CN117254350A - 半导体器件及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种半导体器件，所述器件包括：基底；多个激光器芯片，位于基底表面、且沿基底厚度方向依次堆叠，多个激光器芯片之间电连接、且最底层的激光器芯片与基底电连接；其中，每一激光器芯片至少包括有源层，多个激光器芯片用于在有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，涉及但不限于一种半导体器件及其形成方法。
背景技术
激光器芯片因其体积小、光电转化效率高、可直接调制等特点，在光通信行业应用越来越广泛。相关技术中，激光器芯片多数为单独封装，为提高激光雷达的空间分辨率，需要使用多个激光器芯片作为激光雷达的光源，这样，会带来较高的使用成本并增加激光雷达的尺寸。
在开发高速光模块应用中，需要更多(例如为16个、24个)激光器芯片，多个激光器芯片在一个封装结构中通常是平面排布的，使得激光器芯片占据的面积较大，且难以满足半导体器件多光源需求。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种半导体器件及其形成方法。
第一方面，本申请实施例提供一种半导体器件，所述器件包括：
基底；
多个激光器芯片，位于所述基底表面、且沿所述基底厚度方向依次堆叠，多个所述激光器芯片之间电连接、且最底层的所述激光器芯片与所述基底电连接；其中，每一所述激光器芯片至少包括有源层，多个所述激光器芯片用于在所述有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。
在一些实施例中，所述多个激光器芯片发射的多个所述激光的波长相同或者不同。
在一些实施例中，所述激光器芯片还包括：分别位于所述有源层的上表面和下表面的第一电极和第二电极；
所述第一电极和所述第二电极用于产生偏压；所述有源层在所述偏压下，处于激发状态。
在一些实施例中，所述激光器芯片还包括：第一重布线层和第二重布线层；
所述第一重布线层位于所述第一电极远离所述有源层的表面，所述第二重布线层位于所述第二电极远离所述有源层的表面；
其中，最底层的所述激光器芯片通过所述第一重布线层与所述基底电连接；多个所述激光器芯片中，任意相邻的两个所述激光器芯片之间通过所述第一重布线层和所述第二重布线层电连接。
在一些实施例中，所述器件还包括：位于所述基底表面的波导结构；
所述波导结构包括沿所述基底厚度方向依次间隔排布的多个芯层、以及位于所述芯层顶表面和底表面的包层；
其中，每一所述芯层与所述激光器中的所述有源层位于同一层；所述芯层用于对应的有源层发出的所述激光，并进行传输。
第二方面，本申请实施例提供一种半导体器件的形成方法，所述方法包括：
提供基底；
在所述基底表面依次堆叠形成多个激光器芯片；其中，多个所述激光器芯片之间电连接、且最底层的所述激光器芯片与所述基底电连接；其中，每一所述激光器芯片至少包括有源层，多个所述激光器芯片用于在所述有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。
在一些实施例中，在所述基底表面依次堆叠形成多个激光器芯片，包括：
形成多个激光器裸片；每一所述激光器裸片至少包括所述有源层；
在所述激光器裸片的正面形成第一重布线层；
在所述激光器裸片的背面形成第二重布线层；所述激光器裸片、所述第一重布线层和所述第二重布线层构成所述激光器芯片；
通过所述第一重布线层和所述第二重布线层将相邻的两个所述激光器芯片电连接，形成多个所述激光器芯片的堆叠结构；
将所述堆叠结构中最底层的所述激光器芯片电连接至所述基底。
在一些实施例中，形成多个激光器裸片，包括：
提供第一半导体结构；所述第一半导体结构包括所述有源层、以及位于所述有源层上表面和下表面的第一电极和第二电极；
对所述第一半导体结构进行切割，形成多个所述激光器裸片。
在一些实施例中，所述方法还包括：
在所述基底的表面形成沿所述基底厚度方向依次间隔排布的多个芯层、以及位于所述芯层顶表面和底表面的包层，以形成波导结构；
其中，每一所述芯层与所述激光器中的所述有源层位于同一层；所述芯层用于对应的有源层发出的所述激光，并进行传输。
在一些实施例中，在所述激光器裸片的正面形成第一重布线层之前，所述方法还包括：
将多个所述激光器裸片键合至第二半导体结构上。
