垂直腔面发射激光器及其形成方法技术

本申请提供一种垂直腔面发射激光器及其形成方法，所述垂直腔面发射激光器包括：基板、第一镜、主动层、氧化层、孔隙、第二镜、高对比度光栅、钝化层。第一镜，位于基板之上。主动层，位于第一镜之上。氧化层，位于主动层之上。孔隙，位于主动层之上，孔隙被氧化层包围。第二镜，位于孔隙及氧化层之上。高对比度光栅，位于第二镜之上，高对比度光栅包括第一光栅零件及第二光栅零件，且第一光栅零件及第二光栅零件彼此之间相隔空气间隙；以及钝化层，位于高对比度光栅之上，位于第一光栅零件的顶表面上的钝化层的第一厚度大于第一光栅零件的第一侧壁上的钝化层的第二厚度。的钝化层的第二厚度。的钝化层的第二厚度。

【技术实现步骤摘要】
垂直腔面发射激光器及其形成方法


[0001]本专利技术实施例涉及一种垂直腔面发射激光器(vertical
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cavity surface
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emitting laser，VCSEL)，且特别涉及一种高对比度光栅垂直腔面发射激光器(high
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contrast grating vertical
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cavity surface
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emitting laser，HCG VCSEL)以及其形成方法。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器为半导体激光二极管，其激光束沿着垂直于其表面的方向发射。垂直腔面发射激光器可于生产过程中进行测试。垂直腔面发射激光器广泛使用于各领域之中，例如光纤通讯及生物识别。
[0003]高对比度光栅可用以部分或完全取代垂直腔面发射激光器中的分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector，DBR)。高对比度光栅垂直腔面发射激光器可以更薄、更轻，且可减少制造成本。高对比度光栅垂直腔面发射激光器装置中高对比度光栅上的钝化层为必要的，以保护下方的结构，且对于高对比度光栅垂直腔面发射激光器的效能至关重要。
[0004]虽然现有的垂直腔面发射激光器对于原目的来说已经足够，其并非在各个面向皆令人满意，并需被改善。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：基板、第一镜、主动层、氧化层、孔隙、第二镜、高对比度光栅、钝化层。第一镜，位于基板之上。主动层，位于第一镜之上。氧化层，位于主动层之上。孔隙，位于主动层之上，孔隙被氧化层包围。第二镜，位于孔隙及氧化层之上。高对比度光栅，位于第二镜之上，高对比度光栅包括第一光栅零件及第二光栅零件，且第一光栅零件及第二光栅零件彼此之间相隔空气间隙；以及钝化层，位于高对比度光栅之上，位于第一光栅零件的顶表面上的钝化层的第一厚度大于第一光栅零件的第一侧壁上的钝化层的第二厚度。
[0006]本专利技术实施例亦提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：基板。第一分布式布拉格反射器，位于基板之上。第一主动层，位于第一分布式布拉格反射器之上。第一氧化层，位于主动层之上。孔隙，位于主动层之上，孔隙被第一氧化层围绕。第二分布式布拉格反射器，位于孔隙及第一氧化层之上。高对比度光栅，位于第二分布式布拉格反射器之上，高对比度光栅包括光栅零件，所述光栅零件突出
[0007]位于第二分布式布拉格反射器之上的第二氧化层；以及钝化层，位于光栅零件及第二氧化层之上，钝化层在光栅零件的顶表面上的第一厚度大于钝化层在两邻近光栅零件之间的第二氧化层上的第二厚度。
[0008]本专利技术实施例又提供了一种形成垂直腔面发射激光器的方法，包括：提供半导体结构，半导体结构包括基板、第一镜于基板之上、主动层于第一镜之上、第一氧化层于主动
层之上、孔隙于主动层之上，且被第一氧化层围绕，以及第二镜于孔隙及第一氧化层之上。此方法亦包括形成高对比度光栅于半导体结构的第二镜之上，高对比度光栅包括光栅零件彼此相隔。此方法亦包括形成钝化层于光栅零件之上，钝化层于光栅零件的顶表面上的第一厚度大于钝化层于光栅零件的侧壁上的第二厚度。
附图说明
[0009]以下将配合附图详述本专利技术实施例。应注意的是，各种特征部件并未按照比例绘制且仅用以说明示例。事实上，器件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本专利技术实施例的技术特征。
[0010]图1A
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图1H、图1I
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1、图1J是根据一些实施例绘示出的形成垂直腔面发射激光器各阶段的剖面图。
[0011]图1I
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2及图1I
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3是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器的放大剖面图。
[0012]图2是根据一些实施例绘示出的修改的垂直腔面发射激光器的放大剖面图。
[0013]图3A及图3B
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1是根据一些实施例绘示出的可选的垂直腔面发射激光器的剖面图。
