CN117977375A - 面射型激光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种面射型激光装置及其制造方法。面射型激光装置包括第一反射镜层、主动发光层、第二反射镜层以及电流局限层。主动发光层位于第一反射镜层与第二反射镜层之间，以产生一激光光束。电流局限层位于主动发光层的上方或下方。电流局限层的为半导体层，且电流局限层的能隙宽度大于主动发光层之能隙宽度。

Description

面射型激光装置及其制造方法

技术领域

本申请涉及一种面射型激光装置及其制造方法，特别是涉及一种垂直共振腔面射型激光装置及其制造方法。

背景技术

现有的垂直共腔面射型激光至少包括P-型电极、N-型电极、用以产生光子的活性层以及分别位于活性层两侧的上布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)与下布拉格反射镜。通过对P-型电极以及N-型电极施加偏压，以对活性层注入电流来激发光子，并利用上、下两个布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)来形成垂直共振腔，可产生由元件表面(即垂直活性层方向)出射的激光光束。

在现有的垂直共腔面射型激光中，通常会利用离子布植或是湿氧化制程，以在上布拉格反射镜中形成具有高阻值的氧化层或是离子布植区，以局限电流通过的区域。然而，利用离子布植或是热氧化制程来形成局限电流的氧化层或离子布植区，成本较高且孔径尺寸不易控制。

此外，氧化层与构成上布拉格反射镜的半导体材料之间的晶格失配度以及热膨胀系数差异较大，而使垂直共腔面射型激光在进行退火后较容易因内应力而破裂，降低制程良率。元件的内应力也会降低元件寿命、影响出光特性及降低可靠性。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种面射型激光装置及其制造方法，以减少面射型激光装置的内应力，并提升面射型激光装置的可靠性(reliability)。

为了解决上述的技术问题，本申请所采用的其中一技术方案是提供一种面射型激光装置，其包括第一反射镜层、主动发光层、第二反射镜层以及电流局限层。主动发光层位于第一反射镜层与第二反射镜层之间，以产生一激光光束。电流局限层位于主动发光层上方或下方。电流局限层为半导体层，且电流局限层的能隙宽度大于主动发光层之能隙宽度。

为了解决上述的技术问题，本申请所采用的其中一技术方案是提供一种面射型激光装置，其包括第一反射镜层、主动发光层、第二反射镜层以及电流局限层。主动发光层位于第一反射镜层与第二反射镜层之间，以产生一激光光束。电流局限层位于第一反射镜层内或第二反射镜层内，并至少包括一经掺杂半导体层。当电流局限层位于第一反射镜层内时，经掺杂半导体层与第一反射镜层具有相反的导电型。当电流局限层位于第二反射镜层内时，经掺杂半导体层与第二反射镜层具有相反的导电型。

为了解决上述的技术问题，本申请所采用的另外一技术方案是提供一种面射型激光装置的制造方法，其包括：形成第一反射镜层；形成主动发光层于第一反射镜层上；形成电流局限层，其中，电流局限层定义出一局限孔，且构成电流局限层的材料为本质半导体或经掺杂的半导体；以及形成一第二反射镜层。

本申请的其中一有益效果在于，面射型激光装置及其制造方法，其能通过“电流局限层为半导体层，电流局限层的能隙宽度大于主动发光层之能隙宽度”的技术方案，以减少面射型激光装置的内应力，而使面射型激光装置具有较佳可靠性(reliability)。

为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本申请加以限制。

附图说明

图1为本申请第一实施例的面射型激光装置的剖面示意图。

图2为本申请第二实施例的面射型激光装置的剖面示意图。

图3为本申请第三实施例的面射型激光装置的剖面示意图。

图4为本申请第四实施例的面射型激光装置的剖面示意图。

图5为本申请第五实施例的面射型激光装置的剖面示意图。

图6为本申请实施例的面射型激光装置的制造方法的流程图。

图7为本申请实施例的面射型激光装置在步骤S10的示意图。

图8为本申请实施例的面射型激光装置在步骤S20的示意图。

图9与图10为本申请实施例的面射型激光装置在步骤S30的示意图。

图11为本申请实施例的面射型激光装置在步骤S40的示意图。

图12为本申请实施例的面射型激光装置在步骤S50的示意图。

图13为本申请另一实施例的面射型激光装置在步骤S40的示意图。

图14为本申请另一实施例的面射型激光装置在步骤S50的示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本申请所公开有关“面射型激光装置及其制造方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本申请的优点与效果。本申请可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本申请的构思下进行各种修改与变更。另外，本申请的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本申请的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本申请的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

