CN113140962A - 辐射发射器及其制备方法 - Google Patents

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田思聪
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Abstract

本发明提供一种制造辐射发射器的方法，包括以下步骤：制造堆叠层，其包括第一反射器、至少一个中间层、有源区和第二反射器；局部氧化至少一个中间层，从而在至少一个中间层中形成至少一个未氧化的孔径；以及局部去除堆叠层，从而形成台面，其中台面包括第一反射器、至少一个未氧化的孔径、有源区和第二反射器；在局部去除堆叠层并形成台面之前或之后，执行以下步骤：在中间层内部形成至少未氧化的第一孔径和至少未氧化的第二孔径；在堆叠层内部蚀刻沟槽，沟槽限定了台面的至少第一部分和台面的至少第二部分，其中沟槽切断中间层并将孔径分开，使得第一孔径位于台面的第一部分中，第二孔径位于台面的第二部分中；以及为每个部分制造单独的电接触。

Description

辐射发射器及其制备方法
背景技术
垂直腔面发射激光器(VCSEL)是用于光谱快速增长的***的关键器件。众所周知，由于VCSEL的高比特率和每比特的低能耗，它们是工作站集群或超级计算机中的中短距离光互连的主要光源。在比特率的增加和能耗的减小(由能量与数据之比EDR定义)这两个参数的研究方面目前取得了重大进展。这些参数之间存在权衡。给定***的VCSEL的最佳性能取决于其比特率(Larisch等人，《Optics Express》，卷28，页码18931，2020年6月)。
工作站集群或超级计算机的工作负载是易变的。处理器需要根据实际需求迅速适应其性能和能耗。最先进的处理器具有用于不同工作负载的不同核。然而，目前的VCSEL(作为将工作站彼此连接的有源光缆的光源)的工作参数不能适应于例如网络、工作站集群等的不同工作负载，因此通常在非最佳条件下运行，例如，比所需的能量、冷却水和消耗量更大。
根据权利要求1的前序部分的方法关于VCSEL的制造部分，在本技术领域中是已知的。
发明目的
鉴于以上所述，本发明的目的是提出一种多重辐射发射器，其提供新颖的功能，例如根据需求的变化可快速切换到最佳条件。
本发明的另一目的是提供一种制造这种多重辐射发射器的方法。
发明内容
本发明的示例性实施例涉及一种制造辐射发射器的方法，该方法包括以下步骤：制造堆叠层，其包括第一反射器、至少一个中间层、有源区和第二反射器；局部氧化所述至少一个中间层，从而在所述至少一个中间层中形成至少一个未氧化的孔径；以及局部去除所述堆叠层，从而形成台面，其中所述台面包括所述第一反射器、所述至少一个未氧化的孔径、所述有源区和所述第二反射器。在局部去除所述堆叠层并形成所述台面之前或之后，执行以下步骤：在所述中间层内部形成至少未氧化的第一孔径和至少未氧化的第二孔径；在所述堆叠层内部蚀刻沟槽，所述沟槽限定所述台面的至少第一部分和所述台面的至少第二部分，其中所述沟槽切断所述中间层并将所述孔径分开，使得第一孔径位于所述台面的第一部分中，第二孔径位于所述台面的第二部分中；以及为每个部分制造单独的电接触。
本发明的该实施例的优点在于，所制造的发射器提供了可以被单独处理的台面部分。因此，分开的台面部分允许发射器在不同的光发射模式下运行。例如，仅一个或一组台面部分可以受电流的作用以进行有效的操作，而一个或更多个其他台面部分可以保持是无源的。例如，如果台面部分的给定比特率的能量效率(EDR)不同，则台面部分可以是鉴于需要光学传输的外部电数据信号的比特率来选择(例如，根据Larisch等人的方法[OpticsExpress，卷28，页码18931，2020年6月])。
本发明的该实施例的另一个优点是，所制造的发射器的台面部分可以具有不同的光学特性，例如关于输出辐射的偏振。在这种情况下，可以通过向台面部分同时施加不同的电数据信号来实现偏振复用，而仍然允许简单地将光输出对接耦合到或聚焦到光纤中，而无需任何光束组合光学器件。
