專(zhuān)利名稱：具有橫向p/n結(jié)的vcsel系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及多增益區(qū)系統(tǒng)，更具體地，涉及帶有橫向P/N結(jié)的VCSEL系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)使通信領(lǐng)域發(fā)生了重大的變革。垂直腔面發(fā)射激光器通常由一對(duì)半導(dǎo)體反射鏡組成，該一對(duì)半導(dǎo)體反射鏡界定了一個(gè)諧振腔，容納有半導(dǎo)體材料增益介質(zhì)，用于對(duì)光進(jìn)行放大。
VCSEL通常由一對(duì)反射鏡來(lái)表征，該反射鏡通常指分布布拉格反射鏡(DBR)，光諧振腔位于該一對(duì)反射鏡之間。整個(gè)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)被稱為有機(jī)金屬氣相外延法(OMVPE)(有時(shí)也稱作金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD))的工藝在襯底晶片上形成。光諧振腔通常還包括間隔層和有源區(qū)。有源區(qū)通常包括一個(gè)或多個(gè)量子阱。量子阱通常包括夾在一對(duì)相鄰的阻擋層之間的量子阱層。量子阱是載流子(也就是電子和空穴)注入到其中的層。電子和空穴在量子阱中復(fù)合，并以量子阱中的材料層所確定的波長(zhǎng)發(fā)射光。量子阱層通常包含低能帶隙半導(dǎo)體材料，而阻擋層通常具有比量子阱層的能帶隙高的能帶隙。以此方式，當(dāng)器件被正向偏壓時(shí)，電子和空穴被注入并被俘獲在量子阱層中，然后復(fù)合而發(fā)射特定波長(zhǎng)的相干光。
電泵浦VCSEL包含P-I-N結(jié)結(jié)構(gòu)，其中形成量子阱的本征材料夾在p型和n型材料層之間。為了優(yōu)化光發(fā)射，量子阱應(yīng)當(dāng)位于在光諧振腔中產(chǎn)生的駐波(軸向或縱向模式)的波峰處。但是，在具有多個(gè)量子阱有源區(qū)的VCSEL中，每組量子阱分隔開(kāi)50至數(shù)百納米。
VCSEL中的量子阱數(shù)量決定了VCSEL的光學(xué)增益。在從VCSEL發(fā)射相干光之前，必須克服VCSEL中的許多固有損耗以達(dá)到激光發(fā)射閾值。VCSEL中的損耗由反射鏡、衍射和分布損耗產(chǎn)生。反射鏡中的損耗是由于鏡反射率小于100％。的確，如果反射鏡是100％反射的，則不可能從VCSEL發(fā)射光。當(dāng)發(fā)射的光隨著其在VCSEL中從引導(dǎo)孔徑向遠(yuǎn)處傳播而擴(kuò)展時(shí)，引起衍射損耗。分布損耗是由VCSEL結(jié)構(gòu)中光的散射和吸收引起的。QW增益必須足以克服這些組合的損耗。因此，多個(gè)QW有源區(qū)是有利的，特別是對(duì)于高溫操作和以高的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行調(diào)制的情況。
如果需要比適于存在于腔中的駐波的一個(gè)最大值更多的QW時(shí)，另外的QW有源區(qū)可以包含在諧振周期增益(RPG)布置中。RPG VCSEL結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)或多個(gè)有源區(qū)，其中每個(gè)有源區(qū)位于駐波中單獨(dú)的最大值之下(由此分開(kāi)1/2波長(zhǎng)的若干倍)。該RPG結(jié)構(gòu)用于使VCSEL的光學(xué)增益最大化。
盡管RPG VCSEL已經(jīng)在用于紅光和近紅外發(fā)射器的較常用GaAs和InP基材料中得到了證明，但是GaN基的VCSEL更加具有吸引力。這是因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)差的光電特性，包括效率更低的載流子輸運(yùn)、有缺陷的結(jié)構(gòu)等，這些都轉(zhuǎn)化成低增益和高損耗。因此，對(duì)于表現(xiàn)出高效率和低閾值電流和電壓的GaN基紫外或可見(jiàn)光VCSEL來(lái)說(shuō)，在RPG布置中包含若干組QW的有源區(qū)特別有用于實(shí)現(xiàn)需要的光學(xué)增益。
但是，多個(gè)GaN基有源區(qū)的均勻電泵浦還沒(méi)有被證明。此外，部分由于GaN中的較差的空穴輸運(yùn)，用單個(gè)p-n結(jié)來(lái)泵浦多個(gè)GaN基有源區(qū)是非常具有挑戰(zhàn)性的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種VCSEL系統(tǒng)，其包括形成第一反射鏡；在所述第一反射鏡上形成垂直腔，所述垂直腔包括集成的多個(gè)增益區(qū)；沿著多個(gè)增益區(qū)的橫向，形成橫向p/n結(jié)，其中，正向偏壓所述橫向p/n結(jié)引起集成的多個(gè)增益區(qū)中的光子發(fā)射。
