VCSEL芯片及其制备方法与流程

本技术涉及半导体激光器领域，更为具体地涉及vcsel芯片及其制备方法。

背景技术：

1、vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器)是指在衬底的垂直方向上形成谐振腔，沿垂直方向出射激光的一种半导体激光器。近年来，vcsel芯片作为投射光源被广泛应用于智慧交通、健康医疗、生物检测和军事安防等领域。

2、在实际产业中，通常vcsel芯片布置有由多个vcsel激光器形成的多个发光点，以满足不同应用场景中对光源光强、分区点亮、感测准确度等方面的要求。然而，当发光点较多，发光功率较大时，vcsel芯片容易出现散热不均的问题，导致vcsel芯片不同区域的发光强度不均。

3、具体地，发光点的发光强度会受到温度的影响，在一定温度变化范围内，温度越高，发光强度越低。vcsel芯片的部分区域的发光点较为集中，随着工作时间的持续，热量容易堆积，温度较高，发光强度相对较低。vcsel芯片的其他区域的发光点较为分散，散热空间较大，在工作状态下温度较低，发光强度相对较高。这样，布置有多个发光点的vcsel芯片容易出现发光点的发光强度不一致的问题，使得vcsel芯片的发光强度不均匀。

4、因此，需要一种新型的vcsel芯片设计方案，以提高vcsel芯片的发光均匀性。

技术实现思路

1、本技术的一个优势在于提供了一种vcsel芯片及其制备方法，其中，所述vcsel芯片能够通过对应于其发光区域的不同部分的不同散热配置来调控发光区域的不同部分的散热性能，以提升vcsel芯片的发光均匀性。

2、在本技术的另一个优势在于提供了一种vcsel芯片及其制备方法，其中，所述vcsel芯片为所述发光区域配置了具有特定样式的热沉结构，使得所述热沉结构对vcsel芯片的自身散热优势较差的发光点的散热强于所述热沉结构对自身散热优势较优的发光点的散热，以提升所述vcsel芯片的多个vcsel发光点的发光均匀性。

3、本技术的又一个优势在于提供了一种vcsel芯片及其制备方法，其中，所述vcsel芯片为其发光区域的各个部分均配置了散热结构，不仅可以提高vcsel芯片整体的发光均匀性，而且可以提高vcsel芯片整体的发光强度。

4、本技术的又一个优势在于提供了一种vcsel芯片及其制备方法，其中，所述vcsel芯片能够在不改变各个vcsel发光点的相对位置关系的前提下提高vcsel芯片的发光均匀性。

5、在本技术的一个优势在于提供了一种vcsel芯片及其制备方法，其中，本技术的vcsel芯片的制备过程中沿用了传统的vcsel芯片的制备工艺，这样，可保留原有的vcsel芯片生产线和生产设备以将其用于制备本技术的vcsel芯片，有效降低vcsel芯片的生产线改造成本，进而降低vcsel芯片的制备成本。

6、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本技术的一个方面，提供了一种vcsel芯片，其包括：

7、发光区域，包括多个vcsel发光点，其中，所述多个vcsel发光点包括邻近于所述发光区域的外周缘的第二部分发光点和除所述第二部分发光点以外的第一部分发光点；以及

8、形成于所述发光区域的热沉结构，所述热沉结构具有特定的结构样式以使得所述热沉结构对所述第一部分发光点的散热强于所述热沉结构对所述第二部分发光点的散热，通过这样的方式，提升所述多个vcsel发光点的发光均匀性。

9、在根据本技术的vcsel芯片中，所述热沉结构包括对应于所述第一部分发光点的第一热沉部分和对应于所述第二部分发光点的第二热沉部分，其中，所述第一热沉部分的散热能力强于所述第二热沉部分的散热能力。

10、在根据本技术的vcsel芯片中，所述第一热沉部分包括对应于所述第一部分发光点且自所述发光区域的中心区域向其外周缘间隔设置的至少二第一热沉带，所述第二热沉部分包括对应于所述第二部分发光点的相互间隔的至少二第二热沉带。

11、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带中每两个相邻的第一热沉带之间的距离平均水平小于所述至少二第二热沉带中每两个相邻的第二热沉带之间的距离平均水平。

12、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带和所述至少二第二热沉带具有相同的尺寸配置。

13、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带的宽度平均水平大于等于所述至少二第二热沉带的宽度平均水平。

14、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带的深度平均水平大于等于所述至少二第二热沉带的深度平均水平。

15、在根据本技术的vcsel芯片中，所述第一热沉带的热传导系数大于等于所述第二热沉带的热传导系数。

16、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带中每两个相邻的第一热沉带之间的距离平均水平等于所述至少二第二热沉带种每两个相邻的第二热沉带之间的距离平均水平，所述至少二第一热沉带和所述至少二第二热沉带具有不同的尺寸配置。

