专利名称：用于光电子器件的分布式布拉格反射器的制作方法
背景技术：
本发明与反射镜结构相关，更确切的说，它与适用于谐振空腔装置(如垂直腔面发射激光器)之中的反射镜结构相关。
垂直腔面发射激光器(VCSEL)代表较新的一类半导体激光器。尽管存在许多种不同的垂直腔面发射激光器，它们的一个共同特性是它们发射的激光均垂直于一块晶片的表面。VCSEL的优点是，它可以由种类广泛的材料系统形成，以获得各种确定的性能。特别是，可以通过利用各种不同的材料系统来产生不同的激光波长，如1550nm、1310nm、850nm、610nm等等。
图1说明了一种传统的VCSEL10。如图所示，一种掺入了n型杂质的砷化镓(GaAs)衬底12具有n型的电接触层14。砷化镓衬底12上设有掺入了n型杂质的下反射镜叠层16(一种DBR)。下反射镜叠层16上放置了n型的下隔垫18。在下隔垫18上形成了一个通常具有若干量子势阱的活性区20.一个p型的上隔垫22被设于活性区20上，在垫层22上设有p型上反射镜24叠层(另一种DBR)。上反射镜叠层24之上是p型的传导层9、p型的GaAs顶盖层8和p型的电接触层26。
仍如图1所示，下隔垫18和上隔垫22将下反射镜叠层16与上反射镜叠层24分隔开来，这样，便形成了一个光谐振腔。由于光谐振腔在一定波长的光激发下发生谐振，因此，反射镜分隔结构可被控制在一个确定波长(或为该波长的整数倍)下发生谐振。如图1所示，上反射镜叠层24至少有一部分可包含一个环形区40.该环形区被掺杂而变得不导电，通常是采用深H+离子注入。如图示的环形区40确定了一个导电的环形中心开口42，该开口在活性区20的预定区域提供了一条导电通道。
在工作过程中，一个外部偏压导致电流21从p型电接触层26流向n型电接触层14。环形区40，更确切的说，导电的中心开口42限制了电流21，使其流过活性区20的预定区域。电流21中的一些载流子在活性区20内被转化为光子。这些光子在下反射镜叠层16和上反射镜叠层24之间来回反弹(谐振)。尽管下反射镜叠层16和上反射镜叠层24具有优良的反射性能，一些光子仍然会以光23的形式逃逸出去。对于顶部激光发射装置，上反射镜24的反射性能可能会比下反射镜16的反射性能稍差一些，以使得光子的向上逃逸更加顺利。通过上反射镜叠层24后，光23依次经由p型传导层9，p型GaAs顶盖层8和p型电接触层26而穿过开口30，并从垂直腔面发射激光器10的端面射出。
应当理解，图1说明了一种典型的VCSEL，但可能有许多种不同的VCSEL。例如，可以改变掺杂(比如，提供一种p型衬底12)，可以使用不同的材料系统，可以调整操作细节以使其性能得到最大程度的发挥。此外，如果需要，还可以加入另外的结构，如隧道结。
绝大多数实际尺寸的VCSEL本来就是多(横)模的。将单一最低次模的VCSEL与单模光纤结合在一起有利的，而且对于自由空间系统和/或对波长敏感的系统也具有优势。它们甚至还可能有助于用于扩大标准的50μm和62.5μm GRIN多模光纤的带宽-长度积。然而，人们早已认识到，尽管VCSEL的短光谐振腔(约为1λ)有利于激光的单纵模发射，而其横向尺寸为多倍波长(约为10倍)，有利于激光的多横模运行。
高次模的场合，一般具有较大的偏离激光腔中心的横向能量集中。从而，一种迫使激光仅在最低次圆对称模或在一些较低次模振荡的方法是将活性区的横向尺寸做得足够小，以防止高次模达到临界值。然而，对于典型的VCSEL，这样做需要把其横向尺寸减少到不足约5μm。如此小的面积可能会导致过大的电阻值，并对传统制造工艺的界限提出了挑战。例如，如图1所示，形成环形电流约束区40时，控制深H+离子注入通常是很困难的，特别是当离子注入深度大于1μm时，这时横向杂乱散射可能成为一个限制因素。因而，对于实际尺寸的VCSEL而言，控制横模仍然是困难的。
某些VCSEL并没有用深H+离子注入方法来形成环形电流约束区40，而是利用其上反射镜的高含铝层来提供氧化物电流约束。典型地，通过在VCSEL周围进行蚀刻来形成一个台面(例如美国专利5493577所述)，之后，该高含铝层从台面边缘开始被横向地进行氧化，以在VCSEL中形成一个环形的电流约束区。另外，还可以如美国专利号5903588所述，通过形成沟槽或凹陷来进入和氧化高含铝层。通过控制氧化时间，可以控制环形电流约束区的大小。使用这些方法制造的VCSEL通常被称为氧化受限的VCSEL。
尽管氧化受限的VCSEL被认为具有十分有益的光学和电气性能，它们在实际中却很难实现。其中一个原因是，按预期形成的氧化物层，或称为氧化物开口形成层，通常具有高的铝浓度，并夹在铝浓度较低的层之间，而这些层的氧化速度与氧化物开口形成层的氧化速度大不相同。这将在不同层之间产生一些显著的能带间断。这些能带间断将有害地增大该结构的电阻，形成对电流的阻碍。已经尝试用各种方法来减少这些能带间断，但使用这些方法往往会导致相对较厚的氧化层，原因是邻近的层也被部分氧化，而这又会增加氧化层(或一些氧化层)的不想要的光学效应。
许多氧化受限的VCSEL的另一个局限在于，在对高铝氧化物开口形成层进行横向氧化时，一些低铝浓度的其他下反射镜叠层也会被横向氧化，但它们的氧化程度与高铝氧化物开口形成层不同。人们相信，对含铝的各层进行横向氧化会沿氧化区和未氧化区之间的结产生结晶缺陷或类似的产物。人们认为这些结晶缺陷会减弱器件的稳定性和/或可靠性。
发明内容
本发明通过提供一种改进的能用以形成VCSEL(垂直腔面发射激光器)、RCPD(谐振腔型光电二极管)、RCLED(谐振腔型发光二极管)等其他合适的光电子器件的氧化受限的反射镜结构，克服了以往同类技术的许多不利之处。在一个说明性实施例中，提供了一个氧化受限的DBR来减少铝浓度较高的氧化物开口形成层与铝浓度较低的邻近层之间的能带间断。可以通过至少在氧化物开口形成层的一侧提供一个过渡层来取得这个效果。在该过渡层中，铝的浓度可能呈梯级分布，这样，便在氧化物开口形成层的高铝浓度和邻近的高折射率低铝(～0.15)层的低铝浓度之间形成了一个过渡。一个可选用或可增加的方案是，氧化物开口形成层也可被重掺杂，因为它可被设于光场的零位。这样可以为铝浓度梯级分布一侧的改善的导电性创造条件，同时也可为设在～x＝0.65的一侧的导电性的改善创造条件。在氧化物开口形成层两侧使用铝浓度低得多的材料可以防止该层在氧化过程中变得过厚，因为较低的铝浓度水平在很大程度上减轻了对邻近层的氧化。人们相信，过渡层以及在氧化物开口形成层中掺入较多杂质可能会有助于形成一个能带间断减少和具有较低电阻和热阻的DBR反射镜，而以上所有这些性能的改善都能使器件变得更加高效和可靠。
本发明也考虑提供一种氧化受限的DBR，该器件利用离子注入、蚀刻或是其他任何合适的方法或工艺来减少或消除部分或所有那些被认为由处于至少某些横向氧化层的氧化区和未氧化区之间的结造成的电气后果(electrical artifacts)。在某些实施例中，通过提供一种能增大处于氧化和未氧化结中或其周围的选定层的电阻率的离子注入来达到上述目标。增大的电阻率可有效防止选定的氧化和未氧化结对器件的电气性能的影响。在另外一些实施例中，可能采用一种图案式蚀刻方法来去除选定的氧化和未氧化结。这些选定的层例如可包括那些铝浓度比氧化物开口形成层铝浓度低的层。由于铝浓度较低，这些层的横向氧化区显得比氧化物开口形成层的横向氧化区短。