除了上述或者從以上可以明顯看出的優(yōu)點(diǎn)外，或者代替上述或從以上可以明顯看出的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的一些實(shí)施例具有其它的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)參考附圖考慮時(shí)，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些優(yōu)點(diǎn)將從對(duì)以下詳細(xì)描述的閱讀中變得更加清楚。


圖1是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的VCSEL系統(tǒng)的剖視圖。
圖2是圖1所示的VCSEL系統(tǒng)的第一增益區(qū)的更詳細(xì)的剖視圖。
圖3是圖1所示的VCSEL系統(tǒng)的頂視圖。
圖4是圖1所示的VCSEL系統(tǒng)的第二DBR的更詳細(xì)的剖視圖。
圖5是按照本發(fā)明一個(gè)替代實(shí)施例的VCSEL系統(tǒng)的剖視圖。
圖6是按照本發(fā)明另一個(gè)替代實(shí)施例的VCSEL系統(tǒng)的剖視圖。
圖7是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的VCSEL系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在以下的描述中，將給出大量的具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。但是，很明顯沒(méi)有這些細(xì)節(jié)，本發(fā)明仍然可以實(shí)施。為了避免掩蓋本發(fā)明，一些公知的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和工藝過(guò)程將不再詳細(xì)公開(kāi)。
同樣，示出設(shè)備/裝置實(shí)施例的附圖是半圖式的，沒(méi)有按照比例，尤其是，一些尺寸為了清楚說(shuō)明的目的沒(méi)有按照比例，并在示圖中夸張地示出。相同的標(biāo)號(hào)用在所有的附圖中以使相同的元件相關(guān)。
類(lèi)似地，盡管為了易于說(shuō)明，附圖中的剖視圖示出的本發(fā)明中，安裝后的表面朝下，但是圖中的這種布置是任意的，并且并不意圖說(shuō)明本發(fā)明應(yīng)當(dāng)以向下的方向安裝。一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以以任何方向操作。相同的標(biāo)號(hào)用在所有的附圖中以使相同的元件相關(guān)。
這是所使用的術(shù)語(yǔ)“水平的”被定義為與通常的襯底平面或表面平行的面，而不管其方向。術(shù)語(yǔ)“垂直”指與上述的水平方向垂直的方向。諸如“上方”“下方”“底部”“頂部”“側(cè)面”(也就是“側(cè)壁”)“高”“低”“上”“上方”和“下方”之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)都相對(duì)于水平面來(lái)定義。術(shù)語(yǔ)“在......上面”表示一個(gè)元件與另一個(gè)元件直接接觸。
現(xiàn)在參考圖1，其中示出本發(fā)明實(shí)施例的VCSEL系統(tǒng)100的剖視圖。VCSEL系統(tǒng)100包括分布布拉格反射鏡，分布布拉格反射鏡包括第一反射鏡102、體型n型半導(dǎo)體區(qū)104(例如AlGaN)、中間層106(例如SiO2)、第一增益區(qū)108、第一n型半導(dǎo)體間隔110、第二增益區(qū)112、第二n型半導(dǎo)體間隔114、第三增益區(qū)116、第三n型半導(dǎo)體間隔118、p-GaN的外殼120、第二反射鏡122、p型接觸124和n型接觸126。盡管此示例表示在諧振周期增益構(gòu)造中有三個(gè)有源區(qū)，第一增益區(qū)108、第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116，但是也可以使用不同數(shù)量的有源區(qū)，包括位于RPG布置中的單個(gè)有源區(qū)、或兩個(gè)或更多有源區(qū)。
第一反射鏡102包括互補(bǔ)的折射電介質(zhì)材料(例如TiO2和SiO2)的多個(gè)層。每個(gè)層具有大約為波長(zhǎng)的1/4的光學(xué)厚度，這些層被組合直到第一反射鏡102具有近似100％的整體反射率。為了說(shuō)明的目的，第一反射鏡102被示作具有六個(gè)層對(duì)，但是應(yīng)當(dāng)理解第一反射鏡102可以具有任意數(shù)量的層對(duì)。還可以使用互補(bǔ)電介質(zhì)材料的其它組合。體型n型半導(dǎo)體區(qū)104通過(guò)在藍(lán)寶石或SiC襯底上進(jìn)行有機(jī)金屬氣相外延(OMVPE)而外延生長(zhǎng)，以形成n型垂直腔的基底。整個(gè)垂直腔是由包含集成的多個(gè)增益區(qū)和n型半導(dǎo)體間隔的n型半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)而成的。
