用于形成垂直腔面发射激光器的多相生长序列的制作方法

用于形成垂直腔面发射激光器的多相生长序列
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年12月31日提交的美国临时专利申请第63/132,843号的优先权，该申请题为“稀氮化物激光器的优化配置和生长序列”，其内容通过引用整体结合于此。
技术领域
3.本公开总体上涉及垂直腔面发射激光器(vcsel)和用于形成vcsel的多相生长序列。


背景技术：

4.诸如垂直腔面发射激光器的垂直发射装置是一种激光器，其中光束在垂直于基板表面的方向上发射(例如，从半导体晶片的表面垂直发射)。多个垂直发射装置可以用公共基板排列成阵列。


技术实现要素：

5.在一些实施方式中，使用多相生长序列形成vcsel装置的方法包括：在基板上形成第一反射镜；在第一反射镜上形成有源区；在有源区上形成氧化孔(oa)层；在oa层的表面上形成间隔物；以及在间隔物上形成第二反射镜，其中：在多相生长序列的分子束外延(mbe)阶段期间，使用分子束外延工艺形成有源区；并且在多相生长序列的金属有机化学气相沉积(mocvd)阶段期间，使用金属有机化学气相沉积工艺形成第二反射镜。
6.在一些实施方式中，使用多相生长序列形成vcsel装置的方法包括：在基板上形成第一反射镜；在第一反射镜的表面上形成第一间隔物；在第一间隔物上形成有源区；在有源区上形成oa层；在oa层的表面上形成第二间隔物；以及在第二间隔物上形成第二反射镜，其中：在多相生长序列的第一mocvd阶段期间，使用mocvd工艺形成第一反射镜和第一间隔物；在多相生长序列的分子束外延阶段，使用分子束外延工艺形成有源区；并且在多相生长序列的第二金属有机化学气相沉积阶段期间，使用第二金属有机化学气相沉积工艺形成第二反射镜。
7.在一些实施方式中，使用多相生长序列形成vcsel装置的方法包括：在基板上形成第一反射镜；在第一反射镜上形成有源区；在有源区上形成oa层；在oa层的表面上形成间隔物；在间隔物上形成第二反射镜；以及在第二反射镜上形成盖层，其中：在所述多相生长序列的分子束外延阶段期间，使用mbe工艺形成所述有源区、所述oa层和所述间隔物；并且在多相生长序列的mocvd阶段期间，使用mocvd工艺形成第二反射镜和盖层。
8.在一些实施方式中，使用多相生长序列形成vcsel装置的方法包括：在基板上形成第一反射镜；在第一反射镜的表面上形成第一间隔物；在第一间隔物上形成有源区；在有源区上形成oa层；在oa层的表面上形成第二间隔物；在第二间隔物上形成第二反射镜；以及在第二反射镜上形成盖层，其中：在多相生长序列的第一mocvd阶段期间，使用mocvd工艺形成第一反射镜和第一间隔物；在多相生长序列的分子束外延阶段，使用mbe工艺形成有源区；
并且在多相生长序列的第二mocvd阶段期间，使用第二mocvd工艺形成第二反射镜和盖层。
附图说明
9.图1是本文所述的示例性垂直腔面发射激光器(vcsel)装置的示意图。
10.图2是本文描述的另一个示例性vcsel装置的示意图。
11.图3是用于形成vcsel装置的多相生长序列的示例实现方式的示意图。
12.图4是用于形成vcsel装置的多相生长序列的另一示例实现方式的示意图。
13.图5a-5b是使用本文描述的多相生长序列形成的vcsel装置的部分的示例实现方式的示意图。
具体实施方式
14.示例实现方式的以下详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。
15.传统的激光装置可以通过在基板上沉积不同的材料层来制造。例如，单个沉积工艺(例如，金属有机化学气相沉积(mocvd)工艺或分子束外延(mbe)工艺)可用于在基板上形成一组反射器和有源区。然而，沉积工艺通常可能适合于形成一些层，例如反射器，但不适用于其他层，例如有源区(反之亦然)。在一些情况下，这在常规激光器装置内产生低质量的层和/或结构，这引入了缺陷或允许缺陷通过常规激光器装置传播。这可能降低传统激光器装置的性能、可制造性和/或可靠性。