附图的简单说明查阅如下与附图相关的详细描述有助于更好理解本发明的其他目的和其附带的许多其他优点。在这些附图中，用相同的附图标记来标识相同的部分图1描述一种传统的VCSEL；图2是表示本发明一说明性实施例的VCSEL的说明图；图3是用于图2所示的VCSEL的DBR的横截面图；图4是用于图2所示的VCSEL的DBR剖面的铝浓度分布图；图5是用于图2所示的VCSEL的DBR剖面的铝浓度和受主浓度分布图；图6是图2中DBR的光学驻波说明图；图7是说明氧化物开口形成层140的价带能量势垒随其掺杂增多而减小的两条曲线；图8是VCSEL的横截面图，它包括用以减少或消除部分或所有那些被认为由横向氧化的DBR的氧化区和未氧化区之间的结引起的电气后果的离子注入。
图9A-9D是一些说明性实施例的示意性俯视图，这些实施例被用来减少或消除部分或所有那些被认为由横向氧化的DBR的氧化区和未氧化区之间的结引起的电气后果。
图10A-10B是另一种VCSEL的横截面图，包含了用以减少或消除部分或所有那些被认为由横向氧化的DBR的氧化区和未氧化区之间的结引起的电气后果的蚀刻。
详细说明本发明提供了适用于VCSEL、RCPD和/或其他光电子器件的改进的氧化受限的反射镜结构。图2-10B对一些将上述氧化受限的反射镜结构与VCSEL结合使用的实施例进行了说明，并说明了这些器件的工作原理。
图2对本发明的VCSEL 100进行了简化的示意剖视说明。由于图2中所示是图1中所示的VCSEL10的改进版本，图2对两者之间类似的部分将使用与图1中相同的数字。然而，以下进一步的说明表明，VCSEL100还包括一个经改进的上部分布式布拉格反射器(DBR)238。
如图2所示，该说明性的VCSEL100包括一个掺入n型杂质的砷化镓(GaAs)衬底12，该衬底带有一个n型电接触层14。一层掺入n型杂质的下反射镜叠层16(一种DBR)被放置在GaAs衬底12上，在反射镜16上又放置了一个n型的下隔垫18。
在下隔垫18上形成了一个活性区20，该活性区具有至少拥有1个但最好拥有多个量子势阱的PN结结构。活性区20的成分最好为AlGaAs。由于在不同的层铝的含量发生了确定的改变，从而形成了活性区20。例如，一层可能含有20％到30％的铝，而其邻近层的铝浓度可能为0％到5％。在活性区20中可能存在许多交替出现的层。尽管这里说明的是一种利用量子势阱的活性区，但经细想可知其他任何合适的活性区均可采用。
在活性区20上是一层p型的上隔垫22。一个p型上反射镜叠层238(另一种DBR)被设在上隔垫22上。以下对上反射镜叠层238进行了更详细说明。
在本说明性实施例中，一个p型传导层，一个p型GaAs顶盖层，和一个p型电接触层，统一表示为260，放置在上反射镜叠层238上。正如VCSEL10中那样(见图1)，下隔垫18和上隔垫22可用来将下反射镜叠层16和上反射镜叠层238隔离开来，以形成一个在确定波长下发生谐振的光谐振腔。
现在来看图2和图3，上反射镜叠层238可包括一个包含重掺杂的氧化物开口形成层140的层。该氧化物开口形成层140最好具有相对较高的铝浓度(比如，铝浓度超过95％，在98％左右更有利)，以使下面要进一步叙述的横向氧化过程进行得更为顺利。氧化物开口形成层140被设于铝浓度相对较低的第一层142(例如，其铝浓度在0％到35％之间，在15％左右更有利)和铝浓度相对中等的第二层144(例如，其铝浓度在65％左右，但最好少于85％)之间。氧化物开口形成层140还可设于由谐振光(见图6，后面对此有详细说明)产生的光电场的零位或其中的一个节点处，或是被放在这些点附近，但不是所有实施例中都要求这样。
现在来看图3，在第一层142和氧化物开口形成层140之间提供了一个过渡层或区域146。在本说明性实施例中，过渡层146是一个约20nm厚的薄层，而且其铝浓度沿其厚度方向发生基本上线性地变化(见图4，这一点在后面有更详细说明)。然而，其他配置和成分也是可以被采用的。如图所示，第二层144可与氧化物开口形成层140邻接。
图4表示本发明的一个说明性实施例中，第二层144、氧化物开口形成层140、过渡层或区域146和第一层142的铝浓度分布情形。第二层144从与衬底12相距x处算起，其铝浓度最好约为65％。在与衬底12相距y处，即氧化物开口形成层140开始处，铝浓度发生阶跃变化。如上所述，氧化物开口形成层140的铝浓度可以超过95％，最好约为98％左右。之后，过渡区146开始于某个距离n处。在本说明性实施例中，在约20nm的距离上，过渡区的铝浓度从氧化物开口形成层140的水平(如约98％)降到约为15％，而这正是本说明性实施例的第一层142中的铝浓度。第一层142开始于距离n+20nm处。
图5表示本发明的另一个说明性实施例中，第二层144、氧化物开口形成层140、过渡层或区域146和第一层142的铝浓度和受主浓度的分布情形。由图可见，第二层144铝浓度约为65％，受主浓度约为2.2E18个原子/cm3。氧化物开口形成层140的铝浓度约为98％，其被掺入的受主浓度约为5E18个原子/cm3。紧接氧化物开口形成层140的过渡层或区域146是AlGaAs，其厚度约为20埃，铝浓度在开始处约为90％，之后线性地降到15％左右，而这正是第一层142的铝浓度。过渡层或区域146受主浓度从氧化物开口形成层140的水平(约5E18个原子/cm3)降到约5E17个原子/cm3。第一层142的铝浓度较为恒定，约为15％，其受主浓度先从约5E17个原子/cm3斜升至2E18个原子/cm3，然后又降回至约5E17个原子/cm3。
尽管在图4和图5中被详细说明的说明性实施例中包括了一个厚度为20nm的过渡区146，预期其他任何厚度都是可用的。在一个优选实施例中，过渡区146的厚度处于10到50nm之间，最好约为20nm，但不是在所有实施例中都要求这样。对于较薄的过渡区，较高的掺入受主浓度可能较为理想。而对于较厚的过渡区，较低的掺入受主浓度较为理想。较厚的过渡区通常导致沿氧化物开口形成层140生成较厚的氧化层，在某些情况下，这并不是希望要的结果。
另外，如图所示，过渡区146的铝浓度和受主浓度沿其厚度方向发生基本上线性地变化。然而，预期在这些场合也可以采用非线性斜升方式，比如，指数型斜升如抛物线型斜升。在某些情况下，非线性斜升，或者甚至是非连续斜升，可以使器件性能更为优化。
现在重新回到图2，上反射镜叠层238的氧化物开口形成层140可包含一个氧化物隔离区148。在本说明性实施例中，可通过从上反射镜叠层238的水平边缘起氧化氧化物开口形成层140，形成一个圆环来产生该绝缘区域。如美国专利5903588所述，可以通过至少在VCSEL100周边的部分区域蚀刻一条或几条槽或孔来促进对氧化物开口形成层140的横向氧化，该专利的全部内容通过参照而被结合于本申请。
工作时，通过施加一个外部偏压来使得电流21从p型电接触层260开始，依次流过包含第一层142的p型上反射镜叠层238、过渡层或区域146、氧化物开口形成层140的未氧化部分(即图中未涂阴影部分)、第二层144、P型上隔垫22、活性区20、较低的n型下隔垫18、较低的n型反射镜层16、掺入n型杂质的GaAs衬底，直到n型电接触层14。一部分流经活性区20的电流产生了光子，如上所述，这些光子在p型上反射镜叠层238和n型下反射镜叠层16之间来回反射。如图所示，在本说明性实施例中，p型上反射镜叠层238的反射性能较n型下反射镜叠层16稍差一些，以使更多的光23从VCSEL100的顶部逸出。然而，也考虑了其他配置情况。例如，在一种底部发射激光的VCSEL中，n型下反射镜叠层16的反射性能比p型上反射镜叠层238稍差一些，以使更多的光23从VCSEL100的底部逸出。
