快速验证VCSEL外延片的工艺方法技术

本发明专利技术公开了快速验证VCSEL外延片的工艺方法，具体为：在外延片正面沉积一层钝化层，进行正面第一道MESA光刻，形成MESA图层，然后使用ICP蚀刻机进行蚀刻，露出高铝层，再进行湿法氧化；然后进行第二道光刻，露出15

【技术实现步骤摘要】
快速验证VCSEL外延片的工艺方法


[0001]本专利技术属于芯片加工方法
，具体涉及快速验证VCSEL外延片的工艺方法。

技术介绍

[0002]在GaAs基VCSEL外延片生长完成后，外延厂商仅提供外延的波长及表面颗粒度参数，无法提供外延片的电性参数，如电压、光功率、阈值电流等。对于芯片厂商来说，外延厂所提供的参数不能验证外延片的质量好坏，只能让芯片厂流片后测试其性能，即验证外延片的质量好坏。
[0003]芯片厂拿到VCSEL外延片后，常规需要15
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20天进行流片，测试电性数据，如电压、光功率、电光转换效率、阈值电流等参数，根据电性数据来检验此外延片的质量。如果电性数据符合预期，芯片厂快速反馈给外延厂商，外延厂商根据电性结果进行外延工艺的调整，获取更优的外延片；如果电性没有符合预期，芯片没有激射或电性非常差，那么外延厂商等待了15
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20天后才获取结果，对调整外延工艺来说，时间周期太长，不利于外延工艺的提高。因此需要一种非常快速的芯片工艺，用非常短的时间(1
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3天)，制造出芯片，测试其电性，再快速反馈给外延厂商，其根据测试的电性进行外延工艺调整与优化，有利于提高外延厂商的竞争力与缩短研发周期。
[0004]常规的VCSEL芯片工艺有近100道工序，光刻工艺都有8
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9道，为了获得非常高的芯片良率，芯片制造周期长且工艺非常复杂，但是这不利于快速验证外延片的质量。对于芯片厂而言，开发一种制造周期非常短的工艺流程是非常紧迫的任务，能快速验证所购买的外延片的质量，节约时间与成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供快速验证VCSEL外延片的工艺方法，解决了现有外延片验证工艺方法周期过长的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：快速验证VCSEL外延片的工艺方法，具体操作步骤如下：
[0007]步骤1、利用清洗溶液对外延片进行清洗，外延片结构从下到上依次为：衬底、缓冲层、N型掺杂的DBR层、量子阱、高铝层、P型掺杂DBR层和欧姆接触层；
[0008]步骤2：将步骤1清洗后的外延片置于PECVD机台中，在外延片正面沉积一层钝化层，钝化层为Si3N4或者SiO2薄膜；
[0009]步骤3：将步骤2处理后的外延片进行正面第一道MESA光刻，在光刻胶层上形成MESA图层，然后使用ICP蚀刻机进行蚀刻，蚀刻出MESA台面，露出高铝层，然后进行去胶清洗处理，清洗干净；
[0010]步骤4：将步骤3清洗后的外延片放置于湿法氧化炉设备中进行湿法氧化；
[0011]步骤5：将步骤4处理后的外延片进行第二道光刻，使用涂LOR胶与正性光刻胶或者负性光刻胶搭配使用，光刻出15
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25微米的圆环，圆环内径区域是出光口，使光刻的形貌为
下面宽上面窄；
[0012]步骤6：将步骤5光刻后的外延片进行ICP蚀刻，蚀刻掉钝化层，蚀刻到外延片的P型欧姆接触层,从ICP蚀刻机台取出后，放入酸性液体里面进行清洁，清洗后的外延片放入蒸镀机台，正面蒸镀金属Ti/Pt/Au；正面金属蒸镀结束后，进行背面金属蒸镀Ni/Ge/Au，蒸镀结束后去胶清洗；
[0013]步骤7：完成步骤6后，将外延片放置快速退火炉中，进行退火处理，此时正面与背面形成比较好的欧姆接触；
[0014]步骤8：完成步骤7后，对此外延结构的晶圆进行电性测试，获得该外延片的电性数据。
[0015]本专利技术的特点还在于，
[0016]步骤1的清洗溶液包括丙酮、异丙醇和去离子水中的任意一种。
[0017]步骤2的钝化层厚度为10nm
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40nm；沉积温度为250℃
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350℃。
[0018]步骤4的湿法氧化1
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2小时，在300
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450℃的温度、流量为1
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3L/min的水汽条件下，氧化速率：0.5
‑
1um/min。
[0019]步骤5的涂LOR胶是一种水溶性的光刻胶，型号为SUN
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LOR001。
[0020]步骤7的退火温度为300℃
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500℃，退火时间：60s
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300s。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)采用新工艺流程，缩短了制造芯片的周期，使用了2道光刻，1道蚀刻，1道钝化薄膜。
[0023](2)芯片厂能快速验证所购买的外延片的质量，节约验证时间与成本。
[0024](3)芯片厂的快速验证的电性数据反馈给外延厂，外延厂能快速的优化外延结构，缩短产品的研发周期，提升外延厂的产品竞争力。
附图说明
[0025]图1是常规工艺制备的VCSEL芯片的SEM图；
[0026]图2是常规VCSEL芯片的制造流程图；
[0027]图3是本专利技术快速验证VCSEL芯片工艺制备的结构图；
[0028]图4(a)是常规工艺获得的VCSEL芯片(减薄+背金)的LIV曲线图；
[0029]图4(b)是本专利技术工艺获得的芯片(不减薄+背金)的LIV曲线图。
具体实施方式
[0030]本专利技术的快速验证VCSEL外延片的工艺方法，具体按照以下步骤实施：
[0031]步骤1、利用清洗溶液对外延片进行清洗，所述外延片结构从下到上依次为：衬底、缓冲层、N型掺杂的DBR层、量子阱、高铝层、P型掺杂DBR层和欧姆接触层；步骤1的清洗溶液包括丙酮、异丙醇和去离子水中的任意一种；
[0032]步骤2：将步骤1清洗后的外延片置于PECVD机台中，在所述外延片正面沉积一层钝化层，即Si3N4或者SiO2薄膜；步骤2的钝化层厚度为10nm
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40nm；沉积温度为250℃
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350℃；
[0033]步骤3：将步骤2处理后的外延片进行正面第一道MESA光刻，在光刻胶层上形成MESA图层，然后使用ICP蚀刻机进行蚀刻，蚀刻出MESA台面，露出高铝层，然后进行去胶清洗
处理，清洗干净；
[0034]步骤4：将步骤3清洗后的外延片放置于湿法氧化炉设备中进行湿法氧化；湿法氧化1
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2小时，在300
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450℃的温度、流量为1
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3L/min的水汽条件下，氧化速率：0.5
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1um/min；
[0035]步骤5：将步骤4处理后的外延片进行第二道光刻，使用涂LOR胶与正性光刻胶或者负性光刻胶搭配使用，光刻出15
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25微米的圆环，圆环内径区域是出光口，使光刻的形貌为下面宽上面窄；涂LOR胶是一种水溶性的光刻胶，型号为SUN
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LOR001；
[0036]步骤6：将步骤5光刻后的外延片进行ICP蚀刻，蚀刻掉钝化层，蚀刻到外延P型欧姆接触层,从ICP蚀刻机台取出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.快速验证VCSEL外延片的工艺方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1、利用清洗溶液对外延片进行清洗，所述外延片结构从下到上依次为：衬底、缓冲层、N型掺杂的DBR层、量子阱、高铝层、P型掺杂DBR层和欧姆接触层；步骤2：将步骤1清洗后的外延片置于PECVD机台中，在所述外延片正面沉积一层钝化层，所述钝化层为Si3N4或者SiO2薄膜；步骤3：将步骤2处理后的外延片进行正面第一道MESA光刻，在光刻胶层上形成MESA图层，然后使用ICP蚀刻机进行蚀刻，蚀刻出MESA台面，露出高铝层，然后进行去胶清洗处理，清洗干净；步骤4：将步骤3清洗后的外延片放置于湿法氧化炉设备中进行湿法氧化；步骤5：将步骤4处理后的外延片进行第二道光刻，使用涂LOR胶与正性光刻胶或者负性光刻胶搭配使用，光刻出15
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25微米的圆环，圆环内径区域是出光口，使光刻的形貌为下面宽上面窄；步骤6：将步骤5光刻后的外延片进行ICP蚀刻，蚀刻掉钝化层，蚀刻到外延片的P型欧姆接触层,从ICP蚀刻机台取出后，放入酸性液体里面进行清洁，清洗后的外延片放入蒸镀机台，正面蒸镀金属Ti/Pt/Au；正面金属蒸镀结束后，进行背面金属蒸镀Ni/Ge/Au，蒸镀结束后去胶清洗；步骤7：完成步骤6后，将外延片放置快速退火炉中，进行退火处理，此时...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，付鹏，赵恒，杨女燕，张文，
申请(专利权)人：陕西光电子先导院科技有限公司，
类型：发明
国别省市：