台面的大小，即直径，最好在10到100μm之间的范围中。在这种情况下，台面的大小适于标准多模光纤的纤芯的典型直径(50μm或62.5μm)，并且在标准多模光纤和台面之间进行对接耦合是可能的。
在中间层内部形成至少两个孔径的步骤优选地包括：在堆叠层内部垂直蚀刻至少六个盲孔，其中盲孔至少垂直地延伸到最低的中间层并暴露中间层；以及经由所述盲孔氧化部分中间层，从而在中间层内部形成所述孔径。
中间层的所述氧化优选地经由盲孔的侧壁在横向方向上进行，其中从每个盲孔开始，氧化前沿径向地向外移动，并且其中蚀刻在整个中间层被氧化之前终止，从而形成所述孔径，每个孔径由至少三个氧化前沿限制。
该孔径中的至少一个优选地具有菱形形状，其中每个边由圆弧或椭圆弧形成。当四个氧化前沿界定该孔径时，可获得菱形形状。
附加地或可替代地，该孔径中的至少一个可以具有三角形形状，其中每个边由圆弧或椭圆弧形成。当三个氧化前沿界定该孔径时，可以获得三角形形状。
根据优选实施例，第一孔径沿第一方向伸长，第二孔径沿第二方向伸长，并且第一方向和第二方向相对于彼此成一定的角度。成角度的取向提供了在偏振复用模式下传输数据信号的选项。
第一孔径的纵轴可定向为垂直于第二孔径的纵轴。垂直定向允许同时产生两个偏振。
可替代地，第一孔径的纵轴可相对于第二孔径的纵轴成60°夹角。60°定向取向允许同时产生三个偏振。
根据另一优选实施例，在台面的每个部分中优选地制造具有相同取向的至少两个孔径。每台面部分两个或更多个孔径可增加输出功率。
根据又一个优选实施例，在台面的第一部分中的孔径可以沿相同的第一方向定向，并且在台面的第二部分中的孔径优选地沿相同的第二方向定向，第二方向与第一方向不同。
除了所述台面的第一部分和第二部分之外，所述沟槽还可以限定台面的第三部分。在第一部分中的孔径优选地沿相同的第一方向定向。在第二部分中的孔径优选地沿相同的第二方向定向。在第三部分中的孔径优选地沿相同的第三方向定向。第一方向、第二方向和第三方向优选是不同的方向。
台面的第一部分优选地可以具有第一光阻尼调节层，其被制造在堆叠层的顶部。台面的第二部分可以具有第二光阻尼调节层，其被制造在堆叠层的顶部。第一光阻尼调节层的光学特性可以与第二光阻尼调节层的光学特性不同，例如，以便鉴于Larisch等人在上述出版物中的教导[发光学报，2020年6月28日]，允许在给定***比特率下的最佳EDR之间进行切换。
堆叠层优选地包括两个或更多个中间(可氧化的)层。中间层中的至少一个优选地形成在第一反射器的内部或形成在第一反射器与有源区之间，中间层中的至少一个优选地形成在第二反射器的内部或形成在第二反射器与有源区之间。有源区上方的中间层和下方的中间层允许在有源区的上方和下方制造孔径，以提供高电流密度和高光输出功率。
本发明的另一示例性实施例涉及一种辐射发射器，包括：堆叠层，其具有第一反射器、至少一个孔径、有源区和第二反射器，所述至少一个孔径由部分被氧化、部分未被氧化的中间层的未氧化材料形成，其中所述发射器的台面至少包括所述第一反射器、未氧化的孔径、所述有源区和所述第二反射器。所述台面包括由沟槽隔开的至少两个台面部分。每个台面部分包括所述中间层内部的至少一个孔径。每个台面部分通过单独分配的电接触。
台面优选地形成垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
台面优选地具有台阶。
发射器优选地包括光纤。台面优选地光耦合(例如对接耦合)到所述同一光纤，台面包括该台面的所有孔径。
包括所有孔径的台面环的横截面和/或直径优选地在10到100μm的范围内，以便适应标准多模光纤的纤芯的直径。
附图说明
为了容易理解获得本发明的上述和其他优点的方式，对上面简要描述的本发明的更具体的描述将参考在附图中示出的本发明的特定实施例来呈现。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施例，因此不应认为是对本发明范围的限制，本发明将通过使用附图采用附加具体物和细节进行描述和解释，其中
图1-16示出了根据本发明的用于制造VCSEL形式的辐射发射器的示例性实施例的方法步骤；