第一增益區(qū)108、第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116是由InGaN形成的，并且互相之間間隔1/2波長(zhǎng)(λ)的數(shù)倍。該間隔允許諧振周期增益(RPG)，這使得VCSEL的光學(xué)增益最大化。中間層106形成用于外殼120的p-GaN的介電的ELOG(外延層過(guò)生長(zhǎng))掩膜。由p-GaN形成的外殼120以及第一增益區(qū)108、第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116的InGaN量子阱還包括橫向p/n結(jié)。
橫向p-n結(jié)通過(guò)圍繞蝕刻的柱選擇性地外延沉積p型GaN外殼120來(lái)形成。在第一外延生長(zhǎng)中，包括間隔層104、110、114和118的整個(gè)VCSEL腔與有源區(qū)108、112和116一起以平面的方式沉積。隨后，在表面上方沉積并圖案化電介質(zhì)掩膜(SiO2或Si3N4)，電介質(zhì)掩膜用于界定并蝕刻VCSEL柱。柱可以是圓形的、六角形或一些其它的形狀，其尺寸將有助于單空間模式操作。蝕刻可以通過(guò)RIE(反應(yīng)性離子蝕刻)或CAIBE(化學(xué)輔助離子束刻蝕)來(lái)進(jìn)行。蝕刻終止于下間隔104中，并且之后圍繞柱的基底在蝕刻的表面上沉積并圖案化中間掩膜層106。在柱的頂部上方的蝕刻掩膜仍然保持完好的情況下，晶片被返回至OMVPE反應(yīng)器用于選擇性地過(guò)生長(zhǎng)p型GaN外殼120。在選擇性過(guò)生長(zhǎng)之后，通過(guò)蝕刻去除柱的頂部上方的蝕刻掩膜。然后例如通過(guò)濺射來(lái)沉積頂部電介質(zhì)反射鏡122，并將其限定在柱的頂部上方。最后，建立金屬的p電極124和n電極126。
p型接觸124和n型接觸126用于正向偏壓橫向p/n結(jié)。當(dāng)橫向p/n結(jié)被正向偏壓時(shí)，第一增益區(qū)108、第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116的量子阱同外殼120形成比第一n型半導(dǎo)體間隔110、第二n型半導(dǎo)體間隔114或第三n型半導(dǎo)體間隔118低的能帶隙。位于外殼120和InGaN量子阱之間的正向偏壓的結(jié)以比位于外殼120和第一n型半導(dǎo)體間隔110、第二n型半導(dǎo)體間隔114或第三n型半導(dǎo)體間隔118之間的結(jié)低的閾值電壓導(dǎo)通電流。
為了說(shuō)明的目的，第一反射鏡102和第二反射鏡122被示作由電介質(zhì)材料構(gòu)造，被構(gòu)造成分布布拉格反射鏡(DBR)，但是應(yīng)當(dāng)理解也可以使用其它的反射鏡材料、工藝和構(gòu)造。第一反射鏡102和第二反射鏡122的間隔是它們互相隔開(kāi)1/2波長(zhǎng)的整數(shù)倍，形成Fabry-Perot諧振腔。
現(xiàn)在參考圖2，其中示出圖1所示的VCSEL系統(tǒng)100的第一增益區(qū)108的更詳細(xì)的剖視圖200。第一增益區(qū)108由阻擋層202和量子阱層204中的InGaN形成。量子阱層204是比阻擋層202、第一n型半導(dǎo)體間隔110、第二n型半導(dǎo)體間隔114和第三n型半導(dǎo)體間隔118更低能帶隙的材料。當(dāng)正向偏壓時(shí)，電子和空穴注入到量子阱層204中，在量子阱層204中接下來(lái)的輻射復(fù)合產(chǎn)生光子發(fā)射。與相鄰的第一n型半導(dǎo)體間隔110、第二n型半導(dǎo)體間隔114和第三n型半導(dǎo)體間隔118相關(guān)的p-n結(jié)的導(dǎo)通電壓相對(duì)于有源區(qū)p-n結(jié)通常被升高零點(diǎn)幾伏。因?yàn)楦偷膶?dǎo)通電壓，有源區(qū)以并行的構(gòu)造被有效地注入，并且抑制了跨過(guò)間隔層p-n結(jié)的注入。由此，減小的導(dǎo)通電壓防止其它的n型層導(dǎo)通電流。
第一增益區(qū)108具有若干個(gè)量子阱層204。體型的n型半導(dǎo)體區(qū)104和第一n型半導(dǎo)體間隔1 10在第一增益區(qū)108的底部和頂部上靠近量子阱層204形成阻擋層。外殼120的附加產(chǎn)生了在n型垂直腔中形成增益區(qū)的多個(gè)橫向p/n結(jié)。通過(guò)堆疊能帶隙比n型半導(dǎo)體間隔低的橫向p/n結(jié)，可以制造有效的VCSEL。每個(gè)橫向p/n結(jié)沿著集成的多個(gè)增益區(qū)的橫向形成，以在結(jié)被正向偏壓的情況下復(fù)合電子和空穴用于光子發(fā)射。
