具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。

图3所示为进行修正前的主动区平台以及对该主动区平台进行侧壁氧化后形成的目标氧化孔径的示意图。修正前主动区平台平行于衬底的横截面为圆形，其半径为R，对该修正前主动区平台进行侧壁氧化，形成氧化孔径，所述氧化孔径的目标形状为半径为r的圆形。实际上，因为主动区平台不同方向的原子面密度不同，因此在主动区平台不同方向有不同的扩散速度，进而导致主动区平台不同方向的氧化速度不同，最终导致半径为R的主动区平台进行侧壁氧化后形成的氧化孔径并非是规则的圆形。而且，主动区平台采用不同的晶面，最终形成的氧化孔径的形状也有所不同。

实施例1

一种具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器，包括衬底、位于所述衬底之上的第一镜层、位于所述第一镜层之上的活化层和位于所述活化层之上的第二镜层，所述衬底采用GaAs材质，所述第一镜层为N型分布式布拉格反射镜(N-DBR)，所述第二镜层为P型分布式布拉格反射镜(P-DBR)，所述活化层为至少一个量子井(MQW)，在所述P-DBR靠近所述活化层的位置设置有氧化限制层，所述氧化限制层由Al组份高于95％的AlGaAs组成。也可以设置所述第一镜层为P-DBR，所述第二镜层为N-DBR。

所述第二镜层、所述活化层和靠近所述活化层的部分所述第一镜层经过蚀刻之后形成非圆柱形主动区平台，所述非圆柱形主动区平台的侧壁暴露所述氧化限制层。

在本实施例中，所述主动区平台采用110晶面。

图4所示为采用110晶面的半径为R的主动区平台经过侧壁氧化后实际形成的氧化孔径的形状示意图，该氧化孔径的实际形状近似为一椭圆形，该所述椭圆形的长轴与X轴(即衬底主平边方向)正向的夹角标记为∠1。

针对主动区平台采用110晶面的情况，在确定修正后主动区平台平行于衬底的横截面的形状的时候，应当综合考虑主动区平台不同方向上氧化速度的差别，使得经过蚀刻之后形成的所述非圆柱形主动区平台暴露的所述氧化限制层，其氧化速度最快的方向上需要氧化的路径最长，和/或，氧化速度最慢的方向上需要氧化的路径最短，最优的是，所述氧化限制层的各个径向经过相同的氧化时间后，所述氧化限制层未氧化的区域形成近似圆形或者近似正多边形的氧化孔径。结合图4可以发现，在所述椭圆形氧化孔径的长轴方向上，氧化限制层的氧化速度是最慢的，在所述椭圆形氧化孔径的短轴方向上，氧化限制层的氧化速度是最快的，因此才会造成圆柱形主动区平台经过侧壁氧化之后形成图4所述的近似椭圆形的氧化孔径。

图5所示为采用110晶面的经过修正后主动区平台的平行于衬底的横截面示意图。经过修正后的主动区平台，其平行于衬底的横截面的形状与修正前主动区平台实际形成的氧化孔径的形状相似，同样近似为一椭圆形，并且，旋转了角度角度的取值为修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的最短径向与最长径向的夹角度数。在本实施例中，角度的取值为90°，即经过旋转之后，修正后主动区平台的长轴方向与修正前主动区平台实际形成的氧化孔径的短轴方向相同，修正后主动区平台的短轴方向与修正前主动去平台实际形成的氧化孔径的长轴方向相同，由此使得修正后氧化限制层氧化速度最快的方向上需要氧化的路径最长，氧化速度最慢的方向上需要氧化的路径最短。

鉴于修正前主动区平台经过侧壁氧化后实际形成的氧化孔径的形状并非是规则的椭圆形，而且经过主动区平台修正之后，期望形成的氧化孔径的形状为与圆形或正多边形近似，因此，角度的取值在范围内即可实现目标，其中m为110晶面的对称轴数量，取值为2。