第一实施例

参阅图1及图2所示，本申请实施例提供一种面射型激光装置Z1。在本申请实施例中，面射型激光装置Z1为垂直腔面射型激光装置。面射型激光装置Z1包括第一反射镜层11、主动发光层12、第二反射镜层13以及电流局限层14。详细而言，在本实施例中，面射型激光装置Z1还包括一基材10。第一反射镜层11、主动发光层12、第二反射镜层13以及电流局限层14都设置在基材10上，且主动发光层12是位于第一反射镜层11与第二反射镜层13之间。

基材10可以是绝缘基材或是半导体基材。绝缘基材例如是蓝宝石，而半导体基材例如是硅、锗、碳化硅、III-V族半导体。III-V族半导体例如是砷化镓(GaAs)、磷化砷(InP)、氮化铝(AIN)、氮化铟(InN)或是氮化镓(GaN)。另外，基材10具有一磊晶面10a及和磊晶面10a相对的底面10b。

第一反射镜层11、主动发光层12以及第二反射镜层13是依序位于基材10的磊晶面10a上。在本实施例中，第一反射镜层11、主动发光层12以及第二反射镜层13与主动发光层12具有相同的截面宽度。

第一反射镜层11以及第二反射镜层13可以是由具有不同折射系数的两种薄膜交替堆迭而形成的分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)，以使具有预定波长的光束反射共振。在本实施例中，构成第一反射镜层11与第二反射镜层13的材料可以是被掺杂的III-V族化合物半导体，且第一反射镜层11与第二反射镜层13分别具有不同导电型。

主动发光层12形成在第一反射镜层11上，用以产生激光光束L。详细而言，主动发光层12位于第一反射镜层11与第二反射镜层13之间，用以被电能激发而产生初始光束。主动发光层12所产生的初始光束通过在第一反射镜层11与第二反射镜层13之间来回反射共振而增益放大，最终由第二反射镜层13出射，而产生激光光束L。

主动发光层12包括多层用以形成多重量子井的膜层，例如是多层彼此交替堆迭且皆未经掺杂阱层与阻障层(图未绘示)。阱层与阻障层的材料依据所要产生的激光光束L的波长而决定。举例而言，当所要产生的激光光束L为红光，阱层的材料可以是磷化铟镓(InGaP)。当所要产生的激光光束L为近红外光时，阱层的材料可以是磷砷化铟镓(InGaAsP)或是砷化铟镓铝(InGaAlAs)。当所要产生的激光光束L为蓝光或绿光时，阱层的材料可以是氮化铟镓(InxGa(1-x)N)。然而，本申请不以前述举例为限。

请参照图1，面射型激光装置Z1还包括一电流局限层14，且电流局限层14可位于主动发光层12的上方或下方。电流局限层14具有一局限孔14H，以定义出电流通道。需说明的是，只要电流局限层14可用于定义出电流通过的区域，电流局限层14的位置在本申请中并不限制。在本实施例中，电流局限层14是位于第二反射镜层13内，并连接于主动发光层12。如图2所示，详细而言，在本实施例中，第二反射镜层13的一部分会填入局限孔14H内，并连接主动发光层12。既然第二反射镜层13为经掺杂的半导体材料，而具有高导电性，因此第二反射镜层13被填入局限孔14H的部分可允许电流通过。

在一实施例中，电流局限层14为本质半导体层，而具有较高的电阻，可阻挡电流通过。另外，构成电流局限层14的材料可选择不会吸收激光光束的半导体材料。换言之，构成电流局限层14的材料可允许激光光束L穿透。

