层；
S3、采用有机清洗方式清洗晶片，利用PECVD方法在晶片表面制备二氧化硅保护膜层，利用正胶套刻，制作环状离子注入带图案化保护图形，通过ICP蚀刻图案化区域；
S4、利用离子注入机，对环状离子注入带图案化区域进行线性分区注入能量，在P型DBR层形成高电阻区域，注入深度直至P型限制层上表面停止；
S5、采用氟化铵腐蚀液去除表面二氧化硅保护膜层，利用溅射的方式，在晶圆表面制备导电增透膜层；
S6、利用有机溶液清洗晶片，采用负胶套刻方式，电子束蒸镀，并配合负胶剥离，在导电增透膜层表面制作P面电极；
S7、采用正胶套刻方式制作出切割道图形，通过ICP刻蚀制作切割道，蚀刻深度至N型DBR层上表面；
S8、利用氨水溶液清洗晶片，通过PECVD沉积氮化硅增透膜层，利用正性光刻胶制作焊线图形，通过显影液将P面电极表面焊线图形显现出来，利用ICP刻蚀掉焊线图形区域的氮化硅材料；
S9、利用机械研磨进行GaAs衬底减薄，进行CMP抛光后通过酸性溶液清洗背面，利用电子束蒸镀方式，蒸镀N面电极，并进行高温熔合；
S10、最后以固定的间距，将芯片切割分开，形成单颗芯片并进行AOI分选。
进一步地，S4中离子注入的方法为：注入离子为H+，注入在低温100℃下进行，注入过程从外延片最表面P型GaAs帽子层向下分区，分4个注入深度区域进行，第一深度区域0nm～500nm，能量30keV，剂量2.5E14；第二深度区域500nm～1000nm，能量120keV，剂量3E14；第三深度区域1000nm～1500nm，能量180keV，剂量3.5E14；第四深度区域1500nm～2500nm，能量240keV，剂量4E14。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
1. 本申请提供的垂直腔面发射激光器，优化了离子注入区域和电流注入通道，高电阻结构的环状离子注入带形成电流限制和出光限制，环状离子注入带外侧的第二非离子注入区将环状离子注入带完全包围进一步起到稳固作用，所制备的垂直腔面发射激光器结构完整度高，器件可靠性得到了大幅度提升。环内区域正上方设置与P型DBR层和金属材料之间具有良好欧姆接触的P型GaAs帽子层，上述结构能够引导电流汇聚到环状离子注入带的环内，也即实现了出光孔中心成为电流注入的通道，从而增强出光功率。
2. 本申请采用了图案化P型GaAs 帽子层的结构，该结构能够使电流较为集中地灌注到出光孔中心位置，从而增大了基模的增益作用，对高阶模的增益影响很小，有利于实现器件单模输出。此外，该结构还可以保证外圈与P型DBR层之间具有一定的欧姆接触面积，防止注入电压过高导致器件过热和损坏，进一步提高器件可靠性。
3. 采用分区离子注入方式制作环状离子注入带，线性分区对外延层注入能量，精准注入，形成高电阻区域，形成电流限制和出光限制，减少环状离子注入带制备对于器件的不良影响。
4. 利用溅射的方式制备透明导电增透膜层与P型GaAs帽子层之间可以直接形成良好的欧姆接触，无需高温融合；采用负胶套刻方式，电子束蒸镀，并配合负胶剥离，在透明导电增透膜层表面制作P面电极，P面电极可与透明导电增透膜层直接形成良好的欧姆接触，无需高温熔合，操作方便。避免熔合后接触界面发生互相扩散，造成界面不平整粗糙，从而不会影响出光面的出光质量。
5. 采用正胶套刻方式，制作切割道图形，通过ICP蚀刻切割道，避免刀片直接切割影响外延结构，影响器件性能及可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构示意图；
图2为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成图案化P型GaAs帽子层的结构示意图；
图3为图案化P型GaAs 帽子层的结构示意图；
图4为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成二氧化硅保护膜层的结构示意图；
图5为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成环状离子注入带的结构示意图；
图6为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成环状离子注入带的另一视角结构示意图；
图7为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成P面电极的结构示意图；
图8为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成切割道的结构示意图；
