KR20200040298A - 공통 웨이퍼 레벨 집적 광학 디바이스를 갖는 vcsel 어레이 - Google Patents

공통 웨이퍼 레벨 집적 광학 디바이스를 갖는 vcsel 어레이 Download PDF

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KR20200040298A
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트럼프 포토닉 컴포넌츠 게엠베하
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Abstract

본 발명은 공통 반도체 기판(101)상에 배열된 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 VCSEL들(130)을 포함하는 VCSEL 어레이(100)를 기술하고, VCSEL 어레이(100)는 웨이퍼 레벨상에 집적된 하나의 공통 광학 구조체(140)를 더 포함하고, 공통 광학 구조체(140)는 연속적인 조명 패턴(20)이 기준 평면에서 제공될 수 있도록 레이저 광(10)을 변환된 레이저 광(150)으로 변환하도록 배열되고, 공통 광학 구조체(140)는 공통 광학 구조체(140) 없이 제공될 수 있는 변환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴(20)의 크기를 증가시키도록 구성되고, 공통 광학 구조체(140)는 또한, 각각의 VCSEL(130)가 조명 패턴(20)의 섹터(21)를 비추도록 구성되도록 배열되고, 각각의 섹터(21)는 조명 패턴(20)보다 작다. 본 발명은 또한, 이러한 VCSEL 어레이(100)를 포함하는 조명 디바이스, 이러한 조명 디바이스를 포함하는 비행 시간 카메라(time-of-flight camera)(200) 및 VCSEL 어레이(100)를 제조하는 방법을 기술한다.

Description

공통 웨이퍼 레벨 집적 광학 디바이스를 갖는 VCSEL 어레이
본 발명은 공통 웨이퍼 레벨 집적 광학 디바이스를 갖는 수직 공동 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL) 어레이, 이러한 VCSEL 어레이를 포함하는 조명 디바이스, 이러한 조명 디바이스를 포함하는 비행 시간 카메라(time-of-flight camera) 및 VCSEL 어레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
VCSEL 어레이를 포함하는 레이저 장치들은 적외선 조명 디바이스들을 위해 사용될 수 있다. 짧은 펄스들을 사용하는 VCSEL 어레이들은 예를 들면, 비행 시간 애플리케이션들에서 적용된다. 이러한 애플리케이션들은 예로서, 휴대가능한 디바이스들 및 3D 공간 인식을 위한 단거리 제스처 인식을 포함한다. 1 내지 lOW 범위의 출력 전력을 갖는 약 1mm2 영역의 VCSEL 어레이들이 이러한 애플리케이션들을 위해 논의된다. 특정 조명 분야 또는 시야가 애플리케이션에 의해 정의된다(예로서, 비행 시간 카메라가 예로서, 70°x 50°를 관측함).
US 2016/0164261 A1은 다중 구역 조명 디바이스에 의해 시야의 상이한 존들을 선택적으로 비추기 위한 방법들, 디바이스들 및 시스템들을 개시한다. 다중 존 조명기는 복수의 수직 공동 표면 발광 레이저들(VCSELs), 및 개별적인 VCSEL들 또는 그들의 그룹들의 애퍼처들에 맞추어 조정된 복수의 마이크로-광학 디바이스들을 포함할 수 있고, 상기 VCSEL들은 이미지 센서의 시야의 상이한 구역들에 조정가능한 조명을 제공하기 위해 개별적으로 활성화되도록 구성된다.
US 2017/033535 A1은 복수의 레이저 영역들을 포함하는 단일 레이저 방출 에피택셜 구조체로서, 단일 레이저 방출 에피택셜 구조체의 각각의 레이저 영역은 단일 레이저 방출 에피택셜 구조체의 다른 레이저 영역들에 비해 단일 레이저 방출 에피택셜 구조체 자체 내에서 전기적으로 격리되는, 상기 단일 레이저 방출 에피택셜 구조체, 및 레이저 영역들에 전류를 제공하도록 구성된 전기 도파관을 포함하는 장치를 개시한다.
본 발명의 목적은 공통 웨이퍼 규모의 광학 요소를 갖는 개선된 VCSEL 어레이를 제공하는 것이다.
본 발명은 독립 청구항들에서 설명된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에서 설명되거나 설명의 후속 부분들에서 설명된다.
제 1 양태에 따르면, VCSEL 어레이가 제공된다. VCSEL 어레이는 공통 반도체 기판상에 배열된 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 VCSEL들을 포함한다. VCSEL 어레이는 웨이퍼 레벨상에 집적된 하나의 공통 광학 구조체를 더 포함한다. 공통 광학 구조체는 기준 평면이 비춰질 수 있도록 레이저 광을 전환하도록 구성된다. 공통 광학 구조체는 연속적인 조명 패턴이 기준 평면에서 제공될 수 있도록 레이저 광을 전환된 레이저 광으로 전환하도록 구성된다. 공통 광학 구조체는 공통 광학 구조체 없이 제공될 수 있는 전환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴의 크기를 증가시키도록 구성된다. 조명 패턴은 ISO 놈(Norm) 11146-1:2005에 따라 증가되거나 넓어질 수 있다. ISO 놈 11146-1:2005는 참조로서 통합된다. 공통 광학 구조체는 또한, 각각의 VCSEL가 조명 패턴의 섹터를 비추도록 구성되도록 배열되고, 각각의 섹터는 조명 패턴보다 작다.
