具备倒装结构的垂直腔面发射激光器、垂直腔面发射激光器阵列制造技术

本实用新型专利技术提供一种具备倒装结构的垂直腔面发射激光器、垂直腔面发射激光器阵列，所述V C S E L包括衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层和设置于所述活化层之上的第二镜层，所述第二镜层之上设置钼金属层，所述第二镜层与所述钼金属层之间设置有上电极层，所述衬底与所述第一镜层之间设置有蚀刻制止层，所述蚀刻制止层材质不同于所述衬底材质，所述衬底设置光窗用于光线射出，且所述衬底的非光窗区域设置底部电极。所述V C S E L阵列包括至少2个所述V C S E L。本实用新型专利技术金属散热层制备简单，且适宜制作高功率阵列V C S E L芯片。L芯片。L芯片。

【技术实现步骤摘要】
具备倒装结构的垂直腔面发射激光器、垂直腔面发射激光器阵列


[0001]本技术涉及半导体领域，具体涉及具备倒装结构的VCSEL、 VCSEL阵列。

技术介绍

[0002]VCSEL是英文Vertical Cavity Surface Emitting Laser的简称，中文名称为垂直腔面发射激光器，又称垂直共振腔表面放射激光或者面射型激光。VCSEL的基本结构主要包括四部分，分别为衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层、和设置于所述活化层之上的第二镜层。
[0003]图1显示了VCSEL制作的主流工艺流程，第(1)步进行晶片外延生长，即在衬底100上外延生长第一镜层110，在第一镜层110上生长活化层120，在活化层120上生长第二镜层130；第(2)步进行刻蚀形成平台；第(3)步进行氧化，形成氧化限制层140；第(4)步在第二镜层 130上沉积形成第一电极150；第(5)步在第一镜层110上沉积形成第二电极160。当前高功率阵列VCSEL芯片的制作是一个主流方向，高功率阵列芯片的散热问题是必须解决的一个关键问题，否则会造成芯片被烧毁。因此很多对VCSEL制作的主流工艺进行改进的工艺出现，形成了一些具备高导热特性的VCSEL结构。
[0004]申请号为201910787390.4的中国专利技术专利申请公开了一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，所述垂直腔面发射激光器包括基底结构及金属连接层，基底结构包括至少一个氧化孔窗口，已通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层位于基底结构上，金属连接层包括与氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度。具备该专利技术的结构的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化窗口的保护。但是该专利技术中的金属连接层位于VCSEL出射光线的一侧，当采用该专利技术的方法和结构制作阵列VCSEL芯片的时候，因为各个平台之间沟槽的存在导致金属连接层制作困难，因此不适宜制作高功率阵列VCSEL芯片。

技术实现思路

[0005]本技术提供了一种具备倒装结构的VCSEL、VCSEL阵列，其对金属散热层的位置进行调整，使金属散热层制备简单，且适宜制作高功率阵列VCSEL芯片。
[0006]本技术的第一方面提供一种具备倒装结构的VCSEL，包括衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层和设置于所述活化层之上的第二镜层，所述第二镜层之上设置钼金属层，所述第二镜层与所述钼金属层之间设置有上电极层，所述衬底与所述第一镜层之间设置有蚀刻制止层，所述蚀刻制止层材质不同于所述衬底材质，所述衬底设置光窗用于光线射出，且所述衬底的非光窗区域设置底部电极。
[0007]优选的是，所述钼金属层厚度为50～250微米，采用金属键合工艺设置于所述上电
极层之上。
[0008]上述任一方案优选的是，所述第二镜层、所述活化层及靠近所述活化层的部分所述第一镜层设置载流子限制区。
[0009]上述任一方案优选的是，所述载流子限制区采用主动区平台蚀刻及平台侧壁氧化工艺设置。
[0010]上述任一方案优选的是，所述主动区平台之外的区域设置有填充物，所述填充物的填充高度与所述主动区平台的高度之比r的取值范围为0.8 ≤r≤1.2，所述上电极层设置于所述填充物和所述第二镜层之上。
[0011]上述任一方案优选的是，所述填充物包括聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)、SU
‑
8、钛(Ti)、铂(Pt)、金(Au)中的至少一种。
[0012]上述任一方案优选的是，所述载流子限制区采用离子植入工艺设置。
[0013]上述任一方案优选的是，所述上电极层设置于离子植入区和所述第二镜层之上。
[0014]上述任一方案优选的是，减薄所述衬底，在所述衬底对应于所述载流子限制区的位置设置光窗，除所述光窗之外的所述衬底下层设置底部电极。
[0015]本技术的第二方面提供一种具备倒装结构的VCSEL阵列，其包括至少2个所述的具备倒装结构的VCSEL。
[0016]本技术的具备倒装结构的VCSEL、VCSEL阵列的制备方法包括步骤：
[0017]晶片外延生长，在衬底上外延生长蚀刻制止层，在所述蚀刻制止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；
[0018]制作载流子限制区，并制作上电极层；
[0019]在所述上电极层之上制作钼金属层；
[0020]衬底减薄，在衬底上进行光窗开孔，并在非光窗区域进行下电极制作。
[0021]优选的是，所述制备方法还包括依据所需的VCSEL数目对经过前述工艺的晶片进行切割/劈裂。
[0022]上述任一方案优选的是，采用红外线对准光刻工艺在所述衬底上确定光窗的位置。
[0023]上述任一方案优选的是，采用湿法蚀刻工艺对所述衬底进行光窗开孔。
[0024]采用本技术的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器、激光器阵列，金属散热层制备简单，且适宜制作高功率阵列VCSEL芯片，同时对电极制作工艺也进行了简化，对光刻工艺精度要求降低。
附图说明
[0025]图1为VCSEL制作的主流工艺流程示意图。
[0026]图2为按照本技术的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器的一优选实施例的结构示意图。
[0027]图3为如图2所示的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器构成的激光器阵列的一优选实施例结构示意图。
[0028]图4为制作如图2所述激光器或图3所示的激光器阵列的制备方法的流程示意图。
[0029]图5为按照本技术的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器阵列另一实施例的
结构示意图。
[0030]图6为制作如图5所示的激光器阵列的制备方法的的流程示意图。
[0031]图中标号说明：
[0032]100
‑
衬底，110
‑
第一镜层，120
‑
活化层，130第二镜层，140
‑
氧化限制层，150
‑
第一电极，160
‑
第二电极；
[0033]200
‑
钼金属层，210
‑
上电极层，220
‑
填充物，230
‑
蚀刻制止层，240
‑ꢀ
底部电极，250
‑
光窗；
[0034]500
‑
离子植入区。
具体实施方式
[0035]为了更好地理解本技术，下面结合具体实施例对本技术作详细说明。
[0036]实施例1
[0037]如图2所示，具备倒装结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具备倒装结构的垂直腔面发射激光器，包括衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层和设置于所述活化层之上的第二镜层，其特征在于，所述第二镜层之上设置钼金属层，所述第二镜层与所述钼金属层之间设置有上电极层，所述衬底与所述第一镜层之间设置有蚀刻制止层，所述蚀刻制止层材质不同于所述衬底材质，所述衬底设置光窗用于光线射出，且所述衬底的非光窗区域设置底部电极。2.如权利要求1所述的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述钼金属层厚度为50～250微米。3.如权利要求2所述的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第二镜层、所述活化层及靠近所述活化层的部分所述第一镜层设置载流子限制区。4.如权利要求3所述的具备倒装结构的垂直腔面发射激光器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方照诒，郭浩中，潘德烈，
申请(专利权)人：北京金太光芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：