CN114204410A - Vcsel激光器及其制备方法 - Google Patents
Vcsel激光器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114204410A CN114204410A CN202010983765.7A CN202010983765A CN114204410A CN 114204410 A CN114204410 A CN 114204410A CN 202010983765 A CN202010983765 A CN 202010983765A CN 114204410 A CN114204410 A CN 114204410A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- seed metal
- metal layer
- electrode
- layer
- vcsel laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 134
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 105
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 105
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 55
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 17
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- -1 GaAsP Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
本申请提供一种VCSEL激光器及其制备方法。所述VCSEL激光器，包括：外延结构；形成于所述外延结构上且电连接于所述外延结构的种子金属层；形成于所述种子金属层上且电连接于所述种子金属层的第一电极，其中，所述第一电极具有贯穿地形成于其中且对应于所述氧化开孔的出光孔；设置于所述种子金属层的周围的保护层，其中，所述保护层隔离所述种子金属层于外界；以及，电连接于所述外延结构的第二电极。这样，在所述种子金属层的周围设置用于将所述种子金属层与外界相隔离的保护层，以有效地防止所述种子金属层被暴露而发生异化，从而确保所述VCSEL激光器的性能稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及半导体领域，更具体地涉及VCSEL激光器及其制备方法。
背景技术
VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)是一种半导体激光器，其在衬底的垂直方向上形成谐振腔，沿垂直方向上出射激光。VCSEL激光器，尤其是包括多个VCSEL单元的VCSEL阵列和包括多个VCSEL单元的VCSEL芯片，在包括消费电子、工业、医疗等行业得到广泛应用。
在现有VCSEL激光器的晶圆制程中，因VCSEL激光器的电极有打线或连接的需求，因此，电极需要一定的厚度。电极增厚的方式有很多，例如，溅镀、蒸镀、化镀、电镀等，在实际产业中，为求时间、成本和稳定性，大部分会采用电镀的方式来增加电极厚度。并且，为了增加电镀的稳定性，在电镀制程前都会沉积一层种子金属层(Seed Metal)。
然而，在实际工艺中，本申请发明人发现在通过逆电镀或者蚀刻工艺在电极1P上形成光窗10P后，种子金属层2P的侧边可能会被裸露于外界(如图1所示)，导致在后续使用过程中，种子金属层2P中金属活泼性较高的部分(例如，金属钛)会被氧化，而导致所述种子金属层2P变异，进而影响所述VCSEL激光器的整体性能。
一些厂商采用在电极上形成钝化层(Passivation layer)的方式来避免所述种子金属层发生变异，然而，钝化层须基于VCSEL激光器的出光性能(例如，激光波长)来特别设计其厚度，一旦厚度尺寸适配，会发生无法出光或者出光减少等不良现象。
因此，需要一种新型的VCSEL激光器的制备工艺来解决上述技术问题。
申请内容
本申请的一个优势在于提供一种VCSEL激光器及其制备方法，其中，所述制备方法在所述种子金属层的周围设置用于将所述种子金属层与外界相隔离的保护层，以有效地防止所述种子金属层被暴露而发生异化，从而确保所述VCSEL激光器的性能稳定性。
本申请的另一个优势在于提供一种VCSEL激光器及其制备方法，其中，在本申请一些示例中，所述制备方法利用光罩图形的设计将所述种子金属层完全地包覆化学性能稳定的保护层内，工艺难度较低。
本申请的另一优势在于提供一种VCSEL激光器及其制备方法，其中，在本申请一些示例中，所述制备方法通过在所述第一电极的侧壁设置保护层，以将所述种子金属层与外界相隔离。
为了实现上述至少一个优势，本申请提供了一种VCSEL激光器，其包括：
外延结构，所述外延结构包括有源区、分别形成于所述有源区上下两侧的第一反射器和第二反射器，以及，位于所述有源区上方的氧化限制层，所述氧化限制层具有用于限制所述VCSEL激光器的出光孔径的氧化开孔；
形成于所述外延结构上且电连接于所述外延结构的种子金属层；
形成于所述种子金属层上且电连接于所述种子金属层的第一电极，其中，所述第一电极具有贯穿地形成于其中且对应于所述氧化开孔的出光孔；
设置于所述种子金属层的周围的保护层，其中，所述保护层隔离所述种子金属层于外界；以及
