半导体装置制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置。公开了一种半导体装置(100,200,300,400,500)，包括：衬底(104)；所述衬底(104)上的第一反射器(106)；所述第一反射器(106)上的光发射层(107)，其中，所述光发射层(107)包括活动区域(108A

【技术实现步骤摘要】
半导体装置


[0001]本公开总体涉及半导体装置，并且尤其涉及光发射半导体装置，诸如垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

技术介绍

[0002]光发射半导体装置在集成电路、光学计算系统、光学记录和读出系统、电信、三维感测系统以及光检测和测距(LiDAR)系统的光学互连中具有广泛应用。在此类应用中使用的一些光发射半导体装置包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)、边缘发射激光器、量子级联激光器和发光二极管。
[0003]VCSEL是一类由p型材料与n型材料之间的PN结形成的半导体激光二极管。PN结形成活动区域。活动区域可以包括多个量子阱。当PN结被电流正向偏置时，以空穴和电子形式的自由载流子被注入到量子阱中。在足够的偏置电流下，注入的少数载流子形成产生光学增益的量子阱中的居量反转，这在谐振腔内用于引起VCSEL中发射激光。

技术实现思路

[0004]本公开涉及一种半导体装置，包括：衬底；所述衬底上的第一反射器；所述第一反射器上的光发射层，其中，所述光发射层包括活动区域，并且其中每个活动区域包括彼此不同的主要发射波长；对应的活动区域上的第二反射器；和对应的活动区域上的孔。
[0005]在一些实施例中，所述光发射层包含III
‑
V化合物半导体材料，该材料的氮原子浓度在V族材料的约0％和约5％之间。
[0006]在一些实施例中，所述光发射层包含III
‑
V化合物半导体材料，该材料的铟原子浓度在III族材料的约0％和约20％之间。
[0007]在一些实施例中，所述光发射层包含基于砷化镓的稀释氮化物半导体材料、基于磷化铟的稀释氮化物半导体材料或基于磷化镓的稀释氮化物半导体材料；以及其中，所述基于砷化镓的稀释氮化物半导体材料包括砷化镓氮化物(GaAsN)、铟镓砷化氮化物(InGaAsN)或铝镓锑化磷化氮化物(AlGaSbPN)。
[0008]在一些实施例中，所述光发射层包含镓铟氮化砷化锑化物(GaInNAsSb)，该镓铟氮化砷化锑化物的氮原子浓度在V族材料的约0％和约5％之间，铟原子浓度在III族材料的约0％和约20％之间，以及锑原子浓度在V族材料的约0％和约6％之间。
[0009]在一些实施例中，所述第二反射器中的每个第二反射器包括以交替配置布置的第一半导体层和第二半导体层的堆叠；其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层包含n型或p型掺杂剂；以及其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层包含彼此不同的基于III
‑
V化合物半导体的材料。
[0010]在一些实施例中，所述第一反射器包括以第一交替配置布置的第一半导体层和第二半导体层的堆叠；其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层包含n型或p型掺杂剂；其中，所述第二反射器中的每个第二反射器包括以第二交替配置布置的第三半导体层和第四
半导体层的堆叠；以及其中，所述第三半导体层和所述第四半导体层包含n型或p型掺杂剂。
[0011]在一些实施例中，所述第二反射器(114A
‑
C)中的每个第二反射器包括电介质层的堆叠；以及其中，所述电介质层的堆叠包含金属氧化物、金属硫化物、金属卤化物、氮氧化物或其组合。
[0012]在一些实施例中，所述半导体装置进一步包括在对应的活动区域上、在所述光发射层上、在所述光发射层下方、在所述孔上或在所述孔下方的隧道结结构。
[0013]在一些实施例中，每个孔包含III
‑
V化合物半导体材料，该材料的铝原子浓度在III族材料的约80％和约100％之间。
[0014]在一些实施例中，每个活动区域的主要发射波长小于约1700nm，并且其中，活动区域中的第一活动区域和第二活动区域的主要发射波长之间的差异范围从约1nm至约200nm。
[0015]在一些实施例中，所述半导体装置进一步包括在对应的第二反射器上的绝缘结构，其中，所述绝缘结构与对应的孔基本上对准。
[0016]在一些实施例中，所述半导体装置进一步包括在对应的第二反射器上的光栅结构，其中，所述光栅结构具有彼此不同的周期性图案，并且其中所述光栅结构包含聚合物材料。
[0017]在一些实施例中，所述半导体装置进一步包括：设置在所述衬底上的绝缘结构；和围绕对应的绝缘结构的接触结构。
[0018]在一些实施例中，所述半导体装置进一步包括：设置在所述衬底上的光栅结构；和围绕对应的光栅结构的接触结构。
附图说明
[0019]当与附图一起阅读时，从以下详细描述可以最好地理解本公开的各个方面。
[0020]图1
‑
图5图示了根据一些实施例的具有VCSEL阵列的MWLE半导体装置的截面视图。
[0021]图6是根据一些实施例的用于制造具有VCSEL阵列的MWLE半导体装置的方法的流程图。
[0022]图7