공통 광학 구조체는 단일 VCSEL 어레이들을 분리하기 전에 공통 광학 구조체를 다수의 VCSEL 어레이들 및 대응하는 반도체 기판들을 포함하는 반도체 웨이퍼의 표면에 결합함으로써 웨이퍼 레벨상에 집적된다. 공통 광학 구조체는 반도체 웨이퍼의 표면에 영구적으로 결합된다. 공통 광학 구조체는 바람직하게, 그것이 각각의 VCSEL 어레이를 손상시키지 않고 제거될 수 없도록 반도체 웨이퍼의 표면에 결합된다. 공통 광학 구조체는 VCSEL들을 프로세싱한 후에 그러나 예를 들면, 다이싱(dicing)에 의해 단일 VCSEL 어레이들을 분리하기 전에 VCSEL 어레이들에 의해 구성된 VCSEL들의 반도체 층 구조체 위에 증착된 투과성(예로서, 적외선 레이저 광에 대하여) 광학 중합체(예로서, UV- 또는 청색 광 경화성 중합체들)로 구성될 수 있다. 공통 광학 구조체는 대안적으로, 웨이퍼의 반도체 기판에서 에칭될 수 있다. 대안적으로 또는 게다가, 공통 광학 구조체들을 포함하는 유리 웨이퍼는 예를 들면, 다수의 VCSEL 어레이들을 포함하는 반도체 웨이퍼에 투명한 접착제 또는 임의의 다른 적절한 접착 기술에 의해 접착될 수 있다.
공통 광학 구조체는 광학 구조체가 공통 광학 기능을 제공함을 의미한다. 공통 광학 기능은 조명 패턴의 각각의 섹터가 비춰지도록 대응하는 VCSEL 어레이의 각각의 VCSEL에 의해 방출된 광을 전환함으로써 특징지워진다. 공통 광학 구조체는 공통 광학 구조체 없이 VCSEL 어레이에 의해 구성된 VCSEL들에 의해 제공될 수 있는 원시 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴의 확산을 제공한다. 조명 패턴은 어떠한 단차(step)들도 존재하지 않는다는 의미에서 연속적이다. 기준 평면에서의 조명 패턴을 설명하는 세기 분포 함수는 구별가능하다. 이러한 세기 분포들의 예들은 예를 들면, 한정된 시야의 기준 평면에서 본질적으로 일정한 세기이거나 각각의 시야에 의해 한정된 고체 각도에 대해 본질적으로 일정한 세기일 수 있다(이것은 기준 평면에서 세기 분포를 야기하고, 이는 기준 평면과 VCSEL 어레이의 중심을 연결하는 광축에 대한 각도에 대해 코사인의 세제곱에 따라 달라진다). VCSEL 어레이의 단일 VCSEL들에 의해 비춰진 섹터들은 중첩될 수 있다.
공통 광학 구조체는 VCSEL들의 발광 표면들 위에 배열된 연속적인 구조체일 수 있다. 연속적인 구조체는 예를 들면, 중합체의 연속적인 "블록" 또는 반도체 기판 또는 유리 웨이퍼에서 에칭된 연속적인 표면 구조체일 수 있다.
VCSEL들은 3㎛2과 10000㎛2 사이의 영역을 갖는 활성 레이저 발광 영역에 의해 특징지워진다. VCSEL 어레이에 의해 구성된 VCSEL들 사이의 피치 또는 거리는 20㎛과 250㎛ 사이일 수 있다. VCSEL들의 밀도 및/또는 발광 영역의 크기는 VCSEL 어레이에서의 위치 및/또는 조명 패턴의 세기가 적응될 수 있도록 각각의 VCSEL에 의해 비춰진 공통 광학 구조체의 형상에 의존하여 상이할 수 있다.
공통 광학 구조체는 반도체 기판 위의 상이한 높이를 갖는 공통 광학 구조체의 서브-표면들이 서로 나란히 배열되도록 단차들을 포함할 수 있다. 공통 광학 구조체의 표면은 연속적인 공통 광학 구조체의 경우, 연속적이지만 수학적 의미로 구별할 수 없는 레이저 광을 전환하기 위한 이미징 표면을 포함할 수 있다. 공통 광학 구조체는 평평한 서브-표면들을 갖는 프리즘 구조체일 수 있다. 공통 광학 구조체는 대안적으로, 프레넬 렌즈와 같은 프레넬 구조체일 수 있다. 서브-표면들은 이 경우에 휘어진다. 프리즘 또는 프레넬 구조체의 단차들은 수학적으로 연속적이고 구별가능한 이미징 표면과 비교하여 반도체 웨이퍼의 프로세싱 표면 위의 공통 광학 구조체의 비교적 낮은 구축 높이를 가능하게 할 수 있다(도 1 참조). 구축 높이는 바람직하게 200㎛ 미만, 더 바람직하게 100㎛ 미만이다. VCSEL 또는 VCSEL들의 그룹의 발광 표면과 각각의 서브-표면 사이의 단차 높이(step height) 및 거리는 VCSEL 어레이 내의 위치에 의존하여 상이할 수 있다. VCSEL 또는 VCSEL들의 그룹의 발광 표면과 각각의 서브-표면 사이의 거리는 예를 들면, VCSEL 어레이의 중심까지의 거리가 증가함에 따라 증가할 수 있다.
공통 광학 구조체의 단차들은 VCSEL들에 의해 방출된 광이 단차들 중 하나에 부딪치면 광학 손실들을 야기할 수 있다. 이 광은 이 단차로 인해 의도된 조명 패턴 이외의 방향으로 재지향될 수 있고, 따라서 정의된 시야(예로서, 70°x 50°)의 조명 패턴에 기여하지 않는다. 각각의 VCSEL(또는 VCSEL들의 서브 그룹들)는 따라서, 공통 광학 구조체의 서브-표면과 연관될 수 있다. 각각의 VCSEL와 공통 광학 구조체의 각각의 서브-표면의 크기 사이의 거리는 각각의 VCSEL가 단차들 중 하나를 비추지 않고 공통 광학 구조체의 각각의 서브-표면의 일부만을 비추도록 구성된다. VCSEL의 발산 각도는 일반적으로, VCSEL의 발광 표면의 표면 법선에 대해 공기중에서 20°이다. 발광 표면의 발산 각도 및 크기뿐만 아니라, 각각의 서브-표면까지의 거리는 공통 광학 구조체의 최대 높이(VCSEL의 발광 영역과 서브-표면 사이의 거리)를 결정한다. 또한, 단차들에 의해 야기된 손실들을 회피하기 위해 의도된 조명 패턴뿐만 아니라, VCSEL 어레이 내의 VCSEL들의 배열이 고려되어야 한다. VCSEL 어레이의 VCSEL들은 규칙적인 패턴(직사각형, 육각형 등)으로 또는 시야에서 의도된 조명 패턴(예로서, VCSEL 어레이의 가장자리에서의 VCSEL들의 높은 세기)으로 적응되는 패턴으로 배열될 수 있다.
