CN109980501A - 一种垂直面射型的激光结构及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种垂直面射型的激光结构及制作方法，该垂直面射型的激光结构中，其出光方向为P面出光，散热方向与出光方向相反，以使散热不再通过衬底结构，有助于高效率散热；并且，P电极和N电极位于同侧，通过设置N型焊垫和所述P型焊垫，不再需要电极打线结构，进而极大程度的缩小了封装体积。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，更具体地说，涉及一种垂直面射型的激光结构及制作方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，各种各样的VCSEL结构已广泛应用于人们的日常生活、工作以及工业中，为人们的生活带来了极大的便利。
垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)有别于LED(Light Emitting Diode，发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其它光源，具有提交小，圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉且易集成大面积阵列等优点，被广泛应用于光通信、光互连和光存储等领域。
但是，目前的垂直面射型的激光结构散热性能差，且封装体积大。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种垂直面射型的激光结构及制作方法，技术方案如下：
一种垂直面射型的激光结构，所述激光结构包括：
蚀刻停止层；
依次设置在所述蚀刻停止层一侧的N型布拉格反射镜层、主动层、氧化层和P型布拉格反射镜层；
贯穿所述P型布拉格反射镜层、所述氧化层和所述主动层的至少一个第一凹槽，以形成至少一个第一台柱结构，其中，位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层的中心区域为未氧化区域；
覆盖所述P型布拉格反射镜层以及所述第一凹槽的底部和侧壁的保护层；
贯穿位于所述第一台柱结构表面上所述保护层的第二凹槽，以形成第二台柱结构，其中，所述第二台柱结构在垂直于所述蚀刻停止层的方向上覆盖所述未氧化区域；
覆盖所述保护层以及所述第二凹槽的底部和侧壁的P型电极，且部分覆盖所述第二台柱结构；
覆盖所述P型电极和所述第二台柱结构的透明键合层；
设置在所述透明键合层背离所述P型电极一侧的透明载体；
贯穿所述蚀刻停止层的第一电极凹槽；
填充所述第一电极凹槽的N型电极；
与所述N型电极接触的N型焊垫，与所述P型电极接触的P型焊垫，且所述N型焊垫和所述P型焊垫位于同一侧。
优选的，所述激光结构还包括：覆盖所述蚀刻停止层、所述N型电极以及所述激光结构侧壁的绝缘层；
其中，所述绝缘层上设置有贯穿所述保护层的第一通孔和第二通孔；
所述N型焊垫通过所述第一通孔与所述N型电极连接；
所述P型焊垫通过所述第二通孔与所述P型电极连接。
优选的，所述透明键合层为有机材料透明键合层或无机材料透明键合层。
优选的，所述透明载体为玻璃材料透明载体或石英材料透明载体或蓝宝石材料透明载体。
一种垂直面射型的激光结构的制作方法，所述制作方法包括：
提供衬底，在所述衬底上形成蚀刻停止层；
在所述蚀刻停止层的一侧依次生长N型布拉格反射镜层、主动层、氧化层和P型布拉格反射镜层；
对所述P型布拉格反射镜层、所述氧化层和所述主动层进行蚀刻，以形成第一凹槽，直至暴露出所述N型布拉格反射镜层，以形成第一台柱结构；
对位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层进行氧化处理，且位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层的中心区域为未氧化区域；