本申请实施例提供了一种半导体器件及其形成方法，其中，半导体器件包括：基底；多个激光器芯片，位于基底表面、且沿基底厚度方向依次堆叠，多个激光器芯片之间电连接、且最底层的激光器芯片与基底电连接；其中，每一激光器芯片至少包括有源层，多个激光器芯片用于在有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。本申请实施例中，由于多个激光器芯片沿基底的厚度方向依次堆叠，不仅可以使得半导体器件的集成度较高，减少了半导体器件的体积，还可以同时输出多路激光，满足多光源需求。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1至图3为本申请实施例提供的半导体器件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的激光器芯片的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的半导体器件形成方法的流程示意图；
图6至图15为本申请实施例提供的半导体器件形成过程中的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下文的描述中，给出了大量的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其它的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
目前，以100G(Gbps)激光器芯片作为400G、800G高速光模块应用的激光器(即半导体器件)光源，可以满足数据中心100G LR1/FR1/DR1、400G LR4/FR4/DR4与800G DR8架构的需求。相关技术中，半导体器件多数为单独封装，为提高激光雷达的空间分辨率，需要使用多个半导体器件作为激光雷达的光源，这样，会带来较高的使用成本以及增加激光雷达的尺寸。
进一步的，在开发1.6T，2.4T等高速光模块应用中，需要更多(16个，24个)100G激光器芯片，然而，多个激光器芯片在一个封装结构中通常是平面排布的，使得激光器芯片占据的面积较大，且难以满足半导体器件多光源需求。
基于此，本申请实施例提供了一种半导体器件及其形成方法，其中，半导体器件包括：基底；多个激光器芯片，位于基底表面、且沿基底厚度方向依次堆叠，多个激光器芯片之间电连接、且最底层的激光器芯片与基底电连接；其中，每一激光器芯片至少包括有源层，多个激光器芯片用于在有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。本申请实施例中，由于多个激光器芯片沿基底的厚度方向依次堆叠，不仅可以使得半导体器件的集成度较高，减少了半导体器件的体积，还可以同时输出多路激光，满足多光源需求。
下面，结合附图对本申请实施例中的半导体器件及其形成方法进行详细说明。
图1为本申请实施例提供的半导体器件100的结构示意图，如图1所示，半导体器件100包括：
基底10；
多个激光器芯片11，位于基底10表面、且沿基底10厚度方向依次堆叠，多个激光器芯片11之间电连接、且最底层的激光器芯片11与基底10电连接；其中，每一激光器芯片11至少包括有源层111，多个激光器芯片11用于在有源层111处于激发状态时，同时发出多个激光。
需要说明的是，图1中区域H中的箭头方向为激光器芯片11发出激光的方向。本申请实施例中，可以定义基底厚度方向为X轴方向。
这里，基底10可以是中介层，中介层的内部形成有互联结构10a。通过中介层可以将半导体器件100中的各个部分进行电连接，对半导体器件100中的各个部分进行管理。
还需要说明的是，每一激光器芯片11可以发射一个激光，本申请实施例中堆叠的多个激光器芯片11的个数可以根据光源个数的需要进行设置，例如，当需要3个光源时，激光器芯片11的个数可以是3个(如图1所示)。激光器芯片11的个数越多，半导体器件100发出激光的个数越多，满足半导体器件多光源的需求。