电连接于所述外延结构的第二电极。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述保护层叠置地形成于所述种子金属层上并包覆所述种子金属层，通过这样的方式，以隔离所述种子金属层于外界。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述保护层与所述种子金属层位于所述第一电极内。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述保护层环绕地设置于所述第一电极的侧壁，通过这样的方式，以隔离所述种子金属层于外界。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述保护层由金属可导电材料制成且所述金属可导电材料具有较弱的金属活泼性。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述保护层选自Au、Pt和Pd 中任意一种。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述保护层为钝化层。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述钝化层的厚度为0.1um-5um。
在根据本申请的VCSEL激光器中，所述钝化层的制成材料选自由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氧化铝所组成的群组中任意中一种或几种。
根据本申请另一方面，还提供一种VCSEL激光器的制备方法，其包括：
提供一外延层，所述外延结构包括有源区、分别形成于所述有源区上下两侧的第一反射器和第二反射器，以及，位于所述有源区上方的氧化限制层，所述氧化限制层具有用于限制所述VCSEL激光器的出光孔径的氧化开孔；
在所述外延层上形成电连接于所述外延结构的种子金属层；
叠置地在所述种子金属层上形成包覆所述种子金属层的保护层，所述保护层电连接于所述种子金属层；
在所述保护层上形成电连接于所述保护层的第一电极；
去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔，其中，所述保护层确保所述种子金属层与外界相隔离；以及
形成电连接于所述外延结构的第二电极。
在根据本申请的VCSEL激光器的制备方法中，叠置地在所述种子金属层上形成包覆所述种子金属层的保护层，所述保护层电连接于所述种子金属层，包括：
通过电镀工艺在所述种子金属层上叠置地形成包覆所述种子金属层的保护层。
在根据本申请的VCSEL激光器的制备方法中，所述保护层选自Au、 Pt和Pd中任意一种。
在根据本申请的VCSEL激光器的制备方法中，去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔，包括：通过蚀刻工艺去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔。
在根据本申请的VCSEL激光器的制备方法中，去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔，包括：通过逆电镀工艺去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔。
通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
从下面结合附图对本申请实施例的详细描述中，本申请的这些和/ 或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1图示了现有的VCSEL激光器的结构示意图。
图2图示了根据本申请实施例的VCSEL激光器的结构示意图。
图3图示了根据本申请实施例的所述VCSEL激光器的一变形实施的示意图。
图4A和图4B图示了根据本申请实施例的所述VCSEL激光器的制备过程的示意图。
图5图示了根据本申请实施例的所述VCSEL激光器的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本申请人使用以使得能够清楚和一致地理解本申请。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本申请的目的而提供本申请的各种实施例的以下描述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离发明构思的教导。在此使用的术语“和 /或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
示意性VCSEL激光器
图2图示了根据本申请实施例的VCSEL激光器的结构示意图，如图2所示，根据本申请实施例的VCSEL激光器，包括：有源区13，所述有源区13被夹设于形成第一反射器12的第一半导体区域和形成第二反射器14的第二半导体区域之间。所述第一半导体区域、所述第二半导体区域和所述有源区13通过外延生长工艺(例如，金属气相沉积工艺)成型于衬底11。在所述VCSEL激光器的制备过程中，所述有源区13、所述第一反射器12、所述第二反射器14和所述衬底11形成外延结构100。
在所述VCSEL激光器中，所述有源区13包括量子阱(当然，在本申请其他示例中，所述有源区13可包括量子点)，其可以由 AlInGaAs(例如，AlInGaAs、GaAs、AlGaAs和InGaAs)、InGaAsP (例如，InGaAsP、GaAs、InGaAs、GaAsP和GaP)、GaAsSb(例如， GaAsSb、GaAs和GaSb)、InGaAsN(例如，InGaAsN、GaAs、InGaAs、 GaAsN和GaN)或者AlInGaAsP(例如，AlInGaAsP、AlInGaAs、 AlGaAs、InGaAs、InGaAsP、GaAs、InGaAs、GaAsP和GaP)制成。当然，在本申请实施例中，所述有源区13还可以通过其他用于形成量子阱层组合物制成。
