实现VCSEL阵列或VCSEL器件的集成电路.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CN110383486A(43)申请公布日2019.10.25(21)申请号201880013430.3(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司720(22)申请日2018.02.2201代理人郑冀之陈岚(30)优先权数据15/4397302017.02.22US(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日H01L33/02(2006.01)2019.08.22H01L33/04(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01S3/08(2006.01)PCT/US2018/0190952018.02.22H01S5/34(2006.01)(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/156679EN2018.08.30(71)申请人杰弗·W·泰勒地址美国新罕布什尔州申请人蔡建红(72)发明人杰弗·W·泰勒蔡建红权利要求书4页说明书18页附图26页(54)发明名称实现VCSEL阵列或VCSEL器件的集成电路(57)摘要一种半导体器件包括多个VCSEL器件（或一个VCSEL器件)，其由包括以下项的层结构形成：（一个或多个）底部n型层、（一个或多个）中间p型层、形成在（一个或多个）中间p型层之上的n型调制掺杂量子阱结构、形成在（一个或多个）中间p型层和n型调制掺杂量子阱结构之间的至少一个间隔物层以及（一个或多个）顶部p型层。退火的氧注入区垂直设置在至少一个间隔物层内，以及退火的n型离子注入区垂直设置在（一个或多个）顶部p型层内。两个离子注入区可以以连续的方式在多个VCSEL器件之间围绕并横向延伸，以用于电流汇集和隔离。此外，相对于针对底部n型层的内建电子电荷Qn，针对中间p型层的内建空穴电荷Qp可以配置用于（一个或多个）VCSEL器件的类二极管电流-电压特性。CN110383486ACN110383486A权利要求书1/4页1.一种半导体器件，包括:多个垂直腔表面发射激光（VCSEL）器件，所述多个垂直腔表面发射激光（VCSEL）器件由包括以下项的层结构形成：至少一个底部n型层、形成在所述至少一个底部n型层之上的至少一个中间p型层、形成在所述至少一个中间p型层之上的n型调制掺杂量子阱结构、形成在所述至少一个中间p型层和所述n型调制掺杂量子阱结构之间的至少一个间隔物层、以及形成在所述n型调制掺杂量子阱结构之上的至少一个顶部p型层；退火的氧注入区，所述退火的氧注入区在所述层结构中垂直设置在所述至少一个间隔物层内，并且配置为以连续的方式在所述多个VCSEL器件之间围绕并横向延伸；以及退火的n型离子注入区，所述退火的n型离子注入区在所述层结构中垂直设置在所述至少一个顶部p型层内，并且配置为覆在所述退火的氧注入区上且以连续的方式在所述多个VCSEL器件之间围绕并横向延伸。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中:所述至少一个中间p型层具有内建空穴电荷Qp，所述至少一个底部n型层具有内建电子电荷Qn，并且相对于所述内建电子电荷Qn的所述内建空穴电荷Qp配置用于所述多个VCSEL器件的二极管电流-电压特性。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中:所述内建空穴电荷Qp由所述至少一个中间p型层的厚度和p型掺杂剂浓度中的至少一项来支配；以及所述内建电子电荷Qn由所述至少一个底部n型层的厚度和n型掺杂剂浓度中的至少一项来支配。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中:所述退火的氧注入区和所述退火的n型离子注入区两者在高于800°C的温度下被退火在一起。5.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括:电耦合到所述多个VCSEL器件的公共阳极和公共阴极；其中所述公共阳极覆在所述退火的n型离子注入区和所述退火的氧注入区两者上。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中:所述公共阳极接触至少一个顶部p型层；所述公共阴极接触所述至少一个底部n型层；以及所述n型调制掺杂量子阱结构包括偏离至少一个量子阱的n型电荷片，并且所述n型调制掺杂量子阱结构限定针对所述多个VCSEL器件的相应的有源光学区。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中:所述多个VCSEL器件具有相应的有源光学区；以及所述退火的n型离子注入区和所述退火的氧注入区两者配置为将电流限制和汇集到所述多个VCSEL器件的所述相应的有源光学区中。8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中:所述退火的氧注入区和所述退火的n型离子注入区两者提供了所述多个VCSEL器件之间的电流隔离和折射率改变，这有助于光在所述多个VCSEL器件的垂直谐振腔内的横向限制，同时避免了所述多个VCSEL器件之间的隔离蚀刻。2CN110383486A权利要求书2/4页9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中