一种VCSEL芯片阵列结构及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108598866A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810489567.8(22)申请日2018.05.21(71)申请人湖北光安伦科技有限公司地址436000湖北省鄂州市葛店开发区高新三路光谷联合科技城第C9栋5单元(72)发明人唐琦肖黎明代露(74)专利代理机构北京汇泽知识产权代理有限公司11228代理人张涛(51)Int.Cl.H01S5/183(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种VCSEL芯片阵列结构及其制作方法(57)摘要本发明提供了一种VCSEL芯片阵列结构，包括半导体层、氧化台阶和出光孔；氧化台阶在半导体层上呈阵列分布，且各氧化台阶相对于各出光孔中心对称，氧化台阶为多边形结构，相邻氧化台阶之间通过半导体筋连接，相邻多个氧化台阶的轮廓线及连接两氧化台阶的半导体筋构成的封闭空间形成氧化孔，出光孔中心对称且具有非圆形的氧化前沿轮廓线。另外，本发明还提供了该VCSEL芯片阵列结构的制作方法。本发明通过各相邻出光孔的氧化台阶相互之间由半导体筋连接，保证了各出光孔的机械强度，同时各氧化台阶相对于各出光孔中心对称，且分布均匀，保证了氧化速度沿各出光孔中心均匀对称，且出光孔近似圆斑，其氧化前沿轮廓线为非圆形，有利于改善VCSEL激光的偏振性能。CN108598866ACN108598866A权利要求书1/1页1.一种VCSEL芯片阵列结构，包括半导体层和突出设置在半导体层上的若干个氧化台阶，所述氧化台阶中心设有出光孔；其特征在于：若干个所述氧化台阶在半导体层上呈阵列分布，且各氧化台阶相对于各出光孔中心对称，所述氧化台阶为多边形结构，相邻所述氧化台阶之间通过半导体筋连接，相邻多个氧化台阶的轮廓线及连接两氧化台阶的半导体筋构成的封闭空间形成氧化孔，所述出光孔中心对称且具有非圆形的氧化前沿轮廓线。2.如权利要求1所述的VCSEL芯片阵列结构，其特征在于：若干个所述氧化台阶呈长方形阵列或密排六方阵列分布。3.如权利要求1所述的VCSEL芯片阵列结构，其特征在于：所述氧化台阶是由多条半径相同的圆弧线段和多条短线段依次交替连接构成的多边形结构。4.如权利要求1所述的VCSEL芯片阵列结构，其特征在于：所述半导体筋的宽度为2～10微米。5.如权利要求1所述的VCSEL芯片阵列结构，其特征在于：所述氧化前沿轮廓线由多段圆弧连接而成。6.一种VCSEL芯片阵列结构的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：1)根据VCSEL芯片阵列结构上所需发光点的数量和排列特征，选择具有代表性的三个发光点，并在三个发光点为顶点所构成的三角形内构造多边形结构的氧化孔；2)将上述氧化孔围绕三个发光点通过旋转对称或镜面对称，组成多边形氧化孔阵列图形；3)将上述多边形氧化孔阵列图形通过光刻的方法转移到半导体层上，然后通过溶液腐蚀或反应离子刻蚀方法在半导体层上将多边形氧化孔阵列图形部分的表层半导体去除，从而形成突出半导体层的氧化台阶，且相邻的氧化台阶通过半导体筋相连；4)将步骤3)得到的氧化台阶通过侧向氧化工艺在其中心形成出光孔，从而得到VCSEL芯片阵列结构。7.如权利要求6所述的VCSEL芯片阵列结构的制作方法，其特征在于：所述步骤1)中氧化孔的制作过程如下：首先，以三个发光点为顶点作三角形基本单元，并测量三角形三边的长度；然后，以三角形基本单元的三个顶点为圆心，以小于三角形最短边长度为半径，在三角形内作出三段圆弧；最后，在三角形基本单元内，分别作三条平行于三角形三边的短线段，三条短线段与三段圆弧依次交替连接组成多边形结构的氧化孔。8.如权利要求7所述的VCSEL芯片阵列结构的制作方法，其特征在于：所述三角形基本单元为直角三角形或等边三角形。9.如权利要求7所述的VCSEL芯片阵列结构的制作方法，其特征在于：所述氧化孔的三段圆弧半径长度大于氧化扩散距离，且小于三角形基本单元的最小边长。10.如权利要求7所述的VCSEL芯片阵列结构的制作方法，其特征在于：所述氧化孔的三条短线段的长度为0～10微米。2CN108598866A说明书1/4页一种VCSEL芯片阵列结构及其制作方法技术领域[0001]本发明属于半导体激光器芯片制作工艺技术领域，具体涉及一种VCSEL芯片阵列结构及其制作方法。背景技术[0002]垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，以下简称VCSEL)自1977年发明以来,由于其阈值电流底、光电转换效率高、单纵模输出、圆形光斑易于耦合、可阵列集成、测试简便、制造成本低，已经广泛用于光通信、3-D传感红外照明等工业领域。VCSEL其中的一个关键工艺是侧向氧化，侧向氧化所形成的氧化