[發(fā)明專利]一種修正氧化孔徑的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110048910.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112864803A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方照詒
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市德明利光電有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 深圳市道勤知酷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44439
• 代理人: 何兵;呂詩

本發(fā)明涉及一種修正氧化孔徑的方法，發(fā)現(xiàn)了氧化孔形狀不規(guī)則的原因，并通過設(shè)置擴(kuò)散障礙層使得氧化孔趨向于對稱的圓形，使得VCSEL能夠呈現(xiàn)出趨于完美的圓形光場，有助于后續(xù)光模塊光耦合工藝的生產(chǎn)效率及耦光效率；維持了蝕刻圓柱側(cè)壁的最小表面積的情況下，能有效修正激光光束，可以在滿足金屬電極尺寸下，又同時能維持光束的圓形對稱；特別是對于功率芯片，可以在平臺/光窗直徑比值較大的情況下，仍舊維持圓形光場。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域的一種核心器件——VCSEL的制造技術(shù)，尤其涉及一種修正氧化孔徑的方法。

背景技術(shù)

在光通信技術(shù)領(lǐng)域，VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)即垂直面射型激光器，是一種常用的半導(dǎo)體器件激光器，VCSEL從誕生起就作為新一代光存儲和光通信應(yīng)用的核心器件，應(yīng)用在光并行處理、光識別、光互聯(lián)系統(tǒng)、光存儲等領(lǐng)域。隨著工藝、材料技術(shù)改進(jìn)，VCSEL器件在功耗、制造成本、集成、散熱等領(lǐng)域的優(yōu)勢開始顯現(xiàn)，逐漸應(yīng)用于工業(yè)加熱、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療設(shè)備等商業(yè)級應(yīng)用以及3D感知等消費級應(yīng)用。未來，隨著智能化信息世界的不斷發(fā)展，VCSEL將廣泛應(yīng)用在消費電子3D成像、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心/云計算、自動駕駛等領(lǐng)域。其中，VCSEL在消費電子領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，VCSEL可用來進(jìn)行智能手機(jī)人臉識別、無人機(jī)避障、VR/AR、掃地機(jī)器人、家用攝像頭等。

與傳統(tǒng)激光器相比，VCSEL具有較小的遠(yuǎn)場發(fā)散角，發(fā)射光束窄且圓，易與光纖進(jìn)行耦合；閾值電流低；調(diào)制頻率高；在很寬的溫度和電流范圍內(nèi)均以單縱橫模工作；不必解理，即可完成工藝制作和檢測，成本低；易于實現(xiàn)大規(guī)模陣列及光電集成。

除了外延結(jié)構(gòu)及芯片幾何結(jié)構(gòu)的設(shè)計外，在VCSEL的制造工藝中最為關(guān)鍵的當(dāng)屬氧化工藝對孔徑形狀及尺寸的控制。

目前主要有三種孔徑制作方式，第一種是空氣柱法，這種方法難以縮小孔徑同時又于其上制作電極；第二種是離子佈植法，這種方法形成的孔徑無光學(xué)局限效果；第三種是氧化孔徑法，氧化孔工藝可同時達(dá)到光學(xué)局限(氧化材料造成諧振腔長的破壞)及電流局限(氧化材料的絕緣性)的雙重效果，電流局限有效地將載子局限在要產(chǎn)生激發(fā)放射的區(qū)域，造成所謂的居量反轉(zhuǎn)(Population Inversion)現(xiàn)象,光學(xué)局限可以限制諧振腔的在X-Y空間方向上的激發(fā)放射區(qū)域。

不論是光纖通訊或感測的應(yīng)用，使光窗所發(fā)出的光束呈現(xiàn)圓形光場可在應(yīng)用端有較好的應(yīng)用效率，其中包含光纖通訊中光芯片與光纖的光耦合效率或感測器應(yīng)用中的光強度及陣列密度的提升。所以，在制作VCSEL光芯片中，盡量使氧化孔徑形成圓形對稱是最好的。

現(xiàn)有的工藝中，氧化孔很難趨向于正圓，大多呈現(xiàn)為近方形、近三角形、近多邊形、近長方形結(jié)構(gòu)，依照所使用襯底的晶向而異。

而控制氧化孔徑的方法一般主要有：一是盡量縮小平臺直徑與光窗直徑的比值；二是如美國專利US20070091965A1專利中所揭露，采用非圓形對稱的異形平臺。縮小平臺直徑對于通訊用高頻激光芯片是有提高頻寬的作用，但是也限制了上金屬電極的有效空間。采用非圓形對稱的異形平臺，會創(chuàng)造出過多的表面面積，其后續(xù)之表面鈍化披覆產(chǎn)生較不良的影響。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述狀況，有必要提供提出一種能夠使氧化孔趨向于正圓的修正氧化孔徑的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種修正氧化孔徑的方法，包括：對經(jīng)過臺面刻蝕后的圓形臺面結(jié)構(gòu)的晶面快速氧化方向上的側(cè)壁進(jìn)行鍍膜、沉積或保留原來外延材料形成擴(kuò)散障礙層，補償修正側(cè)壁各方向氧化速率的差異；對圓形臺面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁進(jìn)行擴(kuò)散及氧化，形成氧化孔。

進(jìn)一步的，所述晶面為(100)晶面偏角15度以內(nèi)的晶面。