为使主动区平台修正后形成的氧化孔径的形状更规则，修正后主动区平台平行于所述衬底的横截面形状满足关系式：其中，Ra表示修正后主动区平台横截面最长径向长度，Rb表示修正后主动区平台横截面最短径向长度，a表示修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的最短径向长度，b表示修正前主动区平台实际形成的氧化孔径的最长径向长度，1＜R/r≤3.5。

考虑到制备VCSEL时，光罩制作以及对蚀刻工艺的要求，修正后的主动区平台平行于所述衬底的横截面可以直接设计为椭圆形或者设计为以圆锥曲线和多边形组合形成的近似椭圆形。

若对修正后主动区平台形成的氧化孔径的形状规则化要求不高，或者需要简化光罩制作，或者简化蚀刻工艺，可以直接将修正后的主动区平台设计为椭圆形；反之，可以以圆锥曲线、多边形或者其组合无限接近圆柱形主动区平台实际形成的氧化孔径的形状。

实施例2

与实施例1所不同的是，本实施例中，具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器的所述主动区平台采用111晶面。

图6所示为采用111晶面的半径为R的主动区平台经过侧壁氧化后实际形成的氧化孔径的形状示意图，该氧化孔径的实际形状近似为一顶角被圆润化处理的等边三角形，该所述等边三角形的中心到三条边的距离最短，到三个圆润化处理的顶角的距离最长。通过图6可以发现，修正前主动区平台氧化速度最快的方向为所述等边三角形中心垂直于其三条边的方向，氧化速度最慢的方向为所述等边三角形中心到各个圆润化处理的顶角的方向。

图7所示为采用111晶面的经过修正后主动区平台的平行于衬底的横截面示意图。经过修正后的主动区平台，其平行于衬底的横截面的形状为：圆被三条开口背向其圆心的曲线切割后剩余的部分(图7中的灰色区域所示)，且所述圆被所述曲线切割后剩余长度最短的三条半径方向与修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的中心到氧化孔径的边缘距离最长的三条路径的方向相一致。被切割的圆的半径为R，所述曲线切割圆半径的最长长度为Rc-Rs，其中所述Rc为修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的中心到氧化孔径的边缘的最长距离，Rs为修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的中心到氧化孔径的边缘的最短距离。

在本实施例中优选的是，所述三条曲线在所述圆内不相交。

在本实施例中优选的是，所述曲线为半径为R的圆弧。

作为另一种实施方式，所述曲线为圆锥曲线、多边形曲线或者其组合。

实施例3

与实施例1所不同的是，本实施例中，具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器的所述主动区平台采用112晶面。

图8所示为采用112晶面的半径为R的主动区平台经过侧壁氧化后实际形成的氧化孔径的形状示意图，该氧化孔径的实际形状近似为一顶角被圆润化处理的等腰三角形，该所述等腰三角形的中心到底边的距离最短，到两个圆润化处理的底角的距离最长。通过图8可以发现，修正前主动区平台氧化速度最快的方向为所述等腰三角形中心垂直于其底边的方向，氧化速度最慢的方向为所述等腰三角形中心到两个圆润化处理的底角的方向，并且所述等腰三角形的底边与衬底主平边方向近似平行。

图9所示为采用112晶面的经过修正后主动区平台的平行于衬底的横截面示意图。经过修正后的主动区平台，其平行于衬底的横截面的形状为：椭圆被三条开口背向其中心的曲线切割后剩余的部分(图9中的灰色区域所示)，且所述椭圆被所述曲线切割后，椭圆中心至边缘长度最短的两条路径方向与修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的中心到氧化孔径的边缘距离最长的两条路径的方向一致，另一条曲线上离椭圆中心距离最短的点位于所述椭圆的长轴上。