16.本文所述的一些实施方式提供了用于形成垂直腔面发射激光器(vcsel)的多相生长序列。在一些实施方式中，多相生长序列包括在第一mocvd阶段使用第一mocvd工艺在基板上形成第一组层和/或结构，在mbe阶段使用mbe工艺形成第二组层和/或结构，以及在第二mocvd阶段使用第二mocvd工艺形成第三组层和/或结构。第一组层和/或结构可以包括第一反射镜，第二组层和/或结构可以包括有源区(例如，稀氮化物有源区或具有砷化铟镓(ingas)或砷化铟(inas)量子点层的有源区)，第三组层和/或结构可以包括第二反射镜。在一些实施方式中，多相生长序列包括在mbe阶段使用mbe工艺在基板上形成第一组层和/或结构，在mocvd阶段使用mocvd工艺形成第二组层和/或结构。第一组层和/或结构可以包括第一反射镜和有源区(例如，稀氮化物有源区或具有ingas或inas量子点层的有源区)，第二组层和/或结构可以包括第二反射镜。
17.这样，使用多相生长序列能够在垂直腔面发射激光器装置内形成高质量的层和/或结构。例如，在mocvd阶段，使用形成高质量反射镜(例如，高质量分布式布拉格反射器)的mocvd工艺来形成第一反射镜和/或第二反射镜。作为另一个例子，在mbe阶段使用形成高质量有源区(例如，具有稀氮化物量子阱和/或ingaas或inas量子点层的高质量有源区)的mbe工艺来形成有源区。因此，在垂直腔面发射激光器装置内产生高质量的层和/或结构降低了缺陷的可能性或缺陷通过垂直腔面发射激光器装置传播的可能性。因此，与使用单一沉积工艺形成的垂直腔面发射激光器装置相比，使用多相生长序列形成垂直腔面发射激光器装置改善了垂直腔面发射激光器装置的性能、可制造性和/或可靠性。
18.图1是本文描述的示例性垂直腔面发射激光器装置100的示意图。例如，垂直腔面发射激光器装置100可以包括短波红外(swir)垂直腔面发射激光器装置、氧化物限制垂直
腔面发射激光器装置、注入限制垂直腔面发射激光器装置、台面限制垂直腔面发射激光器装置、顶部发射垂直腔面发射激光器装置或底部发射垂直腔面发射激光器装置。在一些实施方式中，垂直腔面发射激光器装置100可以被配置为发射输出光束(例如，输出激光束)。例如，该装置可以被配置为发射波长在近红外范围内的输出光束(例如，输出光束的波长在1200-1600纳米的范围内)。如图1所示，垂直腔面发射激光器装置100可以包括基板102、第一反射镜104、有源区106、氧化孔(oa)层108、第二反射镜110和/或盖层112。
19.基板102可以包括其上生长图1所示的其他层和/或结构的基板。基板102可以包括半导体材料，例如砷化镓(gaas)、磷化铟(inp)、锗(ge)和/或另一种类型的半导体材料。在一些实施方式中，基板可以是n掺杂基板，例如n型gaas基板、n型inp基板或n型ge基板。
20.第一反射镜104可以设置在基板102上。例如，第一反射镜104可以设置在基板102的表面上(例如，直接设置在基板102的表面上)，或者设置在基板102和第一反射镜104之间的一个或多个中间层或结构上(例如，一个或多个间隔物、一个或多个覆层和/或其他示例)。第一反射镜104可以包括反射器，例如电介质dbr或半导体dbr。例如，第一反射镜104可以包括一组交替的半导体层，例如一组交替的gaas层和铝砷化镓(algaas)层，或者一组交替的低铝(al)百分比algaas层和高铝百分比algaas层。在一些实施方式中，第一反射镜104可以是n掺杂dbr。例如，第一反射镜104可以包括一组交替的n掺杂gaas(n-gaas)层和n掺杂algaas(n-algaas)层。
21.有源区106可以设置在第一反射镜104上。例如，有源区106可以设置在第一反射镜104的表面上(例如，直接设置在第一反射镜104的表面上)，或者设置在第一反射镜104和有源区106之间的一个或多个中间层(例如，一个或多个间隔物、一个或多个覆层和/或其他示例)上。有源区106可以包括一个或多个层，其中电子和空穴复合以发射光(例如，作为输出光束)并限定垂直腔面发射激光器装置100的发射波长范围。例如，有源区106可以包括一个或多个量子阱，例如至少一个稀氮化物量子阱(例如，砷化镓铟氮化物(gainnas)量子阱和/或砷化镓铟锑氮化物(gainnassb)量子阱)，和/或一个或多个量子点层，例如至少一个砷化镓铟(ingaas)或砷化铟(inas)量子点层。
22.氧化孔层108可以设置在有源区106上。例如，氧化孔层108可以设置在有源区106的表面上(例如，直接设置在有源区106的表面上)，或者设置在有源区106和氧化孔层108之间的一个或多个中间层(例如，一个或多个间隔物、一个或多个覆层和/或其他示例)上。氧化孔层108可以包括与控制由垂直腔面发射激光器装置100发射的输出光束的一个或多个特性相关联的一组层。例如，oa层108可以包括一个或多个层，以增强载流子的横向限制，控制输出光束的光学限制，和/或扰动输出光束的光学模式(例如，以期望的方式影响模式图案)。一个或多个层可以包括一组交替的氧化层和非氧化层，例如一组交替的氧化铝(alo)层和gaas层。
