一种VCSEL阵列电极结构及制备方法.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CN112350146A(43)申请公布日2021.02.09(21)申请号202011164068.5(22)申请日2020.10.27(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人王智勇李冲兰天李颖(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有限公司11335代理人朱鹏(51)Int.Cl.H01S5/042(2006.01)H01S5/42(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种VCSEL阵列电极结构及制备方法(57)摘要本发明公开了一种VCSEL阵列电极结构及制备方法，包括：具有M×N个VCSEL发光单元的VCSEL发光阵列，VCSEL发光阵列按每m×n个VCSEL发光单元分为多个VCSEL子阵列，相邻VCSEL子阵列之间设有刻蚀至绝缘衬底的隔离沟道；多个VCSEL子阵列的一端保留上DBR结构、另一端刻蚀至下DBR结构且交错布设；每个VCSEL子阵列上设有与其上DBR结构相连的上金属电极和与其下DBR结构相连的下金属电极，任一VCSEL子阵列的上、下金属电极分别与其相邻的VCSEL子阵列的下、上金属电极相连，形成串联导通。本发明通过将原VCSEL阵列中所有发光单元并联驱动的方式调整为串联和并联相结合的方式，大幅度降低了大功率VCSEL阵列芯片所需驱动电流，减小了对驱动电路复杂度的要求。CN112350146ACN112350146A权利要求书1/2页1.一种VCSEL阵列电极结构，其特征在于，包括：具有M×N个VCSEL发光单元的VCSEL发光阵列，所述VCSEL发光阵列自下而上包括绝缘衬底、下DBR结构、有源层、氧化层和上DBR结构；所述VCSEL发光阵列按每m×n个VCSEL发光单元分为多个VCSEL子阵列，相邻所述VCSEL子阵列之间设有刻蚀至所述绝缘衬底的隔离沟道，所述隔离沟道内填充有绝缘材料形成绝缘层，多个所述VCSEL子阵列的一端保留上DBR结构、另一端刻蚀至下DBR结构且交错布设；每个所述VCSEL子阵列上设有与其上DBR结构相连的上金属电极和与其下DBR结构相连的下金属电极，任一所述VCSEL子阵列的上、下金属电极分别与其相邻的VCSEL子阵列的下、上金属电极相连，形成串联导通。2.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，所有所述VCSEL发光单元之间为等间距分布。3.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，M≥2、N≥2，m≤M、n≤N。4.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，在所述VCSEL子阵列中，所有所述VCSEL发光单元通过同一下DBR结构相连，形成共面电极；且，所述下DBR结构的布拉格反射镜对数大于上DBR结构的布拉格反射镜对数。5.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，所述绝缘衬底包括GaAs衬底、SiC衬底和SOI衬底中的一种，所述绝缘材料包括SiO2、SiNx材料中的一种，所述上金属电极材料或下金属电极材料包括Al、Ti、Pt、Pb、Au、Cu、Ni、Ge中的一种金属或者多种金属形成合金材料。6.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，相邻的两个所述VCSEL子阵列的上金属电极以及下金属电极的排布方式为交替分布；其中，一所述VCSEL子阵列的上金属电极与另一所述VCSEL子阵列的下金属电极相邻，一所述VCSEL子阵列的下金属电极与另一所述VCSEL子阵列的上金属电极相邻。7.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，所述VCSEL子阵列的上、下金属电极分别与其相邻的VCSEL子阵列的下、上金属电极之间，采用打金线或者溅射金属电极方式相连，最后再在其上沉积Au，形成平整的表面。8.如权利要求1所述的VCSEL阵列电极结构，其特征在于，所述VCSEL子阵列串联连接后，未连接的一端上金属电极接到外部驱动电源的正极、未连接的一端下金属电极接到外部驱动电源的负极。9.一种如权利要求1～8中任一项所述的VCSEL阵列电极结构的制备方法，其特征在于，包括：将VCSEL发光阵列中每m×n个VCSEL发光单元作为一个VCSEL子阵列，在相邻所述VCSEL子阵列之间刻蚀至所述绝缘衬底，形成隔离沟道；在VCSEL发光阵列的台面表面沉积绝缘层，最终形成的绝缘层厚度高于上DBR结构；将VCSEL发光单元的上DBR结构表面的绝缘层去除，露出上DBR结构以及第一个VCSEL子阵列一端的上DBR结构，保留VCSEL出光孔表面的绝缘层以及VCSEL发光阵列上、下边缘处的绝缘层；在露出的上DBR结构表面溅射上金属电极；刻蚀去除位于VCSEL发光阵列上、下边缘的绝缘层，交替露出VCSEL子阵列的上DB