图9为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成切割道的另一视角结构示意图；
图10为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器结构示意图；
附图说明：1、GaAs衬底；2、GaAs缓冲层；3、N型DBR层；4、N型限制层；5、多量子阱有源层；6、P型限制层；7、P型DBR层；8、P型GaAs 帽子层；9、环状离子注入带；10、导电增透膜层；11、P面电极；12、切割道；13、氮化硅增透膜层；14、N面电极；15、出光孔；16、第一非离子注入区；17、第二非离子注入区；18、GaAs中心区；19、GaAs欧姆接触块；20、二氧化硅保护膜层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
以下结合具体实施例对本申请进行进一步详细说明：
实施例1
本实施例提供垂直腔面发射激光器，图10为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器结构示意图。具体来说，本申请提供的结构如下，请参照图10，一种垂直腔面发射激光器，包括：GaAs衬底1，以及在GaAs衬底1上依次设置的GaAs缓冲层2、N型DBR层3、N型限制层4、多量子阱有源层5、P型限制层6、P型DBR层7、P型GaAs帽子层8和导电增透膜层10；其中，P型DBR层7局部区域通过离子注入形成贯通P型DBR层7的环状离子注入带9，环状离子注入带9将P型DBR层7分成环内的第一非离子注入区16，以及环外的第二非离子注入区17，且第二非离子注入区17将环状离子注入带9完全包围；P型DBR层7紧邻导电增透膜层10的局部表面设置有P型GaAs帽子层8，且P型GaAs帽子层8嵌入至导电增透膜层10中；P型GaAs帽子层8设置于第一非离子注入区16的正上方，P型GaAs帽子层8的外沿不超过第一非离子注入区16；导电增透膜层10远离GaAs衬底1一侧的表面设置有P面电极11，P面电极11具有出光孔15，出光孔15与第一非离子注入区16形状相适配。
上述提供的垂直腔面发射激光器的结构对离子注入区域和电流注入通道进行优化，具有高电阻结构的环状离子注入带9，形成电流限制和出光限制，上述结构的环状离子注入带9因离子注入造成的DBR结构破坏面积较小，且环状离子注入带9外侧的第二非离子注入区17将环状离子注入带9完全包围进一步起到稳固作用，所制备的垂直腔面发射激光器结构完整度高，器件可靠性得到了大幅度提升。同时在本申请实施例的方案中，基于上述环状离子注入带9的结构，将环内区域正上方设置与P型DBR层7和金属材料之间具有良好欧姆接触的P型GaAs帽子层8，上述结构能够引导电流汇聚到环状离子注入带9的环内，也即实现了出光孔15中心成为电流注入的通道，从而增强出光功率。
根据一些优选的实施方案，图3为图案化P型GaAs 帽子层的结构示意图，请结合图3，P型GaAs帽子层8采用辐射状图案化结构，包括内圈的GaAs中心区18，以及均匀排布在GaAs中心区18外沿的若干个GaAs欧姆接触块19。
通过采用上述结构，能够使电流较为集中地灌注到出光孔15中心位置，从而增大了基模的增益作用，对高阶模的增益影响很小，有利于实现器件单模输出。此外，该结构还可以保证外圈与P型DBR层7之间具有一定的欧姆接触面积，防止注入电压过高导致器件过热和损坏，进一步提高器件可靠性。
在一些具体的实施方式中，P型GaAs帽子层8的厚度为180nm～220nm。
氮化硅增透膜层13对器件起到绝缘保护、防止水汽影响的作用。在一些优选的实施例中，该垂直腔面发射激光器还包括氮化硅增透膜层13，氮化硅增透膜层13覆盖于晶片的侧壁和上表面排除P面电极11焊线区外的全部区域，出光孔15上方氮化硅增透膜层13的厚度d=kλ/（4n），其中d为氮化硅增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为氮化硅折射率。
导电增透膜层10能够用于表面电流传导增强出光功率，导电增透膜层10的材料选自ITO、AZO、FTO和ATO中至少一种；进一步地，导电增透膜层10的材料采用ITO。导电增透膜层10的厚度d=kλ/（4n），其中d为导电增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为导电增透膜层折射率。
通过在出光孔15上依次采用导电增透膜层10和氮化硅增透膜层13，整体设计增大了基模与高阶模之间的损耗差，增强基模，从而实现单一激光模式输出。
