[发明专利]垂直共振腔面射型激光元件及其制作方法

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元件及其制作方法。

背景技术

垂直共振腔面射型激光(VCSEL)元件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)或分子束外延(MBE)等沉积方法来形成具有多层结构的外延叠层，并通过常见的半导体工艺来加以制作。

外延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，可供主动区产生的特定波长光线在其内来回反射以产生放大作用。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孔径(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。

传统制作电流局限孔径的方法包括离子注入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的外延叠层10中不但具有一离子注入局限区11，更具有一位在离子注入局限区11下方的氧化局限区12。离子注入局限区11与氧化局限区12两者分别具有一局限孔径110、120，且两个局限孔径110、120须在垂直方向对准，以便获得较佳的电流局限特性并具有较佳的光谱特性。

实际制作该VCSEL时，需利用半导体工艺在该外延叠层10中以不同步骤先后形成该离子注入局限区11以及该氧化局限区12。然而，受限于半导体工艺中不同层之间的叠对误差，离子注入局限区11的局限孔径110并无法准确地与氧化局限区12的局限孔径120对准，以致会有些微的偏移，此偏移会对电流局限特性造成影响，并使得光谱特性无法达到最佳化。

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元件及其制作方法，可有效地对准离子注入局限区的孔径与氧化局限区的孔径，以改善电流局限特性，并改善光谱特性。

为达上述目的，本发明的垂直共振腔面射型激光元件的制作方法，包含下列步骤：提供一基板；于该基板上形成一外延叠层，且该外延叠层包含有一高铝含量层；在该外延叠层上形成一离子注入屏蔽，该离子注入屏蔽具有一环状孔隙；通过该环状孔隙对该外延叠层进行离子注入，以于该高铝含量层的上方形成一环状离子注入区；在该离子注入屏蔽上形成一蚀刻屏蔽，藉以遮蔽该离子注入屏蔽的环状孔隙；通过该离子注入屏蔽及该蚀刻屏蔽对该外延叠层进行蚀刻，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。

以上述方法所制得的垂直共振腔面射型激光元件，包含形成于该基板上的外延叠层，且该外延叠层包含有一环状离子注入区，以及一位于离子注入区下方的环状氧化区，其中，该离子注入区具有一离子注入孔径，且该氧化区具有一氧化孔径，且该离子注入孔径的中心对齐该氧化孔径的中心。为达上述目的，本发明还提供一种垂直共振腔面射型激光元件，包含：一基板；以及一外延叠层，形成于该基板上，该外延叠层包含有一环状离子注入区，以及一位于离子注入区下方的环状氧化区，其中，该离子注入区具有一离子注入孔径，且该氧化区具有一氧化孔径，且该离子注入孔径的中心对齐该氧化孔径的中心。

本发明提供的垂直共振腔面射型激光元件及其制作方法，可有效地对准离子注入局限区的孔径与氧化局限区的孔径，以改善电流局限特性，并改善光谱特性。

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为传统的垂直共振腔面射型激光元件；

图2为本发明垂直共振腔面射型激光元件的侧视示意图；

图3为本发明垂直共振腔面射型激光元件的俯视示意图；

图4为本发明垂直共振腔面射型激光元件的侧视示意图；

图5为本发明垂直共振腔面射型激光元件的侧视示意图；

图6为本发明垂直共振腔面射型激光元件的俯视示意图；

图7为本发明垂直共振腔面射型激光元件的俯视示意图；

图8为本发明垂直共振腔面射型激光元件的侧视示意图；

图9为本发明垂直共振腔面射型激光元件的侧视示意图；以及

图10为本发明垂直共振腔面射型激光元件的侧视示意图。

其中，附图标记

基板21                 外延叠层22

第一布拉格反射镜221    第一分隔层222