[發明專利]一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法

有效

• 申請號: 202110707973.9
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113659434B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 袁章潔;李雪松
• 申請（專利權）人: 威科賽樂微電子股份有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃宗波

本發明公開了一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法，涉及垂直腔面發射激光器技術領域。本發明的一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法，所述方法在量子阱生長完成后在量子阱表面沉積了一層光電限制層，然后對光電限制層進行光刻和刻蝕，定義出發光區域，所述光電限制層的材料為三氧化二鋁。本發明的一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法，在整個生產過程中省去了傳統的氧化或離子注入工藝，可以減少VCSEL芯片制備過程中設備的投入，同時縮短了整個工藝流程，能夠有效縮短生產時間，提高生產效率，降低生產成本。

技術領域

本發明涉及垂直腔面發射激光器技術領域，尤其涉及一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法。

背景技術

垂直腔面發射激光器芯片(簡稱VCSEL)是一種半導體激光器芯片，其激光垂直于頂面射出。現有的VCSEL芯片，其主要的制備方法是采用MOCVD在襯底上依次生長N-DBR層、量子阱、氧化層、P-DBR層，再通過芯片光刻鍍膜做P-metal金屬歐姆接觸，再鍍膜保護通過光刻蝕刻做出芯片臺面結構，在送進氧化爐使氧化層氧化使芯片形成光電限制后鍍絕緣膜保護，再光刻蝕刻打開電極通道，再做種子層后通過光刻電鍍增厚P-metal，最后濕法蝕刻打開芯片出光口，在做切割道光刻蝕刻，最后研磨剪薄晶圓做上背金N-metal，完成整個加工過程。用此方法制作VCSEL芯片過程繁瑣流程復雜，光刻就需要5-6步，全過程小工藝步驟大概要70步左右，整個過程需要大量的時間，需要購置的設備也比較多，導致生產成本大。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于公開一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法，在整個生產過程中省去了傳統的氧化或離子注入工藝，可以減少VCSEL芯片制備過程中設備的投入，同時縮短了整個工藝流程，能夠有效縮短生產時間，提高生產效率，降低生產成本。

具體的，本發明的一種無Mesa臺面的VCSEL芯片的制作方法，所述方法在量子阱生長完成后在量子阱表面沉積了一層光電限制層，然后對光電限制層進行光刻和刻蝕，定義出發光區域。

進一步，所述光電限制層的材料為三氧化二鋁。

進一步，所述光電限制層采用磁控濺射或原子層沉積方法沉積得到。

進一步，所述光電限制層的厚度為20-40nm。優選為30nm。

進一步，所述制作方法具體為：

提供GaAs襯底；

在GaAs襯底上依次生長N-DBR結構和量子阱；

在量子阱表面沉積得到光電限制層，用光刻做好圖形，利用刻蝕將光電限制層蝕刻出通孔，定義出發光區域；

利用MOCVD，在光電限制層的表面生長P-DBR結構；

在P-DBR結構表面沉積覆蓋一層氮化硅層作為保護膜；

在SiNx層上刻蝕出電極位置；

在P面蒸鍍P-cotact；

將晶圓P面和藍寶石鍵合綁定，對N面進行研磨減薄；

在晶圓N面蒸鍍上N-metal金屬電極，退火解綁，劃片得到VCSEL芯片。

進一步，所述S3步驟具體操作為：將S2步驟生長完量子阱的晶圓，送進RF射頻磁控濺射機臺內，對RF射頻磁控濺射機臺進行抽真空后，向機臺內通入氬氣和氧氣，控制機臺工作的濺射壓力和濺射功率在量子阱表面沉積得到光電限制層，在光電限制層的表面旋涂上光刻膠，經過烘烤、曝光、顯影后得到發光區圖形，利用ICP蝕刻，根據做出的發光區圖形對光電限制層進行蝕刻，將光電限制層蝕刻出若干通孔，蝕刻結束后進行清洗去除多余光刻膠。