VCSEL 어레이의 VCSEL들은 반도체 기판을 통해 레이저 광을 방출하도록 구성되는 하부 방출기들일 수 있다. 공통 광학 구조체는 이 경우에, VCSEL들이 제공되는 프로세싱 표면에 대해 대향하여 배열되는 반도체 기판의 표면상에 제공될 수 있다.
공통 광학 구조체는 집적될 수 있고, 특히 VCSEL 어레이의 반도체 기판에서 에칭될 수 있다. 반도체 기판(갈륨 비소 n ~ 3.5)의 높은 굴절률은 공통 광학 구조체의 상대적으로 평탄한 프로파일을 가능하게 한다. 평탄화 층은 공통 광학 구조체를 반도체 기판에 집적한 후에 제공될 수 있다.
공통 광학 구조체는 대안적으로, 반도체 기판에 접착되는 유리 웨이퍼상에 제공될 수 있다. 공통 광학 구조체는 예를 들면, 반도체 기판에 접착되기 이전 또는 그 후에 유리 웨이퍼에서 에칭될 수 있다. 유리 웨이퍼는 예를 들면, 접착될 수 있다.
VCSEL 어레이의 VCSEL들은 대안적으로, 반도체 기판으로부터 멀어지는 방향으로 레이저 광을 방출하도록 구성되는 상부 방출기들일 수 있다. 공통 광학 구조체는 이 실시예에서, VCSEL 어레이의 반도체 층 구조체 위에 제공된 투과성 재료를 포함할 수 있다. 재료는 레이저 광의 파장 범위에서(예로서, 750 ㎚ 내지 1200 ㎚ 사이의 파장 범위에서) 투과성이다. 투과성 재료는 상기 설명된 바와 같이 UV- 또는 청색 광 경화성 광학 중합체일 수 있다. 투과성 재료는 VCSEL들의 메사(mesa)들 위에 제공될 수 있다. 대안적으로, 평탄화 층은 단일 VCSEL들의 발광 영역들의 레벨에서 본질적으로 평평한 표면을 제공하기 위해 제공될 수 있다. 공통 광학 구조체의 투과성 재료는 평탄화 층 위에 증착될 수 있다.
VCSEL 어레이는 마이크로렌즈들의 어레이를 더 포함할 수 있다. 각각의 VCSEL는 마이크로렌즈와 연관된다. 마이크로렌즈는 공통 광학 구조체를 가로지른 후에 대응하는 VCSEL에 의해 방출된 레이저 광을 시준하도록 구성된다. 마이크로렌즈들의 초점 길이 또는 광학 형상은 VCSEL 어레이에서 각각의 VCSEL의 위치에 의존하여 상이할 수 있다. 부가적인 마이크로 렌즈들은 의도된 시야에서 조명 패턴의 세기 분포의 가장자리에서 더 가파른 경사를 가능하게 할 수 있다. 효율은 따라서, 개선될 수 있다.
VCSEL 어레이는 예를 들면, 다수의 하부 방출 VCSEL들을 포함할 수 있다. 공통 광학 구조체는 반도체 기판에서 에칭된다. 공통 광학 구조체는 상이한 높이를 갖는 공통 광학 구조체의 서브-표면들이 반도체 기판의 프로세싱 표면에 평행한 기준 표면 위에 있도록 단차들을 포함한다. 각각의 VCSEL는 공통 광학 구조체의 서브-표면과 연관된다. VCSEL 어레이의 VCSEL들과 공통 광학 구조체의 각각의 서브-표면의 크기 사이의 거리는 각각의 VCSEL가 단차들 중 하나를 비추지 않고 공통 광학 구조체의 각각의 서브-표면의 일부만을 비추도록 구성된다. 마이크로 렌즈들의 어레이는 유리 기판과 같은 투명 캐리어에 집적될 수 있다. 투명 캐리어는 반도체 기판에 기계적으로 결합된다. 투명 캐리어는 예를 들면, 반도체 기판의 저 굴절률과 비교하여, 공통 광학 구조체의 표면에 대해 저 굴절률 접착제에 의해 접착될 수 있다. 대안적으로, 투명 캐리어는 공통 광학 구조체 위에 제공된 저 굴절률 평탄화 층에 접착될 수 있다. 마이크로렌즈들은 대안적으로, 마이크로렌즈들이 공통 광학 구조체 위에 직접적으로 배열되도록 반도체 기판에서 에칭될 수 있다. 공통 광학 구조체 위에 평탄화 층이 제공될 수 있다. 평탄화 층은 반도체 기판의 굴절률과 비교하여 상대적으로 낮은 굴절률에 의해 특징지워질 수 있다. 공통 광학 구조체의 전환 속성들에 대한 영향은 따라서, 공통 광학 구조체의 설계에서 제한되고 및/또는 고려될 수 있다. 마이크로렌즈들은 평탄화 층에서 또는 그 위에 제공될 수 있다. 하나 이상의 또 다른 재료 층들은 예를 들면, 평탄화 층 위에 제공될 수 있다. 마이크로렌즈들은 예를 들면, 하나 이상의 또 다른 재료 층들을 에칭함으로써 제공될 수 있다.
VCSEL들의 적어도 일부는 레이저 광을 방출하도록 개별적으로 제어되도록 구성될 수 있다. VCSEL 어레이의 각각의 VCSEL 또는 VCSEL들의 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 그룹들은 한정된 시퀀스로 조명 패턴의 하나 이상의 섹터들을 비추기 위해 개별적으로 스위치 온 또는 오프되도록 구성될 수 있다. VCSEL 어레이는 VCSEL들 또는 VCSEL들의 그룹들의 개별적인 제어를 가능하게 하기 위해 각각의 전극들을 포함한다. VCSEL들 또는 VCSEL들의 그룹들(서브 어레이들)의 개별적인 제어는 조명 패턴(예로서, 다른 어두운 코너를 포함하는 섹터에서 더 많은 광) 또는 한정된 조명 시퀀스들의 전자 조정을 허용할 수 있다.