23.第二反射镜110可以设置在oa层108上。例如，第二反射镜110可以设置在(例如，直接设置在)oa层108的表面上，或者设置在oa层108和第二反射镜110之间的一个或多个中间层(例如，一个或多个间隔物、一个或多个覆层和/或其他示例)上。第二反射镜110可以包括反射器，例如电介质dbr或半导体dbr。例如，第二反射镜110可以包括一组交替的半导体层，例如一组交替的gaas层和algaas层或者一组交替的低铝百分比algaas层和高铝百分比algaas层。在一些实施方式中，第二反射镜110可以是p掺杂的dbr。例如，第二反射镜110可
以包括一组交替的p掺杂gaas(p-gaas)层和p掺杂algaas(p-algaas)层。
24.盖层112可以设置在第二反射镜110上。例如，盖层112可以设置在第二反射镜110的表面上(例如，直接设置在第二反射镜110的表面上)，或者设置在第二反射镜110和盖层112之间的一个或多个中间层(例如，一个或多个间隔层、一个或多个覆层和/或其他示例)上。盖层112可以促进输出光束从垂直腔面发射激光器装置100的表面(例如，顶面)发射。盖层112可以包括半导体材料，例如gaas、ingaas、inp和/或另一种类型的半导体材料。在一些实施方式中，盖层112可以是未掺杂的盖层(例如，以便于从垂直腔面发射激光器装置100的金属层传导)。例如，在其他示例中，覆盖层112可以包括未掺杂的gaas和/或未掺杂的inp。在一些实施方式中，盖层112可以是p掺杂的盖层(例如，将第二反射镜110的光学特性与设置在盖层112的表面上的另一层相匹配)。例如，盖层112可以包括p掺杂的gaas(p-gaas)和/或p掺杂的ingaas(p-ingaas)，以及其他示例。
25.在一些实施方式中，如本文所述，可以使用多相生长序列来形成垂直腔面发射激光器装置100。例如，如图1所示，第一反射镜104可以在多相生长序列的第一mocvd阶段期间使用第一mocvd工艺(也称为金属-有机气相外延(movpe)工艺)形成，并且有源区106可以在多相生长序列的mbe阶段期间使用mbe工艺(例如，利用氮气(n2))形成。可以在mbe阶段期间使用mbe工艺或者在多相生长序列的第二mocvd阶段期间使用第二mocvd工艺(例如，与第一mocvd工艺相同或不同)来形成氧化孔层108。第二反射镜110和盖层112可以在第二mocvd阶段期间使用第二mocvd工艺形成。作为另一示例，第一反射镜104、有源区106和氧化孔层108可以在mbe阶段期间使用mbe工艺形成，第二反射镜110和盖层112可以在mocvd阶段期间使用mocvd工艺形成。
26.如上所述，图1是作为一个例子提供的。其他示例可能与关于图1描述的不同。实际上，与图1所示的相比，垂直腔面发射激光器装置100可以包括附加的层和/或元件、更少的层和/或元件、不同的层和/或元件、或者不同排列的层和/或元件。
27.图2是本文描述的示例性垂直腔面发射激光器装置200的示意图。例如，垂直腔面发射激光器装置200可以包括swir垂直腔面发射激光器装置、氧化物限制垂直腔面发射激光器装置、注入限制垂直腔面发射激光器装置、台面限制垂直腔面发射激光器装置、顶部发射垂直腔面发射激光器装置或底部发射垂直腔面发射激光器装置。在一些实施方式中，垂直腔面发射激光器装置200可以被配置成发射输出光束(例如，输出激光束)。例如，该装置可以被配置为发射波长在近红外范围内的输出光束(例如，输出光束的波长在1200-1600纳米的范围内)。如图2所示，垂直腔面发射激光器装置100可以包括基板202、第一反射镜204、有源区206、氧化孔层208、隧道结210、第二反射镜212和/或盖层214。
28.基板202可以包括其上生长图2所示的其他结构的基板。基板202可以与关于图1描述的基板102相同或相似。例如，基板202可以包括半导体材料，例如gaas、inp、ge和/或另一种类型的半导体材料。在一些实施方式中，基板可以是n掺杂基板，例如n型gaas基板、n型inp基板或n型ge基板。