所述第一反射器12和所述第二反射器14分别包括由不同折射率材料的交替层组成的系统，该系统形成分布式布拉格反射器 (Distributed Bragg Reflector)。交替层的材料选择取决于所需激光的工作波长。例如，在本申请一个具体的示例中，所述第一反射器12 和所述第二反射器14可以由高铝含量的AlGaAs和低铝含量的 AlGaAs的交替层形成。值得一提的是，交替层的光学厚度等于或约等于激光工作波长的1/4。特别地，在本申请实施例中，所述第一反射器12为N型掺杂的分布式布拉格反射器，即，N-DBR，所述第二反射器14为P型掺杂的分布式布拉格反射器，即，P-DBR。
如图2所示，所述有源区13被夹设在所述第一反射器12和所述第二反射器14之间，以形成共振腔，其中，光子在被激发后在所述共振腔内来回反射不断重复放大以形成激光振荡，从而形成了激光。本领域普通技术人员应知晓，通过对所述第一反射器12和所述第二反射器14的配置和设计能够可选择地控制激光的出射方向，例如，从第二反射器14出射(即，从VCSEL激光器的顶表面出射)或者，从第一反射器12出射(即，从VCSEL激光器的底表面出射)。在本申请实施例中，所述第一反射器12和所述第二反射器14被设计以使得激光在所述共振腔内振荡后，从所述第二反射器14出射，也就是，所述VCSEL激光器为正面出光的半导体激光器。
为了限制所述VCSEL激光器的出光孔径，如图2所示，根据本申请实施例的所述VCSEL激光器还包括位于所述有源区13上方的氧化限制层15，所述氧化限制层15具有用于限制所述VCSEL激光器的出光孔径的氧化开孔150。特别地，在如图2所示意的示例中，所述氧化限制层15通过氧化工艺形成于所述第一反射器12的底部区域，也就是，所述氧化层通过氧化所述第一反射器12的底部区域的部分材料形成，其中，所述第一反射器12的底部区域被氧化的程度决定了所述氧化开孔150的口径。
如图2所示，在本申请实施例中，所述VCSEL激光器进一步包括电连接于所述外延结构100的第一电极16和第二电极17(或者说，电连接于所述外延结构100的正电极和负电极)，其中，所述第一电极16形成于所述外延结构100的上表面，所述第二电极17形成于所述外延结构100的下表面。更明确地，在本申请实施例中，所述第一电极16形成于所述外延结构100的所述第二反射器14的上方；所述第一电极16形成于所述外延结构100的所述衬底11的下方。
如前所述，在VCSEL激光器的晶圆制程中，因所述VCSEL激光器的电极(尤其是所述第一电极16)有打线或连接的需求，因此，电极需要一定的厚度。电极增厚的方式有很多，例如，溅镀、蒸镀、化镀、电镀等，在实际产业中，为求时间、成本和稳定性，大部分会采用电镀的方式来增加电极厚度。为了增加电镀的稳定性，在电镀制程前都会沉积一层种子金属层(Seed Metal)。
如图2所示，在本申请实施例中，所述VCSEL激光器还包括形成于所述外延结构100上且电连接于所述外延结构100的种子金属层 18，其中，所述种子金属层18的作用在于为了增加电镀的稳定性，即，电镀形成所述第一电极16的稳定性。
然而，如前所述，在实际工艺中，本申请发明人发现在通过逆电镀或者蚀刻工艺在电极上形成光窗后，种子金属层18的侧边可能会被裸露于外界，导致在后续使用过程中，种子金属层18中金属活泼性较高的部分(例如，金属钛)会被氧化，而导致所述种子金属层18变异，进而影响所述VCSEL激光器的整体性能。
为了解决上述问题，在本申请实施例中，所述VCSEL激光器进一步包括设置于所述种子金属层18的周围用于确保所述种子金属层 18与外界相隔离的保护层19。
更明确地，如图2所示，在本申请实施例中，所述保护层19通过电镀工艺叠置地形成于所述种子金属层18上并包覆所述种子金属层18，其中，所述保护层19由金属可导电材料制成且所述金属可导电材料具有较弱的金属活泼性，通过这样的方式，以隔离所述种子金属层18于外界。更具体地，因所述种子金属层18被金属活泼性较差的所述保护层19所包覆，因此，在通过逆电镀工艺或者蚀刻工艺去除所述第一电极16的一部分以形成对应于所述氧化开孔150 的出光孔160后，所述种子金属层18的侧边不会被暴露于外界，以防止所述种子金属层18被异化而导致所述VCSEL激光器的性能产生影响。或者说，在本申请实施例中，所述保护层19替代所述种子金属层18被暴露于外界，但是所述保护层19具有较弱的化学活动性能，因此，所述保护层19不会被异化，以确保所述VCSEL激光器的性能稳定性。
在具体实施中，所述保护层19选自Au、Pt和Pd中任意一种。并且，在本申请实施例中，所述保护层19的厚度为0.1um-5um，优选地，所述保护层19的厚度为0.3um-1um。
综上，基于本申请实施例的所述VCSEL激光器被阐明，其通过在所述种子金属层18的周围设置用于将所述种子金属层18与外界相隔离的保护层19，以有效地防止所述种子金属层18被暴露而发生异化，从而确保所述VCSEL激光器的性能稳定性。
图3图示了根据本申请实施例的所述VCSEL激光器的一变形实施的示意图。如图3所示，在该变形实施例中，所述VCSEL激光器的结构大体没有发生改变，除了所述保护层19。
更明确地，如图3所示，在该变形实施例中，所述保护层19环绕地设置于所述第一电极16的侧壁，通过这样的方式，以隔离所述种子金属层18于外界。应可以理解，在现有的工艺中，在通过逆电镀或者蚀刻工艺在电极上形成光窗后，种子金属层18的侧边可能会被裸露于外界，导致在后续使用过程中，种子金属层18中金属活泼性较高的部分(例如，金属钛)会被氧化，而导致所述种子金属层18 变异，进而影响所述VCSEL激光器的整体性能。相应地，通过在所述第一电极16的侧壁环绕地设置所述保护层19，可重新地将所述种子金属层18的侧边封装于所述第一电极16内，以使得所述种子金属层18与外界相隔离。
应可以理解，当所述种子金属层18与外界隔离时，所述种子金属层18将不会被氧化而导致异化，从而能够确保所述VCSEL激光器的性能稳定性。
更具体地，在本申请实施例中，所述保护层19为钝化层，其制成材料选自由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氧化铝所组成的群组中任意中一种或几种。