제 2 양태에 따르면, 발광 디바이스가 제공된다. 발광 디바이스는 상기 설명된 바와 같은 적어도 하나의 VCSEL 어레이 및 VCSEL 어레이의 VCSEL들을 전기적으로 구동하기 위한 전기 구동기를 포함한다. 발광 디바이스는 전기 구동기를 제어하기 위한 제어 신호들을 제공하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 제어기는 예를 들면, 데이터를 저장하기 위한 저장 디바이스 및 저장된 데이터에 의해 포함된 명령들을 실행하기 위한 프로세싱 디바이스를 포함할 수 있다. 저장된 데이터는 예를 들면, 전기 구동 전류를 VCSEL들 또는 VCSEL들의 그룹에 제공하는 시퀀스를 포함할 수 있다.
VCSEL 어레이 또는 조명 디바이스는,
스마트 폰들, 랩탑, 태블릿, 등에서 제스처 인터페이스 또는 3D 스캐너와 같은 소비자 및 휴대가능한 애플리케이션들,
로봇 공학, 스포츠, 산업, 조명, 등을 위한 사용자 인터페이스 또는 실내 내비게이션,
자동차 중거리 검출(주차 보조, 안전한 도시 주행)을 위한 고급품, 및
고 전력 산업용 애플리케이션들을 지원하기 위해 소비자 디바이스들(예로서, 스마트폰들), 차량들뿐만 아니라, 고 전력 산업용 애플리케이션들에서 사용될 수 있다.
제 3 양태에 따르면, 비행 시간 카메라가 제공된다. 비행 시간 카메라는 상기 설명된 임의의 실시예에 따른 발광 디바이스, 광 검출기, 광학 이미징 구조체 및 평가기를 포함한다. 광학 이미징 구조체는 객체에 의해 반사된 전환된 레이저 광을 광 검출기로 이미징하도록 배열된다. 평가기는 광 검출기에 의해 검출된 전환된 레이저 광의 이미지에 의해 객체까지의 거리를 결정하도록 구성된다.
제 4 양태에 따르면, 상기 설명된 임의의 실시예에 따라 VCSEL 어레이를 제작하는 방법이 제공된다. 방법은:
다수의 반도체 기판을 포함하는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계,
각각의 반도체 기판상에 적어도 2개의 VCSEL들을 제공하는 단계,
웨이퍼 레벨상에 공통 광학 구조체를 집적하는 단계, 및
기준 평면에서 전환된 레이저 광을 제공하기 위해 공통 광학 구조체를 배열하는 단계를 포함하고, 공통 광학 구조체는 연속적인 조명 패턴이 기준 평면에서 제공될 수 있도록 레이저 광을 전환된 레이저 광으로 전환하도록 구성되고, 공통 광학 구조체는 공통 광학 구조체 없이 제공될 수 있는 전환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴을 증가시키거나 확산시키도록 구성되고, 공통 광학 구조체는 또한, 각각의 VCSEL가 조명 패턴의 섹터를 제공하도록 구성되도록 배열되며, 각각의 섹터는 조명 패턴보다 작다.
단계들은 반드시 상기 주어진 순서대로 수행될 필요는 없다.
공통 광학 구조체는 몇몇 방법들 중에서, 연삭 가공, 래핑(lapping), 에칭, 소프트쿠션 임프린트 리소그래피, 이어서 에칭, 웨이퍼상의 마스터 구조체의 UV 복제, 이어서 반도체 기판에서 복제된 구조체의 에칭 전송, 등에 의해 집적될 수 있다. 또한, 예로서, 반도체 웨이퍼에 대한 다수의 공통 광학 구조체들을 포함하는 유리 웨이퍼의 웨이퍼 접착이 사용될 수 있다. 대안적으로, 경화성 중합체가 제공되고 후속하여 광(예로서 UV 또는 청색 광)을 프로세싱함으로써 프로세싱될 수 있다. 이러한 프로세스의 상세들은 예를 들면, WO 2017/055160 A1의 페이지 2, 라인 2 내지 페이지 5, 라인 19에서 설명된다. 또한, 도 2 내지 도 10 및 페이지 9, 라인 20 내지 페이지 11, 라인 20에서 대응하는 설명은 이러한 프로세스의 특수 예를 제공한다. WO 2017/055160 A1의 개시는 참조로서 통합된다.
공통 광학 구조체는 상기 설명된 바와 같이 평탄화 층에 의해 커버될 수 있다. 평탄화 층은 광학 구조체의 재료보다 낮은 굴절률에 의해 특징지워진다. 광학 구조체는 원하는 조명 패턴을 제공하기 위해 평탄화 층의 굴절률에 대해 설계될 수 있다. 평탄화 층은 광학 구조체에 의해 야기된 표면 불균일(surface irregularity)들을 평활화하기 위해 사용될 수 있다. 평탄화 층은 실리콘, 에폭시, 폴리이미드, SiN 등과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 광학 구조체를 제조하기 위해 사용되는 반도체 층 구조체(반도체 기판 또는 하나 이상의 반도체 층들)의 굴절률과 평탄화 층의 굴절률 사이의 차는 다수의 애플리케이션들을 위한 조명 패턴을 제공하기에 충분하다. 평탄화 층은 공통 광학 구조체를 보호할 수 있고 상기 설명된 바와 같이 공통 광학 구조체 위에서 마이크로렌즈들을 프로세싱하기 위한 또 다른 프로세싱 단계들을 단순화할 수 있다.
청구항 제 1 항 내지 제 12 항의 VCSEL 어레이, 청구항 제 13 항의 조명 디바이스 및 청구항 제 15 항의 방법이 특히, 종속 청구항들에서 한정된 바와 같이 유사하고 및/또는 동일한 실시예들을 가짐이 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 또한, 각각의 독립 청구항과의 종속 청구항들의 임의의 조합일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또 다른 유리한 실시예들이 하기에 한정된다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이하에 설명된 실시예들로부터 명백해질 것이고 그들과 관련하여 더 자세하게 설명될 것이다.