图17-18示出了根据本发明的辐射发射器的第二示例性实施例；
图19示出了不同光阻尼调节层的EDR(能量与数据比)值与比特率的关系；
图20-21示出了根据本发明的辐射发射器的第三和第四示例性实施例；以及
图22-25示出了用于制造正交方向的细长孔径的方法步骤。。
具体实施方式
本发明的优选实施例将参照附图最好地理解，其中始终用相同的附图标记表示相同或相当的部分。
容易理解的是，如本文一般描述的，本发明的实施例的参数可以在很宽的范围内变化。因此，以下对本发明的示例性实施例的更详细描述并不旨在限制本发明的范围，而仅代表本发明的当前优选实施例。
图1-16示出了用于制造VCSEL 100形式的多个辐射发射器的示例性实施例的方法步骤(参见图16)。图16的VCSEL 100包括两个台面部分M1和M2，它们可以经由单独的顶部触点61A和61B单独地进行控制。
台面部分M1和M2分别包括一个或多个VCSEL子单元，每个VCSEL子单元由竖直对齐的孔径40的堆叠40a限定。每个竖直对齐的孔径40的堆叠40a可在其自己上产生辐射，然而优选地由堆叠40a产生的辐射在台面部分M1和M2中是不同的，使得台面部分M1和M2在传输不同的数据速率时产生一组自己的EDR和/或可以显示出单独的光学特性，例如在偏振和场分布方面。
由于台面部分M1和M2中的每一个都可以被单独地控制，因此由台面部分M1中的竖直对齐的孔径40的堆叠40a产生的辐射P1可以不同于由台面部分M2中的竖直对齐的孔径40的堆叠40a产生的辐射P2。
图1和图2示出了示例性堆叠层10的俯视图和横截面。该堆叠层包括第一(底部)接触层11、第一反射器12、两个中间层21和22(以下两个称为第一下部中间层21和第二下部中间层22)、有源区13、两个中间层23和24(以下称为第一上部中间层23和第二上部中间层24)、第二反射器14和第二(顶部)接触层15。四个中间层21-24由在图1和图2中仍未被氧化的可氧化材料组成。第一接触层11优选地是高度p掺杂的(掺杂水平>1019cm-3)。第二接触层15优选地是高度n掺杂的(掺杂水平＞1019cm-3)。
第一反射器12和第二反射器14可以是分布式布拉格反射器(DBR)，每个分布式布拉格反射器包括具有交替反射率的多个反射器层。
堆叠层10优选地通过在衬底10a上沉积具有不同成分的半导体材料层(诸如AlGaAs)来制造。
在图2的示例性实施例中，第一下部中间层21和第二下部中间层22位于有源区13的下方，第一上部中间层23和第二上部中间层24位于有源区13的上方。可替代地，堆叠层10可以包括更少或更多的可氧化的中间层。在最低的配置中，单个中间层就足够了。然而，为了在有源区13中提供高电流密度，在有源区15的上方和下方分别形成至少一个中间层是有利的。
图3a、图3b和图4分别示出了图1和图2的堆叠层10在垂直蚀刻6之后的俯视图和横截面，在堆叠层10内部分别有9个盲孔30。盲孔30垂直延伸到可氧化的中间层21-24并露出中间层21-24。
在图3的示例性实施例中，盲孔30以格子状方式布置，从而形成栅格，该栅格在第一方向D1上具有第一栅格间距d1并且在不同的第二方向D2上具有第二栅格间距d2。
在一个优选的实施例中，第一栅格间距d1和第二栅格间距d2是相同的。在另一优选实施例中，第一栅格间距d1比第二栅格间距d2大10％至30％。此外，第一方向D1和第二方向D2可以是垂直的。可替代地，第一方向D1和第二方向D2可以形成角度，优选地角度在60°至85°之间。栅格间距和/或方向可以被优化，以实现所得到的孔径40的期望的(例如，细长的)形状(参见图5)。
此外，盲孔30可以被布置成使得所得到的孔径40在预定义方向上伸长，对于每个孔径具有相同的取向或变化的取向。下文将结合图22-25进一步解释盲孔30的这种布置。