主要是因为存在自由载流子吸收，VCSEL100的临界值取决于上反射镜叠层238的电阻。由于氧化物开口形成层140的铝浓度比第一层142中的铝浓度高得多，这两层之间可能存在一个严重的能带间断，这样，便会产生一个增大上反射镜叠层238与活性区20之间有效电阻的能量势垒。为减少该能带间断效应，本发明考虑在第一层142和氧化物开口形成层140之间加入过渡层或区域146。
如上所述，过渡层或区域146的厚度最好约为20nm，并且其铝浓度沿其厚度方向从处于或接近于氧化物开口形成层140的铝浓度显著地线性变化到处于或接近于第一层142的铝浓度。这将有助于消除第一层142和氧化物开口形成层140之间的能带间断。此外，最好对氧化物开口形成层140掺入较多的p型杂质(例如，大于1E18个原子/cm3，5E18个原子/cm3更好)。对氧化物开口形成层140掺入较多杂质有助于改变由氧化物开口形成层140引入的价带能量势垒，而这将减少第一层142和氧化物开口形成层140之间的能带间断。图7对价带能量势垒随氧化物开口形成层140掺杂含量的提高而减少的情形进行图示说明。
图7左边的图示出了氧化物开口形成层140的掺杂很少或者没有掺杂时其价带能量的情况，而右边的图表明，随着氧化物开口形成层140掺杂的增多其价带能量有所减少。氧化物开口形成层140较高的掺杂含量可能有助于减少其电阻，而过渡区146的成分在很小的厚度上发生斜升也能有助于减少上反射镜叠层238的电阻。已发现，在氧化物开口形成层140与第二层144之间引入一个过渡层或区域可能不是必要的，因为在这个方向上的能带间断是一只二极管，该二极管具有流向活性区20的向下的正向电流。在层140掺入较多杂质减少了该二极管的正向压降。然而，如果需要，仍然可以引入那样一个过渡层或区域。这种将在处于或接近电场零位的正偏置二极管上具有重掺杂的成分直接降低的方法可用于DBR的其他层，以通过避免三元物质的斜升来改善热传导性能。
图6说明了在上反射镜叠层238内产生的一种驻波的光电场402的绝对值。如图所示，光电场402的电位在图6中y处变得很低(在氧化物开口形成层140中央处可能为0)。氧化物开口形成层140最好设于y(光电场的零位)处或靠近y的地方。然而，在某些实施例中，取决于应用的需要，氧化物开口形成层140可设于光电场的一个节点处或者靠近该节点的地方，或是设于其间的某处。
如上所述，许多氧化受限的VCSEL的另一个局限在于，在对铝浓度较高的氧化物开口形成层140进行横向氧化时，具有较低铝浓度的其他反射镜叠层也会在一定程度上被横向氧化(通常不是有意的)。相信，对各含铝层的横向氧化沿氧化区和未氧化区之间的结产生了结晶缺陷或类似的产物。这些结晶缺陷被认为减弱了器件的稳定性和/或可靠性。
图8是一种包括离子注入的VCSEL的横截面图。该离子注入被用来减少或消除部分或所有由被横向氧化的DBR的氧化区和未氧化区之间的结引起的电气后果。如图所示，例如晶片衬底160具有彼此相邻的2个VCSEL162和164。在被掺入n型杂质的具有n型电接触层168的GaAs衬底160上形成图示的VCSEL162和164。在GaAs衬底160上设置n型掺杂的下反射镜叠层172(一种DBR)，在下反射镜叠层172上设有一个n型下隔垫177。
在下隔垫177上，形成了一种具有PN结结构的活性区176，该PN结结构具有至少1个、最好若干个量子势阱。活性区176的成分最好为AlGaAs，且具有在形成活性区176的不同层之间变化的特定铝浓度。例如，其中的一层可能含有20％到30％的铝，而与其相邻的一层可能含0到5％的铝。在活性区176中可存在许多交替出现的层。尽管这里说明了一种使用一个量子势阱结构的活性区，但预期任何合适的活性区都是可被采用的。
在活性区176上是一个p型的上隔垫178。如图所示，一个p型的上反射镜叠层180(另一种DBR)被设于上隔垫178上。上反射镜叠层180最好类似于以上图2-7中说明的装置。即一个氧化物开口形成层190(类似于氧化物开口形成层140)被设于第一层192(类似于第一层142)和第二层194(类似于第二层144)之间。如上所述，在第一层192和氧化物开口形成层190之间可以引入一个过渡层或区域196。
在本说明性实施例中，在上反射镜叠层180上可设置一个p型的传导层和一个p型的GaAs顶盖层(图中统称为182)。之后，可设一个p型电接触层来为VCSEL162和164提供电气接触。
为了制造氧化受限的VCSEL，可以至少沿VCSEL162和164各自周边的一部分蚀刻出一条或若干条槽或孔，以促进氧化物开口形成层190的横向氧化。图8中，槽处于图中198a、198b、198c所示的位置。在图9A-9D中示出了一些说明性的槽和孔的结构。图8中的槽198a、198b、198c向下延伸到了氧化物开口形成层190，但如图8所示，这些槽最好不要向下延伸而进入活性区176，但也不是所有实施例都要求这样。由图可见，对于业内专家来说，可能存在许多种结构这一点是显然的。
由于有了槽198a、198b、198c，晶片160被暴露在氧化环境中。这个氧化环境将任何被槽198a、198b、198c暴露的层氧化，并含有一定浓度的可氧化物质，如铝。各层的横向氧化距离取决于该层中可氧化物质的浓度。因此，在本说明性实施例中，铝浓度相对较高的氧化物开口形成层190，以比DBR的其他暴露的各含铝层快得多的速度被氧化，因而，其氧化区进入DBR的深度比进入DBR180的其他暴露的含铝层的大得多。在一例中，对氧化物开口形成层190进行氧化，其氧化区进入DBR的深度是DBR180的其他暴露的各含铝层的氧化区进入DBR深度的2到15倍，最好是10倍或者更多。在某些情况下，选用高的氧化距离对照比，以将器件的活性光学开口中的任何机械应力减到最小。但已经认识到，可根据应用需要选用任何合适的氧化距离对照比。
特别参见图8，DBR180的氧化物开口形成层190包括了一个被氧化区202从槽198a的边缘204延伸到氧化物终止结206，该结从槽198a的边缘204起距离大于第一距离208。预期在某些实施例中，氧化物开口形成层可按照需要而多于1个。
另外的含铝层，如DBR180的AlGaAs层也被氧化环境横向氧化(非有意的)，但氧化程度较轻。例如，AlGaAs层210包括一个从槽198a的边缘204延伸到一个氧化物终止结214的氧化区212，该结从槽198a的边缘204起的距离小于第二距离216。注意，第一距离208大于第二距离216。
据认为，对各含铝层的横向氧化会沿氧化物终止结产生结晶缺陷或类似产物，比如氧化区和未氧化区之间的氧化物终止结214。这些结晶缺陷被认为是降低器件的稳定性和/或可靠性的因素之一。例如，结晶缺陷被认为会在氧化物终止结产生机械应力，这些机械应力在某些情况下，能随时间在器件内传播。氧化物质和未氧化物质在热膨胀性能上的差异会进一步加剧器件内的机械应力，而这将有助于传播诸如进入到器件的半导体材料内部的黑线(dark lines)之类的缺陷。这些可能导致器件早期故障率的增加和其长期可靠性的降低。
