本申请涉及半导体激光器的，尤其是涉及一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺及结构。
背景技术：
1、高速垂直腔面发射激光器（vcsel）因其小尺寸，低功耗，低成本，高速率等特点在大数据中心和超级计算机技术发展中具有重要作用。数据吞吐量逐年增加致使数据中心及超算系统需要更高速率，更低噪声的vcsel。
2、氧化限制型vcsel具有低成本，低功耗，低阈值等优势被用于vcsel的批量生产。现有vcsel的氧化孔其主要工艺步骤包括：晶片外延生长，在晶片外延生长过程中，在外延生长形成的层结构中蚀刻出沟槽，从而形成柱状（通常为圆柱状）主动区平台，需要确保所述氧化限制层暴露于所述主动区平台的侧壁。刻蚀出的沟槽通常有两种形式，一种是闭合沟槽，另一种是非闭合沟槽，两种方式都是当前vcsel刻蚀工艺的常见方式。
3、对主动区平台侧壁进行氧化，氧化时，沿着所述氧化限制层横向进行，中间未被氧化的区域构成氧化孔，也就是vcsel的出光孔和电流注入区；之后再经过表面钝化。
4、传统氧化限制型vcsel的氧化孔径形状被设计为尽可能接近圆形，使电流均匀注入，减少器件因氧化层开裂导致器件失效。但类圆形氧化孔径导致橫模两个正交偏振态无选择性竞争，恶化了相对强度噪声，极大影响了高速的传输性能。
技术实现思路
1、为了降低噪声，提高传输性能，本申请提供一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺及结构。
2、本申请的其一目的是提供一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，采用如下的技术方案：
3、一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，包括，
4、s1、选用晶格方向为[1 0 0] 2-15°偏[1 1 0]的衬底；
5、s2、在衬底的层结构上刻蚀有两个正对的弧形沟槽，两个弧形沟槽的端部之间形成有开口，且开口方向沿晶向[0 0 1]；
6、s3、对层结构内的氧化限制层进行氧化，两个弧形沟槽中间形成类圆形的氧化孔；
7、s4、将钝化保护膜覆盖在开口处及器件表面形成表面钝化层；
8、s5、填充开口形成介质填充层，同时通过开口位置连接金属圆环，将p极电流注入点引至外围区域形成p面欧姆接触层；
9、s6、将发光区顶部的表面钝化层刻蚀出短、长轴比为1:1-1:2的椭圆浮雕形成偏振控制层。
10、通过采用上述技术方案，为了结构稳定性，防止镀膜应力导致氧化层开裂，影响可靠性，大多采用非闭合沟槽。非闭合沟槽结构导致氧化孔径为非圆形，导致电流注入不均匀，局部电流密度过大，导致器件失效。常规将非闭合沟槽结构制作为类圆形氧化孔径，需要在沟槽侧壁部分区域设置阻碍层来主动修正各方向氧化速率的差异，此工艺极其复杂且不稳定。
11、本发明在保留非闭合沟槽基础上，将弧形沟槽开口设计朝向[0 0 1]晶格方向，器件最终氧化形状为类圆形，相较于非圆形氧化形状，有效提高可靠性。同时将表面钝化膜刻蚀出短、长轴比为1:1-1:2椭圆浮雕图形,调控出射光偏振特性，降低相对强度噪声，有效提高传输质量。
12、作为优选，s6步骤中的浮雕沿晶向[0 1 1][0 -1 1]刻蚀。
13、作为优选，还包括步骤s7、使用蒸镀工艺，将金属圆环制作于器件发光区顶部，作为电流注入区。
14、作为优选，s2中两个开口的距离不同。
15、作为优选，s5中通过电镀工艺采用苯丙环丁烯为填充介质填充开口。
16、通过采用上述技术方案，降低外部寄生电容。
17、作为优选，s4中表面钝化层的材料为sinx。
18、通过采用上述技术方案，sinx的应力较低，降低内部应力。
19、本申请的另一目的是提供一种高可靠性低噪声垂直激光器的结构，采用如下的技术方案：
20、一种高可靠性低噪声垂直激光器的结构，通过上述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺制成，包括衬底，衬底上设有层结构，所述层结构包括发光区，发光区中心设有类圆形的氧化孔，所述层结构包括位于顶部的表面钝化层，位于发光区的表面钝化层上刻蚀有椭圆形的表面浮雕。
21、通过采用上述技术方案，兼顾高可靠性类圆形氧化孔径技术同时可实现偏振态控制，可在极低的成本和代价下实现高可靠性，低噪声的垂直腔面发射激光器制造。
22、作为优选，所述层结构包括从下往上依次设置的n面dbr层、n型限制层、有源区、p型限制层、氧化限制层、p型dbr层、离子注入层、介质填充层和表面钝化层，所述衬底上还设有n面电极，所述离子注入层位于发光区内的p型dbr层的外侧，所述发光区顶部设有p面欧姆接触层。
23、通过采用上述技术方案，增加了氧化层上非导电区域的有效厚度，降低器件寄生电容，提高器件的高速特性。
24、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
25、兼顾高可靠性类圆形氧化孔径技术同时可实现偏振态控制，可在极低的成本和代价下实现高可靠性，低噪声的垂直腔面发射激光器制造。
1.一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，其特征在于：包括，
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，其特征在于：s6步骤中的浮雕沿晶向[0 1 1][0 -1 1]刻蚀。
3.根据权利要求1所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，其特征在于：还包括步骤s7、使用蒸镀工艺，将金属圆环制作于器件发光区顶部，作为电流注入区。
4.根据权利要求1所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，其特征在于：s2中两个开口（15）的距离不同。
5.根据权利要求1所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，其特征在于：s5中通过电镀工艺采用苯丙环丁烯为填充介质填充开口（15）。
6.根据权利要求1所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺，其特征在于：s4中表面钝化层（11）的材料为sinx。
7.一种高可靠性低噪声垂直激光器的结构，其特征在于：通过如权利要求1-6任一项所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的制备工艺制成，包括衬底（1），衬底（1）上设有层结构，所述层结构包括发光区，发光区中心设有类圆形的氧化孔（16），所述层结构包括位于顶部的表面钝化层（11），位于发光区的表面钝化层（11）上刻蚀有椭圆形的表面浮雕。
8.根据权利要求7所述的一种高可靠性低噪声垂直激光器的结构，其特征在于：所述层结构包括从下往上依次设置的n面dbr层（3）、n型限制层（4）、有源区（5）、p型限制层（6）、氧化限制层（7）、p型dbr层（8）、离子注入层（9）、介质填充层（10）和表面钝化层（11），所述衬底（1）上还设有n面电极（2），所述离子注入层（9）位于发光区内的p型dbr层（8）的外侧，所述发光区顶部设有p面欧姆接触层（12）。