图5和图6示出了在横向方向上经由盲孔30的侧壁31将可氧化的中间层21-24氧化之后的图3b和图4的堆叠层10。从每个盲孔30开始，径向的氧化前沿在氧化过程中(在横向方向上)向外移动。在整个中间层21-24被氧化之前终止蚀刻步骤以形成未氧化的孔径40。每个未氧化的孔径40优选地被氧化层材料20的至少三个氧化前沿所限制。在图5的示例性实施例中，每个未氧化的孔径40由氧化层材料20的四个氧化前沿32限制，因此具有菱形形状。
未氧化的孔径40垂直对齐，并形成孔径垂直对齐的堆叠孔径40a(参见图16)。由于堆叠层10包括四个中间层21-24，因此每个堆叠孔径包括四个垂直对齐的孔径40。垂直对齐的孔径40中的每个堆叠孔径40a在图16的VSEL 100内部形成VCSEL子单元。
氧化层材料20优选地是电隔离材料。
在图5中，线VI-VI表示图6中所示的横截面。线T-T表示将在以后阶段制造的沟槽TR的位置(参见图15和图16)。
图7和图8示出了在盲孔30的侧壁上沉积中间隔离层50之后图6的堆叠层10。如图7和图8所示，中间隔离层50可以覆盖所有盲孔30的侧壁。可替代地，位于图5中的线T-T上的那些盲孔可以被排除在沉积之外，因为它们位于上述将来沟槽TR的附近。
图9和图10示出了在顶部接触层15上沉积第一导电材料61之后图8的堆叠层10。第一导电材料61覆盖顶部接触层15的部分并且形成两个分开的顶部触点61A和61B。顶部触点61A和61B沿图5和图9中的线T-T分开。
孔径40上方的顶部接触层15的部分15a优选地将不被覆盖以允许光辐射P1和P2(参见图16)离开辐射发射器100而没有附加衰减。换句话说，两个分开的顶部触点61A和61B优选地提供用于出射辐射的开口。优选地，每个开口与位于下面的分配的孔径40对齐。换句话说，每个开口下方的孔径优选地关于开口以及关于彼此对齐，以形成对齐的孔径40的堆叠40a，其与分配的开口对齐(参见图16)。
除了其电影响之外，第一导电材料61优选地还形成散热器，该散热器在所得到的辐射发射器100的操作期间从盲孔内部散发热量。为此，第一导电材料61优选地还填充在不位于图5和图9中的线T-T附近的盲孔30内。因此，第一导电材料61优选地不仅是导电好的，还是导热好的。导电材料61优选地按照金、铂、钛、镍、金-锗合金顺序进行选择，这取决于要接触的半导体材料的掺杂类型。
图11和图12示出了在蚀刻堆叠层10内部的台面M之后图9和图10的堆叠层10。台面M可以具有一个或更多个台阶SS。台面M优选地延伸至底部接触层11，以允许沉积第二导电材料62，参见图14，从而与底部接触层11接触。
图13和图14示出了在沉积第二导电材料62并接触底部接触层11之后图11和图12的堆叠层10。
图15和图16示出了在沿着线T-T蚀刻堆叠层10内部的上述沟槽TR之后图13和图14的堆叠层10。沟槽TR限定了台面M的第一部分M1和台面M的第二部分M2。沟槽TR切断所有中间层21-24，使得孔径40位于第一触点61A的开口或第二触点61B的开口下方。
沟槽TR可以填充有电隔离材料，该电隔离材料优选地具有较高的热导率和较低的介电常数(折射率＜2.2)。
图15和图16的堆叠层10提供了辐射发射器，其包括两个激光部分，每个激光部分由相应的台面部分M1或M2限定。台面部分M1和M2可以被单独地控制。
当经由顶部触点61A和/或61B在第一导电材料61和第二导电材料62之间施加电压时，电流将流过相应的台面部分M1和/或M2中所有可氧化层21-24的孔径40。有源区13产生光辐射，该光辐射通过由第一导电材料61未覆盖的顶部导电层15的表面部分15a离开辐射发射器100。
在台面部分M1和M2中的每个孔径40结合有源区13的相邻部分可被视为单独的VCSEL单元。因此，辐射发射器100包括多个这些单独的VCSEL单元。各个VCSEL单元之间的间距很小，因此可以将它们的辐射耦合到同一根光纤(例如，如图17中所示的多模光纤MMF)。
图17描绘了根据本发明的辐射发射器100的第二示例性实施例。与根据图16的第一实施例相比，第二实施例包括第一光阻尼调节层200和第二光阻尼调节层201。第一光阻尼调节层200和第二光阻尼调节层201优选地在制造顶部触点61A和61B之后，被沉积在堆叠层10的顶部上。