본 발명은 이제 첨부 도면들과 관련하여 실시예들에 기초하여, 예로서 설명될 것이다.
도면들에서, 유사한 부호들은 전체적으로 유사한 객체들을 언급한다. 도면들에서 객체들은 반드시 크기대로 그려지는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술의 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 2는 제 1 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 3은 제 2 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 4는 제 3 VCSEL 어레이의 평면도의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 5는 제 4 VCSEL 어레이의 평면도의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 6은 제 4 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 7은 제 5 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 8은 제 6 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 9는 제 7 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 10은 하나의 한정된 시야에서 세기 분포들의 2개의 예들을 도시한 도면.
도 11은 조명 패턴의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 12는 비행 시간 센서 모듈의 주요 스케치를 도시한 도면.
도 13은 VCSEL 어레이를 제작하는 방법의 프로세스 흐름의 주요 스케치를 도시한 도면.
본 발명의 다양한 실시예들은 이제 도면들에 의해 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술의 VCSEL 어레이의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 종래 기술의 VCSEL 어레이는 반도체 기판(101) 위에서 프로세싱된 다수의 VCSEL들(130)을 갖는 반도체 기판(101)(갈륨 비소(GaAs))을 포함한다. VCSEL들은 반도체 기판(11)으로부터 멀리 레이저 광(10)을 방출하도록 구성된다(상부 방출기). 110°x 90°의 시야를 커버하는 직사각형 조명 패턴을 제공하기 위해 종래 기술의 VCSEL 어레이 위에 별개의 볼륨 렌즈(volume lens)(135)가 제공된다. 별개의 볼륨 렌즈(135)의 높이는 0.95mm이다. 따라서, VCSEL 어레이상의 이러한 볼륨 렌즈(135)를 200㎛의 두께를 갖는 반도체 기판(101)에 집적하는 것은 불가능하다. 다수의 이러한 볼륨 렌즈들(135)을 웨이퍼상에 집적하는 것은 특히 불가능하다.
도 2는 제 1 VCSEL 어레이(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 단면은 제 1 VCSEL 어레이(100)의 중심라인에 걸쳐 취해진다. 반도체 기판 위에 제공된 상부 방출 VCSEL들(130)의 5개의 메사들이 도시된다. 각각의 VCSEL(130)는 공기중에서 20°의 방출 원뿔을 갖는 레이저 광을 방출한다. 메사들은 공통 광학 구조체(140)를 구축하는 광학 중합체에 내장된다. 공통 광학 구조체(140)는 경화된 중합체의 연속적인 블록으로 구성된다. 단면은 공통 광학 구조체(140)의 상부 표면이 단차들에 의해 분리되는 인접한 평평하지만 경사진 서브-표면들(패싯(facet)들)로 구성됨을 보여준다. 각각의 VCSEL(130)는 한정된 조명 패턴의 각각의 섹터를 비추기 위해 하나의 각각의 서브표면들(또는 패싯)을 비춘다. 단차들은 이 경우에, 150㎛의 반도체 기판(101)의 프로세싱 표면 위의 공통 광학 구조체(140)의 낮은 최대 구축 높이를 가능하게 한다. 레이저 광(10)은 광학 손실들을 회피하기 위해 단차들에 어떠한 광도 방출되지 않도록 패싯들의 일부를 단지 비춘다. 공통 광학 구조체(140)는 이 경우에, 한정된 조명 패턴을 제공하기 위해 한정된 시야에서 전환된 레이저 광(150)을 이미징하기 위한 프리즘 구조체이다.
도 3은 제 2 VCSEL 어레이(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. VCSEL들(130) 및 반도체 기판(101)의 구성은 도 2에 대해 논의된 것과 동일하다. 공통 광학 구조체(140)는 다시, 상기 설명된 바와 같은 경화성 광학 중합체로 구성된다. 공통 광학 구조체(140)는 전환된 레이저 광(150)을 이미징하기 위한 서브-표면들을 조명 패턴의 각각의 섹터들에 제공하기 위해 다시 단차들을 포함한다. 서브-표면들은 이 경우에, 공통 광학 구조체(140)가 프레넬형 렌즈가 되도록 휘어진다. 3개의 VCSEL들(130)은 프레넬형 렌즈의 하나의 공통 곡면 서브-표면에 대해 단면 방출된 레이저 광(10)의 중간에 배열된다.
도 4는 도 3에 대해 논의된 것과 유사한 제 3 VCSEL 어레이(100)의 상면의 주요 스케치를 도시한다. VCSEL 어레이(100)는 정방형이고 VCSEL들(130)은 중심 VCSEL(130) 주위에 원형들로 배열된다. 도 3에 대해 논의된 바와 같이 원형 섹션들은 프레넬형 공통 광학 구조체(140)의 원형 대칭 서브-표면들을 보여준다. 9개의 VCSEL들(130)은 공통 광학 구조체(140)의 중앙 서브-표면에 대해 레이저 광을 방출하는 중심에 배열된다. 16개의 VCSEL들(130)은 공통 광학 구조체(140)의 중심 서브-표면 주위의 하나의 공통 제 1 원형 대칭 서브-표면에 레이저 광을 방출하는 중심 주위의 원상에 배열된다. 4개의 VCSEL들(130)은 공통 광학 구조체(140)의 제 1 원형 대칭 서브-표면 주위에 배열된 제 2 원형 대칭 서브-표면의 일부에 레이저 광을 방출하는 VCSEL 어레이(100)의 코너들에 배열된다.