29.第一反射镜204可以设置在基板202上。例如，第一反射镜204可以设置在基板202的表面上(例如，直接设置在基板202的表面上)，或者设置在基板202和第一反射镜204之间的一个或多个中间层上。第一反射镜204可以与关于图1描述的第一反射镜104相同或相似。例如，第一反射镜204可以包括反射器，例如包括一组交替电介质层的电介质dbr反射镜，或
者包括一组交替gaas层和algaas层的半导体dbr。在一些实施方式中，第一反射镜204可以是n掺杂dbr。例如，第一反射镜204可以包括一组交替的n掺杂gaas(n-gaas)层和n掺杂algaas(n-algaas)层。
30.有源区206可以设置在第一反射镜204上。例如，有源区206可以设置在(例如，直接设置在)第一反射镜204的表面上，或者设置在第一反射镜204和有源区206之间的一个或多个中间层上。有源区206可以与关于图1描述的有源区106相同或相似。例如，有源区206可以包括一个或多个量子阱，例如至少一个稀氮化物量子阱(例如，gainnas量子阱和/或gainnassb量子阱)，和/或一个或多个量子点层，例如至少一个ingaas或inas量子点层。
31.氧化孔层208可以设置在有源区206上。例如，氧化孔层208可以设置在(例如，直接设置在)有源区206的表面上，或者设置在有源区206和氧化孔层208之间的一个或多个中间层上。oa层208可以与参考图1描述的oa层108相同或相似。例如，oa层208可以包括一组交替的氧化层和非氧化层，例如一组交替的alo层和gaas层。
32.隧道结210可以设置在oa层208上。例如，隧道结210可以设置在(例如，直接设置在)oa层208的表面上，或者设置在oa层208和隧道结210之间的一个或多个中间层上。隧道结210可以被配置成将空穴注入有源区206。在一些实施方式中，隧道结210可以包括一组高度掺杂交替半导体层，例如一组交替的高n掺杂半导体层和高p掺杂半导体层。例如，隧道结210可以包括一组交替的高n掺杂gaas(n
–‑
gaas)层和高p掺杂algaas(p -algaas)层(反之亦然)。
33.第二反射镜212可以设置在隧道结210上。例如，第二反射镜212可以设置在(例如，直接设置在)隧道结210的表面上，或者设置在隧道结210和第二反射镜212之间的一个或多个中间层上。第二反射镜212可以与关于图1描述的第二反射镜110相同或相似。例如，第二反射镜212可以包括反射器，例如包括一组交替电介质层的电介质dbr反射镜，或者包括一组交替gaas层和algaas层的半导体dbr。在一些实施方式中，第二反射镜212可以是n掺杂dbr。例如，第二反射镜212可以包括一组交替的n掺杂gaas(n-gaas)层和n掺杂algaas(n-algaas)层。
34.盖层214可以设置在第二反射镜212上。例如，盖层214可以设置在第二反射镜212的表面上(例如，直接设置在第二反射镜212的表面上)，或者设置在第二反射镜212和盖层214之间的一个或多个中间层(例如，一个或多个间隔物、一个或多个覆层和/或其他示例)上。盖层214可以促进输出光束从垂直腔面发射激光器装置200的表面(例如，顶面)发射。盖层214可以包括半导体材料，例如gaas、ingaas、inp和/或另一种类型的半导体材料。在一些实施方式中，盖层214可以是未掺杂的盖层(例如，以便于从垂直腔面发射激光器装置200的金属层传导)。例如，盖层214可以包括未掺杂的gaas和/或未掺杂的inp等。在一些实施方式中，盖层214可以是n掺杂盖层(例如，将第二反射镜212的光学特性与设置在盖层214表面上的另一层相匹配)。例如，盖层214可以包括n掺杂的gaas(n-gaas)和/或n掺杂的ingaas(n-ingaas)，以及其他示例。
35.在一些实施方式中，如本文所述，可以使用多相生长序列来形成垂直腔面发射激光器装置200。例如，如图2所示，可以在多相生长序列的第一mocvd阶段期间使用第一mocvd工艺形成第一反射镜204，并且可以在多相生长序列的mbe阶段期间使用mbe工艺(例如，利用n2)形成有源区206。可以在mbe阶段期间使用mbe工艺或者在多相生长序列的第二mocvd
阶段期间使用第二mocvd工艺(例如，与第一mocvd工艺相同或不同)来形成氧化孔层208。隧道结210、第二反射镜212和盖层214可以在第二mocvd阶段期间使用第二mocvd工艺形成。作为另一个示例，第一反射镜204、有源区206和氧化孔层208可以在mbe阶段期间使用mbe工艺形成，隧道结210、第二反射镜212和盖层214可以在mocvd阶段期间使用mocvd工艺形成。
