一种垂直面射型的激光结构的制作方法

本实用新型涉及激光结构技术领域，更具体地说，涉及一种垂直面射型的激光结构。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，各种各样的VCSEL结构已广泛应用于人们的日常生活、工作以及工业中，为人们的生活带来了极大的便利。

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)有别于LED(Light Emitting Diode，发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其它光源，具有提交小，圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉且易集成大面积阵列等优点，被广泛应用于光通信、光互连和光存储等领域。

但是，目前的垂直面射型的激光结构无法实现高功率单模输出。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种垂直面射型的激光结构，技术方案如下：

一种垂直面射型的激光结构，所述激光结构包括：

衬底；

依次设置在所述衬底一侧的N型布拉格反射镜层、主动层和氧化层，其中，所述氧化层的中心区域为未氧化区域；

设置在所述氧化层背离所述主动层一侧的P型布拉格反射镜层；

设置在所述P型布拉格反射镜层背离所述氧化层一侧的P型欧姆接触层；

设置在所述P型布拉格反射镜层背离所述氧化层一侧的透明导电层，且覆盖所述P型欧姆接触层；

设置在所述透明导电层背离所述P型布拉格反射镜层一侧的P电极；

贯穿所述P电极的凹槽结构；

其中，所述未氧化区域、所述P型欧姆接触层和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置；

并且，所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。

优选的，所述激光结构还包括：

设置在所述衬底背离所述N型布拉格反射镜层一侧的N电极。

优选的，所述未氧化区域的宽度为5μm-15μm，包括端点值。

优选的，所述P型欧姆接触层的宽度为3μm-10μm，包括端点值。

优选的，所述凹槽结构的宽度为7μm-20μm，包括端点值。

优选的，所述透明导电层为ITO透明导电层或TCO透明导电层。

一种垂直面射型的激光结构的制作方法，所述制作方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底的一侧依次形成N型布拉格反射镜层、主动层、氧化层、P型布拉格反射镜层和P型欧姆接触层；

对所述P型欧姆接触层的边缘区域进行蚀刻，直至暴露出所述P型布拉格反射镜层；

在所述P型布拉格反射镜层背离所述氧化层的一侧形成透明导电层，且覆盖所述P型欧姆接触层；

对所述激光结构进行适应性台柱蚀刻，形成台柱结构；

对所述氧化层进行氧化处理，且所述氧化层的中心区域为未氧化区域；

在所述透明导电层背离所述P型布拉格反射镜层的一侧形成P电极；

对所述P电极进行蚀刻，形成凹槽结构；

其中，所述未氧化区域、所述P型欧姆接触层和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置；

并且，所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。

优选的，所述制作方法还包括：

形成覆盖所述台柱结构侧壁和表面的保护层，且暴露出所述P电极。

优选的，所述制作方法还包括：

设置与所述P电极接触的金属焊垫。

优选的，所述制作方法还包括：

在所述衬底背离所述N型布拉格反射镜层的一侧形成N电极。

相较于现有技术，本实用新型实现的有益效果为：

本实用新型提供的垂直面射型的激光结构中，将所述氧化层的未氧化区域、所述P型欧姆接触层和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置，并且，所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。

该P型欧姆接触层的尺寸定义了增益限制尺寸，氧化层的未氧化区域的尺寸定义了光学限制尺寸，进而实现了将增益限制和光学限制分开独立控制的高功率单模激光结构。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种垂直面射型的激光结构的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的原理示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的制作方法的流程示意图；

图5-图15为图4所示的制作方法相对应的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的示意图，所述激光结构包括：

衬底11；

依次设置在所述衬底11一侧的N型布拉格反射镜层12、主动层13和氧化层14，其中，所述氧化层14的中心区域为未氧化区域；

设置在所述氧化层14背离所述主动层13一侧的P型布拉格反射镜层15；

设置在所述P型布拉格反射镜层15背离所述氧化层14一侧的P型欧姆接触层16；

设置在所述P型布拉格反射镜层15背离所述氧化层14一侧的透明导电层17，且覆盖所述P型欧姆接触层16；

设置在所述透明导电层17背离所述P型布拉格反射镜层15一侧的P电极18；

贯穿所述P电极18的凹槽结构；

其中，所述未氧化区域、所述P型欧姆接触层16和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底11的方向上，同心设置；

并且，所述凹槽结构的宽度D3大于所述未氧化区域的宽度D1，所述未氧化区域的宽度D1大于所述P型欧姆接触层的宽度D2。

在该实施例中，该垂直面射型的激光结构中，将所述氧化层14的未氧化区域、所述P型欧姆接触层16和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底11的方向上，同心设置，并且，所述凹槽结构的宽度D3大于所述未氧化区域的宽度D1，所述未氧化区域的宽度D1大于所述P型欧姆接触层的宽度D2。

该P型欧姆接触层的尺寸定义了增益限制尺寸，氧化层的未氧化区域的尺寸定义了光学限制尺寸，进而实现了将增益限制和光学限制分开独立控制的高功率单模激光结构。

进一步的，参考图2，图2为本实用新型实施例提供的另一种垂直面射型的激光结构的示意图，所述激光结构还包括：

设置在所述衬底11背离所述N型布拉格反射镜层12一侧的N电极19。

在该实施例中，所述N电极19和所述P电极18为金属电极，其材料并不作限定。

下面对其具体原理进行阐述。

参考图3，图3为本实用新型实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的原理示意图。

如图3所示，P型欧姆接触层的尺寸定义了该激光结构的增益限制尺寸，即电流区域，氧化层的未氧化区域的尺寸定义了该激光结构的光学限制尺寸，通过将增益限制和光学限制分开独立控制，实现只输出基模LP01的高功率单模激光结构，其余高阶模LP11不会被输出。

