[發(fā)明專利]垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法及垂直腔面發(fā)射激光器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010499463.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN111600200B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范謙;倪賢鋒;華斌;崔瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州漢驊半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/183
• 分類號(hào): H01S5/183;H01S5/187;H01S5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法和垂直腔面發(fā)射激光器，所述垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法包括：分別提供形成有介質(zhì)膜DBR和第一鍵合層的第一襯底以及形成有阻擋層、重?fù)诫s層、有源層、電流限制層、砷化物DBR的第二襯底；將第三襯底膠粘在砷化物DBR上；去除第二襯底和阻擋層；將重?fù)诫s層和介質(zhì)膜DBR鍵合；去除第三襯底；形成P型電極接觸結(jié)構(gòu)；形成N型電極接觸結(jié)構(gòu)。在第一襯底上直接生長介質(zhì)膜DBR，在第二襯底上形成砷化物DBR，并采用鍵合工藝得到最終的VCSEL，這樣不僅提高了VCSEL的工作波長范圍，也降低了外延工藝的難度，同時(shí)也降低了器件對(duì)外延均勻性的要求，提高了晶圓制程的良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法及垂直腔面發(fā)射激光器。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體激光器分邊發(fā)射型和垂直發(fā)射型兩種，即激光的發(fā)射方向是沿著平行于襯底的方向還是垂直于襯底的方向。垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）屬于垂直發(fā)射型的一種，它將兩個(gè)分布式布拉格反射鏡（DBR）分別置于激光有源層的上下兩測，通過外延材料生長的方法調(diào)節(jié)DBR的反射率，使得激光腔體諧振處于垂直方向，從而達(dá)到垂直發(fā)射的目的。VCSEL因具有同光纖的連接效率高、其制造工藝同傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝匹配、功耗低和輸出功率調(diào)節(jié)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于光纖通信領(lǐng)域。

參考圖1，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的經(jīng)典的基于砷化鎵材料體系的VCSEL結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)典的基于砷化鎵材料體系的VCSEL結(jié)構(gòu)包括：依次堆疊的N型接觸電極52、砷化鎵襯底10、N型DBR21、有源層30、電流限制層40、P型DBR22及P型接觸電極51，其中所述N型DBR21和所述P型DBR22通常均可以由數(shù)十對(duì)高/低折射率材料薄層構(gòu)成，例如AlGaAs/GaAs或者AlAs/GaAs等等，由于為了保證所述N型DBR21和所述P型DBR22的高反射率，器件對(duì)各層的厚度均勻性以及材料的折射率均勻性的要求都非常高，但每層的厚度都達(dá)到激光波長的1/4，因此所述N型DBR21和所述P型DBR22的總體厚度通常均達(dá)到數(shù)個(gè)微米，這容易導(dǎo)致VCSEL整體厚度（尺寸）較大，因?yàn)楹穸仍酱螅庋釉讲蝗菀咨L得均勻，所以就相當(dāng)于增加了外延生長均勻的難度，從而減少了晶圓的可用面積，造成產(chǎn)品良率的降低以及制造成本的升高。此外，由于砷化鎵材料體系的VCSEL通常采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積工藝（MOCVD）或者分子束外延工藝（MBE）進(jìn)行生長，所以整個(gè)器件結(jié)構(gòu)中的N型DBR和P型DBR往往占據(jù)了整個(gè)外延時(shí)間的70%以上，進(jìn)一步使得外延工藝的成本和良率很難得到保障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法及垂直腔面發(fā)射激光器，以解決器件中DBR生長難度較大從而導(dǎo)致VCSEL良率偏低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法，所述垂直腔面發(fā)射激光器的制造方法包括：

分別提供一第一襯底和一第二襯底，所述第一襯底上形成有依次堆疊的介質(zhì)膜DBR和第一鍵合層，所述第二襯底上形成有依次堆疊的阻擋層、重?fù)诫s層、有源層、電流限制層及砷化物DBR；

提供一第三襯底，采用臨時(shí)鍵合工藝將所述第三襯底膠粘在所述砷化物DBR上；

去除所述第二襯底和所述阻擋層以露出所述重?fù)诫s層；

形成第二鍵合層，所述第二鍵合層覆蓋所述重?fù)诫s層；

采用范德華力鍵合工藝將所述第二鍵合層與所述第一鍵合層鍵合以得到組合鍵合層；

去除所述第三襯底至所述砷化物DBR表面；

在所述砷化物DBR上形成P型電極接觸結(jié)構(gòu)；

刻蝕所述砷化物DBR、所述電流限制層、所述有源層及所述重?fù)诫s層并停留在所述重?fù)诫s層中以在所述重?fù)诫s層中形成凹部；

在所述凹部的底壁上形成N型電極接觸結(jié)構(gòu)。