[发明专利]一种基于共振腔发光二极管的微图形光源

说明书

一种基于共振腔发光二极管的微图形光源芯片，属于半导体光电子领域。通过微加工工艺将微图形光源直接制作在共振腔发光二极管芯片表面，并且构成微图形光源图案的线条范围在5到30微米之间。包括上电极、介质隔离层、上布拉格反射镜、谐振腔、下布拉格反射镜、衬底、下电极,位于谐振腔上方的侧向氧化层，谐振腔中含有光辐射有源区。上、下布拉格反射镜由厚度各为1/4出射光波长的低折射率材料层和高折射率材料层交替组成。本发明将微图形光源通过微加工工艺直接制作在共振腔发光二极管芯片表面，光源体积小；利用侧向氧化限制载流子运动，减少了载流子在隔壁的非辐射复合；由于本发明采用了共振腔结构，可以实现辐射波长稳定的发光二极管。

技术领域

本发明涉及一种基于共振腔发光二极管的微图形光源，属于半导体光电子领域。

背景技术

在精密对准和测量领域，尺度在微米量级的微图形光源是至关重要的组成部件。传统的微图形光源是通过在不透光的挡光板上刻蚀出透光的微图形图案，然后将一发光二极管（LED）光源置于挡光板的后面，当LED点亮时，在挡光板的正面就会显示与刻蚀图案一致的微图形光源。这种传统的微图形光源产生方法有以下问题：1.效率低,从LED光源发出的光只有一小部分透过了挡光板进行微图形显示，从LED辐射到其他方向的光都白白浪费掉了，因此有效的光利用率很低，导致LED的驱动电池寿命很短。2.体积大,该光源需将挡光板和LED光源两部分组装到一起，不但组装成本高，而且体积大，不利于系统集成微形化。3.波长不稳定，当需要调整光源的亮度时，一般是通过改变LED的驱动电流来实现的，但普通LED的辐射波长是与驱动电流有关的，这与测量技术对稳定波长的需求是矛盾的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于共振腔发光二极管的微图形光源芯片，以达到解决上述传统微图形光源存在的问题。

传统的微图形光源是通过在不透光的挡光板上刻蚀出透光的微图形图案，然后将一发光二极管（LED）光源置于挡光板的后面，当LED点亮时，在挡光板的正面就会显示与刻蚀图案一致的微图形光源。这种传统的微图形光源产生方法有以下问题：效率低,从LED光源发出的光只有一小部分透过了挡光板进行微图形显示，从LED辐射到其他方向的光都白白浪费掉了，因此有效的光利用率很低，导致LED的驱动电池寿命很短。

一种基于共振腔发光二极管的微图形光源芯片，属于半导体光电子领域。通过微加工工艺将微图形光源直接制作在共振腔发光二极管芯片表面，并且构成微图形光源图案的线条范围在5到30微米之间。包括上电极、介质隔离层、上布拉格反射镜、谐振腔、下布拉格反射镜、衬底、下电极,位于谐振腔上方的侧向氧化层，谐振腔中含有光辐射有源区。上、下布拉格反射镜由厚度各为1/4出射光波长的低折射率材料层和高折射率材料层交替组成。本发明将微图形光源通过微加工工艺直接制作在共振腔发光二极管芯片表面，光源体积小；利用侧向氧化限制载流子运动，减少了载流子在隔壁的非辐射复合；由于本发明采用了共振腔结构，可以实现辐射波长稳定的发光二极管。

 通过光刻以及ICP刻蚀工艺在外延片上布拉格反射镜上光刻出所要的图案 ， 通过湿法氧化氧化2-4微米限制载流子横向运动 减少载流子的非辐射复合 提高内量子效率通过PECVD工艺淀积400nm的二氧化硅薄膜 形成介质隔离层 由于介质隔离层的存在仅图案发光区有电流注入 使注入的电流光辐射利用率高 磨片衬底减薄至150微米 。 为了有效的散热和降温， 图形微光源采用了共振腔结构，光辐射波长由共振腔的腔模波长所决定，而腔模波长受工作电流的影响很小，因此通过调节电流的大小改变本发明的微图形光源的亮度时，光辐射的波长有较好的稳定性。