可以采用离子注入、蚀刻或是其他任何合适的方法或工艺来减少或消除部分或全部的与氧化物终止结有关的电气后果。例如，在如图8所示，设有用虚线218大概表示的图案化的离子注入，以将DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结与该装器件的有效电流开口隔离开。在本说明性实施例中，离子注入218最好是一种质子离子注入(H+)，并至少从槽198a的边缘204一直延伸到超越第二距离216的位置，但不达到距离为第一距离208的位置，但也不是所有实施例中都要求这样。例如，在某些实施例中，离子注入218可能仅延伸而穿越一个包含所关注的氧化物终止结的区域。在另一说明性实施例中，离子注入218可沿一个全部位于第二距离216和第一距离208之间的区域延伸。为了有助于电气隔离晶片上彼此相邻的VCSEL，离子注入218可以向下延伸，经过活性区176，如图8所示，但不是所有实施例中都要求这样。
离子注入218最好使得受其影响的物质不再具备导电性或至少更具电阻性，这将有助于将各AlGaAs层(但最好不是氧化物开口形成层190)的氧化物终止结与器件的有效电流开口隔离开。预期可采用任何合适的离子注入方法，包括质子型离子注入、氦离子注入、具电活性的杂质如硅、锗、铍等的离子注入和/或能破坏物质的导电性以减少或消除那些对器件的运行产生不利影响的一个或多个电气后果的任何合适的工艺或方法。离子注入218还可进一步提供一个相对不存在应力的离子注入界面，以引导复合电流流过器件的有效电流开口。如图8所示，可以在槽198b和198c中或其周围采用同样或类似的离子注入。如果需要，在进行离子注入之前或以后，槽198a、198b、198c可以保持开通或被绝缘物质或其他物质填充。
据认为，可以用离子注入218来防止缺陷传播到器件的有效电流开口内，同样，它也可以将源于各AlGaAs层的氧化物终止结的机械应力与器件的有效电流开口隔离开。离子注入218可有助于减少在应力点和/或由各AlGaAs层的氧化物终止结引起的缺陷或其附近发生复合的可能性。这一点对活性区176附近尤为重要，当器件工作时绝大部分载流子在该区复合。在某些实施例中，如图8所示，槽198a、198b、198c不会一直向下延伸到活性区176，这将进一步有助于将活性区176与机械应力点和/或由氧化物终止结引起的缺陷隔离开来。
此外(另外)，预期在进行浮雕蚀刻(relief etch)后再进行离子注入将有助于隔离相邻的器件。例如，当较浅的离子注入无法穿透足够或想要到的距离来进入或穿过顶部DBR反射镜180时，可以考虑采用一种浮雕蚀刻，如浮雕蚀刻198a、198b、198c来进入或穿过顶部DBR，以帮助减少顶部DBR180的厚度。由于厚度减少，如预想的那样，较浅的离子注入便可以穿透足够或想要的距离来进入或穿过顶部DBR180。如上所述，可以如预想的一样，用这样的蚀刻和离子注入方法来隔离横向氧化的器件，同样，它们也可被用于隔离非横向氧化的器件(如用离子注入隔离的器件)。
图9A-9D是一些示意性的俯视图，它们示出了一些用于减少或消除部分或全部的电气后果的说明性实施例。这些电气后果被认为是由横向氧化的DBR的氧化区和未氧化区之间的氧化物终止结引起的。在图9A中，蚀刻了3或4个进入图8所示的顶部DBR180中的孔220a、220b、220c和220d，以暴露氧化物开口形成层190。之后，器件被暴露到氧化环境中，这使得氧化物开口形成层190的横向氧化超越了第一距离208。同时，DBR180被暴露的AlGaAs各含铝层也被横向氧化，它们的氧化距离从槽198a的边缘204起最好小于第二距离216。在如图9A所示的说明性实施例中，虚线222a、222b、222c和222d分别对应表示氧化物开口形成层190从孔220a、220b、220c和220d开始的氧化范围。区域226对应表示由氧化层终止确定的导电的VCSEL开口。虚线224a、224b、224c和224d分别表示DBR的各AlGaAs含铝层从孔220a、220b、220c和220d开始的氧化范围，并且这些虚线也对应表示DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结。
之后，可设置离子注入来帮助将DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结与导电的VCSEL开口226隔离开。在本说明性实施例中，可以在点划线230与232之间设置离子注入。然而，在某些实施例中，可能不会提供外侧的点划线230。在这种实施例中，离子注入可延伸而跨越除点划线232之内的整个晶片或器件。
在另一说明性实施例中，如图9B所示，一定数量的槽239a、239b、239c和239d可被刻入到图8所示的顶部DBR180，以暴露氧化物开口形成层190。之后，晶片被暴露到一个氧化环境中。该氧化环境使得氧化物开口形成层190的横向氧化超越了第一距离208(在图8B中没有显示)。同时，DBR被暴露的其他各AlGaAs含铝层也被横向氧化，从槽198a的边缘204开始，它们的氧化距离最好小于第二距离216。在图9B所示的说明性实施例中，虚线240a、240b表示氧化物开口形成层190从槽239a、239b、239c和239d开始的氧化范围。区域242即为导电的VCSEL的开口。点划线244a、244b表示DBR的各AlGaAs含铝层从槽239a、239b、239c和239d开始的氧化范围，并且这些虚线也对应表示DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结。
此后，可设置离子注入来帮助将DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结与导电的VCSEL的开口242隔离开。在本说明性实施例中，可以在点划线246a与246b之间设置离子注入。然而，在某些实施例中，可能不会提供外侧的点划线246b。在这种实施例中，离子注入会延伸而跨越除点划线246a之内的整个晶片或器件。
在另一说明性实施例中，如图9C所示，一条环形槽250可被刻入到图8所示的顶部DBR180，以暴露氧化物开口形成层190。之后，晶片被暴露到一个氧化环境中，该氧化环境使得氧化物开口形成层190的横向氧化超越了第一距离208。同时，DBR被暴露的其他各AlGaAs含铝层被横向氧化，从槽198a的边缘204开始，它们的氧化距离最好小于第二距离216。在本说明性实施例中，虚线252a、252b表示氧化物开口形成层190从环形槽250开始的氧化范围。由氧化物开口形成层确定的导电的VCSEL开口在图中示为254。点划线256a、256b表示DBR的各AlGaAs含铝层从环形槽250开始的氧化范围，并且这些虚线也对应表示DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结。
之后，可设置离子注入来帮助将DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结与导电的VCSEL开口254隔离开。在本说明性实施例中，离子注入被限制在点划线258a与258b之间的区域。然而，在某些实施例中，可不提供外侧的点划线258b。在这种实施例中，离子注入会延伸而跨越除点划线258a以内的整个晶片或器件。此时，如果需要，可不设置如图所示的环形槽250，而考虑形成一个台面。