在所述P型布拉格反射镜层的表面以及所述第一凹槽的底部和侧壁沉积保护层；
对位于所述第一台柱结构表面上的所述保护层进行蚀刻，以形成第二凹槽，直至暴露出所述P型布拉格反射镜层，以形成第二台柱结构，其中，所述第二台柱结构在垂直于所述蚀刻停止层的方向上覆盖所述未氧化区域；
在所述保护层的表面以及所述第二凹槽的底部和侧壁形成P型电极，且部分覆盖所述第二台柱结构；在所述P型电极的表面以及未覆盖的所述第二台柱结构的表面形成透明键合层；
在所述透明键合层背离所述P型电极的一侧键合透明载体，并去除所述衬底；
进行蚀刻处理，直至暴露出一侧边缘区域的P型电极；
对所述蚀刻停止层进行蚀刻，直至暴露出所述N型布拉格反射镜层，形成第一电极凹槽；
在所述第一电极凹槽内填充N型电极；
设置N型焊垫和P型焊垫，所述N型焊垫与所述N型电极连接；所述P型焊垫与所述P型电极连接。
优选的，在设置N型焊垫和所述P型焊垫之前，所述制作方法还包括：
设置绝缘层，所述绝缘层覆盖所述蚀刻停止层、所述N型电极以及所述激光结构的侧壁；
对所述绝缘层进行蚀刻处理，形成第一通孔和第二通孔；
所述N型焊垫通过所述第一通孔与所述N型电极连接；所述P型焊垫通过所述第二通孔与所述P型电极连接。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
该垂直面射型的激光结构中，其出光方向为P面出光，散热方向与出光方向相反，以使散热不再通过衬底结构，有助于高效率散热；并且，P电极和N电极位于同侧，通过设置N型焊垫和所述P型焊垫，不再需要电极打线结构，进而极大程度的缩小了封装体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的制作方法的流程示意图；
图3-图13为图2所述的制作方法相对应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的结构示意图，所述激光结构包括：
蚀刻停止层12；
依次设置在所述蚀刻停止层12一侧的N型布拉格反射镜层13、主动层14、氧化层15和P型布拉格反射镜层16；
贯穿所述P型布拉格反射镜层16、所述氧化层15和所述主动层14的至少一个第一凹槽，以形成至少一个第一台柱结构，其中，位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层15的中心区域为未氧化区域；
覆盖所述P型布拉格反射镜层16以及所述第一凹槽的底部和侧壁的保护层19；
贯穿位于所述第一台柱结构表面上所述保护层19的第二凹槽，以形成第二台柱结构，其中，所述第二台柱结构在垂直于所述蚀刻停止层12的方向上覆盖所述未氧化区域；
覆盖所述保护层19以及所述第二凹槽的底部和侧壁的P型电极20，且部分覆盖所述第二台柱结构；
覆盖所述P型电极20和所述第二台柱结构的透明键合层21；
设置在所述透明键合层21背离所述P型电极20一侧的透明载体22；
贯穿所述蚀刻停止层12的第一电极凹槽；
填充所述第一电极凹槽的N型电极24；
与所述N型电极24接触的N型焊垫26，与所述P型电极20接触的P型焊垫27，且所述N型焊垫26和所述P型焊垫27位于同一侧。
在该实施例中，该垂直面射型的激光结构中，其出光方向为P面出光，其外延结构可与传统垂直型激光结构共用，在不需要调整结构的基础上使散热方向与出光方向相反，以使散热不再通过衬底结构，有助于高效率散热；并且，P电极和N电极位于同侧，通过设置N型焊垫和所述P型焊垫，不再需要电极打线结构，进而极大程度的缩小了封装体积。
进一步的，如图1所示，所述激光结构还包括：覆盖所述蚀刻停止层12、所述N型电极24以及所述激光结构侧壁的绝缘层25；
其中，所述绝缘层25上设置有贯穿所述保护层的第一通孔和第二通孔；
所述N型焊垫26通过所述第一通孔与所述N型电极24连接；
所述P型焊垫27通过所述第二通孔与所述P型电极20连接。
在该实施例中，所述绝缘层用于保护所述极光结构的外延结构，且用于隔离所述P电极和所述N电极。
进一步的，所述透明键合层对组件发光波长为透明，其材料为有机材料或无机材料。
