VCSEL激光器及其离子注入方法与流程

本技术涉及半导体激光器领域，更为具体地涉及vcsel激光器及其离子注入方法。

背景技术：

1、vcsel（vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器）具有发散角小、光束对称、波长热稳定性高、光束质量稳定等特点，在通讯、消费、车载领域都有巨大的应用潜力。

2、现有的vcsel激光器结构中，vcsel激光器包括衬底层、底部布拉格反射镜、有源区、顶部布拉格反射镜、顶部电极接触层、阳极和阴极。vcsel激光器还设置有限制结构，用于限制电流流向。通常，所述限制结构形成于vcsel激光器的靠近其外边缘的外围区域，迫使电流向vcsel激光器的外围区域以内的内部区域流动。

3、限制结构的实施方式主要有氧化型限制结构和离子型限制结构。氧化型限制结构是通过对特定的结构层进行氧化得到的，被氧化的部分的电阻较高，对电流有限制作用。离子型限制结构是通过向特定的结构层注入离子得到的，被注入离子的部分被钝化，电阻较高，对电流也能够起到限制作用。离子型限制结构能够

4、在现有的一些vcsel激光器结构中，采用离子型限制结构，且离子型限制结构 p1经过顶部布拉格反射镜的上表面并向下延伸，如说明书附图之图1所示。值得注意的是，在这些vcsel激光器结构中，所述离子型限制结构使得顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间的交界面处的电阻常数较高，使得vcsel激光器在工作过程中顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间产生较大的压降，影响vcsel激光器的光转换效率。

5、因此，需要一种离子注入型限制结构的设计方案，以降低注入的离子对顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间的交界面处的电阻常数的影响。

技术实现思路

1、本技术的一个优势在于提供了一种vcsel激光器及其离子注入方法，其中，所述vcsel激光器的制造方法中提供了一种可行的离子注入型限制结构的设计方案，能够在实现限制电流流向，提高电流密度，降低漏电流风险的同时，降低注入的离子对顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间的交界面处的电阻常数的影响，进而改善离子造成的顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间的压降。

2、本技术的一个优势在于提供了一种vcsel激光器及其离子注入方法，其中，所述vcsel激光器的制造方法中提供的离子注入型限制结构的设计方案中，主要通过将离子注入方式调整为倾斜注入来避免离子经过顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间的交界面，进而降低注入的离子对顶部布拉格反射镜与顶部电极接触层之间的交界面处的电阻常数的影响，将离子注入方式调整为倾斜注入这样的调整方式较易实现，可行性较高。

3、为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本技术的一个方面，提供了一种vcsel激光器，其包括：外延结构，所述外延结构包括：衬底层；外延主体结构；所述外延主体结构位于所述衬底层上，所述外延主体结构自下而上包括底部dbr层、有源区、顶部dbr层和顶部电极接触层；所述外延主体结构在所述vcsel激光器所设定的径向上被划分为电流限制区和电流通过区，所述电流限制区环绕于所述电流通过区的外围；所述电流限制区从所述外延主体结构的外边缘向内延伸；所述电流限制区中布置有离子；其中，所述顶部dbr层的上表面为所述顶部dbr层与所述顶部电极接触层之间的交界面；所述电流限制区在从所述顶部dbr层的上表面向下的方向上，向内延伸的长度逐渐增大；

4、第一电极，所述第一电极连接于所述外延结构；以及

5、第二电极，所述第二电极连接于所述外延结构。

6、在根据本技术的vcsel激光器的一实施方式中，所述电流限制区至少部分形成于所述顶部dbr层内，从所述顶部dbr层的外边缘向内延伸。

7、在根据本技术的vcsel激光器的一实施方式中，所述电流限制区至少部分形成于所述有源区内，从所述有源区的外边缘向内延伸。

8、在根据本技术的vcsel激光器的一实施方式中，所述电流限制区至少部分形成于所述底部dbr层内，从所述底部dbr层的外边缘向内延伸。

9、在根据本技术的vcsel激光器的一实施方式中，所述电流限制区中的离子选自h+、o+中的一种或多种。

10、在根据本技术的vcsel激光器的一实施方式中，所述vcsel激光器出射的激光的波长范围为350 nm至530 nm，或500 nm至1000 nm，或，1000 nm至1600 nm。