第一光阻尼调节层200位于台面M的第一部分M1上。在图17的实施例中，第一光阻尼调节层200仅布置在第一顶部接触层15的未覆盖部分15a的顶部上，即布置在第一顶部触点61A的开口或窗口W61A内部。可替代地，第一光阻尼调节层200还可以完全或部分覆盖顶部触点61A。
第二光阻尼调节层201位于台面M的第二部分M2上。在图17的实施例中，第二光阻尼调节层201被布置在顶部接触层15的未覆盖部分15a的顶部上，即布置在第二顶部触点61B的开口或窗口W62A的内部。可替代地，第二光阻尼调节层201还可以完全或部分覆盖顶部第二触点61B。
第一光阻尼调节层200的光学特性不同于第二光阻尼调节层201的光学特性。例如，各层的厚度可以不同，如图17所示。附加地或替代地，各层的材料可以不同。
图18描绘了图17的第二实施例的俯视图，其示出了用于台面的每个部分的两个发射器。
在图17和图18的该第二实施例中，可以优化第一光阻尼调节层200和第二光阻尼调节层201，以在给定的比特率下获得最大的能量效率。例如，可以优化第一台面部分M1，以经由低阻尼实现最大的能量高效比特率。相比之下，第二台面部分M2可以被优化以消散在中等比特率下每比特最小能量。取决于外部需求，第一台面部分M1或第二台面部分M2可以***作以产生光辐射。
在图16和图17所示的实施例中，台面M的横截面和直径Dm优选地在10至100μm的范围内，以便适于标准多模光纤MMF的纤芯C的直径Dc(典型的纤芯直径Dc通常为50或65μm)。这样的台面M的直径Dm允许台面部分M1和M2将它们的发射有效地耦合到同一多模光纤MMF中。如图17所示，多模光纤MMF优选地对接耦合至台面M及其台面部分M1和M2。
图19示出了从具有不同阻尼特性的台面部分的小信号响应计算得出的EDR与比特率的关系。每个台面部分可以针对一个目标比特率进行优化。
结果是，可以针对两个目标比特率区域优化两部分台面发射器，如图19所示。可以将两部分台面发射器切换到针对给定目标比特率区域的最佳EDR，因为切换会改变发射器的性质。
在根据图16和图17的第一和第二示例性实施例中，每个台面部分M1和M2包括两个孔径40。可替代地，台面部分可以包括更多或更少的孔径40。
在根据图16和图17/18的第一和第二示例性实施例中，所有孔径40的尺寸、轮廓和取向是相同的。可替代地，孔径40的尺寸、轮廓和取向可以变化，如将在下面结合图20至图24进一步讨论的。
图20描绘了根据本发明的辐射发射器的第三示例性实施例的示意性俯视图。与根据图16和图17的实施例相比，图20中的台面包括三个台面部分M1、M2和M3，每个台面部分均具有单独的顶部触点61A、61B和61C。经由分配的顶部触点61A、61B和61C，三个台面部分M1、M2和M3可以被单独地操作，即并行地或连续地，例如在各个分配的时间帧中。
在图20的示例性实施例中，每个台面部分M1、M2和M3中的孔径40沿着相同的“分配部分的”纵向方向A1、A2或A3伸长。更具体地说，每个台面部分都有其单独分配的方向。孔径40在第一部分M1中的取向及其纵向方向A1相对于孔径40在第二部分M2中的取向及其纵向方向A2成60°夹角。
孔径40在第二部分M2中的取向及其纵向方向A2相对于孔径40在第三部分M3中的取向及其纵向方向A3成60°夹角。因此，孔径40在第三部分M3中的取向及其纵向方向A3也相对于孔径40在第一部分M1中的取向及其纵向方向A1成60°夹角。
换句话说，纵向方向A1、A2和A3相对于彼此成60°夹角。
孔径40的细长形状可导致辐射的偏振发射，使得每个台面部分M1、M2和M3发射具有特定偏振的辐射。由于台面部分M1、M2和M3可以单独操作，因此可以同时生成具有不同偏振的辐射，并且可以执行偏振复用以增加链路容量。
图21示出了根据本发明的辐射发射器的第四示例性实施例。与根据图20的实施例相比，图21的台面包括两个台面部分M1和M2，其中孔径40沿相同的“分配部分的”纵向方向A1和A2伸长。更具体地，每个台面部分M1和M2具有其单独分配的取向。纵向方向A1和A2相对于彼此成90°夹角。