도 5는 제 4 직사각형 VCSEL 어레이(100)의 평면도의 주요 스케치를 도시한다. VCSEL들(130)은 반도체 기판(101) 위에 육각형 배열로 제공된다. VCSEL 어레이(100)의 중앙에 배열된 4개의 VCSEL들을 따른 단면이 도 6에 도시된다. 공통 광학 구조체(10)는 다시 프레넬형 렌즈이다. 레이저 광(10)은 하나의 각각의 VCSEL들로부터 단지 광을 수신하는 서브-표면들 또는 2개 이상의 각각의 VCSEL들(130)로부터 레이저 광(10)을 수신하는 서브-표면들로 방출된 VCSEL 어레이(100) 내의 위치에 의존하고 있다. 공통 광학 구조체의 구축 높이, 서브-표면들의 크기 및 위치, VCSEL들(130)의 발광 영역의 크기 및 VCSEL들(130)에 의해 방출된 레이저 광(10)의 방출 원뿔은 프레넬형 렌즈의 어떠한 단차도 광학 손실들을 회피하기 위해 비춰지지 않도록 다시 배열된다. 도 6으로부터, 레이저 광(10)에 의해 비춰지지 않는 공통 광학 구조체(140)의 부분들이 공통 광학 구조체(140)의 광학 기능에 영향을 미치지 않고 제거될 수 있음이 명백하다.
도 7은 제 5 VCSEL 어레이(10)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 단면은 반도체 기판(101)(하부 방출기)을 통해 레이저 광(10)을 방출하는 5개의 VCSEL들(130)을 갖는 일례를 다시 도시한다. 공통 광학 구조체는 이 경우에, 반도체 기판(101)의 하부 표면(VCSEL들(130)이 프로세싱되는 표면에 대향하는 표면)에서 에칭된 프레넬형 렌즈이다. n=3.5의 GaAs 반도체 기판(101)의 높은 굴절률은 공통 광학 구조체(140)의 다소 낮은 프로파일을 가능하게 한다. 마이크로렌즈들의 어레이는 프레넬형 렌즈의 서브-표면들 위에 제공된다. 마이크로렌즈들(143)은 반도체 기판(101)에서 공통 광학 구조체(140)와 함께 에칭된다. 각각의 VCSEL(130)는 기준 평면에서 각각의 섹터로 이미징되는 전환된 레이저 광(150)(시준된 레이저 빔들)을 제공하기 위해 하나의 마이크로렌즈(143)와 연관된다.
도 8은 제 6 VCSEL 어레이(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 제 6 VCSEL 어레이(100)는 도 7에 대해 논의된 바와 같이 다시 하부 방출 VCSEL들(130)을 포함한다. 공통 광학 구조체(140)는 상기 설명된 바와 같이 반도체 기판(101)에서 에칭된다. 유리 웨이퍼는 접착 층(145)에 의해 VCSEL 어레이들(100)을 포함하는 반도체 웨이퍼에 접착된다. 마이크로렌즈들(143)의 어레이는 이 실시예에서, 각각의 마이크로렌즈가 상기 설명된 바와 같이 하나의 각각의 VCSEL로부터 레이저 광(10)을 수신하도록 후속적으로 프로세싱된다(대안적으로, 프로세싱된 유리 웨이퍼는 다수의 반도체 기판들(101)을 포함하는 반도체 웨이퍼에 접착될 수 있다).
도 9는 제 7 VCSEL 어레이(100)의 단면의 주요 스케치를 도시한다. 제 7 VCSEL 어레이(100)는 도 7 및 도 8에 대해 논의된 바와 같이 다시 하부 방출 VCSEL들(130)을 포함한다. 유리 웨이퍼는 VCSEL 어레이들(100)을 포함하는 반도체 웨이퍼에 접착된다. 유리 웨이퍼는 각각의 VCSEL 어레이(100)가 하나의 공통 광학 구조체(140)와 정렬되도록 프로세싱된다.
도 10은 하나의 한정된 시야에서 세기 분포들의 2개의 예들을 보여준다. 세로 좌표는 세기(51)가 할당되고 가로 좌표는 시야에서 조명 패턴의 표면에 평행한 하나의 단면을 따라 각도(53)가 할당된다. 점선(61)은 종래 기술의 디퓨저에 의해 제공될 수 있는 종래 기술의 세기 분포를 보여준다. 세기 분포는 느리게 상승하여 평평한 플래토(plateau)에 도달하고 좌측으로부터 우측으로 느리게 이동하면서 감소한다. 조명 패턴은 따라서, 세기 분포가 변하는 넓은 가장자리를 포함한다. 평평한 플래토의 영역만이 조명 목적들을 위해 사용된다. 따라서, 가장자리로 방출된 광 및 대응하는 에너지가 낭비된다. 실선(63)은 특히 예를 들면, 도 7 및 도 8에 대해 논의된 VCSEL 어레이(100)의 실시예들에 의해 제공될 수 있는 개선된 세기 분포를 도시한다. 공통 광학 구조체(140)는, 각각의 VCSEL(130)의 레이저 광이 도 11에 도시된 바와 같이 조명 패턴(20)의 하나의 연관 섹터(21)로 지향되도록 레이저 광(10)을 전환된 레이저 광(150)으로 전환한다. 하나의 각각의 섹터(21)에 연관되는 VCSEL(130)는 레이저 광(10)이 지향되는 공통 광학 구조체(140)의 표면의 각각의 부분의 각각의 VCSEL(13)의 광축에 대한 경사도에 의존한다. 연관된 마이크로렌즈(143)는 개선된 조명 패턴(63)이 성취되도록 발산이 감소되도록 레이저 광(10)을 시준한다.
