[发明专利]一种低电容的垂直腔面发射激光器及制作方法

说明书

本发明公开了一种低电容的垂直腔面发射激光器，包括衬底、外延层、第一电极、第二电极和有机聚合物层，其外延层通过绝缘隔离形成器件发光区，第二电极包括环形部和引出部，环形部设于器件发光区之上且内部形成激光器的出光口，引出部由环形部延伸至器件发光区之外，引出部下方的器件发光区之外的外延层设有若干向下延伸的空气柱，有机聚合物层设于引出部和外延层之间。本发明还公开了上述激光器的制作方法。本发明通过在第二电极下方的外延层制作若干孔洞状结构并形成空气柱减小第二电极下方材料的等效介电常数，降低了整体的厚度和表面厚度差异，芯片的可焊性得到了明显的提升。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种低电容的垂直腔面发射激光器及制作方法。

背景技术

随着通讯技术的发展，用于数据中心的光芯片需求量急剧增长。GaAs基垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为一种低成本、性能优异的近距离通信光源得到了广泛应用。目前GaAs基VCSEL产品已经由10G向25G过渡。随着传输速率的提升，要求VCSEL必须具备极低的结电容及附加电容。结电容主要通过减小PN结的面积实现。而附加电容主要来源于电极电容的贡献，所以减小附加电容必须减小电极电容的贡献。由于N型衬底缺陷密度低，目前GaAs基VCSEL普遍采用N型衬底作为衬底，并采用同侧电极结构，电极的电容效应非常严重。为了降低电极电容，目前普遍采用的方法是在电极下方插入厚的介质膜绝缘层或有机聚合物层，通过增加绝缘介质厚度来降低电容，这种工艺对电极与下方结构形成的MIS电容效应的降低效果不佳，且导致芯片可焊性恶化严重。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种低电容的垂直腔面发射激光器及制作方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种低电容的垂直腔面发射激光器，包括衬底、外延层、第一电极、第二电极和有机聚合物层；所述外延层包括按序设于所述衬底上的第一DBR、谐振腔和第二DBR，所述第一电极设于所述衬底上，所述第二电极设于所述外延层上；所述外延层通过绝缘隔离形成器件发光区，所述第二电极包括环形部和引出部，所述环形部设于所述器件发光区之上且内部形成所述激光器的出光口，所述引出部由环形部延伸至器件发光区之外，所述引出部下方的器件发光区之外的外延层设有若干向下延伸的空气柱，所述有机聚合物层设于所述引出部和外延层之间。

可选的，所述空气柱贯穿所述外延层。

可选的，所述空气柱的直径小于5μm。

可选的，若干所述空气柱的总面积占所述引出部的覆盖面积的10％～50％。

可选的，所述有机聚合物层的材料是PI、光刻胶或BCB，厚度为500nm～3μm。

可选的，还包括第一介质层，所述外延层表面覆盖有所述第一介质层，所述第一介质层设有让位于所述环形部和出光口的开口，所述空气柱贯穿所述第一介质层；所述有机聚合物层设于所述第一介质层之上。

可选的，还包括第二介质层，所述有机聚合物层和所述引出部之间设有所述第二介质层。

上述低电容的垂直腔面发射激光器的制作方法，包括以下步骤：

1)提供垂直腔面发射激光器的中间制程结构，所述中间制程结构包括衬底、设于衬底之上的外延层，所述外延层通过绝缘隔离形成器件发光区，所述器件发光区之上设有第二电极的环形部；

2)蚀刻器件发光区之外的外延层形成若干空气柱；

3)涂覆有机聚合物，形成所述有机聚合物层；

4)制作第一电极和第二电极的引出部。