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VSCEL 苗青 11720901VCSEL激光器及阵列光源
11720901 苗青
2012年6月2日
摘要:本文通过对VSCEL的结构和原理的分析,结合与传统的激光器的结构的对比,介绍VCSEL的特点优点及目前结合其优点的应用的趋势。最后通过对VSCEL的物质上的构成对其核心的制作工艺和在制作工艺上的发展趋势。
Abstract: This article is mainly about the structure of VSCE and the analysis of theory of it ,Combining parison of the traditional laser,,this article describe the advantage of the VCSEL and the application of it。At last, this article describe the production process and the development trend.
1引言:
垂直腔表面发射激光器VCSEL(Vertical cavity surface emitting laser)是近年来迅速发展起来的一种新型的有源半导体激光器件。近年来,垂直腔面发射激光器(Vertical-Cav—ity Surface—Emitting Lasers,VCSELs)发展迅速并以其低的阈值电流,高的调制频率和低的功率损耗等优点而倍受光通讯领域的青睐。目前,VCSELs的应用主要集中在小功率场合,如光通讯,光互连,计算机与光信息处理等,但事实上VCSEL器件的大功率应用领域更为广阔,例如激光测距,激光雷达,激光引信和激光医疗等[1]。
为了提高半导体激光器的输出功率,一般采用多个发光单元集成的方法。与传统的边发射半导体激光器相比,垂直腔面发射激光器列阵的制作更加简单,可以通过一次工艺流程完成,且不再需要额外的叠层堆砌技术。因此,VCSELs列阵的制作。
由于VCSELS所使用的GaAs衬底对850nm 波段的光有强吸收,所以在这个波段的器件一般会采取顶发射结构。为了实现对光和电的限制,传统的闭合型顶发射结构会对有源区上部的氧化限制层进行湿法氧化,实施该项工艺需要暴露出氧化限制层,从而腐蚀出环形沟槽。由于环形沟槽的存在,金丝键合区域与环形电极区域不在一个连续的平面上,电流无法从金丝流经金丝键合区后从环形电极直接注入到有源区内部。为了解决这一问题,一般在湿法氧化工艺之后要在沟槽内填充聚酰亚胺或BCB等材料,用来对表面进行刻蚀使其平整,最后在平整的表面生长电极,由此使金丝键合区域与环形电极在一个连续的平面上,电流可以直接从金丝流经金丝键合区,然后从环形电极注入有源区。这一方法虽然解决了电流注入的问题,但是填充聚酰亚胺或BCB等材料影响器件的散热,并且表面平坦化所使用的刻蚀方法会损伤器件结构。
为了解决上述问题,本文提出了一种非闭合结构。该结构在暴露有源区上部氧化限制层时,不再刻蚀完整的环形沟槽,而是刻蚀非闭合的环形沟槽。采用这种结构的器件,其金丝键合区域和电极区域仍在一个连续的平面上,电流可以从金丝流经金丝键合区域,然后从环形电极直接注入到有源区。这样器件不再需要填充聚酰亚胺和BCB等材料,也不再需要通过刻蚀使表面平坦化,从而避免了填充聚酰亚胺和BCB等