在本实施例中优选的是，所述椭圆上的点到椭圆中心的连线被所述曲线切割的最大长度为R1-R2，其中R2为修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的中心到与衬底主平边方位晶向近似平行的氧化孔径边缘的最短距离，R1为修正前主动区平台氧化后实际形成的氧化孔径的中心到氧化孔径的另一条边的最短距离。

在本实施例中优选的是，所述椭圆满足关系式：其中RA为所述椭圆长轴长度的1/2，RB为所述椭圆短轴长度的1/2，θ为修正后所述椭圆的中心至边缘长度最短的两条路径与所述椭圆的短轴的两个夹角中较小的一个夹角值。

在本实施例中优选的是，所述三条曲线在所述椭圆内不相交。

在本实施例中优选的是，所述曲线为半径为R的圆弧。

作为另一种实施方式，主动区平台采用112晶面，所述曲线为圆锥曲线、多边形曲线或者其组合。

实施例4

在本实施例中，具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器，在所述第一镜层和所述衬底之间还设置有电极接触层，在完成所述非圆柱形主动区平台的侧壁氧化之后，对剩余部分的所述第一镜层进行再次蚀刻，形成第二平台，所述第二平台的范围大于所述非圆柱形主动区平台，对所述非圆柱形主动区平台和所述第二平台的侧壁以及所述第二平台的上表面进行钝化，设置钝化层，在所述钝化层之外设置填充物，所述填充物可以采用填充物聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、SU-8、钛(Ti)、铂(Pt)、金(Au)中的至少一种。所述填充物包裹所述非圆柱形主动区平台和第二平台，形成圆堆形结构。在所述非圆柱形主动区平台上表面设置第一电极，在所述电极接触层未被所述填充物覆盖的区域引出第二电极。

除非圆柱形主动区平台之外的其他的VCSEL结构部分非是本发明的关键点，因此不对非圆柱形主动区平台之外的其他的结构设置做更具体的描述，本领域技术人员可以根据实际需要做出其他的设置或者变形。

实施例5

如图10所示，制备所述具备非圆柱形平台的垂直腔面发射激光器，包括步骤：

S1：晶片外延生长。在衬底上外延生长电极接触层，在所述电极接触层之上生长第一镜层，在第一镜层上生长活化层，在活化层上生长第二镜层。晶片外延生长可以采用分子束磊晶法或者有机金属气相沉积法或其他现有技术已经公开的其他方法，在生长所述第二镜层的过程中，在所述第二镜层靠近所述活化层的位置处生长所述氧化限制层，所述氧化限制层为Al摩尔含量在95％以上的AlGaAs层。

S2：设计光罩，使其可以用于在晶片表面形成所述的非圆柱形主动区平台的横截面图形。

根据晶片的晶面类型，设计光罩，使其可以在晶片表面形成与所述晶面类型相对应的非圆柱形主动区平台的横截面图形；

设计光罩之前，针对所述晶片的晶面类型，进行实验，实验中首先设置半径为R的圆柱形主动区平台，经过侧壁氧化后形成半径为r的目标氧化孔径的实验条件，然后采用所述实验条件获得半径为R的圆柱形平台经过侧壁氧化之后，实际形成的氧化孔径的形状以及相关方向、长度数据。

在本实施例中优选的是，针对同一晶面类型，进行多次实验，每次实验的条件设置相同，取多次实验结果的平均值或者拟合值为最终确定的该晶面类型的最终实验结果。

根据实验结果，设计符合要求的光罩。

S3：光刻。使用所述光罩进行光刻，在晶片上表面形成非圆柱形主动区平台的横截面图形。

S4：蚀刻，形成非圆柱形主动区平台，所述非圆柱形主动区平台侧壁暴露氧化限制层。采用现有的蚀刻工艺，按照步骤S3在所述晶片表面上形成的图形进行蚀刻，形成截面为椭圆形的非圆柱形主动区平台，应该确保在晶片生长过程中设置的所述氧化限制层暴露于所述主动区平台的侧壁上。