36.如上所述，图2是作为例子提供的。其他示例可能与关于图2描述的不同。实际上，与图2所示的那些相比，垂直腔面发射激光器装置200可以包括附加的层和/或元件、更少的层和/或元件、不同的层和/或元件、或者不同排列的层和/或元件。
37.图3是用于形成垂直腔面发射激光器装置(例如，与参考图1-2描述的垂直腔面发射激光器装置100或垂直腔面发射激光器装置200相同或相似的垂直腔面发射激光器装置)的多相生长序列的示例实现方式300的图。如图3所示，垂直腔面发射激光器装置可以通过形成基板302、第一反射镜304、第一间隔物306、第一中间盖308、有源区310、氧化孔层312、第二间隔物314、第二中间盖316、隧道结318、第二反射镜320和/或盖层322来形成。基板302、第一反射镜304、有源区310、氧化孔层312、隧道结318、第二反射镜320和/或盖层322可以与本文参考图1-2描述的相应结构和/或层相同或相似。
38.如图3所示，多相生长序列可以包括第一mocvd阶段330。在第一mocvd阶段330期间，第一mocvd工艺可用于形成外延结构的一层或多层(例如，其将成为垂直腔面发射激光器装置)。例如，如图3所示，第一mocvd工艺可用于在基板302上形成第一反射镜304，在第一反射镜304上形成第一间隔物306的第一部分，和/或在第一间隔物306的第一部分上形成第一中间盖308。第一间隔物306可以被配置成将垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波与再生长界面对准，如本文结合图5a进一步描述的。在一些实施方式中，第一间隔物306可以包括一个或多个未掺杂的半导体层，例如一个或多个未掺杂的gaas层和/或一个或多个n掺杂的gaas层。第一中间盖308可以包括与防止第一反射镜304和/或第一间隔物306氧化相关联的一组层(例如，在第一mocvd阶段330和mbe阶段345之间的过渡期间)。在一些实施方式中，第一中间盖308可以包括一个或多个半导体层，例如包括砷化铟(inas)的一个或多个层。
39.如图3中进一步所示，在第一mocvd阶段330结束之后，多相生长序列可以包括在过渡时期期间执行的一个或多个过渡处理步骤(例如，在第一mocvd阶段330之后和mbe阶段345之前要执行的一个或多个步骤)。如附图标记335所示，多相生长序列可以包括移除(或导致移除)第一中间盖308。例如，由第一mocvd阶段330形成的外延结构可以从mocvd处理环境物理移动到mbe处理环境。在外延结构已经移动到mbe处理环境之后，不再需要第一中间盖308来保护第一反射镜304和/或第一间隔物306。因此，多相生长序列可包括蒸发、蚀刻或另一移除工艺，以从外延结构移除第一中间盖308。附加地或替代地，如附图标记340所示，多相生长序列可以包括清洗外延结构的表面(例如，外延结构的顶面)。例如，多相生长序列可以包括使用氢(h和/或h )等离子体清洗工艺。以这种方式，可以从外延结构的表面去除缺陷(例如，当第一间隔物306存在于外延结构中时，第一间隔物306的再生长表面，或者当第一间隔物306不存在于外延结构中时，第一反射镜304的顶表面)。
40.如图3进一步所示，多相生长序列可以包括mbe阶段345。在mbe阶段345期间，mbe工艺可用于形成外延结构的一个或多个层(例如，在基板302上)。例如，如图3所示，mbe工艺可用于在第一间隔物306的第一部分上形成第一间隔物306的第二部分(例如，完全形成第一间隔物306)、在第一间隔物306上的有源区310、在有源区310上的氧化孔层312、在氧化孔层
312上的第二间隔物314的第一部分和/或在第二间隔物314的第一部分上的第二中间盖316。第二间隔物314可以被配置成将垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波与再生长界面对准，如本文结合图5b进一步描述的。在一些实施方式中，第二间隔物314可以包括一个或多个未掺杂的半导体层，例如一个或多个未掺杂的gaas层、一个或多个n掺杂的gaas层和/或一个或多个p掺杂的gaas层。第二中间盖316可以包括与防止第一反射镜304、第一间隔物306、有源区310、氧化孔层312和/或第二间隔物314的氧化相关联的一组层(例如，在mbe阶段345和第二mocvd阶段360之间的过渡期间)。在一些实施方式中，第二中间盖316可以包括一个或多个半导体层，例如包括inas和/或砷(as)的一个或多个层。
