[实用新型]一种高效VCSEL芯片

说明书

本实用新型涉及激光芯片技术领域，尤其涉及一种高效VCSEL芯片，该VCSEL芯片包括散热层、外延片，散热层包括多层Cu层，散热层的底层成型有若干散热孔，外延片包括N‑DBR、量子阱、氧化层、P‑DBR和第一欧姆接触层，外延片背离第一欧姆接触层的一侧依次生长有第二SiNx层、ITO层和N‑contact，第一欧姆接触层上生长有第一SiNx层，第一SiNx层被蚀刻出欧姆接触孔，欧姆接触孔内填充有第二欧姆接触层，第二欧姆接触层的截面呈倒T字形且覆盖在第一SiNx层上，第二欧姆接触层与散热层连接。本实用新型制造得到的VCSEL芯片通过散热层和散热孔提高了芯片本身的散热能力，从而提高了饱和电流值，使得功率效率和斜率效率均得以提高，且电流集中注入时能够得到均匀分布，减少横模的产生。

技术领域

本实用新型涉及激光芯片技术领域，尤其涉及一种高效VCSEL芯片。

背景技术

自1977年提出VCSEL的概念至今，VCSEL在各个方面的研究均获得了长足的进展。VCSEL的光学谐振腔与半导体芯片的衬底垂直，能够实现芯片表面的激光发射，具有阈值电流低、稳定单波长工作、易高频调制、易二维集成、无腔面阈值损伤、动态单模工作、圆形对称光斑和光纤耦合效率高等优点。

典型的VCSEL为顶发射结构，其结构示意图如图1所示，其包括有源层、P型和N型布拉格反射镜和位于两者之间的谐振腔。P型和N型布拉格反射镜都由多层外延片组成，以达到99％的反射率。为了达到低的阈值电流，通常含有一层过渡层15，将过渡层15采用蚀刻技术制作出氧化窗口以暴露出待氧化部分。通过氧化窗口将过渡层的待氧化部分氧化形成氧化铝绝缘层，即图1中的氧化层16，作为高阻值限制区，用于进行电流限制和光学限制，这样可以减小阈值电流和提高电光转换效率。

VCSEL芯片由于电流注入较集中，常常存在散热效果不佳、出现横模现象的问题，而VCSEL器件的阈值电流及输出功率对温度很敏感，阈值电流随有源区温度的升高呈现指数增长，电光转换效率随有源区温度上升呈现指数下降；且有源区温度升高，激光器的平均和最大输出功率都会减少，其激射波长一般随着有源区温度的升高而出现红移等现象，并伴随着跳模；有源区内部温度的不均匀性，使能级间出现能量差异，导致输出谱线展宽，更容易出现多模激射情况。其次，由于温度的影响，各层材料之间热膨胀系数的差别会在内部产生应力，各层之间扩散加剧，使器件退化，缩短激光器的使用寿命。

因而解决VCSEL芯片的散热问题，降低激光器的工作温度，对于提高VCSEL芯片的工作特性和延长使用寿命有着很大的帮助。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种高效VCSEL芯片，该VCSEL芯片通过散热层和散热孔提高了芯片本身的散热能力，从而提高了饱和电流值，使得功率效率和斜率效率均得以提高，且电流集中注入时能够得到均匀分布，减少横模的产生。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

本实用新型的一方面在于提供一种高效VCSEL芯片，包括散热层、外延片，所述散热层包括重叠生长的多层Cu层，所述散热层的底层成型有若干散热孔，所述外延片包括依次重叠生长的N-DBR、量子阱、氧化层、P-DBR和第一欧姆接触层，所述外延片背离第一欧姆接触层的一侧依次生长有第二SiNx层、ITO层和N-contact；

所述第一欧姆接触层上生长有第一SiNx层，所述第一SiNx层被蚀刻出欧姆接触孔，所述欧姆接触孔内填充有第二欧姆接触层，所述第二欧姆接触层的截面呈倒T字形且覆盖在第一SiNx层上，所述第二欧姆接触层与散热层连接。

可选的，所述散热层包括重叠生长的厚度为4000埃的薄Cu层、厚度为70um的厚Cu层和多孔Cu层，所述多孔Cu层分布有若干散热孔。薄Cu层为后续厚Cu层的附着做基础。

可选的，所述散热孔为圆形、方形、三角形中的一种。