도 12는 비행 시간 센서 모듈(200)의 주요 스케치를 도시한다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 상기 논의된 실시예들 중 하나에 따른 VCSEL 어레이(100)를 포함한다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 매우 짧은 광 펄스들을 검출하도록 구성되는 검출기(221)를 더 포함한다. 이러한 짧은 레이저 펄스들은 VCSEL 어레이(100)에 의해 방출된 전환된 레이저 광(150)에 의해 객체(300)를 타격함으로써 야기될 수 있다. 전환된 레이저 광(150)의 일부는 반사된 레이저 광(202)이 수신된 레이저 광을 검출기(221)에 이미징하는 광학 디바이스(240)(예를 들면, 렌즈 또는 렌즈 장치)에 의해 수신되도록 객체(300)에 의해 반사된다. 반사된 레이저 광(202)은 검출기(221)에서 대응하는 전기 신호를 야기한다. 전기 구동기(230)는 VCSEL 어레이 또는 선택적으로 각각의 VCSEL 또는 VCSEL 어레이(100)의 VCSEL들의 서브 그룹들을 개별적으로 전기적으로 구동하도록 구성될 수 있다. 제어기(250)는 예를 들면, VCSEL 어레이(100)에 의해 방출된 레이저 펄스의 시작 및 중단 시간을 제어하기 위해 전기 구동기(230)와 연결된다. 제어기(250)는 검출기(221)에 의해 검출된 반사된 레이저 광(202)에 의해 야기된 전기 신호를 수신하기 위해 검출기(221)와 또한 연결된다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 대응하는 VCSEL 또는 VCSEL들의 그룹에 의해 방출된 전환된 레이저 광(150)의 시작 및 중단 시간 뿐만 아니라, 반사된 레이저 광(202)에 의해 야기된 전기 신호의 수신 시간을 전달하기 위한 선택적 인터페이스(235)를 더 포함한다. 전달된 데이터는 레이저 광의 비행 시간 따라서, 비행 시간 센서 모듈(200)과 객체(300) 사이의 거리를 산출하기 위해 사용될 수 있다. 비행 시간 센서 모듈(200)은 객체까지의 거리를 결정하기 위해 제어기(250)와 전기적으로 연결된 평가기(도시되지 않음)를 대안적으로 포함할 수 있다(또는 제어기(250)를 포함하거나 그에 의해 포함될 수 있다). 몇몇 거리 측정들은 객체(300)의 속도 또는 심지어 가속도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. VCSEL 어레이에 의해 제공된 조명 패턴(20)은 광학 디바이스(240)에 적응될 수 있다. 세기는 예를 들면, 광학 디바이스(240)의 광학 손실들을 보상하기 위해 조명 패턴(20)의 가장자리에서 증가할 수 있다.
도 13은 VCSEL 어레이(100)를 제작하는 방법의 프로세스 흐름의 주요 스케치를 도시한다. 단계(410)에서 반도체 기판(101)이 제공된다. 반도체 기판(101)은 반도체 웨이퍼의 일부이다. 후속 단계(420)에서, 적어도 2개의 VCSEL들(130)은 반도체 기판(101)의 프로세싱 측에 제공된다. 공통 광학 구조체들(140)은 하나의 공통 광학 구조체(140)가 하나의 대응하는 VCSEL 어레이(100)와 연관되도록 단계(430)에서 웨이퍼 레벨상에 집적된다. 공통 광학 구조체(140)는 단계(440)에서 제공된다. 공통 광학 구조체(140)는 연속적인 조명 패턴(20)이 기준 평면에서 제공될 수 있도록 레이저 광(10)을 전환된 레이저 광(150)으로 전환하도록 구성된다. 공통 광학 구조체(140)는 공통 광학 구조체(140) 없이 제공될 수 있는 전환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 조명 패턴(20)을 증가시키도록 구성된다. 공통 광학 구조체(140)는 또한, 각각의 VCSEL(130)가 조명 패턴(20)의 섹터(21)를 제공하도록 구성되도록 배열된다. 각각의 섹터(21)는 조명 패턴(20)보다 작다.
본 발명이 도면들 및 상기 설명에서 상세히 도시되고 설명될지라도, 이러한 예시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 도시적이거나 예시적인 것으로 고려되어야 한다.
본 발명을 판독하는 것으로부터, 다른 수정들이 당업자들에게 명백해질 것이다. 이러한 수정들은 당업계에 이미 알려져 있고 본 명세서에서 이미 설명된 특징들 대신에 또는 그것들에 더하여 사용될 수 있는 다른 특징들을 수반할 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 변형들은 도면들, 본 발명 및 첨부된 청구항들의 연구로부터 당업자들에 의해 이해되고 영향받을 수 있다. 청구항들에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정 관사("a" 또는 "an")는 복수의 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 특정 측정치들이 서로 상이한 종속 청구항들에서 인용된다는 단순한 사실은 이들 측정치들의 조합이 이롭게 하기 위해 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
청구항들에서의 임의의 참조 부호들은 그 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다.