须说明的是，假设激光光束L的波长为λ(单位为纳米)，且构成电流局限层14的半导体材料的能隙宽度为Eg，则能隙宽度Eg与激光光束L的波长λ可满足下列关系式：Eg＞(1240/λ)。本申请实施例的面射型激光装置Z1所产生的激光光束L为近红外光、蓝光或绿光。举例而言，当激光光束L为近红外光，且波长λ是1550nm时，电流局限层14的能隙宽度应大于0.8eV。当激光光束L波长λ是950nm时，电流局限层14的能隙宽度应可于1.3eV。另外，当激光光束L是蓝光或绿光，且波长λ介于440nm至540nm时，电流局限层14的能隙宽度应大于2.3eV。

如此，可避免电流局限层14吸收激光光束L，而降低面射型激光装置Z1的发光效率。在一实施例中，构成电流局限层14的半导体材料的能隙宽度(energybandgap)会大于构成阱层的半导体材料的能隙宽度。

除此之外，在本实施例中，电流局限层14的材料的晶格常数与主动发光层12的材料的晶格常数之间可相互匹配，以减少介面缺陷。在一较佳实施例中，电流局限层14的材料与主动发光层12的材料之间的晶格失配度(lattice mismatch)小于或等于0.1％。另外，由于本实施例的电流局限层14会位于第二反射镜层13内，因此电流局限层14的材料与第二反射镜层13的材料之间的晶格失配度(lattice mismatch)小于或等于0.1％。

也就是说，在选用构成电流局限层14的材料时，要一并考量能隙宽度以及其晶格常数。据此，电流局限层14的能隙宽度(Eg)是大于主动发光层之能隙宽度。

在一实施例中，构成电流局限层14的材料为III-V族化合物半导体，其含有铝原子、铟原子、镓原子中的至少其中一种，且可被表示为AlxInyGazN或者AlxInyGazP、AlxInyGazAs，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且x+y+z＝1。举例而言，可以是氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、磷化铟铝(AlInP)磷化铟镓(InGaP)、磷化铝镓(AlGaP)、砷化铝镓(AlGaAs)或砷化铝(AlAs)、砷化铝铟镓(AlInGaAs)。

须说明的是，铝组成(x)、铟组成(y)与镓组成(z)会影响电流局限层14的能隙宽度。当铝组成(x)或者镓组成(z)越大时，电流局限层14的能隙宽度越大。当铟组成(y)与越大时，电流局限层14的能隙宽度越小。据此，可通过控制铝组成(x)、铟组成(y)与镓组成(z)，而使电流局限层14的能隙宽度符合实际需求。

举例而言，当构成阱层的半导体材料为氮化铟镓时，构成电流局限层14的材料可以是氮化铝镓、氮化铟镓(InGaN)或氮化镓(GaN)。当构成阱层的材料为砷化镓或砷化铟镓(InGaAs)时，构成电流局限层14的材料可以是砷化铝镓(AlxGazAs)、砷化铝(AlAs)或磷化铟镓(InGaP)。详细而言，当电流局限层14的材料为砷化铝镓(AlxGazAs)时，铝组成(x)可以被控制，以使电流局限层14的能隙宽度可符合上述要求，且其晶格常数可与主动发光层12与第二反射镜层13相互匹配。

相较于现有的氧化层，本实施例的电流局限层14与主动发光层12之间以及与第二反射镜层13之间的晶格失配度较小，可以减少面射型激光装置Z1的内应力，增加面射型激光装置Z1的可靠性。在本实施例中，电流局限层14的总厚度范围是10nm至1000nm。由于构成电流局限层14、主动发光层12以及第二反射镜层13都是半导体材料，因此热膨胀系数差异较小。如此，可避免面射型激光装置Z1在进行退火处理后因热膨胀系数差异而破裂，从而提高制程的良率。

须说明的是，本实施例中，电流局限层14是位于第二反射镜层13内，且第二反射镜层13为经重掺杂的半导体材料。据此，在一较佳实施例中，电流局限层14的总厚度至少为30nm，可以避免在对面射型激光装置Z1进行热处理时，第二反射镜层13内的杂质(impurities)扩散至电流局限层14内，而影响其极性，造成电流将直穿，丧失其电流局限能力。

请参照图1，本申请实施例的面射型激光装置Z1还包括第一电极层15以及第二电极层16。第一电极层15电性连接于第一反射镜层11，而第二电极层16电性连接于第二反射镜层13。在图1的实施例中，第一电极层15与第二电极层16是分别位于基材10的不同侧，然而，在其他实施例中，第一电极层15与第二电极层16可以都位于基材10的相同侧。

