[发明专利]在晶圆级别集成的VCSEL器件和VCSEL器件的制备方法

权利要求书

1.一种在晶圆级别集成的VCSEL器件，其特征在于，包括：

外延结构，其自下而上依次包括：衬底、第一反射器、有源区、限制层和第二反射器，其中，所述限制层具有对应于所述有源区的限制孔；

一体成型于所述外延结构的上表面或下表面的光学元件；以及

电连接于所述外延结构的正电极和负电极。

2.根据权利要求1所述的在晶圆级别集成的VCSEL器件，其中，所述光学元件通过半导体生长工艺生成于所述外延结构的上表面。

3.根据权利要求2所述的在晶圆级别集成的VCSEL器件，其中，所述光学元件的制成材料选择如下任意之一：GaN、Al_XGa_1-XAs(x＝0～1)、GaAs、lnP、GaN和添加剂、Al_XGa_1-XAs(x＝0～1)和添加剂、GaAs和添加剂、lnP和添加剂。

4.根据权利要求2所述的在晶圆级别集成的VCSEL器件，其中，所述光学元件为凹透镜或者凸透镜。

5.根据权利要求2所述的在晶圆级别集成的VCSEL器件，其中，所述光学元件为光栅。

6.根据权利要求1所述的在晶圆级别集成的VCSEL器件，其中，所述限制层为氧化限制层。

7.根据权利要求1所述的在晶圆级别集成的VCSEL器件，其中，所述限制层为离子限制层。

8.一种VCSEL器件的制备方法，其特征在于，包括：

通过外延生长工艺形成外延结构，其中，所述外延结构，其自下而上依次包括：衬底、第一反射器、有源区、限制层和第二反射器，其中，所述限制层具有对应于所述有源区的限制孔；

在所述外延结构的表面一体成型一待加工半导体层；

在所述待加工半导体层上施加可蚀刻材料，并通过掩模将所述可蚀刻材料塑形为具有预设形状和尺寸的模板，其中，所述模板的预定形状和尺寸与待加工的光学元件的形状和尺寸相一致；

通过蚀刻工艺去除所述模板和所述待加工半导体层的一部分，其中，被保留的所述待加工半导体层具有与所述模板相一致的形状和尺寸，以形成所述光学元件；以及

形成电连接于所述外延结构的正电极和负电极。

9.根据权利要求8所述的VCSEL器件的制备方法，其中，在所述外延结构的表面一体成型一待加工半导体层，包括：

通过外延生长工艺在所述外延结构的表面形成所述待加工半导体层。

10.根据权利要求9所述的VCSEL器件的制备方法，其中，所述外延生长工艺为非金属气相沉积工艺和/或金属气相沉积工艺。

11.根据权利要求9所述的VCSEL器件的制备方法，其中，所述待加工半导体层的制成材料选择如下任意之一：GaN、Al_XGa_1-XAs(x＝0～1)、GaAs、lnP、GaN和添加剂、Al_XGa_1-XAs(x＝0～1)和添加剂、GaAs和添加剂、lnP和添加剂。

12.根据权利要求8所述的VCSEL器件的制备方法，其中，在所述待加工半导体层上施加可蚀刻材料，并通过掩模将所述可蚀刻材料塑形为具有预设形状和尺寸的模板，包括：

在所述待加工半导体层上施加一层光刻胶；

通过具有预设图案的所述掩膜对所述光刻胶进行曝光，以基于所述预设图案去除所述光刻胶的对应部分，其中，被保留的所述光学胶形成具有预设形状和尺寸的所述模板。

13.根据权利要求12所述的VCSEL器件的制备方法，其中，所述模板具有与待加工的凹透镜相一致的形状和尺寸。