为了避免所述保护层19影响所述VCSEL激光器的出光性能，在本申请实施例中，所述钝化层的厚度为0.1um-5um，优选地，其厚度为0.3um-2um。
示意性制备方法
图4A和图4B图示了根据本申请实施例的所述VCSEL激光器的制备过程的示意图。图5图示了根据本申请实施例的所述VCSEL激光器的制备方法的流程图。
如图4A、4B和图5所示，根据本申请实施例的制备方法，包括： S110，提供一外延结构100，所述外延结构100包括有源区13、分别形成于所述有源区13上下两侧的第一反射器12和第二反射器 14，以及，位于所述有源区13上方的氧化限制层15，所述氧化限制层15具有用于限制所述VCSEL激光器的出光孔160径的氧化开孔 150；S120，形成于所述外延结构100上且电连接于所述外延结构100 的种子金属层18；S130，形成于所述种子金属层18上且电连接于所述种子金属层18的第一电极16，其中，所述第一电极16具有贯穿地形成于其中且对应于所述氧化开孔150的出光孔160；S140，设置于所述种子金属层18的周围的保护层19，其中，所述保护层19 隔离所述种子金属层18于外界；以及，S150,电连接于所述外延结构100的第二电极17。
在一个示例中，在上述VCSEL激光器的制备方法中，叠置地在所述种子金属层18上形成包覆所述种子金属层18的保护层19，所述保护层19电连接于所述种子金属层18，包括：通过电镀工艺在所述种子金属层18上叠置地形成包覆所述种子金属层18的保护层 19。
在一个示例中，在上述VCSEL激光器的制备方法中，所述保护层 19选自Au、Pt和Pd中任意一种。
在一个示例中，在上述VCSEL激光器的制备方法中，所述保护层 19的厚度为0.1um-5um，优选地，所述保护层19的厚度为0.3um-1um。
在一个示例中，在上述VCSEL激光器的制备方法中，去除所述第一电极16的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极16且对应于所述氧化开孔150的出光孔160，包括：通过蚀刻工艺去除所述第一电极16的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极16且对应于所述氧化开孔150的出光孔160。
在一个示例中，在上述VCSEL激光器的制备方法中，去除所述第一电极16的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极16且对应于所述氧化开孔150的出光孔160，包括：通过逆电镀工艺去除所述第一电极16的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极16且对应于所述氧化开孔150的出光孔160。
综上，基于本申请实施例的所述VCSEL激光器的制备方法被阐明，其中，所述制备方法利用光罩图形的设计将所述种子金属层18完全地包覆化学性能稳定的保护层19内，工艺难度较低，易于实施。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的优势已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
Claims (16)
1.一种VCSEL激光器，其特征在于，包括：
外延结构，所述外延结构包括有源区、分别形成于所述有源区上下两侧的第一反射器和第二反射器，以及，位于所述有源区上方的氧化限制层，所述氧化限制层具有用于限制所述VCSEL激光器的出光孔径的氧化开孔；
形成于所述外延结构上且电连接于所述外延结构的种子金属层；
形成于所述种子金属层上且电连接于所述种子金属层的第一电极，其中，所述第一电极具有贯穿地形成于其中且对应于所述氧化开孔的出光孔；
设置于所述种子金属层的周围的保护层，其中，所述保护层隔离所述种子金属层于外界；以及
电连接于所述外延结构的第二电极。
2.根据权利要求1所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层叠置地形成于所述种子金属层上并包覆所述种子金属层，通过这样的方式，以隔离所述种子金属层于外界。
3.根据权利要求1所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层与所述种子金属层位于所述第一电极内。
4.根据权利要求1所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层环绕地设置于所述第一电极的侧壁，通过这样的方式，以隔离所述种子金属层于外界。
5.根据权利要求3所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层由金属可导电材料制成且所述金属可导电材料具有较弱的金属活泼性。
6.根据权利要求5所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层选自Au、Pt和Pd任意一种。
7.根据权利要求6所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层的厚度为0.1um-5um。
8.根据权利要求4所述的VCSEL激光器，其中，所述保护层为钝化层。
9.根据权利要求8所述的VCSEL激光器，其中，所述钝化层的厚度为0.1um-5um。
10.根据权利要求8所述的VCSEL激光器，其中，所述钝化层的制成材料选自由二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和氧化铝所组成的群组中任意中一种或几种。
11.一种VCSEL激光器的制备方法，其特征在于，包括：
提供一外延层，所述外延结构包括有源区、分别形成于所述有源区上下两侧的第一反射器和第二反射器，以及，位于所述有源区上方的氧化限制层，所述氧化限制层具有用于限制所述VCSEL激光器的出光孔径的氧化开孔；
在所述外延层上形成电连接于所述外延结构的种子金属层；