在一些优选的实施例中，激光器上表面为矩形，出光孔15设置于P面电极11一侧，另一侧提供较大面积作为焊线区域使用，出光孔15采用圆形结构；P面电极11的厚度为3.5μm～4μm，P面电极11的制备材料采用依次设置的Cr/Ti/Pt/Au金属材料。出光孔15孔径不小于环状离子注入带9内径。
由以上可知，本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器，具有以下优点：
1. 本申请提供的垂直腔面发射激光器，改进了环状离子注入带9和P型GaAs帽子层8的结构，高电阻结构的环状离子注入带9形成电流限制和出光限制，环状离子注入带9外侧的第二非离子注入区17将环状离子注入带9完全包围进一步起到稳固作用，所制备的垂直腔面发射激光器结构完整度高，器件可靠性得到了大幅度提升。环内区域正上方设置与P型DBR层7和金属材料之间具有良好欧姆接触的P型GaAs帽子层8，上述结构能够引导电流汇聚到环状离子注入带9的环内，也即实现了出光孔15中心成为电流注入的通道，从而增强出光功率。
2. 本申请采用了图案化P型GaAs 帽子层8的结构，通过采用上述结构，能够使电流较为集中地灌注到出光孔15中心位置，从而增大了基模的增益作用，对高阶模的增益影响很小，有利于实现器件单模输出。此外，该结构还可以保证外圈与P型DBR层7之间具有一定的欧姆接触面积，防止注入电压过高导致器件过热和损坏，进一步提高器件可靠性。
实施例2
请结合图1～图10，本实施例提供了垂直腔面发射激光器的制作方法，制作方法包括：
（1）图1为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构示意图，请结合图1，提供一GaAs衬底1作为外延结构生长衬底；在GaAs衬底1上，利用MOCVD（金属有机化学气相沉积）依次生长GaAs缓冲层2、N型DBR层3、N型限制层4、多量子阱有源层5、P型限制层6、P型DBR层7和P型GaAs帽子层8，P型GaAs帽子层8厚度为180nm～220nm；其中N型DBR层3的生长对数为40对，P型DBR层7生长对数为20对；
（2）图2为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成图案化P型GaAs 帽子层的结构示意图；图3为图案化P型GaAs 帽子层的结构示意图；请结合图2和图3，在外延片上，采用有机溶液清洗方式，利用正胶光刻，制作图案化P型GaAs帽子层8图形，配置体积比为1:2:20的磷酸、双氧水、水的混合液对GaAs材料进行腐蚀，得到P型GaAs帽子层8，采用光阻去除液去除表面光刻胶，并使用等离子去胶设备，去除残胶；
（3）图4为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成二氧化硅保护膜层的结构示意图；请结合图4，采用有机清洗方式清洗晶片，利用PECVD方法在晶片表面制备二氧化硅保护膜层20，厚度为3μm，利用正胶套刻，制作环状离子注入带9图案化保护图形，再通过ICP蚀刻图案化区域，需保证图案化区域留有一定厚度的底膜，底膜厚度为300nm～400nm，ICP蚀刻后，使用光阻去除液去除表面光刻胶，使用等离子去胶设备，去除残胶，并进行有机清洗晶片；
（4）图5为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成环状离子注入带的结构示意图；图6为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成环状离子注入带的另一视角结构示意图；请结合图5和图6，利用离子注入机，对环状离子注入带9图案化区域进行线性分区注入能量，形成高电阻区域，注入深度直至P型限制层6停止，注入离子为H+，注入在低温100℃下进行，注入过程从外延片最表面P型GaAs 帽子层8向下分区，分4个注入深度区域进行，第一深度区域0nm～500nm，能量30keV，剂量2.5E14；第二深度区域500nm～1000nm，能量120keV，剂量3E14；第三深度区域1000nm～1500nm，能量180keV，剂量3.5E14；第四深度区域1500nm～2500nm，能量240keV，剂量4E14；注入总深度2.5μm，总剂量1.3E15；