41.如图3中进一步所示，在mbe阶段345结束之后，多相生长序列可以包括在过渡时期执行的一个或多个过渡处理步骤(例如，在mbe阶段345之后和第二mocvd阶段360之前执行的一个或多个步骤)。如附图标记350所示，多相生长序列可以包括移除(或导致被移除)第二中间盖316。例如，由第一mocvd阶段330和mbe阶段345形成的外延结构可以从mbe处理环境物理移动到另一mocvd处理环境(例如，与上述mocvd处理环境相同或不同)。在外延结构已经移动到另一个mocvd处理环境之后，不再需要第二中间盖316来保护第一反射镜304、第一间隔物306、有源区310、氧化孔层312和/或第二间隔物314。因此，多相生长序列可包括蒸发、蚀刻或另一移除工艺，以从外延结构移除第二中间盖316。附加地或替代地，如附图标记355所示，多相生长序列可以包括清洗外延结构的表面(例如，外延结构的顶面)。例如，多相生长序列可以包括使用氢(h和/或h )等离子体清洗工艺。以这种方式，可以从外延结构的表面去除缺陷(例如，当第二间隔物314存在于外延结构中时，第二间隔物314的再生长表面，或者当第二间隔物314不存在于外延结构中时，oa层312的顶表面)。
42.如图3进一步所示，多相生长序列可以包括第二mocvd阶段360。在第二mocvd阶段360期间，第二mocvd工艺可用于形成外延结构的一层或多层。例如，如图3所示，第二mocvd工艺可用于在第二间隔物314的第一部分上形成第二间隔物314的第二部分(例如，完全形成第二间隔物315)、第二间隔物314上的隧道结318、隧道结318上的第二反射镜320和/或第二反射镜320上的盖层322。因此，在第二mocvd阶段330结束后，形成垂直腔面发射激光器装置(例如，包括由第一mocvd阶段330、mbe阶段345和第二mocvd阶段360形成的外延结构)。
43.如上所述，图3作为一个例子提供。其他示例可能与关于图3描述的不同。在实践中，与图3所示的那些相比，多相生长序列可以包括形成附加的层和/或元件、更少的层和/或元件、不同的层和/或元件、或者不同地布置的层和/或元件。
44.图4是用于形成垂直腔面发射激光器装置(例如，与参考图1-2描述的垂直腔面发射激光器装置100或垂直腔面发射激光器装置200相同或相似的垂直腔面发射激光器装置)的多相生长序列的示例实现方式400的图。如图4所示，可以通过形成基板402、第一反射镜404、有源区406、氧化孔层408、间隔物410、中间盖412、隧道结414、第二反射镜416和/或盖层418来形成垂直腔面发射激光器装置。基板402、第一反射镜404、有源区406、氧化孔层408、中间盖412、隧道结414、第二反射镜416和/或盖层418可以与这里结合图1-3描述的相应结构和/或层相同或相似。
45.如图4所示，多相生长序列可以包括mbe阶段420。在mbe阶段420期间，mbe工艺可用于形成外延结构的一层或多层(例如，其将成为垂直腔面发射激光器装置)。例如，如图4所示，mbe工艺可用于在基板402上形成第一反射镜404，在第一反射镜404上形成有源区406，
在有源区406上形成氧化孔层408，在氧化孔层408上形成间隔物410的第一部分，和/或在间隔物410的第一部分上形成中间盖412。间隔物410可以被配置成将垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波与再生长界面对准，如本文结合图5b进一步描述的。在一些实施方式中，间隔物410可以包括一个或多个未掺杂的半导体层，例如一个或多个未掺杂的gaas层、一个或多个n掺杂的gaas层和/或一个或多个p掺杂的gaas层。中间盖412可以包括与防止第一反射镜404、有源区406、氧化孔层408和/或间隔物410的氧化相关联的一组层(例如，在mbe阶段420和mocvd阶段435之间的过渡期间)。在一些实施方式中，中间盖412可以包括一个或多个半导体层，例如包括inas和/或as的一个或多个层。
