TWI823611B - 具有模態過濾層的垂直腔面射型半導體雷射二極體 - Google Patents

具有模態過濾層的垂直腔面射型半導體雷射二極體 Download PDF

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Abstract

一種垂直腔面射型半導體雷射二極體，包含基板以及在基板之上的磊晶堆疊結構，磊晶堆疊結構包含主動區、一電流侷限層以及一模態過濾層，其中，該模態過濾層具有一光學孔徑，該模態過濾層能被氧化，該模態過濾層經過氧化處理而形成該光學孔徑。

Description

具有模態過濾層的垂直腔面射型半導體雷射二極體
一種垂直腔面射型半導體雷射二極體，尤其是一種具有模態過濾層的半導體雷射二極體，該模態過濾層能被氧化，模態過濾層的光學孔徑是透過對模態過濾層進行氧化處理而形成。
圖1是習知技術之具有小發散角的半導體雷射二極體。如圖1所示，具有開口241的表面浮雕層240是半導體雷射二極體的最上層，而表面浮雕層240與主動區220之間係形成具有通孔231的氧化層230。然而，因為表面浮雕層240的開口241是透過微影製程與蝕刻而形成，而氧化層230的通孔231是經氧化製程而形成。由於開口241與通孔231的製作方法不同，兩者的中心軸不容易精確對準，如此半導體雷射二極體的發散角會變大。此外，在大量製作半導體雷射二極體時，多個半導體雷射二極體的通孔與開口的中心軸偏差程度也不同，導致多個半導體雷射二極體的發散角的大小並不一致且發散角也比較大。
請參閱美國專利公開號US 2021005788 A1，根據此專利，上DBR層與主動區之間形成通孔大小彼此不同的多個氧化層，並透過不同大小的通孔來降低發散角；雖然多氧化層能經同步氧化處理而使彼此圓心較能精確對準，然而眾所周知的是，各氧化層被氧化過的部分導電率會很低(即電 阻大)，且多個電阻大的氧化層設置在大部分電流必然流過的途徑上，所以這些氧化層所累積的可觀電阻值不但嚴重影響VCSEL的功率轉換效率，也會延長脈衝的上升時間(rising time)，所以依此專利製作的VCSELs不容易產生短脈衝。
在VCSEL技術領域中，電流侷限層通常設置於靠近主動區之處或設置於主動區之中，以使電流流入主動區時，電流能集中於主動區的特定區域如中心區域。不過，單個電流侷限層的電阻就相當大，所以電流侷限層的設置數目不宜太多。在現有具有小發散角的VCSEL，表面浮雕層通常要設置於VCSEL的最上層，有設置位置受到限制的問題。
本文實施例提供小發散角的VCSEL，其中包含具有光學孔徑的模態過濾層，模態過濾層能被橫向氧化，其中模態過濾層的光學孔徑是透過氧化製程而形成，因此模態過濾層可與電流侷限層一起進行氧化處理，如此電流侷限通孔的中心軸與光學孔徑的中心軸能彼此對齊。結果，不但VCSEL的發散角能縮小，此外多個半導體雷射二極體的發散角的大小會相當一致。此外，當模態過濾層與電流侷限層同步氧化處理時，能簡化VCSEL的製程與提昇VCSEL的製作良率。此外，本文還進一步提出降低模態過濾層電阻影響的一些代表性實施例。
[先前技術]
200:VCSEL磊晶片結構
210:基板
220:主動區
230:氧化層
231:通孔
240:表面浮雕層
241:開孔
250:金屬電極
[本發明]
1、2、3、4、5、6、7、8、9、91:VCSEL磊晶片結構
3’、3”、4’、5’、6’、6”、9’:VCSEL半成品元件
10:基板
12:緩衝層
14:下DBR層
16:下間隔層
30:主動區
32:上間隔層
50:電流侷限層
60:上DBR層
70:間隔層
100、101:磊晶堆疊結構
110:第一歐姆接觸層
111:第二歐姆接觸層
120、121:模態過濾層
130:第一半導體層
131:第二半導體層
50a:電流侷限通孔
120a:光學孔徑
E1:第一金屬電極
E2:第二金屬電極
圖1是習知技術之具有小發散角的半導體雷射二極體。
圖2是本文一實施例的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖3是本文一實施例的設置有間隔層的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖4a是本文一實施例的設置有第一歐姆接觸層直接接觸於模態過濾層的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖4b是將圖4a的VCSEL磊晶片結構製作成一種可能的VCSEL半成品元件的示意圖。