进一步而言，在本实施例中，第一电极层15是设置在基材10的底面10b。第二电极层16位于第二反射镜层13上，并电性连接第二反射镜层13。第一电极层15与第二电极层16之间定义出一经过主动发光层12的电流路径。第一电极层15与第二电极层16可以是单一金属层、合金层或者是由不同金属材料所构成的迭层。

在图1的实施例中，第二电极层16具有一用以定义出一发光区A1的开孔16H，且开孔16H会对应前述电流局限层14的局限孔14H，以使主动发光层12所产生的激光光束L可由开孔16H射出。在一实施例中，第二电极层16具有环形部分，但本申请并不限制第二电极层16的俯视图。第二电极层12的材料可以是金、钨、锗、钯、钛或其任意组合。

另外，本实施例的面射型激光装置Z1还进一步包括电流散布层17以及保护层18。电流散布层17位于第二反射镜层13上，并电性连接第二电极层16。在一实施例中，构成电流散布层17的材料为导电材料，使得由第二反射镜层13注入主动发光层12的电流均匀分布。此外，构成电流散布层17的材料是激光光束L可穿透的材料，以避免过于牺牲面射型激光装置Z1的发光效率。举例而言，当激光光束L的波长为950nm至1550nm时，构成电流散布层17的材料可以是经掺杂的半导体材料，例如是重掺杂的磷化铟，但本申请不以此例为限。

保护层18会覆盖电流散布层17上，并覆盖发光区A1，以避免水气入侵到面射型激光装置Z1内部，而影响面射型激光装置Z1的出光特性或是寿命。在一实施例中，保护层18可选择抗水气的材料，如：氮化硅、氧化铝或其组合，本申请并不限制。本实施例中，第二电极层16设置在保护层18上，并且穿过保护层18与电流散布层17而连接到第二反射镜层13，但本申请不以此为限。在另一实施例中，电流散布层17也可以被省略。

值得一提的是，电流局限层14的至少一部分会位于第一电极层15与第二电极层16所定义出的电流路径上。据此，当通过第一电极层15与第二电极层16对面射型激光装置Z1施加偏压时，由于电流局限层14的电阻较高，从而驱使电流绕过电流局限层14而仅由局限孔14H通过，可增加电流注入主动发光层12的电流密度，进而提高面射型激光装置Z1的发光效率。

第二实施例

请参照图2，图2为本申请第二实施例的面射型激光装置的剖面示意图。本实施例的面射型激光装置Z2与第一实施例的面射型激光装置Z1相同的元件具有相同的标号，且相同的部分不再赘述。在本实施例的面射型激光装置Z2中，电流局限层14设置在第二反射镜层13内，但并未连接于主动发光层12。需说明的是，在本实施例中，电流局限结构14的位置可较靠近于主动发光层12，而较远离第二电极层16。如此，通过局限孔14H而注入到主动发光层12的电流可较集中，而使面射型激光装置Z2具有较高的发光效率。

如此，当对面射型激光装置Z1施加偏压时，电流只被允许由电流局限层14的局限孔14H通过。据此，只要电流局限层14可局限电流，并且电流局限层14的本质半导体的能隙宽度可符合上述要求，且其晶格常数可与主动发光层12与第二反射镜层13相互匹配，本申请并不限制电流局限层14在第二反射镜层13内的位置。

值得一提的是，在本实施例中，电流局限层14可以是本质半导体层或经掺杂的半导体层。当电流局限层14为经掺杂的半导体层时，电流局限层14会具有与第二反射镜层13相反的导电型。举例而言，当第二反射镜层13是P型，电流局限层14可以是N型。当第二反射镜层13为N型时，电流局限层14为P型。

电流局限层14可将第二反射镜层13区分为一上方部分与一下方部分，下方部分位于主动发光层12与电流局限层14之间，上方部分位于电流局限层14与第二电极层16之间。电流局限层14与第二反射镜层13的下方部分之间会形成PN接面，且电流局限层14与第二反射镜层13的上方部分之间会形成另一PN接面。

