[发明专利]VCSEL芯片及其制造方法

说明书

本发明提供一种VCSEL芯片及其制造方法，该VCSEL芯片包括芯片主体，所述芯片主体上设有第一氧化圈和第二氧化圈，所述第一氧化圈和所述第二氧化圈在光场中的位置不同，当所述芯片主体的材料生长参数发生变化时，其中一个氧化圈与光场的耦合系数增强，另一个氧化圈与光场的耦合系数减弱，以使两个氧化圈与光场的总耦合系数保持恒定。本发明能够解决现有技术中，因氧化圈与光场发生相对移动，导致芯片参数和性能受影响的问题。

技术领域

本发明涉及半导体激光技术领域，特别是涉及一种VCSEL芯片及其制造方法。

背景技术

VCSEL全名为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface EmittingLaser)，简称面射型激光，又称VCSEL芯片，与传统的边发射激光器不同，VCSEL的激光出射方向垂直于衬底表面。VCSEL芯片具有阈值电流低、面发射、发光效率高、功耗极低、光束质量好，易于光纤耦合、超窄的线宽、极高的光束质量、高偏振比和造价便宜等特点，广泛应用于激光显示、信息存储、激光通讯、光传感等领域。

其中，VCSEL芯片一般在衬底材料（如GaAs）上外延生长而成，一个典型的VCSEL芯片的外延结构包含n型限制层、非掺杂的有源区以及p型限制层，为了对芯片的注入电流以及芯片内部的横向光场提供限制，一般在VCSEL芯片中靠近光腔区域处，制作一个氧化圈。

现有技术中，该氧化圈一般处于光场最小位置，这时，光场与氧化圈的耦合最小。但是当芯片的材料生长偏离设计指标时，氧化圈与光场会发生相对移动，这会造成氧化圈层与光场的耦合发生变化，最终会影响芯片的参数和性能，影响产品的良品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种VCSEL芯片及其制造方法，以解决现有技术中，因氧化圈与光场发生相对移动，导致芯片参数和性能受影响的问题。

本发明一方面提供一种VCSEL芯片，所述芯片主体上设有至少两个氧化圈，且氧化圈的数量为偶数个，任意两个氧化圈在光场中的位置不同，当所述芯片主体的材料生长参数发生变化时，其中一半数量的氧化圈与光场的耦合系数增强，另一半数量的氧化圈与光场的耦合系数减弱，以使所有的氧化圈与光场的总耦合系数保持恒定。

进一步地，所述芯片主体上设有第一氧化圈和第二氧化圈，所述第一氧化圈和所述第二氧化圈在光场中的位置不同，当所述芯片主体的材料生长参数发生变化时，其中一个氧化圈与光场的耦合系数增强，另一个氧化圈与光场的耦合系数减弱，以使两个氧化圈与光场的总耦合系数保持恒定。

进一步地，所述VCSEL芯片满足以下条件式：

其中，I(x)为光场的光场强度分布，[x1, x2]表示所述第一氧化圈的位置，[x3,x4]表示所述第二氧化圈的位置，C为两个氧化圈与光场的总耦合系数。

进一步地，所述第一氧化圈和所述第二氧化圈之间设有若干个光场节点。

进一步地，所述芯片主体包括从下到上依次层叠的n型限制层、有源区以及p型限制层。

进一步地，所有的所述氧化圈均位于所述p型限制层和所述有源区之间。

进一步地，所述p型限制层的顶部设有上电极，所述n型限制层的底部设有下电极。

进一步地，所述芯片主体经刻蚀形成一台面，所述台面分布在所述n型限制层、所述有源区以及所述p型限制层上。

本发明另一方面提供一种VCSEL芯片制造方法，所述VCSEL芯片为上述的VCSEL芯片，所述制造方法包括：

在衬底材料上外延生长形成芯片主体，所述芯片主体包括从下到上依次层叠的n型限制层、有源区以及p型限制层；