17、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带的宽度平均水平大于所述至少二第二热沉带的宽度平均水平，所述至少二第一热沉带的深度平均水平大于等于所述至少二第二热沉带的深度平均水平。

18、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带的宽度平均水平等于所述至少二第二热沉带的宽度平均水平，所述至少二第一热沉带的深度平均水平大于所述至少二第二热沉带的深度平均水平。

19、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带中每两个相邻的第一热沉带之间的距离平均水平等于所述至少二第二热沉带中每两个相邻的第二热沉带之间的距离平均水平，所述至少二第一热沉带的宽度平均水平大于所述至少二第二热沉带的宽度平均水平，和/或，所述至少二第一热沉带的深度平均水平大于所述至少二第二热沉带的深度平均水平，所述第一热沉带的热传导系数大于等于所述第二热沉带的热传导系数。

20、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少二第一热沉带的热传导系数大于所述至少二热沉带的热传导系数。

21、在根据本技术的vcsel芯片中，所述第一热沉部分包括对应于所述第一部分发光点中多个vcsel发光点的多个第一热沉单元，所述第二热沉部分包括对应于所述第二部分发光点的多个第二热沉单元。

22、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的布置密度高于所述多个第二热沉单元的布置密度。

23、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的宽度平均水平大于等于所述多个第二热沉单元的宽度平均水平。

24、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的深度平均水平大于等于所述多个第二热沉单元的深度平均水平。

25、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的热传导系数大于等于所述多个第二热沉单元的热传导系数。

26、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的布置密度与所述多个第二热沉单元的布置密度一致，所述多个第一热沉单元的宽度平均水平大于所述多个第二热沉单元的宽度平均水平，所述多个第一热沉单元的深度平均水平大于等于所述多个第二热沉单元的深度平均水平。

27、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的布置密度与所述多个第二热沉单元的布置密度一致，所述多个第一热沉单元的宽度平均水平等于所述多个第二热沉单元的宽度平均水平，所述多个第一热沉单元的深度平均水平大于所述多个第二热沉单元的深度平均水平。

28、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的布置密度与所述多个第二热沉单元的布置密度一致，所述多个第一热沉单元的宽度平均水平大于所述多个第二热沉单元的宽度平均水平，和/或，所述多个第一热沉单元的深度平均水平大于所述多个第二热沉单元的深度平均水平，所述多个第一热沉单元的热传导系数大于等于所述多个第二热沉单元的热传导系数。

29、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元的热传导系数大于所述至少二热沉单元的热传导系数。

30、在根据本技术的vcsel芯片中，所述多个第一热沉单元中至少部分第一热沉单元呈环状分布以形成至少一点环热沉带。

31、在根据本技术的vcsel芯片中，所述至少一点环热沉带包括多个点环热沉带，所述多个点环热沉带之间的距离自所述发光区域的中心区域向其外周缘逐渐增大。

32、在根据本技术的vcsel芯片中，所述第一热沉部分包括对应于所述第一部分发光点中多个vcsel发光点的多个第一热沉单元，所述第二热沉部分包括对应于所述第二部分发光点的多个第二热沉单元，所述第一热沉部分进一步包括从所述多个第一热沉单元中的至少一第一热沉单元向外延伸的至少一第一热沉带，所述第二热沉部分进一步包括从所述第二热沉单元向外延伸的至少一第二热沉带。

33、根据本技术的另一个方面，提供了一种vcsel芯片的制备方法，其包括：

34、形成外延层结构，所述外延层结构自下而上包括：衬底层结构、n型电接触层结构、n-dbr层结构、主动层结构、p-dbr层结构和p型电接触层结构；

35、形成电连接于所述p型电接触层结构的多个正电极；

36、去除所述外延层结构的至少一部分，以形成多个子结构单元，每个所述子结构单元自下而上包括：衬底层、n型电接触层、n-dbr层、有源区、p-dbr层和p型电接触层；

37、对所述多个子结构单元进行处理，以在所述有源区的上方形成具有限制孔的限制层，进而形成多个发光主体；

38、去除所述衬底层的至少一部分，以形成至少一凹槽；以及

39、向所述至少一凹槽填充导热材料，以形成热沉结构。

40、在本技术的vcsel芯片的制备方法中，去除所述多个发光主体的衬底层的至少一部分，以形成至少一凹槽，包括：减薄所述衬底层；以及，通过蚀刻工艺去除减薄后的衬底层的至少一部分，以形成所述至少一凹槽。

41、通过对随后的描述和附图的理解，本技术进一步的目的和优势将得以充分体现。

42、本技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。