例如，所述透明键合层的材料为SiO2或SiNx或ITO或IZO或胶材。
进一步的，所述透明载体对组件发光波长为透明，其材料包括但不限定为玻璃材料透明载体或石英材料透明载体或蓝宝石材料透明载体。
基于本发明上述实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种垂直面射型的激光结构的制作方法，参考图2，图2为本发明实施例提供的一种垂直面射型的激光结构的制作方法的流程示意图，所述制作方法包括：
S201：如图3所示，提供衬底11，在所述衬底11上形成蚀刻停止层12。
在该步骤中，所述衬底11包括但不限定于GaAs衬底。
S202：如图4所示，在所述蚀刻停止层12的一侧依次生长N型布拉格反射镜层13、主动层14、氧化层15和P型布拉格反射镜层16。
S203：如图5所示，对所述P型布拉格反射镜层16进行蚀刻，以形成至少一个第一凹槽17，直至暴露出所述氧化层15，以形成至少一个第一台柱结构18。
在该步骤中，所述第一台柱结构18已圆柱形结构进行示例说明，在本发明实施例中，还可以是其它形状，在此并不作限定。
需要说明的是，理想情况下是刚刚暴露出所述氧化层15即可，但是，不可避免的是在蚀刻过程中，由于氧化层15、主动层14和N型布拉格反射镜层13非常相近，因此其刻蚀深度会对N型布拉格反射镜层13的表面也进行轻微蚀刻。
S204：如图6所示，对位于所述第一台柱结构18区域内的所述氧化层15进行氧化处理，且位于所述第一台柱结构18区域内的所述氧化层15的中心区域为未氧化区域。
在该步骤中，通过在第一凹槽17内进行从第一台柱结构18边缘至内侧进行逐步氧化，直至所述氧化层15的中心区域不被氧化即可。
S205：如图7所示，在所述P型布拉格反射镜层16的表面以及所述第一凹槽17的底部和侧壁沉积保护层19。
在该步骤中，由于上述提到在蚀刻过程中会对N型布拉格反射镜层13的表面也进行轻微蚀刻，因此，通过设置保护层对P区域和N区域进行隔离。
S206：如图8所示，对位于所述第一台柱结构18表面上的所述保护层19进行蚀刻，以形成第二凹槽20，直至暴露出所述P型布拉格反射镜层16，以形成第二台柱结构21，其中，所述第二台柱结构21在垂直于所述蚀刻停止层12的方向上覆盖所述未氧化区域。
S207：如图9所示，在所述保护层19的表面以及所述第二凹槽20的底部和侧壁形成P型电极20，且部分覆盖所述第二台柱结构21；在所述P型电极20的表面以及未覆盖的所述第二台柱结构21的表面形成透明键合层21。
在该步骤中，所述P型电极20部分覆盖所述第二台柱结构21的边缘区域。
S208：如图10所示，在所述透明键合层21背离所述P型电极20的一侧键合透明载体22，并去除所述衬底11。
S209：如图11所示，进行蚀刻处理，直至暴露出一侧边缘区域的P型电极20。
在该步骤中，只是对激光结构的外延结构进行适应性蚀刻，其蚀刻结构在本发明实施例中仅仅以举例的形式进行说明。
S210：如图12所示，对所述蚀刻停止层12进行蚀刻，直至暴露出所述N型布拉格反射镜层13，形成第一电极凹槽23。
S211：如图13所示，在所述第一电极凹槽23内填充N型电极24。
S212：如图1所示，设置绝缘层25，所述绝缘层25覆盖所述蚀刻停止层12、所述N型电极24以及所述激光结构的侧壁，对所述绝缘层25进行蚀刻处理，形成第一通孔和第二通孔；
S213：如图1所示，设置N型焊垫26和P型焊垫27，所述N型焊垫26通过所述第一通孔与所述N型电极24连接；所述P型焊垫27通过所述第二通孔与所述P型电极20连接。
在该实施例中，由所述制作方法制作而成的垂直面射型的激光结构，其出光方向为P面出光，其外延结构可与传统垂直型激光结构共用，在不需要调整结构的基础上使散热方向与出光方向相反，以使散热不再通过衬底结构，有助于高效率散热；并且，P电极和N电极位于同侧，通过设置N型焊垫和所述P型焊垫，不再需要电极打线结构，进而极大程度的缩小了封装体积。