在这个情况下，电流局限层14与第二反射镜层13的下方部分可共同形成一基纳二极体(Zenor diode)，其不仅可定义电流通过的区域，还可对面射型激光装置Z2提供静电保护。详细而言，当通过第一电极层15与第二电极层16对面射型激光装置Z1施加偏压时，基纳二极体也被施加逆向偏压，但并未被击穿。据此，基纳二极体并不会被导通，从而驱使电流绕过电流局限层14而仅由局限孔14H通过，可增加电流注入主动发光层12的电流密度。

然而，当产生静电放电时，无论静电电流是正电流或负电流，基纳二极体会被导通。由于基纳二极体被导通时的电阻会远低于位于局限孔14H内的第二反射镜层13的电阻，大部分的静电电流将由电流局限层14通过，而不会由局限孔14H通过。需说明的是，电流局限层14的俯视面积占比大于局限孔14H的俯视面积占比。当基纳二极体被导通时，流经主动发光层12的静电电流可被分散，而降低电流密度，可避免损坏主动发光层12。据此，当电流局限层14的材料是经掺杂的半导体，且与第二反射镜层13共同形成基纳二极体时，不仅可定义出电流通道，还可对面射型激光装置Z1提供静电放电保护，提高可靠性。

在另一实施例中，电流局限层14可包括本质半导体层或经掺杂的半导体层，且本质半导体层位于经掺杂的半导体层与第二反射镜层13的下方部分之间，也可达到上述效果。

第三实施例

请参照图3，图3为本申请第三实施例的面射型激光装置的剖面示意图。本实施例的面射型激光装置Z3与第一实施例的面射型激光装置Z1相同的元件具有相同的标号，且相同的部分不再赘述。

在本实施例的面射型激光装置Z3中，电流局限层14是位于主动发光层12与第二反射镜层13之间，但电流局限层14并没有位于第二反射镜层13内。详细而言，本实施例的面射型激光装置Z3还进一步包括电流注入层19，且电流注入层19是位于电流局限层14与第二电极层16之间。在本实施例中，电流注入层19的一部分填入电流局限层14的局限孔14H内。

另外，在本实施例中，构成电流注入层19的材料为经掺杂的半导体材料，且电流注入层19与第一反射镜层11具有相反的导电型。在一实施例中，构成电流注入层19的半导体材料可以与电流局限层14的半导体材料相同，但本申请不以此为限。电流局限层14可以是本质半导体层或是经掺杂的半导体层。当电流局限层14为经掺杂的半导体层时，其具有与电流注入层19相反的导电型。

在另一实施例中，电流局限层14也可以不连接主动发光层12，而内埋于电流注入层19内。当电流局限层14包括经掺杂的半导体层时，经掺杂的半导体层与电流注入层19具有相反的导电型。如此，电流局限层14与电流注入层19可共同形成一基纳二极体(Zenordiode)，其可对面射型激光装置Z3提供静电保护。

第二电极层16可通过电流散布层17而电性连接电流注入层19。当对面射型激光装置Z3施加偏压时，电流经由电流注入层19，并通过电流局限层14的局限孔14H，而进入主动发光层12。

另外，本实施例中，第二反射镜层13是与第二电极层16共同设置在电流散布层17上。进一步而言，第二反射镜层13是位于第二电极层16所定义出的开孔16H内。换言之，本实施例的第二电极层16会围绕第二反射镜层13。值得一提的是，本实施例中，构成第二反射镜层13的材料可包括半导体材料、绝缘材料或其组合。半导体材料可以是本质半导体材料或是经掺杂的半导体材料，本申请并不限制。举例而言，半导体材料例如是硅、砷化铟镓铝(InGaAlAs)、磷砷化铟镓(InGaAsP)、磷化铟(InP)、砷化铝铟(InAlAs)、砷化铝镓(AlGaAs)或是氮化铝镓(AlGaN)等材料，其可根据激光光束L的波长而选择。绝缘材料可以是氧化物或氮化物，如：氧化硅、氧化钛、氧化铝等绝缘材料，本申请并不限制。举例而言，构成第二反射镜层13可包括多对膜层，每一对膜层可以是氧化钛层与氧化硅层、硅层与氧化铝层或是氧化钛层与氧化铝层，可依据所要产生的激光光束L的波长来决定，本申请并不限制。

