[发明专利]独立开关式面光源VCSEL及其制备方法

说明书

本发明提供一种独立开关式面光源VCSEL及其制备方法，其中，独立开关式面光源VCSEL包括：半导体衬底、外延层以及至少两个各自独立工作的发光区域；外延层位于半导体衬底的正面，发光区域位于外延层的正面，各发光区域具有各自独立的供电电极，任一发光区域包括：发光芯片以及供电电极，发光芯片包括自上而下依次层叠设置的：上DBR层、有源层以及下DBR层，供电电极包括：外延层电极以及背电极，外延层电极一端与上DBR层的顶面相连接，另一端延伸至外延层上，背电极位于半导体衬底层的背面。本发明中，各发光区域可协同工作，也可各自独立工作，充分满足了实际的使用需求。同时，还有利于节约能耗，延长面光源的使用寿命。

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种独立开关式面光源VCSEL及其制备方法。

背景技术

VCSEL器件是通过外延生长和电极工艺制备的二极管。VCSEL器件中，多个发光点在前外延面通过金属电极联通，共用1个电极。列阵中多个二极管在衬底面半导体材料本身连在一起，共用1个背电极。从而，VCSEL器件工作时，其上的各个发光点是同时工作的，因此不适用于低功率需求的使用场合，同时也不利于节约能耗。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种独立开关式面光源VCSEL及其制备方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种独立开关式面光源VCSEL，其包括：半导体衬底、外延层以及至少两个各自独立工作的发光区域；

所述外延层位于所述半导体衬底的正面，所述发光区域位于所述外延层的正面，各发光区域具有各自独立的供电电极，任一所述发光区域包括：发光芯片以及所述供电电极，所述发光芯片包括自上而下依次层叠设置的：上DBR层、有源层以及下DBR层，所述供电电极包括：外延层电极以及背电极，所述外延层电极一端与所述上DBR层的顶面相连接，另一端延伸至所述外延层上，所述背电极位于半导体衬底层的背面。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，任一所述发光区域中具有至少一个发光芯片。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，所述发光芯片为多个，多个发光芯片以规则或者不规则的方式排布于所述外延层上。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，多个发光芯片以方形阵列或者圆形阵列的方式进行排布。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，所述发光区域为四个，四个发光区域对应一直角坐标系的四个象限。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，四个发光区域的面积相等或者不等。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，所述外延面电极与所述发光芯片的侧壁之间还设置有绝缘层。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，各发光区域之间设置有隔离层。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，所述独立开关式面光源VCSEL为适用于红外、可见和紫外光波段面光源VCSEL中的任一种。

作为本发明的独立开关式面光源VCSEL的改进，所述独立开关式面光源VCSEL为适用于无偏振控制或偏振控制的面光源结构。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种独立开关式面光源VCSEL的制备方法，其包括如下步骤：

S1、通过沉积工艺在半导体衬底层上依次沉积形成半导体外延层和发光芯片，并通过刻蚀工艺定义发光芯片的台面结构；

S2、通过沉积工艺在发光芯片的台面上沉积形成绝缘层，并在发光芯片的顶面开设电极窗口；