（5）图7为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成P面电极的结构示意图；请结合图7，注入完成后晶片采用氟化铵腐蚀液去除表面二氧化硅保护膜层20，利用溅射的方式，在晶圆表面沉积ITO得到导电增透膜层10，所采用的溅射温度为130℃，氧流量为15sccm，厚度d=kλ/（4n），其中d为导电增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为导电增透膜层折射率；利用有机溶液清洗晶片，采用负胶套刻方式，电子束蒸镀，并配合lift-off工艺剥离，在导电增透膜层10表面制作出P面电极11，P面电极11厚度为40000埃，制备材料依次包括Cr/Ti/Pt/Au金属材料，出光孔15直径大于或者等于环状离子注入带9内径，利用去胶溶液去除表面光刻胶，并进行晶片表面有机清洗；
（6）图8为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成切割道的结构示意图；图9为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器外延结构形成切割道的另一视角结构示意图；请结合图8和图9，采用正胶套刻方式制作出切割道12图形，通过ICP刻蚀，刻蚀出具有一定宽度的切割道12，刻蚀过程利用OES进行监控，蚀刻深度至N型DBR层3停止，ICP刻蚀功率300W，压力20mTOrr，BCl3流量15sccm，Cl2流量10sccm，N2流量20sccm，SF6流量30sccm，利用去胶溶液去除表面光刻胶；
图10为本申请一些实施例所示垂直腔面发射激光器结构示意图，以下步骤（7）～步骤（9）请结合图10来说明：
（7）利用弱碱氨水溶液清洗蚀刻后的晶片，通过PECVD沉积SiN，沉积温度320℃，沉积厚度d=kλ/（4n），其中d为氮化硅增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为氮化硅折射率，得到氮化硅增透膜层13；利用正性光刻胶制作焊线图形，通过显影液将P面电极11表面焊线图形显现出来，利用ICP刻蚀掉焊线图形区域的SiN，进一步去胶溶液去除表面光刻胶，并进行晶片表面有机清洗；
（8）利用机械研磨进行GaAs衬底1减薄，进行CMP抛光后通过稀盐酸溶液清洗背面，利用电子束蒸镀方式，蒸镀N面电极14，厚度3600埃，材料依次为AuGeNi/Au，并进行360℃高温熔合；
（9）最后以固定的间距，进行晶圆测试，采用刀片切割方式沿着预设的切割道12将芯片切割分开，形成单颗芯粒并进行AOI分选。
由以上可知，本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器的制作方法，具有以下优点：
1. 采用分区离子注入方式制作环状离子注入带9，该方法先通过在P型DBR层7表面沉积SiO2制作二氧化硅保护膜层20，制作图案化保护通过ICP蚀刻图案化区域，图案化区域留有一定厚度的底膜，避免直接作用造成P型DBR层7表面粗糙，然后利用离子注入方式，线性分区对外延层注入能量，精准注入，形成高电阻区域，形成电流限制和出光限制，减少环状离子注入带9制备对于器件的不良影响。
2. 利用溅射的方式制备透明导电增透膜层10，ITO与P型GaAs帽子层8之间可以直接形成良好的欧姆接触，无需高温融合；采用负胶套刻方式，电子束蒸镀，并配合负胶剥离，在ITO表面制作P面电极11，P面电极11可与ITO直接形成良好的欧姆接触，无需高温熔合，操作方便。避免熔合后接触界面发生互相扩散，造成界面不平整粗糙，从而不会影响出光面的出光质量。
3. 采用正胶套刻方式，制作切割道12图形，通过ICP蚀刻切割道12，避免刀片直接切割影响外延结构，影响器件性能及可靠性。
由于本申请实施例提供的垂直腔面发射激光器的制作方法得到的为上述实施例1中的垂直腔面发射激光器，因而其同样具备上述实施例1中的垂直腔面发射激光器的优点，在此不做赘述。
本实施例中未描述的内容可以参考本申请其余部分的相关描述。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：
GaAs衬底；
以及在所述GaAs衬底上依次设置的GaAs缓冲层、N型DBR层、N型限制层、多量子阱有源层、P型限制层、P型DBR层、P型GaAs帽子层和导电增透膜层；
其中，所述P型DBR层局部区域通过离子注入形成贯通所述P型DBR层的环状离子注入带，所述环状离子注入带将所述P型DBR层分成环内的第一非离子注入区，以及环外的第二非离子注入区，且所述第二非离子注入区将所述环状离子注入带完全包围；
