多波长VCSEL阵列和制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114498298A(43)申请公布日2022.05.13(21)申请号202111299401.8(22)申请日2021.11.04(30)优先权数据17/097,3302020.11.13US(71)申请人II-VI特拉华有限公司地址美国特拉华州(72)发明人安托万·菲利普·皮西叶夫根耶·齐比克(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师郭浩(51)Int.Cl.H01S5/183(2006.01)H01S5/42(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图12页(54)发明名称多波长VCSEL阵列和制造方法(57)摘要制造垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列以产生多个波长。在基板上形成第一分布式布拉格反射器(DBR)，并且在所述第一DBR上形成具有有源区域的光学层。所述光学层具有被配置来生成多个波长的光学特性的变化。为此，在所述第一DBR上形成所述层的第一部分。然后在所述第一部分的表面上形成不同的设定尺寸的特征部(轮廓、阱、沟槽、格栅等)。随后，通过填充所述第一部分的表面上的所述设定尺寸的特征部来形成所述层的第二部分。最后，在所述层的所述第二部分上形成第二DBR。所述光学特性的变化可包括折射率的变化、物理厚度的变化或两者的变化。可照常处理组件以产生具有多个发射器的VCSEL阵列。CN114498298ACN114498298A权利要求书1/3页1.一种用于制造能够进行光学发射的垂直腔面发射激光器(VCSEL)的方法，所述方法包括：在基板上形成第一分布式布拉格反射器(DBR)；通过以下项在所述第一DBR上形成具有有源区域的光学层：在所述第一DBR上形成所述光学层的第一部分；在所述第一部分的表面上形成多个设定尺寸的特征部，所述设定尺寸的特征部中的至少一个不同于所述其他设定尺寸的特征部；并且通过填充所述第一部分的所述表面上的所述设定尺寸的特征部来形成所述光学层的第二部分；以及在所述光学层上形成第二DBR。2.如权利要求1所述的方法，其中所述设定尺寸的特征部产生所述光学层的光学特性的变化，所述变化被配置来在所述VCSEL的所述光学发射中生成多个波长。3.如权利要求2所述的方法，其中所述光学特性的所述变化包括所述光学层的折射率的变化、物理厚度的变化、或折射率和物理厚度两者的变化。4.如权利要求1所述的方法，其中所述设定尺寸的特征部包括在所述光学层的所述第一部分的所述表面中限定的轮廓、腔、阱、沟槽和格栅中的一者或多者。5.如权利要求1所述的方法，其还包括：在所述有源区域与所述第二DBR之间形成孔径层以及在所述孔径层中形成孔径，所述孔径被配置来沿着纵轴束缚电流。6.如权利要求1所述的方法，其还包括：使用离子植入、氧化工艺或微影工艺形成孔径。7.如权利要求1所述的方法，其还包括：邻近所述第一DBR形成至少一个第一欧姆触点；以及邻近所述第二DBR形成至少一个第二欧姆触点。8.如权利要求1所述的方法，其中形成所述第一DBR和所述第二DBR中的每一者包括：形成具有不同折射率并且具有被配置为所述阵列的操作参数的厚度的交替材料层。9.如权利要求1所述的方法，其中形成所述光学层的所述第一部分包括：在所述第一DBR上形成第一包覆层；在所述第一包覆层上形成具有多个量子阱的所述有源区域；以及在所述有源区域上形成第二包覆层。10.如权利要求9所述的方法，其中在所述光学层的所述第一部分的所述表面上形成所述设定尺寸的特征部包括：用光刻在所述第二包覆层的表面上限定所述设定尺寸的特征部，以及使用蚀刻工艺在所述第二包覆层的所述表面中蚀刻所限定的特征；使用电子束微影在所述第二包覆层的所述表面上限定所述设定尺寸的特征部，以及使用蚀刻工艺在所述第二包覆层的所述表面中蚀刻所限定的特征；或使用纳米压印微影在所述第二包覆层的所述表面上限定所述设定尺寸的特征部，以及使用蚀刻工艺在所述第二包覆层的所述表面中蚀刻所限定的特征。11.如权利要求10所述的方法，其中通过填充所述设定尺寸的特征部形成所述光学层的所述第二部分包括：在具有所述设定尺寸的特征部的所述表面上形成第三包覆层。12.如权利要求11所述的方法，其中在所述表面上形成所述第三包覆层包括：形成具有2CN114498298A权利要求书2/3页折射率的所述第三包覆层，所述折射率(i)与所述第二包覆层的折射率相当，(ⅱ)大于所述第二包覆层的所述折射率，或(iii)小于所述第二包覆层的所述折射率。13.如权利要求1所述的方法，其中形成所述光学层的所述第二部分包括：使用金属有机气相外延(MOVPE)或分子束外延(MBE)来外延地生长所述第二部分。14.如权利要求1所述的方法，其中形成所述光学层的所述第二部分包括：在所述设定尺寸的特征部上形成所述第