叠置地在所述种子金属层上形成包覆所述种子金属层的保护层，所述保护层电连接于所述种子金属层；
在所述保护层上形成电连接于所述保护层的第一电极；
去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔，其中，所述保护层确保所述种子金属层与外界相隔离；以及
形成电连接于所述外延结构的第二电极。
12.根据权利要求11所述的VCSEL激光器的制备方法，其中，叠置地在所述种子金属层上形成包覆所述种子金属层的保护层，所述保护层电连接于所述种子金属层，包括：
通过电镀工艺在所述种子金属层上叠置地形成包覆所述种子金属层的保护层。
13.根据权利要求12所述的VCSEL激光器的制备方法，其中，所述保护层选自Au、Pt、Pd任意一种。
14.根据权利要求13所述的VCSEL激光器的制备方法，其中，所述保护层的厚度为0.1um-5um。
15.根据权利要求11所述的VCSEL激光器的制备方法，其中，去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔，包括：
通过蚀刻工艺去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔。
16.根据权利要求11所述的VCSEL激光器的制备方法，其中，去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔，包括：
通过逆电镀工艺去除所述第一电极的至少一部分以形成贯穿于所述第一电极且对应于所述氧化开孔的出光孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010983765.7A CN114204410A (zh) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Vcsel激光器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010983765.7A CN114204410A (zh) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Vcsel激光器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114204410A true CN114204410A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80645028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010983765.7A Pending CN114204410A (zh) | 2020-09-18 | 2020-09-18 | Vcsel激光器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114204410A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101266931A (zh) * | 2008-04-28 | 2008-09-17 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 具有高深宽比镀通孔的装置的制造方法 |
| CN104538560A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-22 | 信利半导体有限公司 | 一种电极基板及其制程方法 |
| CN104538349A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-22 | 信利半导体有限公司 | 一种oled及其制作方法 |
| CN105122460A (zh) * | 2013-03-21 | 2015-12-02 | 荷兰能源研究中心基金会 | 太阳能电池及制造这种太阳能电池的方法 |
| CN106992228A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-28 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种钝化接触太阳能电池的制备方法及其产品 |
| CN108511415A (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 佳能株式会社 | 电子组件制造方法 |
| CN111211481A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | 一种具有背面正负电极的vcsel器件及其制备方法 |
| CN111384034A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 苏州能讯高能半导体有限公司 | 半导体芯片、半导体晶圆及其制造方法 |
-
2020
- 2020-09-18 CN CN202010983765.7A patent/CN114204410A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101266931A (zh) * | 2008-04-28 | 2008-09-17 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 具有高深宽比镀通孔的装置的制造方法 |
| CN105122460A (zh) * | 2013-03-21 | 2015-12-02 | 荷兰能源研究中心基金会 | 太阳能电池及制造这种太阳能电池的方法 |