圖4c是本文一實施例的第一金屬電極與VCSEL半成品元件的頂面齊平的示意圖。
圖5a是本文一實施例的第一歐姆接觸層是間接接觸於模態過濾層的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖5b是將圖5a的VCSEL磊晶片結構製作成一種可能的VCSEL半成品元件的示意圖。
圖6a是本文一實施例的第一歐姆接觸層間接設置於模態過濾層之上的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖6b是將圖6a的VCSEL磊晶片結構製作成一種可能的VCSEL半成品元件的示意圖，圖6b的第一金屬電極是合金製程形成。
圖7a是本文一實施例的模態過濾層介於兩歐姆接觸層之間的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖7b是將圖7a的VCSEL磊晶片結構製作成一種可能的VCSEL半成品元件的示意圖。
圖7c是以非合金製程形成電氣連接第一歐姆接觸層與第二歐姆接觸層的第一金屬電極(非合金電極)的示意圖。
圖8是本文一實施例的包含多個模態過濾層與多個半導體層的正面出光型VCSEL磊晶片結構示意圖。
圖9是本文一實施例的包含多個模態過濾層與多個半導體層的背面出光型VCSEL磊晶片結構示意圖。
圖10a是本文一實施例的模態過濾層設置在上DBR層中的VCSEL磊晶片結構示意圖。
圖10b是將圖10a的VCSEL磊晶片結構製作成一種可能的VCSEL半成品元件的示意圖。
圖11是本文一實施例的一種VCSEL半成品元件的示意圖。
圖12是顯示具有模態過濾層的VCSEL與具有表面浮雕層的VCSEL的L-I特性圖。
圖13是表面浮雕層設置於歐姆接觸層上的VCSEL磊晶片結構的示意圖(先前技術)。
圖14分別顯示圖7b的VCSEL和圖13的VCSEL的遠場分佈(far field profile)示意圖。
以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
以下描述具體的元件及其排列的例子以簡化本發明。當然這些僅是例子且不該以此限定本發明的範圍。例如，在描述中提及一層於另一層之上時，其可能包括該層與該另一層層直接接觸的實施例，也可能包括兩者之間有其他元件或磊晶層形成而沒有直接接觸的實施例。此外，在不同 實施例中可能使用重複的標號及/或符號，這些重複僅為了簡單清楚地敘述一些實施例，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定關聯。
此外，其中可能用到與空間相關的用詞，像是“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，這些關係詞係為了便於描述圖式中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。這些空間關係詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。
本說明書提供不同的實施例來說明不同實施方式的技術特徵。舉例而言，全文說明書中所指的“一些實施例”意味著在實施例中描述到的特定特徵、結構、或特色至少包含在一實施例中。因此，全文說明書不同地方所出現的片語“在一些實施例中”所指不一定為相同的實施例。
此外，特定的特徵、結構、或特色可在一或多個的實施例中透過任何合適的方法結合。進一步地，對於在此所使用的用語“包括”、“具有”、“有”、“其中”或前述之變換，這些語意類似於用語“包括”來包含相應的特徵。
此外，”層”可以是單一層或者包含是多層；而一磊晶層的”一部分”可能是該磊晶層的一層或互為相鄰的複數層。
現有技術中，雷射二極體可依據實際需求而選擇性的設置緩衝層，且在一些實例中，緩衝層可與基板在材質是相同的。且緩衝層設置與否，跟以下實施例所欲講述的技術特點與所欲提供的效果並無實質相關，因此為了簡要示例說明，以下實施例僅以具有緩衝層的雷射二極體來做為說明用的示例，而不另贅述沒有設置緩衝層的雷射二極體，也就是以下實施例如置換無緩衝層的雷射二極體也能一體適用。