在另一说明性实施例中，如图9D所示，可蚀刻一C形槽270进入图8所示的顶部DBR180，以暴露氧化物开口形成层190。之后，晶片被暴露到氧化环境中，该氧化环境使得氧化物开口形成层190的横向氧化超越第一距离208。同时，DBR被暴露的其他各AlGaAs含铝层也被横向氧化，氧化距离最好从槽198a的边缘204起小于第二距离216。在本说明性实施例中，虚线272a、272b表示氧化物开口形成层190从C形槽270开始的氧化范围。由氧化物开口形成层确定的导电的VCSEL开口在图中显示为274。点划线276a、276b表示DBR的各AlGaAs含铝层从C形槽270开始的氧化范围，并且这些虚线也对应表示DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结。由图可知，在本说明性实施例中，各AlGaAs含铝层进行横向氧化，填补C形槽270两端之间的空间。
可设置离子注入来帮助将DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结与导电的VCSEL开口274隔离开来。在本说明性实施例中，离子注入被限制在点划线278a与278b之间的区域。然而，在某些实施例中，可不设外侧的点划线278b。在这种实施例中，离子注入可能会延伸而跨越整个晶片或器件，除了点划线278a以内。
图10A-10B是另一说明性的VCSEL的横截面图。该VCSEL使用蚀刻来减少或消除部分或全部由横向氧化的DBR的氧化区和未氧化区之间的氧化物终止结引起的电气后果。图10A中实施例与图8中所示实施例类似，但是没有采用离子注入218。预料可不采用离子注入218，或是除了采用离子注入218以外，而用一种图案化的蚀刻或研磨来去除DBR180的各AlGaAs含铝层的氧化物终止结。图10B示出了图10A中的VCSEL晶片在经过这种图案化的蚀刻或研磨之后的情形。由图可知，图案式蚀刻去除了DBR180的AlGaAs各含铝层的氧化物终止结。在某些实施例中，该图案式蚀刻最好垂直向下经过活性区，但不是所有实施例都要求这样。该图案化蚀刻的横向范围可能与如图9A-9D所示的离子注入范围相一致。
这里阐明各种实施例是为了最好地说明本发明和其实际应用，从而使得那些业内专家能够制造和利用本发明的器件。然而，业内专家将会发现前述的描述和例子仅作为说明和示例之用。对于业内专家来说，对本发明的变化和修改是显然的。而附录权利要求的意图在于这些变化和修改能被包括在权利要求之内。至今为止的对本发明的描述并非无遗漏，也不构成对本发明应用范围的限制。在不偏离后附的权利要求的精神和指定范围的情况下，借助于上述说明，可对本发明进行许多修改和变化。本申请的意图在于，在充分认识到存在于所有方面及其等效物的同时，由所附的权利要求确定本发明的应用范围。
权利要求
1.一种分布式布拉格反射器(DBR)，包括一个或多个第一DBR反射镜层，所述一个或多个第一DBR反射镜层各包括一个氧化区，该区从DBR的一个边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距大于第一距离的氧化终止边缘；一个或多个第二DBR反射镜层，所述一个或多个第二DBR反射镜层各包括一个氧化区，该区从所述DBR的一个边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距小于第二距离的氧化终止边缘，其中所述第一距离大于所述第二距离；所述第一DBR反射镜层中的至少一个选定层，该层包含的可氧化物质浓度大于所述一个或多个第二DBR反射镜层中任一层，且被掺杂的程度高于所述一个或多个第二DBR反射镜层中的任一层。
2.如权利要求1所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，还包括一个设于所述第一DBR反射镜层中的选定层和所述第二DBR反射镜层中的一层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述第一DBR反射镜层中的选定层的较高浓度变化到接近于所述第二DBR反射镜层的较低含量的可氧化物质。
3.如权利要求1所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一DBR反射镜层中的选定层是氧化物开口形成层。
4.如权利要求1所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一距离大于约两倍的所述第二距离。
5.如权利要求1所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一距离约为所述第二距离的十倍。
6.如权利要求1所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一DBR反射镜层中的选定层包含的可氧化物质浓度超过所述一个或多个第二DBR反射镜层中的任一层，且被掺杂的程度高于约1E18个原子/cm3。
7.如权利要求1所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一DBR反射镜层中的选定层包含的可氧化物质浓度超过所述一个或多个第二DBR反射镜层中的任一层，且被掺杂的程度高于约5E18个原子/cm3。
8.一种分布式布拉格反射器，包括以第一浓度包含一种可氧化物质的第一层；以第二浓度包含一种可氧化物质的第二层；以第三浓度包含一种可氧化物质的氧化物开口形成层，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第二浓度小于所述第三浓度，并且所述氧化物开口形成层被设于所述第一层和所述第二层之间；以及被设于所述氧化物开口形成层和所述第一层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述氧化物开口形成层的较高浓度变化到接近于所述第一层的较低浓度的可氧化物质。
9.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一浓度等于或低于50％。
10.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第二浓度等于或低于90％。
11.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第二浓度等于或低于80％。
12.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第三浓度等于或高于95％。
13.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述过渡区与所述氧化物开口形成层和所述第一层相邻接。
14.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述氧化物开口形成层和所述第二层相邻接。
15.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述氧化物开口形成层的掺杂程度高于所述第一层或是高于所述第二层。
16.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述过渡区宽约20nm。
17.如权利要求8所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，还包括另一设在所述氧化物开口形成层和所述第二层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述氧化物开口形成层的较高浓度变化到接近于所述第二层的较低浓度的可氧化物质。
18.如权利要求8所述的分布式布拉格反射镜，其特征在于，所述可氧化物质包括铝。
19.一种垂直腔面发射激光器，包括一个根据所施加电流以预定波长发射光的活性区；一个与所述活性区的一侧相邻的第一分布式布拉格反射镜，所述第一分布式布拉格反射镜用以将所述活性区发射的光反射回所述活性区；一个与所述活性区的对侧相邻的第二分布式布拉格反射镜，所述第二分布式布拉格反射镜用以将所述活性区发射的光反射回所述活性区；其中，所述第二分布式布拉格反射镜包括铝浓度低于约35％的第一层；铝浓度在约70％到90％之间的第二层；铝浓度高于约95％的氧化物开口形成层，所述氧化物开口形成层设于所述第一层和所述第二层之间；以及被设于所述氧化物开口形成层和所述第一层之间的过渡区，所述过渡区的铝含量从接近于所述氧化物开口形成层的较高含量变化到接近于所述第二层的较低含量。
20.如权利要求19所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述氧化物开口形成层铝含量约为98％。
21.如权利要求19所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一层的铝含量在12％到18％之间。
22.如权利要求19所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第二层的铝含量接近65％。
23.如权利要求19所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述过渡区的厚度在约10nm和100nm之间。
24.如权利要求23所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述过渡区的厚度约为20nm。
25.如权利要求16所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述过渡区的铝含量基本线性地变化。
26.如权利要求16所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述过渡区的铝含量基本非线性地变化。
27.如权利要求16所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述过渡区被掺杂受主的浓度从接近于所述氧化物开口形成层的较高浓度变化到接近于所述第一层的较低浓度。
28.如权利要求16所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述氧化物开口形成层被掺杂程度高于所述第一层和第二层。
29.如权利要求16所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述氧化物开口形成层设于由谐振激光产生的电场的零位或其附近。
30.一种形成分布式布拉格反射器的方法，包括如下步骤设置以第一浓度包含一种可氧化物质的第一层；设置以第二浓度包含一种可氧化物质的第二层；设置以第三浓度包含一种可氧化物质浓度的氧化物开口形成层，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第二浓度小于所述第三浓度，且所述氧化物开口形成层设于所述第一层和所述第二层之间；以及在所述氧化物开口形成层和所述第一层之间设置一个过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述氧化物开口形成层的较高浓度变化到接近于所述第一层的较低浓度的可氧化物质。
31.一种有一个边缘的分布式布拉格反射镜(DBR)，包括一个或多个第一DBR反射镜层，所述一个或多个第一DBR反射镜层各包含一个氧化区，该区从所述DBR的该边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距大于第一距离的氧化终止边缘；一个或多个第二DBR反射镜层，所述一个或多个第二DBR反射镜层包含一个氧化区，该区从所述DBR的该边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距小于第二距离的氧化终止边缘，其中，所述第一距离大于所述第二距离；用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的一个或多个电气后果的手段；所述第一DBR反射镜层中的至少一个选定层，以高于所述第二DBR反射镜层中任一层的浓度包含一种可氧化物质；且其被掺杂程度高于所述一个或多个第二DBR反射镜层中的任一层。
32.如权利要求31所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，还包括被设于所述第一DBR反射镜层中的选定层和所述第二DBR反射镜层中的一层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述第一DBR反射镜层中的选定层的较高浓度变化到接近于所述第二DBR反射镜层的较低浓度的可氧化物质。
33.如权利要求31所述的分布式布拉格反射镜，其特征在于，所述第一DBR反射镜层中的选定层设于由谐振激光产生的电场的预期的零位或其附近。
34.一种有一个边缘的分布式布拉格反射器，包括一个或多个第一DBR反射镜层，所述一个或多个第一DBR反射镜层各包含一个氧化区，该区从所述DBR的该边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距大于第一距离的一个氧化终止边缘；一个或多个第二DBR反射镜层，所述一个或多个第二DBR反射镜层各包含一个氧化区，该区从所述DBR的该边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距小于第二距离的一个氧化终止边缘，其中，所述第一距离大于所述第二距离；用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的一个或多个电气后果的手段；具有一种可氧化物质浓度的第一浓度的所述一个或多个第二DBR反射镜层中的第一层；具有一种可氧化物质浓度的第二浓度的所述第二DBR反射镜层中的第二层；具有一种可氧化物质浓度的第三浓度的所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层，所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层设于所述第二DBR反射镜层中的第一层和所述第二DBR反射镜层中的第二层之间，且所述可氧化物质的第一浓度低于所述所述可氧化物质的第二浓度，所述所述可氧化物质的第二浓度低于所述可氧化物质的第三浓度；以及一个被设于所述一个或多个第一DBR反射镜层中所述选定层和所述第二DBR反射镜层的所述第一层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层的较高含量变化到接近于所述第二DBR反射镜层中的第一层的较低含量的可氧化物质。
35.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，用以减少或消除与至少部分所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的手段中，包括横穿所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的所述氧化终止边缘的离子注入。
36.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的手段中，包括从所述DBR的边缘延伸而超过所述第二距离的离子注入。
37.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的手段中，包括从所述DBR边缘延伸而超过所述第二距离但不一直到达第一距离的离子注入。
38.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述离子注入是一种质子注入。
39.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述离子注入包括一种电活性杂质。
40.如权利要求34所述的分布式布拉格反射镜，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的手段中，包括将一部分包含所述一个或多个第二DBR反射镜层的氧化终止边缘的所述一个或多个第二DBR反射镜层去除。
41.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层的氧化终止边缘相关的选定的电气效果的手段中，包括完全在所述第一距离和所述第二距离之间的离子注入。
42.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述过渡区的一种可氧化物质浓度从靠近所述一个或多个第一DBR反射镜层中所述选定层的所述一个或多个第一DBR反射镜层中所述选定层的该物质的大体浓度梯级变化到靠近所述第二DBR反射镜层中所述第一层的所述第二DBR反射镜层中所述第一层的该物质的大体浓度。
43.如权利要求42所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第二DBR反射镜层中的所述第二层与所述一个或多个第一DBR反射镜层中的所述选定层相邻接。
44.如权利要求43所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述过渡区与所述一个或多个第一DBR反射镜层中的所述选定层相邻接。
45.如权利要求44所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第二DBR反射镜层中的所述第一层与所述过渡区相邻接。
46.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层被大量掺杂一种杂质。
47.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述可氧化物质为铝(Al)。
48.如权利要求47所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层具有高于95％的铝浓度。
49.如权利要求48所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述一个或多个第二DBR反射镜层中的所述第一层具有低于35％的铝浓度。
50.如权利要求49所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述一个或多个第二DBR反射镜层中的所述第二层具有小于85％的铝浓度。
51.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述过渡区的厚度约为20nm。
52.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述过渡区包含一个其浓度从接近于所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层的较高含量基本上线性地变化到接近于所述第二DBR反射镜层中的第一层的较低含量的可氧化物质。
53.如权利要求34所述的分布式布拉格反射器，其特征在于，所述第一DBR反射镜层中的选定层设在谐振激光产生的电场的一个预期的零位或其附近。
54.一种垂直腔面发射激光器(VCSEL)，包括一个根据施加电流以预定波长来发射光的活性区；一个处于所述活性区的一侧的第一分布式布拉格反射镜，所述第一分布式布拉格反射镜用以将所述活性区发射的光反射回所述活性区；一个处于所述活性区的对侧的第二分布式布拉格反射镜，所述第二分布式布拉格反射镜用以将所述活性区发射的光反射回所述活性区，所述第二分布式布拉格反射器有一个侧边缘；其中，所述第二分布式布拉格反射镜包括一个或多个第一DBR反射镜层，所述一个或多个第一DBR反射镜层各包括一个氧化区，该区从所述第二DBR的侧边缘延伸到与所述DBR的侧边缘相距大于第一距离的氧化终止边缘；一个或多个第二DBR反射镜层，所述一个或多个第二DBR反射镜层各包括一个氧化区，该区从所述DBR的侧边缘延伸到与所述DBR的侧边缘相距小于第二距离的氧化终止边缘，其中，所述第一距离大于所述第二距离；用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的所述氧化终止边缘相关的一个或多个电气后果的手段；具有第一浓度的一种可氧化物质的所述一个或多个第二DBR反射镜层中的第一层；具有第二浓度的一种可氧化物质的所述第二DBR反射镜层中的第二层；具有第三浓度的一种可氧化物质的所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层，其中，所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层设于所述第二DBR反射镜层中的所述第一层和所述第二DBR反射镜层中的所述第二层之间，其中，所述可氧化物质的第一浓度小于所述可氧化物质的第二浓度，所述可氧化物质的第二浓度小于所述可氧化物质的第三浓度；
55.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器(VCSEL)，其特征在于还包括一个被设于所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层和所述第二DBR反射镜层中的所述第一层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层的较高含量变化到接近于所述第二DBR反射镜层中所述第一层的较低含量的可氧化物质。
56.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的所述手段中，包括横穿所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘的离子注入。
57.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，其用以减少或消除选定的与至少部分第二DBR反射镜层的氧化终止边缘相关的电气后果的所述手段包括一种从DBR边缘起延伸经过第二距离处的离子注入。
58.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述离子注入不一直延伸到所述第一距离。
59.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的所述手段中，包括将所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘与处于所述第一距离内的一个或多个第二DBR反射镜层中的一个区域至少部分地电气隔离的离子注入。
60.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的所述手段中，包括一种向下延伸而通过所述活性区的离子注入。
61.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第二分布式布拉格反射镜的所述侧边缘不向下延伸进入所述活性区。
62.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的所述手段中，包括质子注入。
63.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的所述手段中，包括电活性杂质的离子注入。
64.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中至少某些层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的所述手段中，包括氦离子注入。
65.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，用以减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层的氧化终止边缘相关的选定的电气后果的手段中，包括去除一部分包含所述一个或多个第二DBR反射镜层的氧化终止边缘的所述一个或多个第二DBR反射镜层。
66.如权利要求54所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层设于所述垂直腔面发射激光器的谐振激光产生的预期电场零位或其附近。
67.一种用于形成分布式布拉格反射器(DBR)的方法，包括提供一些具有一个边缘的DBR反射镜层；其中，所述一个或多个第一DBR反射镜层各包括一个氧化区，该区从所述DBR的边缘延伸到与所述DBR的边缘相距大于第一距离的氧化终止边缘；所述一个或多个第二DBR反射镜层各包括一个氧化区，该区从所述DBR的该边缘延伸到与所述DBR的该边缘相距小于第二距离的氧化终止边缘，其中所述第一距离大于所述第二距离；所述一个或多个第二DBR反射镜层中的第一层包含一种第一浓度的可氧化物质，所述第二DBR反射镜层中的第二层包含一种第二浓度的可氧化物质；所述一个或多个第一DBR反射镜层中的一选定层包含一种第三浓度的可氧化物质含量，其中，所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层设于所述第二DBR反射镜层中的所述第一层和所述第二DBR反射镜层中的所述第二层之间，且所述可氧化物质的第一浓度低于所述可氧化物质的第二浓度，所述可氧化物质的第二浓度低于所述可氧化物质的第三浓度；提供一个设于所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层和所述第二DBR反射镜层中的所述第一层之间的过渡区，所述过渡区包含一种其浓度从接近于所述一个或多个第一DBR反射镜层中的选定层的较高含量变化到接近于所述所述第二DBR反射镜层中的所述第一层的较低含量的可氧化物质；以及减少或消除与所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘相关的一个或多个电气后果。
68.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述减少或消除一个或多个电气后果的步骤中，包括横穿所述一个或多个第二DBR反射镜层中的至少某些层的氧化终止边缘的离子注入。
69.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述减少或消除一个或多个电气后果的步骤中，包括提供从所述DBR的边缘起延伸而超过所述第二距离的离子注入。
70.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述减少或消除一个或多个电气后果的步骤中，包括从所述DBR的边缘起延伸而超过所述第二距离但不一直到达所述第一距离的离子注入。
71.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述减少或消除一个或多个电气后果的步骤中，包括蚀刻掉包含所述一个或多个第二DBR反射镜层的氧化终止边缘的所述一个或多个第二DBR反射镜层的一部分。
72.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述减少或消除一个或多个电气后果的步骤中，包含增加选定数量的所述一个或多个第二DBR反射镜层的选定部分之电阻率的步骤，所述选定部分包括一个与所述DBR的边缘相距大于所述第二距离的区域。
73.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述减少或消除一个或多个电气后果的步骤中，包含增加选定数量的所述一个或多个第二DBR反射镜层的选定部分的电阻率的步骤，这些层位于所述一个或多个第二DBR反射镜层的至少某些层的氧化终止边缘或其周围。
74.一种用于隔离在同一晶片上制造的相邻光电子器件的方法，所述晶片具有一个下反射镜、一个活性区和一个上反射镜，该方法包括如下步骤在相邻光电子器件之间蚀刻一个或多个浮雕蚀刻区，至少进入晶片的上反射镜；以及至少在某些浮雕蚀刻区设置离子注入。
全文摘要
一种氧化受限的垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有一种分布式布拉格反射器，该反射器的一层重掺杂的铝浓度较高的氧化物开口形成层设于铝浓度较低的第一层和铝浓度中等的第二层之间。在第一层和氧化物开口形成层之间可存在很薄的过渡层，在该过渡层中，铝浓度从高向低发生变化。在某些实施例中，铝浓度可从氧化物开口形成层一步变到第二层。氧化物开口形成层可设于由谐振激光产生的电场的零位或其中一个节点处，或设于这些点附近。在氧化物开口形成层的氧化过程中，所有或部分含铝的其他DBR层也可被氧化，但是其氧化程度会轻得多。这些层的氧化部分和未氧化部分之间的结被认为会降低该装置的稳定性和/或可靠性。为了减轻这种不良后果，本发明试图用离子注入、蚀刻或是其它合适的工艺来减少或消除与这些层的氧化部分和未氧化部分之间结相关联的一个或多个电气后果，同时也用其来减轻DBR的其他各含铝层的氧化。
文档编号H01S5/42GK1732604SQ200380107734
公开日2006年2月8日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年10月28日
发明者R·H·荘森, R·A·侯方尼, J·R·比阿德, J·K·古恩特尔, J·A·塔图姆, K·L·荘森 申请人:菲尼萨公司