进一步的，所述未氧化区域的宽度为5μm-15μm，包括端点值。

在该实施例中，例如，所述未氧化区域的宽度为7μm或10μm或13μm。

进一步的，所述P型欧姆接触层的宽度为3μm-10μm，包括端点值。

在该实施例中，例如，所述P型欧姆接触层的宽度为5μm或7μm或9μm。

进一步的，所述凹槽结构的宽度为7μm-20μm，包括端点值。

在该实施例中，例如，所述凹槽结构的宽度为10μm或15μm或18μm。

需要说明的是，所述凹槽结构的宽度、所述未氧化区域的宽度和所述P型欧姆接触层的宽度必须满足所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。

进一步的，所述透明导电层包括但不限定为ITO透明导电层或TCO透明导电层。

基于本实用新型上述全部实施例，在本实用新型另一实施例中还提供了一种垂直面射型的激光结构的制作方法，参考图4，图4为本实用新型实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的制作方法的流程示意图，所述制作方法包括：

S401：如图5所示，提供一衬底11。

在该步骤中，所述衬底11包括但不限定于GaAs衬底。

S402：如图6所示，在所述衬底11的一侧依次形成N型布拉格反射镜层12、主动层13、氧化层14、P型布拉格反射镜层15和P型欧姆接触层16。

在该步骤中，所述N型布拉格反射镜层12、主动层13、氧化层14、P型布拉格反射镜层15和P型欧姆接触层16的厚度并不作限定，可根据实际情况而定。

S403：如图7所示，对所述P型欧姆接触层16的边缘区域进行蚀刻，直至暴露出所述P型布拉格反射镜层15。

在该步骤中，对依据设定尺寸对所述P型欧姆接触层16进行蚀刻，直至所述P型欧姆接触层16的尺寸满足设定尺寸即可。

S404：如图8所示，在所述P型布拉格反射镜层15背离所述氧化层14的一侧形成透明导电层17，且覆盖所述P型欧姆接触层16。

在该步骤中，所述透明导电层17包括但不限定为ITO透明导电层或TCO透明导电层。

S405：如图9所示，对所述激光结构进行适应性台柱蚀刻，形成台柱结构。

在该步骤中，对已形成的外延结构进行适应性蚀刻，其蚀刻范围可根据具体情况而定。

S406：如图10所示，对所述氧化层14进行氧化处理，且所述氧化层14的中心区域为未氧化区域。

在该步骤中，对所述氧化层14从边缘开始进行氧化处理，且使所述氧化层14的中心区域为未氧化区域，且所述未氧化区域满足预设尺寸。

S407：如图11所示，在所述透明导电层17背离所述P型布拉格反射镜层15的一侧形成P电极18。

在该步骤中，所述P电极18为金属电极，其材料并不作限定。

S408：如图12所示，对所述P电极18进行蚀刻，形成凹槽结构；其中，所述未氧化区域、所述P型欧姆接触层和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置；并且，所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。

在该步骤中，对所述P电极进行图案化蚀刻，以使所述P电极的凹槽结构的尺寸满足预设尺寸。

在该实施例中，由该制作方法制作的该垂直面射型的激光结构中，将所述氧化层的未氧化区域、所述P型欧姆接触层和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置，并且，所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。

该P型欧姆接触层的尺寸定义了增益限制尺寸，氧化层的未氧化区域的尺寸定义了光学限制尺寸，进而实现了将增益限制和光学限制分开独立控制的高功率单模激光结构。

进一步的，如图4所示，所述制作方法还包括：

S409：如图13所示，形成覆盖所述台柱结构侧壁和表面的保护层20，且暴露出所述P电极18。

在该步骤中，所述保护层20用于保护所述激光结构的外延结构。

进一步的，如图4所示，所述制作方法还包括：

S410：如图14所示，设置与所述P电极18接触的金属焊垫21。

在该步骤中，所述金属焊垫21的形状、材料和布局并不作限定。

进一步的，如图4所示，所述制作方法还包括：

S411：如图15所示，在所述衬底11背离所述N型布拉格反射镜层12的一侧形成N电极19。

在该步骤中，所述N电极19和所述P电极18为金属电极，二者材料并不作限定。

需要说明的是，附图1、附图2和附图3中所示的垂直面射型的激光结构只是以一种示例的形式进行说明，并没有设置保护层和金属焊垫等外延结构，附图15所示的垂直面射型的激光结构只是一种更为全面的结构，其也仅仅是以举例的形式进行示意。

在本申请中，其必须满足所述氧化层的未氧化区域、所述P型欧姆接触层和所述凹槽结构，在垂直于所述衬底的方向上，同心设置，并且，所述凹槽结构的宽度大于所述未氧化区域的宽度，所述未氧化区域的宽度大于所述P型欧姆接触层的宽度。并且该P型欧姆接触层的尺寸定义了增益限制尺寸，氧化层的未氧化区域的尺寸定义了光学限制尺寸，进而实现了将增益限制和光学限制分开独立控制的高功率单模激光结构。

以上对本实用新型所提供的一种垂直面射型的激光结构及制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。