[发明专利]具有多重限制隔离的VCSEL及VCSEL制作方法

说明书

本发明提供一种具有多重限制隔离的VCSEL及VCSEL制作方法，通过设置第一氧化层、第二氧化层、第三氧化层和离子注入层，并且第一氧化层的氧化深度、第二氧化层的氧化深度、第三氧化层的氧化深度和离子注入层的离子扩散深度依次减小，以及对各氧化层的氧化形状进行特殊设置，形成特殊的限制图形来实现多重限制隔离，从而形成特定的限制孔径，对载流子的扩散路径进行有效控制，将载流子集中化注入到有源区。

技术领域

本发明涉及VCSEL技术领域，尤其涉及一种具有多重限制隔离的VCSEL及VCSEL制作方法。

背景技术

现有的VCSEL一般采用单纯离子注入或者单纯氧化限制来进行限制隔离。采用离子注入，离子扩散深度影响孔径和量子复合范围，进而影响出光效果。而采用氧化限制，其缺点是不能限制载流子扩散路径，高阶模产生几率大。

如公开号为CN107171181A的中国专利公开了一种高速VCSEL激光器外延结构，包括GaAs衬底，在GaAs衬底上依次采用MOCVD衬底GaAs缓冲层、N型掺杂的DBR、有源层、氧化限制层、P型掺杂的DBR和欧姆接触层，所述氧化限制层由多个Ga组分可自由调节的Al1-xGaxAs外延层组成，其中X为Ga元素的组分。其通过调节氧化限制层中Ga的比例，减小氧化限制层的氧化速率，使氧化易于控制。虽然该专利通过设置多个Ga组分可自由调节的Al1-xGaxAs外延层来控制氧化，但是仍然存在无法有效限制载流子扩散路径的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的为：提供一种具有多重限制隔离的VCSEL，可有效限制载流子的扩散路径，将载流子集中化注入到有源区。

本发明的另一个目的为：提供一种VCSEL制作方法，可制得能够有效限制载流子的扩散路径，将载流子集中化注入到有源区的VCSEL。

本发明采用的技术方案为：

一种具有多重限制隔离的VCSEL，包括自下而上依次层叠的衬底、N-DBR层、有源层、限制隔离层和P-DBR层，所述限制隔离层包括自下而上依次层叠的第一氧化层、第二氧化层、第三氧化层和离子注入层，所述第一氧化层的氧化深度、第二氧化层的氧化深度、第三氧化层的氧化深度和离子注入层的离子扩散深度依次减小，所述第一氧化层的氧化末端呈第一尖形，该第一尖形的顶点位于所述第一氧化层的上下表面之间且靠近所述第一氧化层的上表面设置，所述第二氧化层的氧化末端呈第二尖形，所述第二尖形的顶点与所述第二氧化层的下表面齐平，所述第三氧化层的氧化末端呈第三尖形，所述第三尖形的顶点与所述第三氧化层的下表面齐平，所述第三尖形靠上一侧的倾斜角大于所述第二尖形靠上一侧的倾斜角。

可选的，所述第二氧化层的氧化深度比所述第一氧化层的氧化深度小0.5-1.5um，所述第三氧化层的氧化深度比所述第二氧化层的氧化深度小1-5um。

可选的，所述离子注入层的离子扩散深度与所述第三氧化层的氧化深度的比例为7/10至8/10。

可选的，所述离子注入层的注入厚度为2-3.2um。

可选的，所述第三尖形靠上一侧沿垂直方向切得的边长与所述第二尖形靠上一侧沿垂直方向切得的边长为2-3um。

可选的，所述第一尖形靠上一侧的端点与所述第一尖形靠下一侧的端点之间的水平距离为1-2um。

可选的，所述第一尖形靠上一侧的倾斜角、所述第一尖形靠下一侧的倾斜角、所述第二尖形靠上一侧的倾斜角和所述第三尖形靠上一侧的倾斜角的范围为15-50度。

可选的，所述第一氧化层包括自下而上依次层叠的Al组分从0.95渐变至0.98的AlGaAs渐变层、Al0.98GaAs层、Al0.9GaAs层、Al组分从0.9渐变至0.1的AlGaAs渐变层、Al0.1GaAs层以及Al组分从0.1渐变至0.9的AlGaAs渐变层；