| CN104538349A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-22 | 信利半导体有限公司 | 一种oled及其制作方法 |
| CN104538560A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-22 | 信利半导体有限公司 | 一种电极基板及其制程方法 |
| CN108511415A (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 佳能株式会社 | 电子组件制造方法 |
| CN106992228A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-07-28 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种钝化接触太阳能电池的制备方法及其产品 |
| CN111384034A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | 苏州能讯高能半导体有限公司 | 半导体芯片、半导体晶圆及其制造方法 |
| CN111211481A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-29 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | 一种具有背面正负电极的vcsel器件及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210098971A1 (en) | Light-emitting element and method for manufacturing the same | |
| US10720758B2 (en) | Emitter array with shared via to an ohmic metal shared between adjacent emitters | |
| CN101247023B (zh) | 发光元件及其制造方法以及发光元件组件及其制造方法 | |
| US20190058307A1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser | |
| KR101148287B1 (ko) | 공기 갭 및 보호 코팅을 갖는 ｖｃｓｅｌ | |
| CN109687285B (zh) | 垂直腔表面发射激光器薄晶片弯曲控制 | |
| US8040934B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser and method of manufacturing thereof | |
| CN101964499B (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| US20220393433A1 (en) | Surface emission laser, surface emission laser array, electronic equipment, and surface emission laser manufacturing method | |
| CN114696213A (zh) | 垂直腔面发射激光设备的形成方法 | |
| US7871841B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor light-emitting device | |
| US7450625B2 (en) | Optical element and method for manufacturing the same | |
| CN114204410A (zh) | Vcsel激光器及其制备方法 | |
| CN115967008A (zh) | 垂直腔面射型半导体激光二极体 | |
| CN113783102A (zh) | 一种低翘曲半导体激光器及其制备方法 | |
| US8340149B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser | |
| CN112290376A (zh) | 表面发射激光器及其制造方法 | |
| US11862933B2 (en) | Method of forming an electrical metal contact and method of producing a vertical cavity surface emitting laser | |
| US20240136794A1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser with enhanced modulation bandwidth | |
| KR102171732B1 (ko) | 수직 공동 표면 방출 레이저 | |
| US20230006423A1 (en) | Method of forming an optical aperture of a vertical cavity surface emitting laser and vertical cavity surface emitting laser | |
| CN117060228A (zh) | 一种垂直腔面发射激光器及其制备方法 | |
| CN113725726A (zh) | 外腔式vcsel激光器、vcsel阵列和激光器的制备方法 | |
| CN117369037A (zh) | 用于光学发射器的堆叠光栅 | |
| KR20220139146A (ko) | 레이저 소자 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |