在晶圆级别集成的厚度检测装置和VCSEL单元的制备方法制造方法及图纸

公开了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置和VCSEL单元的制备方法，所述在晶圆级别集成的厚度检测装置的制备成本相对降低，并且，检测过程相对简单，使得通过所述厚度检测装置检测绝缘层的厚度的检测成本降低。而且，所述在晶圆级别集成的厚度检测装置可形成于VCSEL单元的制备过程中，可快速地监测形成于VCSEL激光器的激光出射路径上的绝缘层的厚度，以提高检测效率。高检测效率。高检测效率。

【技术实现步骤摘要】
在晶圆级别集成的厚度检测装置和VCSEL单元的制备方法


[0001]本申请涉及半导体激光器领域，更为具体地涉及在晶圆级别集成的厚度检测装置、用于VCSEL单元的厚度测量方法、VCSEL单元的制备方法。

技术介绍

[0002]VCSEL(Vertical
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Cavity Surface
‑
Emitting Laser，垂直腔面发射激光器) 是指在衬底的垂直方向上形成谐振腔，沿垂直方向出射激光的一种半导体激光器。
[0003]VCSEL激光器在其出射路径上具有绝缘层，所述绝缘层用于对出射的激光进行调制以使得出射激光的波长满足设计要求，例如，在正面出光的 VCSEL激光器中，在P
‑
DBR层的上方设有所述绝缘层。绝缘层的厚度和材料的选择将影响VCSEL激光器出射的激光的性能，因此，在制备过程中，需确保绝缘层的厚度满足设计要求，以保证VCSEL激光器的出光性能。
[0004]在现有的VCSEL制备工艺中，有一些用于检测该绝缘层的技术方案。例如，通过聚焦离子束(Focused Ion beam，FIB)和透射电子显微镜 (Transmission Electron Microscope，TEM)来检测该绝缘层的厚度。然而，该检测方案的检测费用昂贵，仅对VCSEL芯片的个别区域(例如，中心区域和边缘区域)进行检测的费用通常已高达上万元，对VCSEL芯片的每一区域进行检测则通常需要花费十万元以上。而且，该检测方案的检测时间较长，对单个样品(VCSEL芯片)进行检测需要2个小时左右。
[0005]因此，需要一种优化的厚度检测方案，以降低检测成本，提高检测效率。

技术实现思路

[0006]本申请的一个优势在于提供了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置、用于VCSEL单元的厚度测量方法、VCSEL单元的制备方法，其中，相较于聚焦离子束和透射电子显微镜，所述在晶圆级别集成的厚度检测装置的制备成本大幅度降低，并且，检测过程相对简单，使得通过所述厚度检测装置检测形成于VCSEL激光器的激光出射路径上的绝缘层的厚度的检测成本降低。
[0007]为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置，其包括：
[0008]第一电极；
[0009]与所述第一电极相间隔的第二电极，其中，在所述VCSEL单元的制备过程中，该绝缘层适于被等厚地形成于所述P
‑
DBR层，以及，所述第一电极与所述第二电极之间；以及
[0010]电连接于所述第一电极和所述第二电极的电阻元件，其中，所述电阻元件的至少一部分沿着该绝缘层的厚度方向延伸；
[0011]其中，该绝缘层的厚度适于基于所述第一电极和所述第二电极之间的电阻值、所述电阻元件的电阻率、所述电阻元件的长度，以及，所述电阻元件的横截面的长度和宽度来确定。
[0012]在根据本申请的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，该绝缘层适于以其一端形成于所述第一电极，其另一端形成于所述第二电极的方式形成于所述第一电极和所述第二电极之间。
[0013]在根据本申请的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述电阻元件包覆于该绝缘层。
[0014]在根据本申请的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述电阻元件包括沿着该绝缘层的厚度方向延伸于该绝缘层的第一部分，以及，自所述第一部分横向延伸的第二部分，其中，所述第一部分的高度等于该绝缘层的厚度，所述第二部分沿着该绝缘层的长度方向延伸于该绝缘层。
[0015]在根据本申请的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述第一部分的横截面积等于所述第二部分的横截面积。
[0016]在根据本申请的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述第一电极包括第一电极主体和自所述第一电极板向上延伸的第一电连接腿，所述第一电连接腿的上表面高于或齐平于所述P
‑
DBR层的上表面。
[0017]在根据本申请的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述第二电极包括第二电极主体和自所述第二电极板向上延伸的第二电连接腿，所述第二电连接腿的上表面高于或齐平于所述P
‑
DBR层的上表面。
[0018]根据本申请的另一个方面，提供了一种厚度测量方法，其包括：
[0019]测得所述第一电极和所述第二电极之间的电阻值，其中，在所述第一电极和所述第二电极之间设有与形成于P
‑
DBR层上的绝缘层等厚的绝缘层；以及
[0020]基于所述电阻值、所述电阻元件的电阻率、所述电阻元件的长度，以及所述电阻元件的横截面的长度和宽度计算形成于所述P
‑
DBR层上的所述绝缘层的厚度。
[0021]根据本申请的又一个方面，提供了一种VCSEL单元的制备方法，其包括：
[0022]提供一外延结构，所述外延结构自下而上包括：衬底层、N
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DBR层、有源区和P
‑
DRB层；
[0023]对所述外延结构进行蚀刻以形成至少两个台面结构和在所述两个台面结构之间形成向下延伸至所述N
‑
DBR层的收容腔，每个所述台面结构包括部分所述N
‑
DBR层、部分所述有源区和部分所述P
‑
DBR层；
[0024]在所述收容腔内设置至少一第一电极和分别与所述至少一第一电极对应的至少一第二电极，其中，所述至少一第一电极和所述至少一第二电极叠置于所述N
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DBR层，所述至少一第一电极中的每一所述第一电极和与其对应的所述第二电极相间隔；
[0025]在所述P
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DBR层，以及，所述至少一第一电极和所述至少一第二电极上形成等厚的绝缘层，其中，所述绝缘层的一端形成于所述第一电极，另一端形成于所述第二电极；
[0026]在形成于所述至少一第一电极和所述至少一第二电极的绝缘层上形成电连接于所述至少一第一电极和所述至少一第二电极的至少一电阻元件，其中，所述电阻元件的至少一部分沿着所述绝缘层的厚度方向延伸；
[0027]测得所述第一电极和所述第二电极之间的电阻值，并基于所述电阻值、所述电阻元件的电阻率、所述电阻元件的长度，以及所述电阻元件的横截面的长度和宽度计算出所述绝缘层的厚度；
[0028]在所述绝缘层的最终厚度满足预设要求后，在每个所述台面结构中所述有源区的上方形成限制层，所述限制层具有对应于所述有源区的限制孔；
[0029]蚀刻形成于所述P
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DBR层所述绝缘层的边缘部分并在被蚀刻的位置形成P型欧姆接触电阻；
[0030]在所述P型欧姆接触电阻上形成电连接于所述P型欧姆接触电阻的正电极，所述正电极形成对应于所述限制孔的出光孔；以及，
[0031]形成电连接于所述N
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DBR层的负电极，以形成包括至少一VCSEL单元的VCSEL芯片半成品。
[0032]在根据本申请的V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在晶圆级别集成的厚度检测装置，用于测量VCSEL单元中形成于P
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DBR层上的绝缘层的厚度，其特征在于，包括：第一电极；与所述第一电极相间隔的第二电极，其中，在所述VCSEL单元的制备过程中，该绝缘层适于被等厚地形成于所述P
‑
DBR层，以及，所述第一电极与所述第二电极之间；以及电连接于所述第一电极和所述第二电极的电阻元件，其中，所述电阻元件的至少一部分沿着该绝缘层的厚度方向延伸；其中，该绝缘层的厚度适于基于所述第一电极和所述第二电极之间的电阻值、所述电阻元件的电阻率、所述电阻元件的长度，以及所述电阻元件的横截面的长度和宽度来确定。2.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其中，该绝缘层适于以其一端形成于所述第一电极，其另一端形成于所述第二电极的方式形成于所述第一电极和所述第二电极之间。3.根据权利要求2所述的厚度检测装置，其中，所述电阻元件包覆于该绝缘层。4.根据权利要求3所述的厚度检测装置，其中，所述电阻元件包括沿着该绝缘层的厚度方向延伸于该绝缘层的第一部分，以及，自所述第一部分横向延伸的第二部分，其中，所述第一部分的高度等于该绝缘层的厚度，所述第二部分沿着该绝缘层的长度方向延伸于该绝缘层。5.根据权利要求4所述的厚度检测装置，其中，所述第一部分的横截面积等于所述第二部分的横截面积。6.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其中，所述第一电极包括第一电极主体和自所述第一电极板向上延伸的第一电连接腿，所述第一电连接腿的上表面高于或齐平于所述P
‑
DBR层的上表面。7.根据权利要求1所述的厚度检测装置，其中，所述第二电极包括第二电极主体和自所述第二电极板向上延伸的第二电连接腿，所述第二电连接腿的上表面高于或齐平于所述P
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DBR层的上表面。8.一种用于VCSEL单元的厚度测量方法，其特征在于，包括：测得第一电极和第二电极之间的电阻值，其中，在所述第一电极和所述第二电极之间设有与形成于P
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DBR层上的绝缘层等厚的绝缘层；以及基于所述电阻值、所述电阻元件的电阻率、所述电阻元件的长度，以及所述电阻元件的横截面的长度和宽度计算形成于所述P
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DBR层上的所述绝缘层的厚度。9.一种VCSEL单元的制备方法，其特征在于，包括：提供一外延结构，所述外延结构自下而上包括：衬底层、N
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DBR层、有源区和P
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DRB层；对所述外延结构进行蚀刻以形成至少两个台面结构和在所述两个台面结构之间形成向下延伸至所述N
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DBR层的收容腔，每个所述台面结构包括部分所述N
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DBR层、部分所述有源区和部分所述P
‑
DBR层；在所述收容腔内设置至少一第一电极和分别与所述至少一第一电极对应的至少一第二电极，其中，所述至少一第一电极和所述至少一第二电极叠置于所述N
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【专利技术属性】
技术研发人员：林珊珊，王立，李念宜，
申请(专利权)人：浙江睿熙科技有限公司，
类型：发明
国别省市：