以上对本发明所提供的一种垂直面射型的激光结构及制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种垂直面射型的激光结构，其特征在于，所述激光结构包括：
蚀刻停止层；
依次设置在所述蚀刻停止层一侧的N型布拉格反射镜层、主动层、氧化层和P型布拉格反射镜层；
贯穿所述P型布拉格反射镜层、所述氧化层和所述主动层的至少一个第一凹槽，以形成至少一个第一台柱结构，其中，位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层的中心区域为未氧化区域；
覆盖所述P型布拉格反射镜层以及所述第一凹槽的底部和侧壁的保护层；
贯穿位于所述第一台柱结构表面上所述保护层的第二凹槽，以形成第二台柱结构，其中，所述第二台柱结构在垂直于所述蚀刻停止层的方向上覆盖所述未氧化区域；
覆盖所述保护层以及所述第二凹槽的底部和侧壁的P型电极，且部分覆盖所述第二台柱结构；
覆盖所述P型电极和所述第二台柱结构的透明键合层；
设置在所述透明键合层背离所述P型电极一侧的透明载体；
贯穿所述蚀刻停止层的第一电极凹槽；
填充所述第一电极凹槽的N型电极；
与所述N型电极接触的N型焊垫，与所述P型电极接触的P型焊垫，且所述N型焊垫和所述P型焊垫位于同一侧。
2.根据权利要求1所述的激光结构，其特征在于，所述激光结构还包括：覆盖所述蚀刻停止层、所述N型电极以及所述激光结构侧壁的绝缘层；
其中，所述绝缘层上设置有贯穿所述保护层的第一通孔和第二通孔；
所述N型焊垫通过所述第一通孔与所述N型电极连接；
所述P型焊垫通过所述第二通孔与所述P型电极连接。
3.根据权利要求1所述的激光结构，其特征在于，所述透明键合层为有机材料透明键合层或无机材料透明键合层。
4.根据权利要求1所述的激光结构，其特征在于，所述透明载体为玻璃材料透明载体或石英材料透明载体或蓝宝石材料透明载体。
5.一种垂直面射型的激光结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供衬底，在所述衬底上形成蚀刻停止层；
在所述蚀刻停止层的一侧依次生长N型布拉格反射镜层、主动层、氧化层和P型布拉格反射镜层；
对所述P型布拉格反射镜层、所述氧化层和所述主动层进行蚀刻，以形成至少一个第一凹槽，直至暴露出所述氧化层，以形成至少一个第一台柱结构；
对位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层进行氧化处理，且位于所述第一台柱结构区域内的所述氧化层的中心区域为未氧化区域；
在所述P型布拉格反射镜层的表面以及所述第一凹槽的底部和侧壁沉积保护层；
对位于所述第一台柱结构表面上的所述保护层进行蚀刻，以形成第二凹槽，直至暴露出所述P型布拉格反射镜层，以形成第二台柱结构，其中，所述第二台柱结构在垂直于所述蚀刻停止层的方向上覆盖所述未氧化区域；
在所述保护层的表面以及所述第二凹槽的底部和侧壁形成P型电极，且部分覆盖所述第二台柱结构；在所述P型电极的表面以及未覆盖的所述第二台柱结构的表面形成透明键合层；
在所述透明键合层背离所述P型电极的一侧键合透明载体，并去除所述衬底；
进行蚀刻处理，直至暴露出一侧边缘区域的P型电极；
对所述蚀刻停止层进行蚀刻，直至暴露出所述N型布拉格反射镜层，形成第一电极凹槽；
在所述第一电极凹槽内填充N型电极；
设置N型焊垫和P型焊垫，所述N型焊垫与所述N型电极连接；所述P型焊垫与所述P型电极连接。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在设置N型焊垫和所述P型焊垫之前，所述制作方法还包括：
设置绝缘层，所述绝缘层覆盖所述蚀刻停止层、所述N型电极以及所述激光结构的侧壁；
对所述绝缘层进行蚀刻处理，形成第一通孔和第二通孔；
所述N型焊垫通过所述第一通孔与所述N型电极连接；所述P型焊垫通过所述第二通孔与所述P型电极连接。
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