為了說(shuō)明的目的，第一增益區(qū)108被示作n型InGaN，但是應(yīng)當(dāng)理解也可以使用其它的材料、工藝和構(gòu)造。進(jìn)一步可以理解的是第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116以與第一增益區(qū)108相同的方式來(lái)構(gòu)造。
現(xiàn)在參考圖3，其中示出圖1所示的VCSEL系統(tǒng)100的頂視圖300。頂視圖300包括體型的n型半導(dǎo)體區(qū)104、中間層106、第三n型半導(dǎo)體間隔118、外殼120、第二反射鏡122、p型接觸124和n型接觸126。第二反射鏡122的形狀被示作六邊形，但是應(yīng)當(dāng)理解其可以是配合在第三n型半導(dǎo)體間隔118上方的任何幾何形狀。P型接觸124和n型接觸126允許電連接至該裝置。
在激光發(fā)射閾值之上，如果第二反射鏡122的反射率小于第一反射鏡102的反射率，則會(huì)發(fā)生大部分或所有的光子通過(guò)第二反射鏡122發(fā)射。為了說(shuō)明的目的，第一反射鏡102和第二反射鏡122被示作類(lèi)似構(gòu)造的DBR結(jié)構(gòu)，其中第二反射鏡122結(jié)構(gòu)具有較低的反射率，第二反射鏡122具有比第一反射鏡102的層對(duì)數(shù)量少的層對(duì)，或者第一反射鏡102和第二反射鏡122由不同組的電介質(zhì)或半導(dǎo)體材料制造。
現(xiàn)在參考圖4，其中示出圖1所示的VCSEL系統(tǒng)100的第二反射鏡122的更詳細(xì)的剖視圖400。第二反射鏡122由互補(bǔ)性折射電介質(zhì)材料的多個(gè)層對(duì)形成。這種互補(bǔ)性層對(duì)可以由材料的大量不同組合來(lái)制造，這些材料包括半導(dǎo)體層、諸如TiO2(二氧化鈦)和SiO2(二氧化硅)之類(lèi)的電介質(zhì)材料、或半導(dǎo)體、電介質(zhì)和金屬層的混和。材料和構(gòu)造決定了諸如“電介質(zhì)”DBR或半導(dǎo)體DBR或金屬DBR之類(lèi)的反射鏡的類(lèi)型。本發(fā)明公開(kāi)了電介質(zhì)DBR，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明也可以用半導(dǎo)體或金屬DBR來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第二反射鏡122是利用第一電介質(zhì)層402和第二電介質(zhì)層404的交替層來(lái)形成的，第一電介質(zhì)層402和第二電介質(zhì)層404是具有互補(bǔ)性折射率的材料。第二反射鏡122形成在第一增益區(qū)108、第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116的頂部上用于光子發(fā)射。反射鏡的反射率由構(gòu)成層對(duì)的層的材料的折射率和厚度來(lái)決定，其中第二反射鏡122的反射率略小于第一反射鏡102。
現(xiàn)在參考圖5，其中示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)替代實(shí)施例500的VCSEL系統(tǒng)100的剖視圖。本發(fā)明的此實(shí)施例與圖1的VCSEL結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但其中的差別是使用了諸如藍(lán)寶石等材料的襯底502，其中體型的n型半導(dǎo)體區(qū)104圍繞第一反射鏡102的邊緣形成。此實(shí)施例代表了用于本發(fā)明的另一種制造方法。
現(xiàn)在參考圖6，其中示出了在根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)替代實(shí)施例600的VCSEL系統(tǒng)100的剖視圖。此實(shí)施例與圖1的VCSEL結(jié)構(gòu)類(lèi)似，但其中的差異在于體型的n型半導(dǎo)體區(qū)104在諸如藍(lán)寶石(Al2O3)、碳化硅(SiC)或氮化稼(GaN)等材料的襯底602上生長(zhǎng)。本發(fā)明的另一種制造方法是在襯底602上開(kāi)始器件的生長(zhǎng)，在將第一反射鏡102沉積或晶片鍵合到器件上之前移除襯底602。本發(fā)明的另一種制造方法是在襯底602上開(kāi)始器件的生長(zhǎng)，并通過(guò)晶片鍵合或電介質(zhì)沉積技術(shù)將第一反射鏡102附著到襯底602的底部。
現(xiàn)在參考圖7，其中示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于具有橫向p/n結(jié)的VCSEL系統(tǒng)100的流程圖系統(tǒng)700。系統(tǒng)700包括在方框702中形成第一反射鏡；在方框704中，在第一反射鏡上形成垂直腔，所述垂直腔包括集成的多個(gè)增益區(qū)；然后，在方框706中形成橫向p/n結(jié)，其中正向偏壓橫向p/n結(jié)在集成的多個(gè)增益區(qū)中引起光子發(fā)射。