进一步的，本申请实施例中，激光器芯片11可以是边发射芯片(EEL)，例如，FP芯片、分布反馈式激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)芯片和电吸收调制激光器(Electroabsorption Modulated Laser，EML)芯片。在其他实施例中，激光器芯片11也可以是垂直腔面发射芯片(Vertical-cavity Surface-emitting Laser，VCSEL)，或者其他可以实现堆叠的激光器芯片。其中，边发射芯片在芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，光子经谐振腔选模放大后，将沿平行于衬底表面的方向形成激光；垂直腔面发射芯片在芯片上下两面镀光学膜形成谐振腔，由于谐振腔与衬底垂直，光子经选模放大后将垂直于芯片表面形成激光。
本申请实施例中，堆叠的多个激光器芯片11的类型可以相同，也可以不同。具体地，多个激光器芯片11可以均为边发射芯片(如图1所示)，例如，多个激光器芯片11可以均为FP芯片，或者可以一部分为FP芯片，另一部分为EML芯片；或者，多个激光器芯片11中一部分为边发射芯片，另一部分为垂直腔面发射芯片；再者，多个激光器芯片11可以均为垂直腔面发射芯片。
本申请实施例中，激光器芯片11以电激励源方式，电流通过有源层111中半导体材料，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，通过光学谐振放大选模，从而输出激光，实现电光转换。具体地，通过有源层111中载流子的复合，使得激光器芯片11发出激光，有源层111中半导体材料的能带间隙决定可以发出激光的波长。其中，有源层111中半导体材料可以为直接能带间隙的化合物半导体，如AlGaAs、InGaAs、InGaAsP、GaN和InGaN等。由于，半导体材料的丰富性为覆盖宽的光谱范围提供了材料基础和可能性，因此，通过更换有源层111中半导体材料的元素类型可以实现波长的大范围调节，而通过改变元素成分的比例则可以实现波长的精细调节。
接下来，请参考图2至图4，对本申请实施例提供的半导体器件100的结构进一步详细说明。其中，图2和图3为半导体器件100的结构示意图，图4为图2和图3中一个激光器芯片11的结构示意图。
在一些实施例中，多个激光器芯片11发射的多个激光的波长相同或者不同。
这里，激光器芯片11的类型不同，发射激光的波长不同；例如，VCSEL芯片发射的波长为800～900nm，FP芯片发射的波长为1310～1550nm，DFB芯片发射的波长为1270～1610nm，EML芯片发射的波长为1270～1610nm；其中，DFB芯片可用于中长距离传输，EML芯片可用于长距离传输。进一步的，激光器芯片11发射的波长根据有源层111中半导体材料的能带间隙决定。这样，在激光雷达需要使用多个半导体激光器作为其光源时，可以减少使用成本以及减少激光雷达的尺寸。
本申请实施例中，堆叠的多个激光器芯片11可以相同，也可以不同。例如，请参考图2，堆叠的多个激光器芯片11相同，具体地，多个激光器芯片11中有源层111相同，从而多个激光器芯片11发射的多个激光的波长相同。又如，请参考图3，堆叠的多个激光器芯片11不同，具体地，多个激光器芯片11中有源层111不同(例如，图3中的3个激光器芯片中的有源层分别为有源层1111、有源层1112和有源层1113)，从而多个激光器芯片11发射的多个激光的波长不同。这样，可以根据需求使得半导体器件100同时输出多个不同波长或者相同波长的出射光，从而满足半导体器件100对多种类型光源需求，使得半导体器件的应用更为广泛。
在一些实施例中，请继续参考图2和图3，半导体器件100还包括：位于基底10表面的波导结构12；波导结构12包括沿基底10厚度方向依次间隔排布的多个芯层121、以及位于芯层121顶表面和底表面的包层122；其中，每一芯层121与激光器中的有源层111位于同一层；芯层121用于对应的有源层111发出的激光，并进行传输。
这里，如图2和图3中区域F中的箭头方向，波导结构12接收有源层111发射的激光，其中，芯层121的折射率大于两侧包层122的折射率，这样，使得芯层121可以将对应有源层111发射出的激光进行传输，包层122可以反射或者阻挡激光，从而达到激光总体沿着波导轴向传播的目的。
本申请实施例中，将每个激光器芯片11发射的激光传输至对应的波导结构12(即芯层121)，后经合波器(未示出)汇聚并输出，从而满足半导体器件100多光源的需求。
接下来，请参考图4，对半导体器件100中的激光器芯片11进行详细介绍。
在一些实施例中，请参考图4，激光器芯片11还包括：分别位于有源层111的上表面A和下表面B的第一电极112a和第二电极112b；第一电极112a和第二电极112b用于产生偏压；有源层111在偏压下，处于激发状态。
这里，第一电极112a可以是N型电极，第二电极112b可以是P型电极。具体地，第一电极112a可以为单层、双层或多层结构，例如：Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Ni/Au、V/Al/Pt/Au等叠层结构；第二电极112b可以由透明导电材料制成，也可以是由金属材料制成，其中，透明导电材料可以包括铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、锌铟氧化物(Indium ZincOxide，IZO)、氧化铟(Indium Oxide，InO)、氧化锡(Tin Oxide，SnO)、镉锡氧化物(CadmiumTin Oxide，CTO)、锡锑氧化物(Antimony Tin Oxide，ATO)、铝锌氧化物(Aluminum ZincOxide，AZO)、锌锡氧化物(Zinc Tin Oxide，ZTO)、氧化锌掺杂镓(Gallium Doped ZincOxide，GZO)、氧化铟掺杂钨(Tungsten Doped Indium Oxide，IWO)或者氧化锌(ZincOxide，ZnO)等等。
在一些实施例中，请参考图4，激光器芯片11还包括：位于有源层111和第一电极112a之间的第一限制层113a；以及依次位于第二电极112b和有源层111之间的衬底114、第二限制层113b和电子阻挡层(Electron-Blocking Layer，EBL)115。
这里，第一限制层113a可以是N型限制层，第二限制层113b可以是P型限制层；第一限制层113a和第二限制层113b可以限制载流子的注入，使得电流主要注入到有源层111(即激光介质区域)中，从而提高激光输出功率，降低阈值电流和确保单模输出；另外，第一限制层113a和第二限制层113b还可以限制激光的传播方向，使得激光沿着限制层的方向传播，从而减少半导体器件100的线宽和提高调制速度。本申请实施例中，第一限制层113a和第二限制层113b可以提高半导体器件100的峰值功率、提高阈值电流、降低消耗功率和改善半导体器件100的热特性等，从而可以提高半导体器件100的性能和稳定性。
另外，由于在氮化物激光器中，漏电流主要是电子泄漏，当电子拥有足够大的热动能时，可以摆脱有源层111内势垒的束缚进入P型层区，造成半导体器件100的发光效率下降；通过设置电子阻挡层，能够控制半导体器件中电子的流向(阻碍反向漏电流)，提高发光效率。
本申请实施例中，衬底114、第一限制层113a、第二限制层113b和电子阻挡层115可以是掺杂III-V族化合物的半导体材料，如砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。具体地，例如衬底114可以是氮化镓，第一限制层113a可以是N型铝镓氮，第二限制层113b的材料可以是材料为P型铝镓氮，电子阻挡层115可以是P型铝镓氮。
在一些实施例中，请继续参考图4，第一限制层113a为脊型，激光器芯片11还包括：隔离层116，位于第一限制层113a的侧壁和有源层111的顶表面。
这里，隔离层116可以阻挡或者限制电荷在不同区域之间的传输，防止不希望发生的电荷传输和串扰。隔离层116通常由宽禁带半导体材料制成，如氧化物、氮化物等。
在一些实施例中，请继续参考图4，第一限制层113a为脊型，激光器芯片11还包括：接触层117，位于第一限制层113a的顶表面。接触层117可以为半导体器件100提供与外部电路连接的接触点，从而将半导体器件100与外部电路进行连接。接触层117的材料包括金属或者高掺杂的半导体材料。
在一些实施例中，请继续参考图4，有源层111包括沿X轴方向依次排列的第二波导层111c、量子阱层111b和第一波导层111a。
这里，第一波导层111a和第二波导层111c可以控制激光的传播方向，使激光在第一波导层111a和第二波导层111c之间传输，从而形成光波导。其次，波导层可以控制激光的波长，实现波长选择性和滤波作用，有效地降低半导体器件100中的噪声和串扰；另外，波导层还可以实现光地放大，提高半导体器件100输出功率地稳定性。本申请实施例中，第一波导层111a和第二波导层111c可以是掺杂III-V族化合物的半导体材料，如砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。具体地，例如第一波导层111a可以为N型铟镓氮，第二波导层111c可以为P型铟镓氮。