由于孔径40的细长形状可能导致辐射的偏振发射，并且由于台面部分M1和M2可以单独操作，因此可以同时产生具有两个不同偏振的辐射，并且可以执行偏振复用以增加链路容量。
图22至图25示出了制造具有不同取向的孔径的示例性方法步骤。
图22示出了盲孔30的栅格。盲孔30的分布导致具有相似形状但具有不同取向的两个孔径，其使能发射偏振光，如上面关于图20和图21所讨论的。
盲孔30可以通过基于氯酸的干蚀刻工艺来蚀刻。根据工艺参数如温度和气流，氧化速度还可以取决于晶轴，变得各向异性，因此也影响所得到的孔径40的形状。
可以选择盲孔30之间的距离和盲孔30的大小以彼此靠近地放置足够数量的孔径40，以至于光发射可以耦合到如上面参考图16和图17讨论的多模光纤MMF的例如50μm或62.5μm纤芯。
图23示出了基于各向同性氧化的所得到的孔径40，其产生了圆形的氧化前沿32。在两个菱形形状的孔径40之后停止氧化，已经形成90°的取向差。
图24显示了蚀刻台面M之后得到的结构。
至少向下蚀刻沟槽TR到有源区13下方的最低可氧化中间层21(参见图2)，将台面M分成几个部分M1和M2，它们可以彼此独立地泵送，例如以上讨论的。
总而言之，上述示例性实施例涉及一种用于制造垂直腔面发射激光器(VCSEL)作为具有多个孔径40的辐射发射器100的方法，该多个孔径40在同一单个台面M的分开的台面部分M1、M2和/或M3中狭窄地间隔开。台面部分M1-M3可以同时操作，例如通过偏振复用的方式，以增加链路容量。可替代地，台面部分M1-M3可以被交替地操作，例如以针对变化的比特率选择最小的EDR。
VCSEL 100的制造可以基于在包含例如AlGaAs(优选地约98％的Al含量)孔径层的VCSEL晶圆中蚀刻窄孔30(例如5μm或更小)成每个孔之间的距离为几微米的规则阵列。孔30相对于彼此的布置是可变的并且取决于应用，例如以产生所得到的孔径的特定形状(例如，细长的)和/或特定取向。
例如AlO孔径40的氧化从盲孔30的内部渐进。孔阵列的轴的取向可以相对于晶轴改变，从而导致依赖于自限取向的氧化过程。新颖的VCSEL特性，包括增加的输出功率、定义的EDR和偏振，使数据能够以更高的比特率、更低的能量消耗在大光纤距离(约1km)上进行数据传输。
上述本发明的示例性实施例可具有以下特征和/或优点中的一个或更多个：
本发明的示例性实施例可以涉及一种用于制造垂直腔面发射激光器(VCSEL)的方法，所述VCSEL具有在单个台面M中狭窄间隔开的多个孔径，其可导致例如大光输出功率和小电阻的单模发射。
本发明的示例性实施例可以包括夹在两个分布式布拉格反射器(DBR)和至少一个氧化物层(类似于“常规”VCSEL结构)之间的有源区。高速氧化物限制的VCSEL的任何目前存在的外延结构都可以用于本发明的方法。与目前采用的VCSEL处理相比，氧化工艺可以是基于在晶圆表面上蚀刻任何形状的孔，从而暴露出一个或更多个氧化物层。这些孔作为横向氧化工艺的起点。
一个或更多个可氧化的中间层21-24的湿法氧化的速度可取决于Al含量、AlGaAs层厚度，最重要的是取决于晶体学方向。此外，它例如根据温度、总压力和水分压进行控制。
蚀刻的孔相对于彼此以及相对于晶轴的布置、它们之间的距离、以及最终对氧化参数的选择都会影响所得到的孔径的形状，并开启新的设计道路。氧化前沿可以是圆形或椭圆形的。所得到的孔可以具有菱形形状。
最终的处理步骤可包括台面M蚀刻、n型接触沉积、以及基于以下针对“普通”VCSEL开发的处理步骤的平坦化：
晶格匹配的DBR和适合湿法氧化的高Al含量层的生长使能GaAs/AlAs异质结构，并导致电流和光场受限。孔径不会在蚀刻台面M之后从外面开始被氧化，而是从孔的内部开始被氧化，首先被蚀刻成规则阵列。
盲孔相对于彼此以及相对于晶轴的布置是一个自由的设计参数。但是，所得到的孔径总是具有相同的大小。孔在一个方向和另一方向上的距离的差异可导致在两个方向上的氧化物直径的差异，并且如果需要，可以允许偏振发射。
氧化速度取决于晶轴。对氧化前沿的形状的影响会导致对所得到的孔径的形状产生影响。