所述P型DBR层紧邻所述导电增透膜层的局部表面设置有P型GaAs帽子层，且所述P型GaAs帽子层嵌入至所述导电增透膜层中；所述P型GaAs帽子层设置于所述第一非离子注入区的正上方，所述P型GaAs帽子层的外沿不超过所述第一非离子注入区；
所述导电增透膜层远离所述GaAs衬底一侧的表面设置有P面电极，所述P面电极具有出光孔，所述出光孔与所述第一非离子注入区形状相适配。
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，所述P型GaAs帽子层采用辐射状图案化结构，包括GaAs中心区，以及均匀排布在所述GaAs中心区外沿的若干个GaAs欧姆接触块。
3.根据权利要求1或2所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述P型GaAs帽子层的厚度为180nm～220nm。
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，还包括氮化硅增透膜层，所述氮化硅增透膜层覆盖于晶片的侧壁和上表面排除P面电极焊线区外的全部区域，所述出光孔上方氮化硅增透膜层的厚度d=kλ/（4n），其中d为氮化硅增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为氮化硅折射率。
5.根据权利要求1或4所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述导电增透膜层的材料选自ITO、AZO、FTO和ATO中至少一种；
所述导电增透膜层的厚度d=kλ/（4n），其中d为导电增透膜层厚度，k为偶数，λ为出射激光的波长，n为导电增透膜层折射率。
6.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述激光器上表面为矩形，所述出光孔设置于所述P面电极一侧，所述出光孔采用圆形结构。
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P面电极的厚度为3.5μm～4μm，所述P面电极的制备材料采用依次设置的Cr/Ti/Pt/Au金属材料。
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，所述出光孔的孔径不小于所述环状离子注入带内径。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
S1、在GaAs衬底上，利用MOCVD生长出AlGaAs激光外延片；
S2、在外延片上，采用有机溶液清洗方式，利用正胶光刻，制作图案化P型GaAs帽子层图形，进行腐蚀得到P型GaAs帽子层；
S3、采用有机清洗方式清洗晶片，利用PECVD方法在晶片表面制备二氧化硅保护膜层，利用正胶套刻，制作环状离子注入带图案化保护图形，通过ICP蚀刻图案化区域；
S4、利用离子注入机，对环状离子注入带图案化区域进行线性分区注入能量，在P型DBR层形成高电阻区域，注入深度直至P型限制层上表面停止；
S5、采用氟化铵腐蚀液去除表面二氧化硅保护膜层，利用溅射的方式，在晶圆表面制备导电增透膜层；
S6、利用有机溶液清洗晶片，采用负胶套刻方式，电子束蒸镀，并配合负胶剥离，在导电增透膜层表面制作P面电极；
S7、采用正胶套刻方式制作出切割道图形，通过ICP刻蚀制作切割道，蚀刻深度至N型DBR层上表面；
S8、利用氨水溶液清洗晶片，通过PECVD沉积氮化硅增透膜层，利用正性光刻胶制作焊线图形，通过显影液将P面电极表面焊线图形显现出来，利用ICP刻蚀掉焊线图形区域的氮化硅材料；
S9、利用机械研磨进行GaAs衬底减薄，进行CMP抛光后通过酸性溶液清洗背面，利用电子束蒸镀方式，蒸镀N面电极，并进行高温熔合；
S10、最后以固定的间距，将芯片切割分开，形成单颗芯片并进行AOI分选。
10.根据权利要求9所述的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，S4中离子注入的方法为：注入离子为H+，注入在低温100℃下进行，注入过程从外延片最表面P型GaAs帽子层向下分区，分4个注入深度区域进行，第一深度区域0nm～500nm，能量30keV，剂量2.5E14；第二深度区域500nm～1000nm，能量120keV，剂量3E14；第三深度区域1000nm～1500nm，能量180keV，剂量3.5E14；第四深度区域1500nm～2500nm，能量240keV，剂量4E14。
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