第四实施例

请参照图4，图4为本申请第四实施例的面射型激光装置的剖面示意图。本实施例的面射型激光装置Z4与第一实施例的面射型激光装置Z1相同的元件具有相同的标号，且相同的部分不再赘述。电流局限层14位于主动发光层12与第一反射镜层11之间。详细而言，在本实施例中，电流局限层14内埋于第一反射镜层11内，并连接主动发光层12。另外，电流局限层14可以是本质半导体层，其能隙宽度大于0.8eV，且小于1.4eV，或者是大于2.3eV。

第五实施例

请参照图5，图5为本申请第五实施例的面射型激光装置的剖面示意图。本实施例的面射型激光装置Z5与第三实施例的面射型激光装置Z3相同的元件具有相同的标号，且相同的部分不再赘述。在本实施例中，电流局限层14内埋于第一反射镜层11内，但并未连接于主动发光层12。在较佳实施例中，电流局限结构14的位置可较靠近于主动发光层12而较远离基材10。

值得一提的是，本实施例的电流局限层14可以包括本质半导体层、经掺杂的半导体层或其组合。当电流局限层14为经掺杂的半导体层时，电流局限层14会具有与第一反射镜层11相反的导电型。举例而言，当第一反射镜层11是N型，电流局限层14可以是P型。当第一反射镜层11为P型时，电流局限层14为N型。

电流局限层14可将第一反射镜层11区分为上方部分与下方部分，上方部分位于电流局限层14与主动发光层12之间，而下方部分位于基材10与电流局限层14之间。据此，电流局限层14与第一反射镜层11之间会形成两个PN接面。进一步而言，电流局限层14与第一反射镜层11的上方部分可共同形成一基纳二极体(Zenor diode)，其不仅可定义电流通过的区域，还可对面射型激光装置Z5提供静电保护。

当通过第一电极层15与第二电极层16对面射型激光装置Z5施加偏压时，基纳二极体被施加逆向偏压，但并未被击穿。据此，基纳二极体并不会被导通，从而驱使电流绕过电流局限层14而仅由局限孔14H通过，可增加电流注入主动发光层12的电流密度。

然而，当产生静电放电时，无论静电电流是正电流或负电流，基纳二极体会被导通，大部分的静电电流将由电流局限层14通过，而不会由局限孔14H通过。如前所述，电流局限层14的俯视面积占比大于局限孔14H的俯视面积占比。当基纳二极体被导通时，流经主动发光层12的静电电流可被分散，而降低电流密度，可避免损坏主动发光层12。据此，当电流局限层14的材料是经掺杂的半导体，而与第一反射镜层11共同形成基纳二极体时，不仅可定义出电流通道，还可对面射型激光装置Z5提供静电放电保护，提高可靠性。

在另一实施例中，电流局限层14可包括本质半导体层或经掺杂的半导体层，且本质半导体层位于经掺杂的半导体层与第一反射镜层11的上方部分之间，也可达到上述效果。

请参阅图6，其为本申请实施例的面射型激光装置的制造方法的流程图。在步骤S10中，形成第一反射镜层。在步骤S20中，形成主动发光层于第一反射镜层上。在步骤S30中，形成电流局限层于主动发光层上，其中，电流局限层定义出局限孔，且电流局限层包括本质半导体层或经掺杂半导体层。在步骤S40中，形成第二反射镜层。在步骤S50中，形成第一电极层及第二电极层。

值得一提的是，本申请实施例所提供的面射型激光装置的制造方法，可用来制造第一至第三实施例的面射型激光装置Z1-Z5。请参照图5至图10，以制造第一实施例的面射型激光装置Z1为例来进行说明。

如图7所示，形成第一反射镜层11在基材10上。详细而言，第一反射镜层11是形成在基材10的磊晶面10a上。基材10的材料已于前文中叙述，在此不再赘述。基材10可与第一反射镜层11具有相同的导电型。

如图8所示，形成主动发光层12在第一反射镜层11上。可通过交替地在第一反射镜层11上形成多个阱层与多个阻障层，以形成主动发光层12。在一实施例中，第一反射镜层11与主动发光层12都可通过化学气相沉积而形成在基材10的磊晶面10a上。