S5：氧化，对非圆柱形主动区平台侧壁进行氧化，形成氧化孔径。经经过蚀刻形成的所述截面为椭圆形的非圆柱形主动区平台进行侧壁氧化，使所述氧化限制层形成氧化铝层，进而对载流子的流动范围和光线的射出路径进行有效限制。

S6：钝化及填充物设置。针对蚀刻形成的非圆柱形主动区平台的侧壁进行钝化，对为制作主动区平台形成的凹陷区进行填充物设置。

S7：电极制备。

实施例6

为了验证所述非圆柱形主动区平台进行侧壁氧化后形成的氧化孔径的形状是否接近圆形或者正多边形，针对采用110晶面的主动区平台，进行对比试验。

实验中首先设计如图11a所示的圆形光罩，所述圆形光罩的直径R为36um，形成的氧化孔径的预期形状为圆形，直径r为8um。实际形成的氧化孔径的形状及尺寸如图11b所示，所述氧化孔径的形状近似为椭圆形，最长径向长度b为7.92um，最短径向长度a为6.04um，氧化孔径长度a与b的比值为6.04/7.92＝0.76，并且氧化孔径的最长径向与X轴的夹角的最小值近似为40度。

然后设计3种椭圆形光罩，设置图11b中的最长径向方向为椭圆形光罩的B轴方向，图11b中的最短径向方向为椭圆形光罩的A轴方向。3种椭圆形光罩的形状如图11c、11e和11g所示，其A轴长度、B轴长度、A轴长度与B轴长度的比值以及B轴与X轴的夹角∠1的度数如表1所示：

表1

在试验过程中，除所述光罩的形状及尺寸不同外，其余的试验条件均相同，采用上述3种椭圆形光罩分别在晶片上形成图形，按照所述图形进行蚀刻形成横截面为如图11c、11e和11g所示的非圆柱形主动区平台，进行主动区平台侧壁氧化，形成氧化孔径，观测每种光罩对应的氧化孔径的形状及尺寸，所得试验结果如图11d、11f和11h所示。

采用如图11c所示的光罩形成的主动区平台经过氧化后，形成的氧化孔径的形状及尺寸如图11d所示，所述氧化孔径沿A轴方向的长度a为3.95um，沿B轴方向的长度b为8.53um，氧化孔径长度a与b的比值为3.95/8.53＝0.46。可以发现氧化孔径的形状与椭圆形类似。

采用如图11e所示的光罩形成的主动区平台经过氧化后，形成的氧化孔径的形状及尺寸如图11f所示，所述氧化孔径沿A轴方向的长度a为8.88um，沿B轴方向的长度b为8.54um，氧化孔径长度a与b的比值为8.88/8.54＝1.03。可以发现氧化孔径的形状与圆形很接近，而且氧化孔径长度a与b的比值也证明了这一点。

采用如图11g所示的光罩形成的主动区平台经过氧化后，形成的氧化孔径的形状及尺寸如图11h所示，所述氧化孔径沿A轴方向的长度a为9.88um，沿B轴方向的长度b为8.20um，氧化孔径长度a与b的比值为9.88/8.20＝1.20。可以发现氧化孔径的形状与椭圆形类似。

通过试验结果可以看出，通过改变主动区平台的形状，采用本发明所述的主动区平台的形状，可以有效改善氧化孔径的形状，使氧化孔径的形状更加规则化，进而使激光器射出的光线更加规则。

以上试验结果仅仅是针对主动区平台采用110晶面的情形，用于说明通过改变主动区平台的形状可以改变氧化孔径的形状，针对其他晶面的主动区平台的试验，不再进行赘述，本领域技术人员可以根据本申请的技术方案进行设计及验证。

应当理解，除了蚀刻形成侧壁需要进行氧化的非圆柱形主动区平台之外，本领域技术人员可以根据需要对激光器的其他结构做多种改变，也可以根据需要对所述非圆柱形主动区平台的横截面进行多种设计，而这些改变和设计都不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。