[发明专利]垂直共振腔面射型激光及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光元件，尤其涉及一种垂直共振腔面射型激光及其制作方法。

背景技术

垂直共振腔面射型激光(VCSEL)的主要特征在于可以大致上以垂直其芯片上表面的方式发出光线。VCSEL通常可通过化学气相沉积(MOCVD)或分子束磊晶(MBE)等沉积方法来形成具有多层结构的磊晶叠层，并通过常见的半导体工艺来加以制作。

磊晶叠层包含一为主要发光区的主动区(active region)，以及二分别位于该主动区的上下两侧的布拉格反射镜(DBR)堆栈层。该二布拉格反射镜堆栈层之间构成一激光共振腔，可供主动区产生特定波长的光线在其内来回反射以产生增益(gain)放大作用。为了获得较佳的光电特性，通常会在上侧的布拉格反射镜堆栈层内形成一电流局限通孔(current confinement aperture)，用以限制电流的流动路径，藉以降低临界电流并提升光电转换效率。

传统制作电流局限通孔的方法包括离子布植法以及选择性氧化法等方法，且这两种方法各有其有优缺点。如图1所示，一种已知的VCSEL，选择同时采用此两种方法，该VCSEL的磊晶叠层10中不但具有一离子布植局限区11，还具有一位在离子布植局限区11下方的氧化局限区12。离子布植局限区11与氧化局限区12两者分别具有一局限通孔110、120，且两个局限通孔110、120须在垂直方向对准，以便获得较佳的电流局限特性及具有较佳的光谱特性。

然而，上述设计虽然可以降低高阶模态，但是也会衍生出高阻抗及模态不稳定的现象，不利高速元件的操作。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种垂直共振腔面射型激光及其制作方法，可提供稳定的少模态激光束和低阻抗的垂直共振腔面射型激光。

为达上述目的，本发明的垂直共振腔面射型激光，包含一基板以及一磊晶叠层。磊晶叠层形成于该基板上，且包含有一环状锌扩散区、一位于该锌扩散区下方的环状离子布植区、一位于离子布植区下方的环状氧化区，以及一位于该环状氧化区下方的主动区，其中，该锌扩散区具有一锌扩散通孔，该离子布植区具有一离子布植通孔，且该氧化区具有一氧化通孔，且该锌扩散通孔、该离子布植通孔与该氧化通孔相互连通。

并且，上述本发明的垂直共振腔面射型激光的制作方法包含下列步骤：首先提供一基板；于该基板上形成一磊晶叠层；在该磊晶叠层上形成一第一屏蔽，该第一屏蔽具有一环状孔隙；通过该环状孔隙对该磊晶叠层进行离子布植，以形成一环状离子布植区；通过该环状孔隙对该磊晶叠层进行锌扩散，以形成一环状锌扩散区；在该第一屏蔽上形成一第二屏蔽，藉以遮蔽该第一屏蔽的环状孔隙；以及通过该第一屏蔽及该第二屏蔽对该磊晶叠层进行蚀刻，以形成一岛状平台。

此外，本发明的另一种垂直共振腔面射型激光的制作方法，包含下列步骤：提供一基板；于该基板上形成一磊晶叠层，且该磊晶叠层包含有一高铝含量层；在该磊晶叠层上形成一第一屏蔽，该第一屏蔽具有一环状孔隙；通过该环状孔隙对该磊晶叠层进行锌扩散，以形成一环状锌扩散区；在该第一屏蔽上形成一第二屏蔽，藉以遮蔽该第一屏蔽的环状孔隙；通过该第一屏蔽及该第二屏蔽对该磊晶叠层进行蚀刻，以形成一岛状平台；以及对该高铝含量层进行氧化以形成一环状氧化区。

本发明的功效在于，借着与该离子布植通孔及该氧化通孔相互连通的锌扩散通孔，对本发明的垂直共振腔面射型激光作模态控制，可使其所发激光的模态稳定，并减少高阶模态的存在。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有的垂直共振腔面射型激光；

图2A为本发明垂直共振腔面射型激光的侧视示意图；

图2B为本发明垂直共振腔面射型激光的侧视示意图；以及

图3至图14为本发明垂直共振腔面射型激光的制作方法的各步骤示意图。

其中，附图标记

基板21                    磊晶叠层22

第一布拉格反射镜221       第一分隔层222

主动层223                 第二分隔层224

第二布拉格反射镜225       第一屏蔽23

圆形部231                 圆环部232

环状孔隙233               环状离子布植区24

离子布植通孔241           第二屏蔽25