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图14图示了根据一些实施例的在其制造过程的各个阶段的具有VCSEL阵列的MWLE半导体装置的截面视图。
[0023]图15是根据一些实施例的用于制造具有VCSEL阵列的另一个MWLE半导体装置的方法的流程图。
[0024]图16
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图24图示了根据一些实施例的在其制造过程的各个阶段的具有VCSEL阵列的另一个MWLE半导体装置的截面视图。
[0025]图25是根据一些实施例的用于制造具有VCSEL阵列的MW背面发射半导体装置的方法的流程图。
[0026]图26
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图32图示了根据一些实施例的在其制造过程的各个阶段的具有VCSEL阵列的MW背面发射半导体装置的截面视图。
[0027]图33图示了根据一些实施例的具有VCSEL阵列的MWLE半导体装置的截面视图。
[0028]现在将参考附图来描述说明性实施例。在附图中，相似的参考数字通常指示相同、功能类似和/或结构类似的元素。除非另有说明，否则对具有相同标注的元素的讨论彼此适用。
具体实施方式
[0029]以下公开提供了多个不同的实施例或示例，用于实施提供的主题的不同特征。下面描述了组件和布置的具体示例，以简化本公开。当然，这些只是示例，而并非旨在限制。例如，在以下描述中用于在第二特征之上形成第一特征的过程可能包括其中第一和第二特征直接接触地形成的实施例，并且还可以包括其中可以在第一特征和第二特征之间形成附加特征以使得第一特征和第二特征可能不会直接接触的实施例。如本文所使用的，在第二特征上形成第一特征意味着与第二特征直接接触地形成第一特征。此外，本公开可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。这种重复本身并不能决定本文讨论的实施例和/或配置之间的关系。
[0030]诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上”等的空间相对术语可以在本文中使用以易于描述，来描述如图中所示的一个元素或特征与(一个或多个)另一个元素或(一个或多个)特征的关系。除了图中所描绘的取向之外，空间相对术语旨在涵盖在使用或操作中装置的不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置(100,200,300,400,500)，其特征在于，包括：衬底(104)；所述衬底(104)上的第一反射器(106)；所述第一反射器(106)上的光发射层(107)，其中，所述光发射层(107)包括活动区域(108A
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C)，并且其中每个活动区域(108A
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C)包括彼此不同的主要发射波长；对应的活动区域(108A
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C)上的第二反射器(114A
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C)；和对应的活动区域(108A
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C)上的孔(110A
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C)。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二反射器中的每个第二反射器包括以交替配置布置的第一半导体层和第二半导体层的堆叠。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一反射器包括以第一交替配置布置的第一半导体层和第二半导体层的堆叠；以及其中，所述第二反射器中的每个第二反射器包括以第二交替配置布置的第三半导体层和第四半导体层的堆叠。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二反射器(114A
‑
C)中的每个第二反射器包括电介质层的堆叠。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括在对应的活动区域上、在所述光发射层上、在所述光发射层下方、在所述孔上或在所述孔下方的隧道结结构。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，每个活动区域的主要发射波长小于1700nm，并且其中，活动区域中的第一活动区域和第二活动区域的主要发射波长之间的差异范围从1nm至200nm。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，进一步包括在对应的第二反射器(114A
‑
C)上的绝缘结构，其中，所述绝缘结构与对应的孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：IQE公开有限公司，
类型：新型
国别省市：