[發明專利]垂直腔面發射激光器及其制造方法

無效

• 申請號: 200710154099.0
• 申請日: 2007-09-14
• 公開（公告）號: CN101145674A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 金映鉉;金仁;李燾英
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 韓明星;譚昌馳

技術領域

本發明涉及一種激光光源，更具體地講，涉及一種垂直腔面發射激光器。

背景技術

傳統的邊沿發射激光器沿平行于層積面(1aminatedsurface)的方向振蕩激光，而垂直腔面發射激光器沿垂直于層積面的方向振蕩激光。垂直腔面發射激光器具有比邊沿發射激光器低的驅動電流值，并且以穩定的基本橫模(crossmode)運行。此外，由于垂直腔面發射激光器具有較小的光束發散，因此已被廣泛用于光通信或光學信息記錄，或者用作全息存儲器。

圖1是示出垂直腔面發射激光器的截面圖。參照圖1，傳統的垂直腔面發射激光器包括基底、逐漸生長在基底上的下反射鏡、振蕩區、上反射鏡、接觸層和上電極。此外，在基底上形成下電極(未示出)以與上電極一起將電施加到垂直腔面發射激光器。

圖1是示出傳統垂直腔面發射激光器的截面圖。參照圖1，傳統的垂直腔面發射激光器100包括n-GaAs基底110、生長在基底110上的由GaAs或AlGaAs制成的下反射鏡120、生長在下反射鏡120上的激活層(activationlayer)130以及生長在上反射鏡140上的透明導電氧化物層141等。激活層130起到振蕩激光的振蕩層的作用。

上反射鏡140可由p型AlAs或AlGaAs材料制成。在上反射鏡140由p型AlAs或AlGaAs材料制成的情況下，可利用Zn或C進行p型摻雜，以使注入電流。

上述垂直腔面發射激光器100有許多類型。根據制造方法，垂直腔面發射激光器可分為MBE型垂直腔面發射激光器和復合型垂直腔面發射激光器。

在MBE型垂直腔面發射激光器中，層積面(上反射鏡、下反射鏡和激活層)通過MBE或MOCVD工藝形成。在生長了層積面之后，可進行非常簡單的處理以獲得垂直腔面發射激光器。所述處理的例子包括蝕刻、摻雜氫離子以及附著電極。MBE型垂直腔面發射激光器具有物理上堅固的優點。

另一方面，通過在表面(下反射鏡和激活層)被層積之后，層積SiO₂、SiNx和TiO₂或Au和Ag以形成上反射鏡的單獨的真空沉積工藝來實現復合型垂直腔面發射激光器。

復合型垂直腔面發射激光器的一個缺點在于：與MBE型垂直腔面發射激光器相比，復合型垂直腔面發射激光器物理上脆弱。然而，復合型垂直腔面發射激光器的優點在于其具有較低的電阻。

由于復合型垂直腔面發射激光器和MBE型垂直腔面發射激光器的振蕩的激光都具有10～16μm的諧振振幅，所以這兩種激光器可包括多模激光。

在圖1中所示的垂直腔面發射激光器100中，為了限制激光的振蕩模式，上反射鏡140被部分蝕刻，以具有不同的反射率。從而，可抑制遠場圖(far-fieldpattem)的變形。

盡管圖1中所示的垂直腔面發射激光器100能夠抑制遠場圖的變形，但是垂直腔面發射激光器100的一個缺點在于：激光器100難以減小遠場圖的大小。

為了解決這一問題，已提出了眾多垂直腔面發射激光器和眾多制造這樣的激光器的方法。

然而，大多數提出的垂直腔面發射激光器所振蕩的激光的模式沒有保持恒定。相反，模式根據輸入電流的改變而改變。這種針對輸入電流的改變的模式的改變帶來了問題。具體地講，由于模式具有空間上不同的分布，所以當為了提高振蕩激光的強度而增加電流量時，遠場圖可能改變。

發明內容

因此，作出本發明以通過提供一種無論施加的電流如何改變都能夠穩定保持遠場圖并能夠提供窄的遠場圖的垂直腔面發射激光器，來解決出現在現有技術中的上述問題并提供另外的優點。

根據本發明的一方面，提供一種垂直腔面發射激光器。該垂直腔面發射激光器包括：形成在接觸層的中央部分處的反射透鏡以及與反射透鏡分隔開預定距離并圍繞反射透鏡的周圍的上電極。

根據本發明的另一方面，提供一種制造垂直腔面發射激光器的方法，包括步驟：在將下電極形成在半導體基底的下表面上之后，在半導體基底上依次生長下反射鏡、振蕩區、上反射鏡和接觸層；在接觸層上形成環形掩模，在該環形掩模的中央部分處形成臺形開口；通過掩模的臺式結構的開口生長反射透鏡，該反射透鏡具有厚度不同的中央部分和外圍部分；在去除掩模之后，圍繞反射透鏡的周圍形成環形上電極。

附圖說明

通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的特點和優點將更明顯，其中：

圖1是示出根據傳統技術的垂直腔面發射激光器的截面圖；

圖2是示出根據本發明一方面的垂直腔面發射激光器的截面圖；