薄膜式垂直共振腔面射型激光元件的制作方法

本技术涉及一种激光元件，尤指一种薄膜式垂直共振腔面射型激光元件。

背景技术：

1、垂直共振腔面射型激光(vertical cavity surface emitting laser,vcsel)是一种由原建表面出光的激光元件，相较于边射型激光(edge emitting laser,eel)，具有阈值电流小，对称发散角且容易做成阵列等优点，目前广泛用于光感测，光通信及气体侦测等领域。

2、请参阅图3所示，传统的vcsel通过磊晶程序设置在一基板上51，相对基板而言，由下而上依序为n型分散式布拉格反射镜(distributed bragg reflector；dbr)层52、主动发光层53、电流局限层54、p型dbr层55等。当电流通过主动发光层53产生光子，光波在p型dbr层55及n型dbr层52之间进行建设性反射从而形成激光，且下方的n型dbr层52反射率略高于p型dbr层53，使得激光光束通过电流局限层54的发光孔540由p型dbr层55上方射出。磊晶结构上包覆钝化层56，金属电极57通过钝化层开口与p型dbr层55及n型dbr层52形成电性连接。

3、由于vcsel在结构上采用电流局限层54形成的发光孔540出光以及进行电流局限，当电流通过发光孔540时，电流密度增加而产生较多的热能，且基板51的热阻也会使得热能容易累积于磊晶结构中，使得主动发光层53温度上升，进一步致使光功率及相关可靠度性能下降，甚至导致元件失效。因此解决散热问题是提升激光元件效能及可靠度最重要的关键。

技术实现思路

1、有鉴于现有的vcsel元件需要解决载电流局限层附近产生的散热问题，本实用新型提出一种高散热薄膜热薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，包含：

2、一磊晶结构，包含：

3、一上布拉格反射镜层；

4、一下布拉格反射镜层；

5、一主动发光层，设置于该上布拉格反射镜层及下布拉格反射镜层之间；

6、一电流局限层，设置于该下布拉格反射镜层靠近该主动发光层的一表面，具有一发光孔；

7、一n型金属接触层，与该下布拉格反射镜层远离该主动发光层的一表面形成欧姆接触；以及

8、一p型金属接触层，与该上布拉格反射镜层远离该主动发光层的一表面形成欧姆接触；其中，

9、该p型金属接触层、该上布拉格反射镜层、该主动发光层、该电流局限层、该下布拉格反射镜层在该n型金属接触层的一侧形成一圆柱体。

10、在一实施例中，所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件进一步包含：

11、一第一金属电极，设置于该n型金属接触层朝向该圆柱体的一侧，且与该n型金属接触层电性连接，

12、一第二金属电极，设置于该圆柱体的外侧且与该p型金属接触层电性连接。

13、在一实施例中，所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件进一步包含：

14、一感光性高分子材料，设置于该第一金属电极及第二金属电极的间隔中。

15、在一实施例中，该上布拉格反射镜层的反射率大于该下布拉格反射镜层。

16、在一实施例中，所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件进一步包含：

17、一第一钝化层，包覆该圆柱体及该n型金属接触层未受该圆柱体覆盖的部分表面，且具有一第一开口及一第二开口，该第一开口局部地露出该n型金属接触层的该部分表面，该第二开口局部地露出该p型金属接触层的表面；其中，

18、该第一金属电极是通过该第一开口与该n型金属接触层电性连接，该第二金属电极是通过该第二开口与该p型金属接触层电性连接。

19、在一实施例中，所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件进一步包含：

20、一第二钝化层，设置于该n型金属接触层远离该下布拉格反射镜层的一表面。

21、在一实施例中，该上布拉格反射镜层的一镜层对数大于该下布拉格反射镜层的一镜层对数。

22、在一实施例中，该主动发光层进一步包含：

23、一p型空间层；

24、一n型空间层；及

25、一多重量子井空间层，设置于该p型空间层和该n型空间层之间。

26、本实用新型的高散热薄膜式垂直共振腔面射型激光元件在完成制程后会移除基板，故由下布拉格反射镜层及上布拉格反射镜层之间的主动发光层所致使产生的激光可由n型金属接触层相对该电流局限层的一下表面射出。相较传统激光元件的磊晶层及基板的总厚度为108～160μm，本实用新型的共振腔面射型激光元件由于不具基板，体积减少且薄膜化，薄膜化后主要磊晶层厚度为8～10μm，具有可挠性且增加封装弹性。进一步而言，热能不会受到n型金属接触层下方的基板阻挡，而能容易的直接由n型金属接触层下方发散，保证薄膜式垂直共振腔面射型激光元件的散热效能。

技术特征：

1.一种薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，包含：

2.如权利要求1所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，进一步包含：

3.如权利要求2所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，进一步包含：

4.如权利要求1所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，该上布拉格反射镜层的反射率大于该下布拉格反射镜层。

5.如权利要求2所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，进一步包含：

6.如权利要求1所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，进一步包含：

7.如权利要求1至6中任一项所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，

8.如权利要求1至6中任一项所述的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件，其特征在于，该主动发光层进一步包含：

技术总结
本技术的薄膜式垂直共振腔面射型激光元件的磊晶结构依序包含N型金属接触层、下布拉格反射镜层、电流局限层、主动发光层、上布拉格反射镜层及P型金属接触层，P型金属接触层、上布拉格反射镜层、主动发光层、电流局限层、下布拉格反射镜层在N型金属接触层的一侧形成圆柱体，而主动发光层在上布拉格反射镜层及下布拉格反射镜层之间产生的激光向N型金属接触层射出。本技术的共振腔面射型激光元件不具基板而达成薄膜化，提高封装弹性，且提高散热效率，保证共振腔面射型激光元件的发光效能及稳定性。

技术研发人员：林昱成
受保护的技术使用者：先发电光股份有限公司
技术研发日：20230717
技术公布日：2024/1/15