應(yīng)當(dāng)理解流程圖系統(tǒng)700僅是示例性的，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)以上公開(kāi)的閱讀，可以很明顯地增加許多其他步驟，也可以去除一些步驟。
更具體地，按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，制造VCSEL系統(tǒng)100的方法按如下步驟進(jìn)行1.在垂直腔中形成第一增益區(qū)108、第二增益區(qū)112和第三增益區(qū)116，用于光子發(fā)射(圖1)。
2.形成外殼120，以產(chǎn)生橫向p/n結(jié)(圖1)。
3.通過(guò)沉積或晶片鍵合將第一反射鏡102施加于體型的n型導(dǎo)體區(qū)104(圖1)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明因此具有許多有利的方面。
一個(gè)方面是本發(fā)明提供了堆疊的多個(gè)增益區(qū)，它們互相間隔1/2波長(zhǎng)，這允許諧振周期增益，由此提供了更高的器件增益。這樣做將能夠?qū)哂械驮鲆嬗性磪^(qū)的垂直腔表面發(fā)射激光器進(jìn)行重大的改進(jìn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)公開(kāi)的結(jié)構(gòu)提供了對(duì)垂直腔表面發(fā)射激光器的性能的改進(jìn)。該性能改進(jìn)提供了另外的應(yīng)用或系統(tǒng)有利因素，以及改善了制造裕度和出產(chǎn)率。
本發(fā)明的這些和其它有價(jià)值的方面接下來(lái)將進(jìn)一步推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。
因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的VCSEL系統(tǒng)方法和設(shè)備提供了用于顯示系統(tǒng)和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要的并且以前尚不知道且不能應(yīng)用的方法、能力和功能性方面。最終的工藝和構(gòu)造是簡(jiǎn)明、成本有效、不復(fù)雜、高度通用且有效的，其可以通過(guò)應(yīng)用已知的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此容易地適于有效且經(jīng)濟(jì)地制造垂直腔表面發(fā)射激光器。
盡管已經(jīng)結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)前述的描述，許多替換、修改和變化是顯而易見(jiàn)的。由此，本發(fā)明意圖包含落在本發(fā)明權(quán)利要求精神內(nèi)的所有這些替換、修改和變化。到此為止這里提出的和附圖中所示的所有內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為示例性而非限制性的意義。
權(quán)利要求
1.一種垂直腔面發(fā)射激光器系統(tǒng)，包括形成第一反射鏡；在所述第一反射鏡上形成垂直腔，所述垂直腔包括集成的多個(gè)增益區(qū)；并且沿著所述集成的多個(gè)增益區(qū)的橫向形成橫向p/n結(jié)，其中，正向偏壓所述橫向p/n結(jié)在所述多個(gè)增益區(qū)中引起光子發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括在所述多個(gè)增益區(qū)上方形成第二反射鏡，其中，在所述集成的多個(gè)增益區(qū)中發(fā)射的所述光子在所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間反射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，用所述集成的多個(gè)增益區(qū)形成所述垂直腔還包括堆疊橫向p/n結(jié)，所述橫向p/n結(jié)的能帶隙的能量低于在所述多個(gè)增益區(qū)之間的所述垂直腔中形成的n型半導(dǎo)體間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，形成所述第一反射鏡還包括形成交替的互補(bǔ)折射率材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括在襯底上形成體型n型半導(dǎo)體區(qū)，其中，所述第一反射鏡沉積在所述襯底上或晶片鍵合到所述襯底，或者在將所述第一反射鏡晶片鍵合或沉積到所述體型n型半導(dǎo)體區(qū)之前去除所述襯底。