[0014]图3B
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2是根据一些实施例绘示出的可选的垂直腔面发射激光器的放大剖面图。
[0015]图4是根据一些实施例绘示出的可选的垂直腔面发射激光器的剖面图。
[0016]附图标记说明：
[0017]10a,10b,10c,10d:垂直腔面发射激光器
[0018]100:基板
[0019]102:第一镜
[0020]104:主动层
[0021]106:氧化层
[0022]108:孔隙
[0023]109:第二镜
[0024]110:半导体层
[0025]112:半导体层
[0026]114:氧化层
[0027]115:膜层
[0028]116:膜层
[0029]118:接点金属
[0030]120:高对比度光栅
[0031]120a:光栅零件
[0032]120a':低部
[0033]120a”:上部
[0034]122:钝化层
[0035]122a:第一子层
[0036]122b:第二子层
[0037]122P:突出部分
[0038]124:金属层
[0039]126:开口
[0040]128:开口
[0041]400:半导体层
[0042]402:第一绝缘层
[0043]404:沟槽
[0044]406:第二绝缘层
[0045]407:隔离区域
[0046]408:第三绝缘层
[0047]410:第四绝缘层
[0048]412:第五绝缘层
[0049]G1:空气间隙
[0050]T1,T2,T3:厚度
[0051]S1:间距
[0052]H1,H2:高度
具体实施方式
[0053]以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本专利技术实施例叙述了一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本专利技术实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
[0054]此外，其中可能用到与空间相对用词，例如“在
…
下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些空间相对用词是为了便于描述图示中一个(些)器件或特征部件与另一个(些)器件或特征部件之间的关系，这些空间相对用词包括使用中或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：一基板；一第一镜，位于所述基板之上；一主动层，位于所述第一镜之上；一氧化层，位于所述主动层之上；一孔隙，位于所述主动层之上，其中所述孔隙被所述氧化层包围；一第二镜，位于所述孔隙及所述氧化层之上；一高对比度光栅，位于所述第二镜之上，其中所述高对比度光栅包括一第一光栅零件及一第二光栅零件，且所述第一光栅零件及所述第二光栅零件彼此之间相隔一空气间隙；以及一钝化层，位于所述高对比度光栅之上，其中位于所述第一光栅零件的一顶表面上的所述钝化层的一第一厚度大于所述第一光栅零件的一第一侧壁上的所述钝化层的一第二厚度。2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，以所述钝化层部分填充所述空气间隙。3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述高对比度光栅的一上部包括一第一材料，以及所述高对比度光栅的一下部包括与所述第一材料不同的一第二材料。4.根据权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一材料包括一III
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V族化合物半导体或一金属，且所述第二材料包括一绝缘体。5.根据权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一材料的一第一折射率大于所述第二材料的一第二折射率。6.根据权利要求3所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述钝化层的一底表面低于所述第一材料及所述第二材料之间的一界面。7.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述钝化层包括氮化硅、氧化铝、或上述的组合。8.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述钝化层包括一第一子层于所述高对比度光栅之上，以及一第二子层于所述第一子层之上。9.根据权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一子层衬于所述第一光栅零件的所述顶表面以及所述第一光栅零件的所述第一侧壁。10.根据权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第二子层衬于所述第一光栅零件的所述第一侧壁、所述第一子层的一侧壁、及所述第一子层的一顶表面。11.根据权利要求8所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一子层或所述第二子层包括氮化硅，以及所述第一子层或所述第二子层的另一个包括氧化铝。12.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述第一光栅零件及所述第二光栅零件之间所述第二镜上的所述钝化层的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈禹钧，黄裕轩，张家达，
申请(专利权)人：稳懋半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：