请参照图9以及图10，绘示在主动发光层12上形成电流局限层14的详细流程。进一步而言，先形成一初始半导体层14A于所述主动发光层上，其中，初始半导体层14A可以包括本质半导体层、经掺杂的半导体层或其组合。之后，请参照图10，在本实施例中，可在初始半导体层14A形成一局限孔14H，以裸露一部分主动发光层12。进一步而言，可以通过蚀刻制程，以在初始半导体层14A形成局限孔14H。

请参照图11，第二反射镜层13被形成于电流局限层14以及主动发光层12上。详细而言，在形成第二反射镜层13时，第二反射镜层13的一部分会填入局限孔14H内，并与主动发光层12连接。

请参照图12，在基材10的底面10b形成第一电极层15，以及在第二反射镜层13上形成第二电极层16，即可制作本申请第一实施例的面射型激光装置Z1。在本实施例中，在形成第二电极层16之前，可以先形成电流散布层17以及保护层18。

须说明的是，当要制作第二实施例的面射型激光装置Z2时，也可以先在主动发光层12上形成第二反射镜层13的一部分，再形成具有局限孔14H的电流局限层14。之后，再于电流局限层14上，形成第二反射镜层13的另一部分。

请参照图13，其步骤可接续图10的步骤。本申请实施例的制造方法还进一步包括：形成电流注入层19于电流局限层14上。在本实施例中，形成电流注入层19的步骤是在形成第二反射镜层13的步骤之前执行。如图13所示，电流注入层19会形成在电流局限层14的局限孔14H内，并连接主动发光层12。之后，在电流注入层19上形成电流散布层17与第二反射镜层13。

请参照图14，在基材10的底面10b形成第一电极层15以及在电流散布层17上形成第二电极层16，以使第二电极层16电性连接电流注入层19。另外，第二电极层16会具有对应于局限孔14H的开孔16H，并围绕第二反射镜层13设置。换句话说，第二反射镜层13会位于第二电极层16所定义的开孔16H内。在一实施例中，在形成电流散布层17之后，可以先形成第二反射镜层13，再形成第二电极层16。在另一实施例中，形成第二反射镜层13与形成第二电极层16的步骤也可对调。通过执行上述步骤，可制作第三实施例的面射型激光装置Z3。

需说明的是，当要制作第四实施例的面射型激光装置Z4时，形成电流局限层14的步骤(S30)也可以在形成主动发光层12的步骤(S20)之前执行。当要制作第五实施例的面射型激光装置Z5时，也可以先形成第一反射镜层11的下方部分，再形成具有局限孔14H的电流局限层14。之后，于电流局限层14上，再成长(regrowth)第一反射镜层11的上方部分。

实施例的有益效果

本申请的其中一有益效果在于，本申请所提供的面射型激光装置及其制造方法，其能通过“电流局限层14为半导体层，电流局限层14的能隙宽度大于0.8eV，且小于1.4eV，或者是大于2.3eV”的技术方案，以减少面射型激光装置Z1-Z5的内应力，并使面射型激光装置Z1-Z5具有较好的发光效率以及较佳的可靠性(reliability)。

更进一步来说，构成第一反射镜层11、电流局限层14、主动发光层12以及第二反射镜层13都是半导体材料，因此热膨胀系数差异较小。如此，可避免面射型激光装置Z1-Z5在进行退火处理后因热膨胀系数差异而破裂，从而提高制程良率。另外，通过适当地选择电流局限层14的半导体材料，使电流局限层14与主动发光层12之间，或者是电流局限层14与第二反射镜层13或者与电流注入层19之间具有较低的晶格失配度，可以减少面射型激光装置Z1-Z5的内应力，从而使面射型激光装置Z1-Z5可具有更高的可靠度。

既然在本申请实施例的面射型激光装置Z1-Z5，不需要使用氧化层，在制造本申请实施例的面射型激光装置Z1-Z5时，也可省略执行侧向氧化步骤，且本申请实施例的面射型激光装置Z1-Z5不需要形成侧向沟槽。可进一步简化面射型激光装置Z1-Z5的制造流程，以及降低制造成本。此外，还可以避免因执行侧向氧化时，面射型激光装置Z1-Z5内部因被水气入侵而影响其出光特性。因此，本申请实施例的面射型激光装置Z1-Z5可具有更高的可靠度。