由掩模限定的一系列孔与晶轴之间的对齐可以使能优化氧化物限制的孔径的形状，并允许控制所发射的光的偏振状态。
可以选择孔之间的距离(一个方向上为d1，另一方向上为d2)和孔的大小，以放置足够数量的孔径，使其彼此靠近，从而附加发射的光可以耦合到例如多模光纤(MMF)的50或62.5μm纤芯，优选地无需耦合光学器件。
光功率随孔径数量而线性增加。如果以激光器发射单模光的方式选择孔径的大小，则强度会随着孔径的数量而增加，这表明相同的波长、偏振和横向模式。电阻随着孔的数量类似地减小。总电阻Rt可通过以下公式用个体孔径的电阻Rx计算：
Figure BDA0003031857500000131
本发明的各种实施例和实施例的各个方面不仅应按照在本说明书中具体描述的顺序和上下文来理解，还应包括任何顺序及其任何组合。每当上下文需要时，以单数形式使用的所有词均应视为包括复数形式，反之亦然。每当上下文需要时，所有以词“和”列出的选项均应视为包括个词“或”，反之亦然，及其任意组合。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的多个实施例。申请人想要强调，每个实施例的每个特征可以与任何其他实施例组合或添加到其他实施例，以修改相应的实施例并创建附加的实施例。这些附加的实施例构成了本公开的一部分，并且因此，申请人可以就这些附加的实施例在程序的后期进一步提交专利权利要求。
此外，申请人想要强调的是，所附从属权利要求中的每一个的每个特征可以与本发明的独立权利要求中的任何一个以及本发明的从属权利要求中的任何其他(一个或更多个)进行组合(无论本发明的权利要求的结构如何)。因此，申请人可以在程序的后期进一步将专利权利要求引向其他权利要求组合。

Claims (15)

1.一种制造辐射发射器(100)的方法，所述方法包括以下步骤：
制造堆叠层(10)，其包括第一反射器(12)、至少一个中间层(21-24)、有源区(13)和第二反射器(14)；
局部氧化所述至少一个中间层(21-24)，从而在所述至少一个中间层(21-24)中形成至少一个未氧化的孔径(40)；以及
局部去除所述堆叠层(10)，从而形成台面(M)，其中所述台面(M)包括所述第一反射器(12)、所述至少一个未氧化的孔径(40)、所述有源区(13)和所述第二反射器(14)；
其特征在于，
在局部去除所述堆叠层(10)并形成所述台面(M)之前或之后，执行以下步骤：
在所述中间层(21-24)内部形成至少未氧化的第一孔径(40)和至少未氧化的第二孔径(40)；
在所述堆叠层(10)内部蚀刻沟槽(TR)，所述沟槽(TR)限定所述台面(M)的至少第一部分(M1)和所述台面(M)的至少第二部分(M2)，其中所述沟槽(TR)切断所述中间层(21-24)并将所述孔径(40)分开，使得所述第一孔径(40)位于所述台面(M)的第一部分(M1)中，所述第二孔径(40)位于所述台面(M)的第二部分(M2)中；以及
为每个部分(M1，M2)制造单独的电接触(61A，61B)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述中间层(21-24)内部形成至少两个孔径(40)的步骤包括：
垂直蚀刻所述堆叠层(10)内部的盲孔(30)，其中所述盲孔(30)至少垂直延伸至所述中间层(21-24)并暴露出所述中间层(21-24)；以及
经由所述盲孔(30)氧化部分所述中间层(21-24)，从而在所述中间层(21-24)内部形成所述孔径(40)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述中间层(21-24)的氧化经由所述盲孔(30)的侧壁(31)在横向方向上进行，其中从每个盲孔(30)开始，氧化前沿(32)沿径向向外移动，并且在整个中间层(21-24)被氧化之前终止蚀刻，从而形成所述孔径(40)，每个孔径(40)受至少三个氧化前沿(32)的限制。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述孔径(40)中的至少一个具有菱形形状，其中每条边由圆弧或椭圆弧形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述孔径(40)中的至少一个具有三角形形状，其中每条边由圆弧或椭圆弧形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述第一孔径(40)沿着第一方向(A1)伸长；