6.一種垂直腔面發(fā)射激光器系統(tǒng)，包括形成用于反射光子的第一反射鏡；在所述第一反射鏡上形成垂直腔，所述垂直腔包括集成的多個(gè)增益區(qū)，所述多個(gè)增益區(qū)互相間隔1/2波長(zhǎng)的倍數(shù)；沿著所述集成的多個(gè)增益區(qū)的橫向形成橫向p/n結(jié)，其中，正向偏壓所述橫向p/n結(jié)引起所述集成的多個(gè)增益區(qū)中的電子和空穴復(fù)合，用于光子發(fā)射；并且在所述集成的多個(gè)增益區(qū)上方形成第二反射鏡，其中，從所述集成的多個(gè)增益區(qū)發(fā)射的光子在所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間反射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，形成所述集成的多個(gè)增益區(qū)包括堆疊橫向p/n結(jié)，所述橫向p/n結(jié)的能帶隙的能量低于在所述集成的多個(gè)增益區(qū)之間于所述垂直腔中形成的n型半導(dǎo)體間隔。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，形成所述第一反射鏡包括形成交替的互補(bǔ)折射率材料層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，形成所述第二反射鏡包括在所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間形成Fabry-Perot諧振腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括在襯底上形成體型n型半導(dǎo)體區(qū)，其中，所述第一反射鏡沉積在所述襯底上或晶片鍵合到所述襯底，或者在將所述第一反射鏡晶片鍵合或沉積到所述體型n型半導(dǎo)體區(qū)之前去除所述襯底。
11.一種垂直腔面發(fā)射激光器系統(tǒng)，包括第一反射鏡；在所述第一反射鏡上方的n型垂直腔，所述n型垂直腔包括集成的多個(gè)增益區(qū)；和沿著所述多個(gè)增益區(qū)的橫向形成的橫向p/n結(jié)，其中，所述橫向p/n結(jié)上的正向偏壓將引起所述集成的多個(gè)增益區(qū)中的電子和空穴復(fù)合，用于光子發(fā)射。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括第二反射鏡，所述第二反射鏡在所述n型垂直腔上面，位于所述集成的多個(gè)增益區(qū)和所述第一反射鏡上方。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述集成的多個(gè)增益區(qū)包括互相間隔1/2波長(zhǎng)的倍數(shù)的集成的多個(gè)增益區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括量子阱層，所述量子阱層的能帶隙的能量低于在所述集成的多個(gè)增益區(qū)之間的所述垂直腔中形成的n型半導(dǎo)體間隔。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括位于所述體型n型半導(dǎo)體區(qū)上方的電介質(zhì)外延層過(guò)生長(zhǎng)掩膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括p型接觸和n型接觸，用于對(duì)所述橫向p/n結(jié)施加正向偏壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括藍(lán)寶石襯底，用于在其上面外延生長(zhǎng)所述體型n型半導(dǎo)體區(qū)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括圍繞所述第一反射鏡的體型n型半導(dǎo)體區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括晶片鍵合到所述第一反射鏡的藍(lán)寶石襯底。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括藍(lán)寶石襯底，用于在晶片鍵合或沉積所述第一反射鏡之前在其上面外延生長(zhǎng)所述體型n型半導(dǎo)體區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種VCSEL系統(tǒng)，其包括形成第一反射鏡；在所述第一反射鏡上形成垂直腔，所述垂直腔包括集成的多個(gè)增益區(qū)；并且沿著所述集成的多個(gè)增益區(qū)的橫向形成橫向p/n結(jié)，其中，正向偏壓所述橫向p/n結(jié)在所述集成的多個(gè)增益區(qū)中引起光子發(fā)射。
文檔編號(hào)H01S5/32GK1901300SQ20061010333
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者杰弗里·N·米勒, 斯科特·W·科爾扎因, 戴維·P·保爾 申請(qǐng)人:安華高科技杰納勒爾Ip(新加坡)私人有限公司