11、根据本技术的另一个方面，提供了一种vcsel激光器的离子注入方法，其包括：

12、从vcsel激光器半成品的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子，其中，至少部分离子从顶部dbr形成层的外边缘倾斜地进入所述顶部dbr形成层。

13、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品的结构层自上而下被划分出第一部分结构层、第二部分结构层和第三部分结构层，从vcsel激光器半成品的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子，包括：从第一部分结构层的外边缘以第一预设倾斜角度向其内注入能量值为第一能量值的离子；从第二部分结构层的外边缘以第二预设倾斜角度向其内注入能量值为第二能量值的离子；以及从第三部分结构层的外边缘以第三预设倾斜角度向其内注入能量值为第三能量值的离子；其中，所述第二预设倾斜角度大于所述第一预设倾斜角度。

14、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述第三预设倾斜角度大于或等于所述第二预设倾斜角度。

15、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述第二能量值大于或等于所述第一能量值，所述第三能量值大于或等于所述第二能量值。

16、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品还包括有源区形成层，所述顶部dbr形成层具有自上而下分布的上部、中部和下部，所述第一部分结构层为所述顶部dbr形成层的上部，所述第二部分结构层为所述顶部dbr形成层的中部和所述顶部dbr形成层的下部，所述第三部分结构层为有源区形成层。

17、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述顶部dbr形成层具有自上而下分布的上部、中部和下部，所述第一部分结构层为所述顶部dbr形成层的上部，所述第二部分结构层为所述顶部dbr形成层的中部和所述顶部dbr形成层的中部，所述第三部分结构层为所述顶部dbr形成层的下部。

18、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品的结构层还被划分出第四部分结构层，所述第四部分结构层位于所述第三部分结构层的下方，从vcsel激光器的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子，包括：从第四部分结构层的外边缘以第四预设倾斜角度向其内注入能量值为第四能量值的离子；其中，所述第四预设倾斜角度大于或等于所述第三预设倾斜角度，所述第四能量值大于或等于所述第三能量值。

19、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品还包括底部dbr形成层，所述底部dbr形成层具有自上而下分布的上部、中部和下部，所述第四部分结构层为所述底部dbr形成层的上部。

20、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品的结构层还被划分出第五部分结构层和第六部分结构层，所述第五部分结构层位于所述第四部分结构层的下方，所述第六部分结构层位于所述第五部分结构层的下方，从vcsel激光器的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子，包括：从第五部分结构层的外边缘以第四预设倾斜角度向其内注入能量值为第五能量值的离子；和从第六部分结构层的外边缘以第四预设倾斜角度向其内注入能量值为第六能量值的离子；其中，所述第五预设倾斜角度大于或等于所述第四预设倾斜角度，所述第六预设倾斜角度大于或等于所述第五预设倾斜角度。

21、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述第五部分结构层为所述底部dbr形成层的中部，所述第六部分结构层为所述底部dbr形成层的下部。

22、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品的结构层还被划分出第四部分结构层，所述第四部分结构层位于所述第三部分结构层的下方，从vcsel激光器的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子，包括：从第四部分结构层的外边缘以第四预设倾斜角度向其内注入能量值为第四能量值的离子；其中，所述第四预设倾斜角度大于或等于所述第三预设倾斜角度，所述第四能量值大于或等于所述第三能量值。

23、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，所述vcsel激光器半成品还包括有源区形成层，所述第四部分结构层为所述有源区形成层。

24、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，从vcsel激光器半成品的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子，包括：从vcsel激光器半成品的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入以下离子中的一种或多种：h+、o+。

25、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，在从vcsel激光器半成品的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子的过程中，注入离子的计量为大于等于1e12cm-2且小于等于1e17cm-2。

26、在根据本技术的vcsel激光器的离子注入方法的一实施方式中，在从vcsel激光器半成品的至少一结构层的外边缘倾斜地向其内注入离子的过程中，离子的初始能量为大于等于5 kev且小于等于500 kev。

27、通过对随后的描述和附图的理解，本技术进一步的目的和优势将得以充分体现。

28、本技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。