46.如图4中进一步所示，在mbe阶段420结束之后，多相生长序列可以包括在过渡时期期间执行的一个或多个过渡处理步骤(例如，在mbe阶段420之后和mocvd阶段435之前要执行的一个或多个步骤)。如附图标记425所示，多相生长序列可以包括移除(或导致移除)中间盖412。例如，由mbe阶段420形成的外延结构可以从mbe处理环境物理移动到mocvd处理环境。在外延结构已经移动到mocvd处理环境之后，不再需要中间盖412来保护第一反射镜404、有源区406、氧化孔层408和/或间隔物410。因此，多相生长序列可包括蒸发、蚀刻或另一移除工艺，以从外延结构移除中间盖412。附加地或替代地，如附图标记430所示，多相生长序列可以包括清洗外延结构的表面(例如，外延结构的顶面)。例如，多相生长序列可以包括使用氢(h和/或h )等离子体清洗工艺。以这种方式，可以从外延结构的表面去除缺陷(例如，当间隔物410存在于外延结构中时，间隔物410的再生长表面，或者当间隔物410不存在于外延结构中时，oa层408的顶表面)。
47.如图4进一步所示，多相生长序列可以包括mocvd阶段435。在mocvd阶段435期间，mocvd工艺可用于形成外延结构的一层或多层。例如，如图4所示，mocvd工艺可用于在间隔物410的第一部分上形成间隔物410的第二部分(例如，完全形成间隔物410)、间隔物410上的隧道结414、隧道结414上的第二反射镜416和/或第二反射镜416上的盖层418。因此，在mocvd阶段435结束后，形成垂直腔面发射激光器装置(例如，包括由mbe阶段420和mocvd阶段435形成的外延结构)。
48.如上所述，图4是作为例子提供的。其他示例可能与参考图4描述的不同。实际上，与图4中所示的那些相比，多相生长序列可以包括形成附加的层和/或元件、更少的层和/或元件、不同的层和/或元件、或者不同地布置的层和/或元件。
49.图5a-5b是使用本文描述的多相生长序列(例如，关于图3-4)形成的垂直腔面发射激光器装置(例如，与参考图1-2描述的垂直腔面发射激光器装置100或垂直腔面发射激光器装置200相同或相似的垂直腔面发射激光器装置)的部分的示例实现方式500和520的示意图。如图5a所示，在实现方式500中，垂直腔面发射激光器装置可以包括基板502、第一反射镜504、第一间隔物506和/或有源区508(例如，它们与本文参考图1-4描述的相应结构和/或层相同或相似)。如图5a进一步所示，第一间隔物506可以包括在第一反射镜504中。例如，第一反射镜504可以包括第一组层510(例如，一组交替的gaas层和algaas层)和第二组层512(例如，一组交替的gaas层和algaas层，或者gaas或algaas的单层)，并且第一间隔物506可以设置在第一组层510和第二组层512之间。以这种方式，第一间隔物506可以在形成第一反射镜504时形成(例如，使用本文描述的多相生长序列)，而不是在形成第一反射镜504之后形成为单独的层或结构。
50.如图5a进一步所示，第一间隔物506的光学厚度可以等于垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波516的四分之一波长(λ)的奇数倍。例如，第一间隔物506的光学厚度可以是1/4λ、3/4λ或5/4λ等等。这样，第一间隔物506的光学厚度使得再生长界面514与垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波的局部最小值一致。再生长界面514可以是在垂直腔面发射激光器装置内的位置，该位置指示垂直腔面发射激光器装置从mocvd阶段转移到mbe阶段的位置(例如，如本文参照图3所述)。再生长界面514可以通过在开始mbe阶段之前移除盖和/或清洁垂直腔面发射激光器装置来形成(例如，如本文中关于图3和附图标记335和340所述)。作为mbe阶段的一部分，可以在再生长界面514上形成一个或多个附加层，以替换第一间隔物506和/或第一反射镜504的任何层，这些层在移除盖和/或清洁垂直腔面发射激光器装置时可能已经被移除。
51.如图5b所示，在实施方式520中，垂直腔面发射激光器装置可以包括氧化孔层522、第二间隔物524和/或第二反射镜526(例如，它们与本文结合图1-4描述的相应结构和/或层相同或相似)。如图5b进一步所示，第二间隔物524可以包括在第二反射镜526中。例如，第二反射镜526可以包括一组层528(例如，一组交替的gaas层和algaas层)，并且第二间隔物524可以设置在该组层528的一端，在该组层528和oa层522之间。以这种方式，第二间隔物524可以在形成第二反射镜526时形成(例如，使用这里描述的多相生长序列)，而不是在形成oa层522之后形成为单独的层或结构。