另外，当电流局限层14与第一反射镜层11或者与第二反射镜层13共同形成基纳二极体时，不仅可用来限制电流路径，还可对面射型激光装置Z1-Z5提供静电放电保护。

以上所公开的内容仅为本申请的优选可行实施例，并非因此局限本申请的申请专利范围，所以凡是运用本申请说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本申请的申请专利范围内。

Claims (13)

1.一种面射型激光装置，其特征在于，所述面射型激光装置包括：

一第一反射镜层；

一主动发光层；

一第二反射镜层，其中，所述主动发光层位于所述第一反射镜层与所述第二反射镜层之间，以产生一激光光束；以及

一电流局限层，其位于所述主动发光层的上方或下方，其中，所述电流局限层为半导体层，所述电流局限层的能隙宽度大于0.8eV，且小于1.4eV，或者是大于2.3eV。

2.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，所述电流局限层位于所述第二反射镜层内，且构成所述第二反射镜层的材料与所述本质半导体之间的晶格失配度小于0.1％。

3.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，所述电流局限层的厚度至少为30nm。

4.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，构成所述电流局限层的材料为氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、磷化铟铝(AlInP)磷化铟镓(InGaP)、磷化铝镓(AlGaP)、砷化铝镓(AlGaAs)或砷化铝(AlAs)。

5.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，所述主动发光层包括交替堆迭的多个阱层以及多个阻障层，所述阱层的能隙宽度小于所述电流局限层的能隙宽度。

6.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，所述面射型激光装置还进一步包括：一电流注入层，其中，所述电流注入层的一部分填入所述电流局限层的一局限孔内，且所述第二反射镜层位于所述电流入层上方。

7.如权利要求6所述的面射型激光装置，其特征在于，所述电流局限层位于所述电流注入层内，且所述电流局限层为本质半导体层或者具有与所述电流注入层相反的导电型。

8.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，所述电流局限层位于所述第二反射镜层内，且未连接所述主动发光层，所述电流局限层为本质半导体层或具有与所述第二反射镜层相反的导电型。

9.如权利要求1所述的面射型激光装置，其特征在于，所述电流局限层位于所述第一反射镜层内，且未连接所述主动发光层，所述电流局限层为本质半导体层或具有与所述第一反射镜层相反的导电型。

10.一种面射型激光装置，其特征在于，所述面射型激光装置包括：

一第一反射镜层；

一主动发光层；

一第二反射镜层，其中，所述主动发光层位于所述第一反射镜层与所述第二反射镜层之间，以产生一激光光束；以及

一电流局限层，其位于所述第一反射镜层内或所述第二反射镜层内，并至少包括一经掺杂半导体层；

其中，当所述电流局限层位于所述第一反射镜层内时，所述经掺杂半导体层与所述第一反射镜层具有相反的导电型；

当所述电流局限层位于所述第二反射镜层内时，所述经掺杂半导体层与所述第二反射镜层具有相反的导电型。

11.一种面射型激光装置的制造方法，其特征在于，所述面射型激光装置的制造方法包括：

形成一第一反射镜层；

形成一主动发光层于所述第一反射镜层上；

形成一电流局限层，其中，所述电流局限层定义出一局限孔，且所述电流局限层包括本质半导体层或经掺杂半导体层；以及

形成一第二反射镜层。

12.如权利要求11所述的面射型激光装置的制造方法，其特征在于，形成所述电流局限层的步骤包括：

形成一初始半导体层于所述主动发光层上；以及

在所述初始半导体层中形成所述局限孔，以裸露一部分所述主动发光层；

其中，在形成所述第二反射镜层的步骤之后，所述第二反射镜层的一部分填入所述局限孔内。

13.如权利要求11所述的面射型激光装置的制造方法，其特征在于，还进一步包括：

在形成所述第二反射镜层的步骤之前，形成一电流注入层于所述电流局限层上，其中，所述电流注入层的一部分填入所述局限孔内；以及

形成一第一电极层以及一第二电极层，其中，所述第一电极层电性连接于所述第一反射镜层，所述第二电极层电性连接所述电流注入层，并围绕所述第二反射镜层；

其中，所述第二电极层具有一用于定义出一发光区的开孔，且所述开孔对应于所述局限孔。