所述第二孔径(40)沿第二方向(A2)伸长；和
所述第一方向(A1)和所述第二方向(A2)形成有夹角。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一孔径(40)的纵轴垂直于所述第二孔径(40)的纵轴。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一孔径(40)的纵轴相对于所述第二孔径(40)的纵轴成60°夹角。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述台面(M)的第一部分(M1)中制造具有相同取向的至少两个孔径(40)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述台面(M)的第一部分(M1)中的孔径(40)沿相同的第一方向(A1)定向；和
所述台面(M)的第二部分(M2)中的孔径(40)沿着相同的第二方向(A2)定向，所述第二方向(A2)与所述第一方向(A1)不同。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述沟槽(TR)除限定所述第一部分(M1)和所述第二部分(M2)之外，所述沟槽(TR)还限定所述台面(M)的第三部分(M3)，
所述第一部分(M1)中的孔径(40)沿相同的第一方向(A1)定向；
所述第二部分(M2)中的孔径(40)沿相同的第二方向(A2)定向；
所述第三部分(M3)中的孔径(40)沿相同的第三方向(A3)定向；和
所述第一方向(A1)、所述第二方向(A2)和所述第三方向(A3)不同。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述台面(M)的第一部分(M1)具有第一光阻尼调节层(200)，其被制造在所述堆叠层(10)的顶部；
所述台面(M)的第二部分(M2)具有第二光阻尼调节层(201)，其被制造在所述堆叠层(10)的顶部；和
所述第一光阻尼调节层(200)的特性与所述第二光阻尼调节层(201)的特性不同。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
所述堆叠层(10)包括两个或两个以上中间层(21-24)；
所述中间层(21-24)中的至少一个形成在所述第一反射器(12)的内部或形成在所述第一反射器(12)与所述有源区(13)之间；和
所述中间层(21-24)中的至少一个形成在所述第二反射器(14)的内部或形成在所述第二反射器(14)与所述有源区(13)之间。
14.辐射发射器(100)，包括：
堆叠层(10)，其具有第一反射器(12)、至少一个孔径(40)、有源区(13)和第二反射器(14)，所述至少一个孔径(40)由部分被氧化、部分未被氧化的中间层(21-24)的未氧化材料形成；
其中，所述发射器(100)的台面(M)至少包括所述第一反射器(12)、未氧化的孔径(40)、所述有源区(13)和所述第二反射器(14)，其特征在于，
所述台面(M)包括由沟槽(TR)隔开的至少两个部分(M1，M2)，每个部分包括所述中间层(21-24)内部的至少一个孔径(40)；和
每个部分(M1，M2)通过单独的电接触。
15.根据权利要求14所述的辐射发射器(100)，其中：
所述发射器(100)包括光纤(MMF)；和
所述台面(M)光耦合到同一所述光纤(MMF)，所述台面(M)包括所述台面(M)的所有孔径(40)。
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