52.如图5b进一步所示，第二间隔物524的光学厚度可以等于垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波530的四分之一波长(λ)的奇数倍。例如，第二间隔物524的光学厚度可以是1/4λ、3/4λ或5/4λ等等。这样，第二间隔物524的光学厚度使得再生长界面532与垂直腔面发射激光器装置的光场的驻波的局部最小值一致。再生长界面532可以是在垂直腔面发射激光器装置内的位置，该位置指示垂直腔面发射激光器装置从mbe阶段转移到mocvd阶段的位置(例如，如这里结合图3-4所述)。再生长界面532可以通过在开始mocvd阶段之前移除盖和/或清洁vcsel装置来形成(例如，如本文中关于图3和附图标记350和355和/或图4和附图标记425和430所述)。作为mocvd阶段的一部分，可以在再生长界面532上形成一个或多个附加层，以替换第二间隔物524和/或氧化孔层522的任何层，当移除盖和/或清洁垂直腔面发射激光器装置时，这些层可能已经被移除。
53.如上所述，图5a-5b是作为例子提供的。其他示例可能与关于图5a-5b描述的不同。实际上，与图5a-5b所示的那些相比，垂直腔面发射激光器装置可以包括附加的层和/或元件、更少的层和/或元件、不同的层和/或元件、或者不同排列的层和/或元件。
54.前述公开内容提供了说明和描述，但不旨在穷举或将实施方式限制于所公开的精确形式。可以根据上述公开进行修改和变化，或者可以从实现方式的实践中获得修改和变化。此外，这里描述的任何实现方式都可以被组合，除非前述公开明确地提供了一个或多个实现方式不能被组合的理由。
55.即使特征的特定组合在权利要求中被引用和/或在说明书中被公开，这些组合并不旨在限制各种实现方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中没有具体叙述和/或说明书中没有公开的方式组合。尽管本文列出的每个从属权利要求可以直接依赖于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。如这里所使用的，涉及项目列表中的“至少一个”的短语是指那
些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“a、b或c中的至少一个”意在涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及相同项目的多个的任意组合。
56.除非明确描述，否则这里使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，冠词“该”旨在包括与冠词“该”相关联的一个或多个项目，并且可以与“该一个或多个”互换使用。此外，如本文所用，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目或相关和不相关项目的组合)，并且可以与“一个或多个”互换使用。当只打算一个项目时，使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如本文所用，术语“具有”、“包括”、“包含”等意在是开放式术语。此外，短语“基于”意在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“或”在串联使用时旨在包括在内，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“仅其中之一”结合使用)。此外，为了便于描述，这里可以使用空间上相对的术语，例如“下方”、“下方”、“底部”、“上方”、“上方”、“顶部”等，来描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所示的方向之外，空间相关术语旨在包括使用或操作中的设备、装置和/或元件的不同方向。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方向)，并且这里使用的空间相对描述符同样可以被相应地解释。