如圖2所示，基板10之上磊晶成長出磊晶堆疊結構100，磊晶堆疊結構100中包含主動區30與電流侷限層(current confinement layer)50；雖然圖2或其他圖式，還繪製緩衝層12、下間隔層16與上間隔層32等磊晶層，但這些磊晶層是根據實際需求而增、減設置。
磊晶堆疊結構100之上依序形成模態過濾層(mode filter layer)120與第一半導體層130。第一半導體層130是覆蓋模態過濾層120，以避免模態過濾層120因外露而氧化。跟圖2相比，圖3的VCSEL磊晶片結構2更設置間隔層70，間隔層70是設置於上DBR層60與模態過濾層120之間。在一些實施例，間隔層70也可以設置在上DBR層60之上、設置在模態過濾層120之下或其他適當位置。甚至，間隔層70也能當作歐姆接觸層使用。
在一或一些實施例，主動區30包含一或複數主動層(圖未示)。比如當主動區包含兩主動層時，兩主動層之間須設置穿隧接面層，穿隧接面層是用來串聯兩主動層。一主動層包含一或多個量子井結構。
跟圖2相比，圖4a的VCSEL磊晶片結構3更設置第一歐姆接觸層110，其設置於上DBR層60與模態過濾層120之間。關於電流侷限層50，其設置位置與設置數目不以圖4a為限，電流侷限層也可設置主動區之內、之上及/或之下，例如電流侷限層可以設置於在下DBR層與上DBR層之間、在上DBR層之中或者在下DBR層之中。當電流侷限層與模態過濾層都在上DBR層之中，電流侷限層應比模態過濾層更靠近於主動區。
圖4a的VCSEL磊晶片結構3可以製作成各種成VCSEL半成品元件，其中一種是圖4b的VCSEL半成品元件3’。依照圖4b，電流的主要流經途徑是經第一金屬電極E1、第一歐姆接觸層110、上DBR層60與電流侷限通 孔50a等，然後進入主動區30；其中，第一金屬電極E1是歐姆接觸於該第一歐姆接觸層110。雖然模態過濾層的電阻大，但是模態過濾層的光學孔徑120a並不在電流的主要流經途徑上，所以對VCSEL的特性影響很小或沒有影響。第一金屬電極E1的設置方式與高度不以圖4b為限，也可以如圖4c，使第一金屬電極E1的頂面齊平於VCSEL半成品元件3’的頂面。
跟圖4a相比，圖5a在模態過濾層120與第一歐姆接觸層110之間更設置第二半導體層131，第二半導體層131是依照磊晶結構設計而選擇性設置。在圖5b中，光學孔徑120a也不在電流的主要流經途徑上。第一金屬電極E1的設置不以圖5b為限。
圖6a的磊晶堆疊結構100之上依序形成第二半導體層131、模態過濾層120、第一半導體層130與第一歐姆接觸層110。
第一金屬電極E1可以透過非合金製程(non-alloy process)、合金製程(alloy process)方式或其他適當方式形成。圖4b、4c、5b、圖7c或圖10b是以非合金製程形成第一金屬電極E1的一些實施例，其透過移除模態過濾層120的被氧化後部分的一部分，使第一歐姆接觸層110的一部份表面露出，然後在第一歐姆接觸層的外露表面上上沉積(deposition)第一金屬電極。圖6b則是以合金製程形成穿過一或數層的第一金屬電極(合金電極)。
圖7a的磊晶堆疊結構100之上依序形成第二半導體層131、第一歐姆接觸層110、模態過濾層120、第一半導體層130與第二歐姆接觸層111。較佳的，第一歐姆接觸層、與第一歐姆接觸層相鄰的半導體層、第二歐姆接觸層、與第二歐姆接觸層相鄰的半導體層或上述的兩者以上更摻雜適當元素。比如，「第二半導體層131、第一歐姆接觸層110、模態過濾層120、 第一半導體層130與第二歐姆接觸層111」全部都摻雜p型摻雜元素或n型摻雜元素。比如，n型的第一(第二)歐姆接觸層、第一半導體層130或第二半導體層131可進一步摻雜Si、Se、Sn(錫)、Ge或Te。p型的第一(第二)歐姆接觸層、第一半導體層130或第二半導體層131可進一步摻雜Zn、C或Be。該第一金屬電極及/或第二金屬電極(歐姆接觸金屬)可以為n型或p型，n型的第一金屬電極及/或第二金屬電極的材質包含Ge、Ge/Ni、Sn合金、金鍺合金、金鍺鎳合金等。p型的第一金屬電極及/或第二金屬電極的材質包含Zn、Mg、Be合金。在一或一些實施例，第一半導體層、第二半導體層或上述兩者是根據不同實際需求而選擇性設置。
圖7a的VCSEL磊晶片結構6可以製作成各種成VCSEL半成品元件，其中一種是圖7b的VCSEL半成品元件6’。依照圖7b，電流的主要流經途徑是經第一金屬電極E1、第二半導體層131、上DBR層60與電流局限通孔50a等，然後進入主動區30。
圖8是顯示正面出光型VCSEL磊晶片結構，圖9是顯示一種背面出光型VCSEL磊晶片結構8。圖8與圖9都包含兩模態過濾層120、121與第一半導體層130、第二半導體層131。圖9的電流侷限層或模態過濾層的設置位置與設置數量不以圖9為限，比如電流侷限層可以設置於下DBR層14以上及上DBR層以下。模態過濾層可以設置於該下DBR層以下與基板之上。經上述可知，背面出光型VCSEL磊晶片結構也有設置模態過濾層與電流侷限層，所以模態過濾層與電流侷限層當然也能被同時或先後進行氧化處理。
在背面出光型VCSEL磊晶結構的情形，如果電流侷限層與模態過濾層都位於在下DBR層，電流侷限層應比模態過濾層更靠近於主動區。
在一實施例中，背面出光型VCSEL磊晶片結構的基板能被加以移除，因此可以透過非合金製程或以合金製程形成第一金屬電極，關於非合金製程的具體實施方式，請參本文中跟圖4b有關的說明，關於合金製程的具體實施方式，亦請參前文說明。雖然本文中只有圖9顯示模態過濾層設置於背面出光型VCSEL磊晶晶圓結構8的一實施例，但模態過濾層還有其他代表性實施例，而模態過濾層的這些代表性實施例，可以參考上下文的實施例(正面出光型VCSEL磊晶晶圓結構)，在此不再重複說明。
如圖10a所示，磊晶堆疊結構101的上DBR層60中更包含第一歐姆接觸層110、模態過濾層120與第一半導體層130；較佳的，當模態過濾層120上的上DBR層60未經摻雜時，能降低上DBR層60對光的吸收率。在一實施例中，第一歐姆接觸層一樣設置於上DBR層之中，而模態過濾層可以設置在上DBR層之上。第一歐姆接觸層與第一金屬電極的導電手段可以參照上文實施例所述，在此不予贅述。
圖10a的VCSEL磊晶片結構9可以製作成各種成VCSEL半成品元件，其中一種是圖10b的VCSEL半成品元件9’。依照圖10b，電流的主要流經途徑是經第一金屬電極E1、第一歐姆接觸層110與電流局限通孔50a等，然後進入主動區30。
在本文的任一實施例，電流侷限層50與模態過濾層120能先後或一起進行氧化處理，氧化處理完成後，則形成的電流侷限通孔120a與光學孔徑120a。
圖11的磊晶晶圓結構類似於圖6b，但圖11的磊晶晶圓結構並沒有設置圖6b的第二半導體層131。其中，模態過濾層並不限於設置在上DBR 層與第一半導體層130之間。依照不同需求，模態過濾層也能設置在上DBR層之中。如前文所述，圖11的第一半導體層也可視不同需求而決定是否設置或調整。
在一實施例，模態過濾層的未被氧化部分是建設性干涉區域，模態過濾層的的被氧化部分則是破壞性干涉區域。建設性干涉區域與破壞性干涉區域之間具有一光程差，該光程差是(2n+1)λ/4，其中n是0或1、2、3等的正整數，λ是半導體雷射元件的放光波長。在滿足上述的光程差的條件下，模態過濾層並不需要設置於第一歐姆接觸層之上或半導體雷射元件的最外層，半導體雷射元件也能放射出小發散角的雷射光。根據實際需要，可透過進一步調整磊晶結構，比如「調整模態過濾層本身的成分(折射率)或厚度」、「調整模態過濾層之上的一或數層的成分(折射率)或厚度」、「調整模態過濾層與主動區之間的一或數層的成分(折射率)或厚度」及/或其他適當調整等。
在一或一些實施例，透過同時對電流侷限層與模態過濾層作氧化處理後，電流侷限通孔與光學孔徑的中心軸就會彼此對齊或近乎彼此對齊。所謂「一起進行」，並不限定一定要同時間且一起進行氧化處理。因為，如果是使用大致相同氧化製程及/或相同氧化環境，就算不是同時間進行氧化處理，電流侷限通孔與光學孔徑的中心軸還是能對齊(相較表面浮雕層的做法)。
所謂”彼此對齊”是電流侷限通孔與光學孔徑具有相同的中心軸，但電流侷限通孔與光學孔徑的輪廓可以不同或相同。”近乎彼此對齊”則是電流侷限通孔與光學孔徑的中心軸非常靠近，或相較於現有技術以微影製 程製作的表面浮雕層，本文實施例的電流侷限通孔與光學孔徑的中心軸之間的未對準(misalignment)的程度被降低。
當電流侷限通孔與光學孔徑具有相同的中心軸，且電流侷限通孔與光學孔徑的輪廓是圓形，電流侷限通孔與光學孔徑會是同心圓。當電流侷限通孔與光學孔徑兩者是同心圓時，VCSEL的發散角能縮小。
眾所周知的是，電流侷限層的電流侷限通孔的作用是電流侷限與光侷限。雖然模態過濾層也具有光學孔徑，但是模態過濾層的光學孔徑跟電流侷限無關。但在一些實施例，偏壓電流的一小部分可能會通過表面浮雕層的光學孔徑。所以，本文實施例透過非合金製程或合金製程形成的第一金屬電極，使偏壓電流的大部分能從第一金屬電極而被導入主動區。如此流過模態過濾層的光學孔徑的偏壓電流會變少，表面浮雕層的電阻不會太大，如此可降低對VCSEL的功率轉換效率與出光功率的影響。
在一實施例，電流侷限層的材料為選擇由AlGaAs、AlGaAsP、AlAs、AlAsP、AlAsSb、AlAsBi、InAlAs及InAlAsSb所組成的材料群組的至少一材料。
在一實施例，模態過濾層的材料為選擇由AlGaAs、AlGaAsP、AlAs、AlAsP、AlAsSb、AlAsBi、InAlAs及InAlAsSb所組成的材料群組的至少一材料。
在一或一些實施例，電流侷限通孔50a與光學孔徑120a的通孔面積可以相等或不相等；較佳的，當電流侷限通孔不等於光學孔徑時，有助於縮小發散角。
在一實施例，面射型半導體雷射二極體為正面出光型或背面出光型的面射型半導體雷射二極體。
在一實施例，氧化處理可以透過平台型(mesa type)或非平台型(planar type)製程。在平台型製程方面，絕緣處理是從平台的外側面開始進行，也就是從模態過濾層與電流侷限層的側面開始進行橫向的氧化處理。在非平台製程方面，則是藉乾蝕刻或濕蝕刻處理在多層結構中形成多個孔洞，以使孔洞分佈在電流侷限層的不同位置，絕緣處理是以孔洞中心並向四周氧化擴散。
磊晶堆疊結構100或101的製作是透過有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)或其他磊晶成長方法製作而成。
圖12是顯示具有模態過濾層的VCSEL與具有表面浮雕層的VCSEL的L-I特性圖。圖12所謂的「表面浮雕層-未對齊2um」是指，表面浮雕層的開口的中心軸與電流局限通孔的中心軸有約2μm的偏差。而圖12所謂的「表面浮雕層」則是指，表面浮雕層的開口的中心軸與電流局限通孔的中心軸之間並無明顯偏差。而圖12所謂的「模態過濾層」則是指，模態過濾層的中心軸是精確對準於電流侷限通孔的中心軸。由圖12可清楚看出，具有模態過濾層的VCSEL比具有表面浮雕層的VCSEL具有更高的出光功率，其中，圖13顯示表面浮雕層設置於歐姆接觸層上的VCSEL磊晶片結構的示意圖。
圖14是顯示圖7b的VCSEL的遠場分佈(far filed profile)及圖13的VCSEL的遠場分佈(far filed profile)。圖7b的光學孔徑120a的直徑是19μm，圖13的表面浮雕層240的開口241也是19μm。而圖7b與圖13的電流侷限層的 通孔的直徑都為20μm。圖7b的VCSEL的遠場分佈及圖13的VCSEL的遠場分佈都是在連續波(CW)的偏壓電流10mA下量測而得。如圖14所示，圖7b的結構的發散角(圖14的實線)於1/e2寬度(1/e2 width)約為20度，而圖13的結構的發散角(圖14的虛線)於1/e2寬度約為24度。從圖14可以清楚地看出，虛線的發散角大於實線的發散角。可知，圖7b的結構比圖13結構具有較小的發散角。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
3:VCSEL磊晶片結構
10:基板
12:緩衝層
14:下DBR層
16:下間隔層
30:主動區
32:上間隔層
50:電流侷限層
60:上DBR層
100:堆疊結構
110:第一歐姆接觸層
120:模態過濾層
130:第一半導體層

Claims (20)

  1. 一種垂直腔面射型半導體雷射二極體(VCSEL)，包含：一基板；以及一磊晶堆疊結構，在該基板之上，包含：一主動區；一上DBR層，在該主動區之上；一電流侷限層，在該上DBR層之中或之下，具有一電流侷限通孔；以及一模態過濾層，在該上DBR層之中或之上，且在該電流侷限層之上；其中，該模態過濾層具有一光學孔徑，該模態過濾層能被氧化，該模態過濾層經過氧化處理而形成該光學孔徑，該光學孔徑是該模態過濾層的未被氧化處理的部分。
  2. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，該電流侷限通孔的中心軸與該光學孔徑的中心軸是彼此近乎對齊或彼此對齊。
  3. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，該電流侷限層能被氧化，該電流侷限層是被氧化處理後而形成該電流侷限通孔。
  4. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，更包含一間隔層，是設置在該上DBR層與該模態過濾層之間、設置在該上DBR層之上或設置在該模態過濾層之下。
  5. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一歐姆接觸層，當該模態過濾層是在該上DBR層之上時，該第一歐姆接觸層是設置在該上DBR層與該模態過濾層之間。
  6. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一半導體層，該第一半導體層是設置於該模態過濾層之上。
  7. 如請求項5所述之一種VCSEL，其中更包含一第一金屬電極，該第一金屬電極是穿設於該模態過濾層的被氧化過部分並歐姆接觸於該第一歐姆接觸層。
  8. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一歐姆接觸層，是設置於該模態過濾層之上。
  9. 如請求項8所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一金屬電極，該第一金屬電極的一端是電氣接觸於該第一歐姆接觸層，而另一端穿過該模態過濾層並與該模態過濾層下方的一半導體層形成電氣接觸。
  10. 如請求項5所述之一種VCSEL，其中，更包含一第二歐姆接觸層與一第一金屬電極，該第二歐姆接觸層是位於該第一歐姆接觸層與該模態過濾層之上，且該模態過濾層介於該第二歐姆接觸層與該第一歐姆接觸層之間；該第一金屬電極的一部分穿過該模態過濾層，而該第一金屬電極的兩端分別電氣接觸該第一歐姆金屬層與該第二歐姆金屬層。
  11. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一歐姆接觸層，而當該模態過濾層設置在該上DBR層之中時，該第一歐姆接觸層是設置在該主動區與該模態過濾層之間或相鄰設置於該模態過濾層之下。
  12. 如請求項11所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一金屬電極，該第一金屬電極是穿設於該模態過濾層的被氧化過部分並歐姆接觸於該第一歐姆接觸層。
  13. 如請求項11所述之一種VCSEL，其中，更包含一第二歐姆接觸層與一第一金屬電極，該第二歐姆接觸層是位於該第一歐姆接觸層與該模態過濾層之上，且該模態過濾層介於該第二歐姆接觸層與該第一歐姆接觸層之間；該第一金屬電極的一部分穿過該模態過濾層，而該第一金屬電極的兩端分別電氣接觸該第一歐姆金屬層與該第二歐姆金屬層。
  14. 如請求項1所述之一種VCSEL，其中，該VCSEL是正面出光型VCSEL或背面出光型VCSEL。
  15. 一種垂直腔面射型半導體雷射二極體(VCSEL)，包含：一基板；以及一磊晶堆疊結構，設置在該基板之上，包含：一下DBR層，設置於該基板之上一主動區，設置於該下DBR層之上；一上DBR層，是在該主動區之上；一電流侷限層，是在該下DBR層之中或之上，具有一電流侷限通孔；以及一模態過濾層，是在該下DBR層之中或之下，且位在該電流侷限層之下；其中，該模態過濾層包含一光學孔徑，該模態過濾層能被氧化，該模態過濾層經過氧化處理而形成該光學孔徑，該光學孔徑是該模態過濾層的未被氧化處理的部分。
  16. 如請求項15所述之一種VCSEL，其中，該電流侷限通孔的中心軸與該光學孔徑的中心軸是彼此近乎對齊或彼此對齊。
  17. 如請求項15所述之一種VCSEL，其中，該電流侷限層能被氧化，該電流侷限層是被氧化處理後而形成該電流侷限通孔。
  18. 如請求項15所述之一種VCSEL，其中，更包含一間隔層，是設置在該下DBR層與該模態過濾層之間、設置在該模態過濾層之上或設置在下DBR層之下。
  19. 如請求項15所述之一種VCSEL，其中，更包含一第一歐姆接觸層，當該模態過濾層是在該下DBR層之下時，該第一歐姆接觸層是設置在該下DBR層與該模態過濾層之間；而當該模態過濾層是在該下DBR層之中時，該第一歐姆接觸層是設置在該下DBR層與該主動區之間或相鄰設置於該模態過濾層之上。
  20. 如請求項15所述之一種VCSEL，其中，該VCSEL是正面出光型VCSEL或背面出光型VCSEL。
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