10: 레이저 광
20: 조명 패턴
21: 조명 패턴의 섹터
51: 세기
53: 각도
61: 종래 기술의 세기 분포
63: 개선된 세기 분포
100: VCSEL 어레이
101: 반도체 기판
130: VCSEL
135: 별개의 볼륨 렌즈
140: 공통 광학 구조체
143: 마이크로렌즈들의 어레이
145: 접착 층
150: 전환된 레이저 광
200: 비행 시간 카메라
202: 반사된 레이저 광
221: 광 검출기
230: 전기 구동기
235: 인터페이스
240: 광학 디바이스
250: 제어기
300: 객체
410: 반도체 기판을 제공하는 단계
420: 적어도 2개의 VCSEL들을 제공하는 단계
430: 공통 광학 구조체를 집적하는 단계
440: 공통 광학 구조체를 배열하는 단계

Claims (10)

  1. 공통 반도체 기판(101)상에 배열된 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 VCSEL들(130)을 포함하는 VCSEL 어레이(100)에 있어서,
    상기 VCSEL 어레이(100)는 웨이퍼 레벨상에 집적된 하나의 공통 광학 구조체(140)를 더 포함하고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 연속적인 조명 패턴(20)이 기준 평면에서 제공될 수 있도록 레이저 광(10)을 전환된 레이저 광(150)으로 전환하도록 구성되고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 공통 광학 구조체(140) 없이 제공될 수 있는 전환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 상기 기준 평면에서 상기 조명 패턴(20)의 크기를 증가시키도록 구성되고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 또한, 각각의 VCSEL(130)가 상기 조명 패턴(20)의 섹터(21)를 비추도록 구성되도록 배열되고, 각각의 섹터(21)는 상기 조명 패턴(20)보다 작고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 반도체 기판(101) 위의 상이한 높이를 갖는 상기 공통 광학 구조체(140)의 서브-표면들이 서로 나란히 배열되도록 단차들(steps)을 포함하고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 프리즘 구조체 또는 프레넬 구조체이고, 각각의 VCSEL(130)는 상기 공통 광학 구조체(140)의 서브-표면과 연관되고, 각각의 VCSEL(130)와 상기 공통 광학 구조체(140)의 각각의 서브-표면의 크기 사이의 거리는 각각의 VCSEL(130)가 상기 단차들 중 하나를 비추지 않고 상기 공통 광학 구조체(140)의 각각의 서브-표면의 일부만을 비추도록 배열되고, 상기 VCSEL 어레이(100)는 마이크로렌즈들의 어레이(143)를 포함하고, 각각의 VCSEL(130)는 마이크로렌즈와 연관되며, 상기 마이크로렌즈는 상기 공통 광학 구조체(140)를 가로지른 후에 상기 레이저 광(10)을 시준하도록 구성되는, VCSEL 어레이(100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 VCSEL들(130)의 발광 표면들 위에 배열된 연속적인 구조체인, VCSEL 어레이(100).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 VCSEL(130)는 상기 반도체 기판(101)을 통해 상기 레이저 광(10)을 방출하도록 구성되는 하부 방출기이고, 상기 공통 광학 구조체는 상기 VCSEL들(130)에 대해 대향하여 배열되는 상기 반도체 기판(101)의 표면상에 제공되는, VCSEL 어레이(100).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공통 광학 구조체는 상기 VCSEL 어레이(100)의 반도체 구조체에 집적되는, VCSEL 어레이(100).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 VCSEL(130)는 상기 반도체 기판(101)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 레이저 광(10)을 방출하도록 구성되는 상부 방출기이고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 VCSEL 어레이의 반도체 층 구조체 위에 제공된 재료를 포함하고, 상기 재료는 상기 레이저 광(10)의 파장 범위에서 투과성인, VCSEL 어레이(100).
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 VCSEL(130)는 하부 방출기이고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 반도체 기판(101)에서 에칭되고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 반도체 기판(101) 위의 상이한 높이를 갖는 상기 공통 광학 구조체(140)의 서브표면들이 서로 나란히 배열되도록 단차들을 포함하고, 각각의 VCSEL(130)는 상기 공통 광학 구조체(140)의 서브-표면과 연관되고, 각각의 VCSEL(130)와 상기 공통 광학 구조체(140)의 각각의 서브-표면의 크기 사이의 거리는 각각의 VCSEL(130)가 상기 단차들 중 하나를 비추지 않고 상기 공통 광학 구조체(140)의 각각의 서브-표면의 일부만을 비추도록 구성되고, 상기 마이크로 렌즈들(143)의 어레이는 투명 캐리어에 집적되고, 상기 투명 캐리어는 상기 반도체 기판(101)에 기계적으로 결합되는, VCSEL 어레이(100).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 VCSEL들(130)의 적어도 일부는 레이저 광(10)을 방출하도록 개별적으로 제어되도록 구성되는, VCSEL 어레이(100).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 VCSEL(100) 어레이 및 전기 구동 전류를 VCSEL들(130)에 제공하기 위한 전기 구동기(230)를 포함하는, 발광 디바이스.
  9. 제 8 항에 따른 발광 디바이스, 및 객체(300)에 의해 반사된 전환된 레이저 광(150)을 검출하기 위한 광 검출기(221)를 포함하는 비행 시간 카메라(time-of-flight camera)에 있어서,
    평가기는 상기 광 검출기(221)에 의해 검출된 상기 전환된 레이저 광(150)에 의해 상기 객체(300)까지의 거리를 결정하도록 구성되는, 비행 시간 카메라.
  10. VCSEL 어레이를 제작하는 방법에 있어서:
    반도체 기판(101)을 제공하는 단계,
    상기 반도체 기판(101)상에 적어도 2개의 VCSEL들(130)을 제공하는 단계,
    웨이퍼 레벨상에 공통 광학 구조체(140)를 집적하는 단계,
    연속적인 조명 패턴(20)이 기준 평면에서 제공될 수 있도록 레이저 광(10)을 전환된 레이저 광(150)으로 전환하기 위해 상기 공통 광학 구조체(140)를 배열하는 단계로서, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 공통 광학 구조체(140) 없이 제공될 수 있는 전환되지 않은 조명 패턴과 비교하여 상기 기준 평면에서 상기 조명 패턴(20)을 증가시키도록 구성되고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 또한, 각각의 VCSEL(130)가 상기 조명 패턴(20)의 섹터(21)를 제공하도록 구성되도록 배열되고, 각각의 섹터(21)는 상기 조명 패턴(20)보다 작고, 상기 공통 광학 구조체(140)는 상기 반도체 기판(101) 위의 상이한 높이를 갖는 상기 공통 광학 구조체(140)의 서브-표면들이 서로 나란히 배열되도록 단차들을 포함하며, 상기 공통 광학 구조체(140)는 프리즘 구조체 또는 프레넬 구조체인, 상기 공통 광학 구조체를 배열하는 단계,
    각각의 VCSEL(130)를 상기 공통 광학 구조체(140)의 서브-표면과 연관시키는 단계,
    각각의 VCSEL(130)가 상기 단차들 중 하나를 비추지 않고 상기 공통 광학 구조체(140)의 각각의 서브-표면의 일부만을 비추도록 상기 공통 광학 구조체(140)의 각각의 서브-표면의 크기와 각각의 VCSEL(130) 사이의 거리를 구성하는 단계,
    마이크로렌즈들의 어레이(143)를 제공하는 단계,
    각각의 VCSEL(130)를 마이크로렌즈와 연관시키는 단계, 및
    상기 공통 광학 구조체(140)를 가로지른 후에 상기 레이저 광(10)을 시준하기 위해 상기 마이크로렌즈를 배열하는 단계를 포함하는, VCSEL 어레이 제작 방법.
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