需要说明的是，第一波导层111a和第二波导层111c具有比量子阱层111b更高的带宽间距和更低的折射率；第一限制层113a具有比第一波导层111a更高的带宽间距和更低的折射率，第二限制层113b具有比第二波导层111b更高的带宽间距和更低的折射率。
本申请实施例中，量子阱层111b可以为多重量子阱结构(Multiple QuantumWell，简称MQW)，其中多重量子阱层111b包括以重复的方式交替设置的多个阱层(Well)和多个阻障层(Barrier)。此外，为了提高发光层的发光效率，可通过改变阱层的深度、成对的阱层和阻障层的层数、厚度等特征来实现。
本申请实施例中，有源层111可以是掺杂III-V族化合物的半导体材料，如砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。具体地，例如有源层111中的阱层的材料可以为铟镓氮；阻障层的材料可以为氮化镓。
还需要说明的是，激光器芯片11中各层的材料根据激光器芯片11的类型进行选择，这里不再赘述。
在一些实施例中，请继续参考图2至图4，激光器芯片11还包括：第一重布线层118a和第二重布线层118b；第一重布线层118a位于第一电极112a远离有源层111的表面，第二重布线层118b位于第二电极112b远离有源层111的表面；其中，最底层的激光器芯片11通过第一重布线层118a与基底10电连接；多个激光器芯片11中，任意相邻的两个激光器芯片11之间通过第一重布线层118a和第二重布线层118b电连接。
可以理解地，由于最顶层的激光器芯片11可以通过最底层的第二重布线层与其下方的激光器芯片11电连接，因此，最顶层的激光器芯片11仅设置了第二重布线层118b。
除此之外，本申请实施例还提供一种半导体器件的形成方法，图5为本申请实施例提供的半导体器件形成方法的流程示意图，图6至图15为本申请实施例提供的半导体器件形成过程中的结构示意图。如图5所示，半导体器件的形成方法包括步骤：步骤S110和步骤S120。
步骤S110，提供基底10。
这里，如图6所示，基底10包括中介层，以及位于中介层中的互联结构10a。
步骤S120，在基底10表面依次堆叠形成多个激光器芯片11；其中，多个激光器芯片11之间电连接、且最底层的激光器芯片11与基底10电连接；其中，每一激光器芯片11至少包括有源层111，多个激光器芯片11用于在有源层111处于激发状态时，同时发出多个激光。
在一些实施例中，步骤S120可以包括以下步骤S121至步骤S125。
步骤S121，形成多个激光器裸片11a；每一激光器裸片11a至少包括有源层111。
在一些实施例中，形成多个激光器裸片11a，包括步骤S121a和步骤S121b。
步骤S121a，提供如图7所示的第一半导体结构12。第一半导体结构12包括有源层(图7中未示出)、以及位于有源层上表面和下表面的第一电极(图7中未示出)和第二电极(图7中未示出)。
这里，第一半导体结构12可以是6/8inch(英寸)激光器芯片晶圆。
步骤S121b，对第一半导体结构12进行切割，形成如图8所示的多个激光器裸片11a。
如图9所示，其示出了一个激光器裸片11a。激光器裸片11a包括分别位于有源层111的上表面A和下表面B的第一电极112a和第二电极112b。这里，第一电极112a可以是N型电极，第二电极112b可以是P型电极。具体地，第一电极112a可以为单层、双层或多层结构；第二电极112b可以由透明导电材料制成，也可以是由金属材料制成。
在一些实施例中，请继续参考图9，激光器裸片11a还包括：位于有源层111和第一电极112a之间的第一限制层113a；以及依次位于第二电极112b和有源层111之间的衬底114、第二限制层113b和电子阻挡层115。这里，第一限制层113a可以使N型限制层，第二限制层113b可以是P型限制层，电子阻挡层115可以是P型材料。
在一些实施例中，请继续参考图9，第一限制层113a为脊型，激光器裸片11a还包括：隔离层116，位于第一限制层113a侧壁和有源层顶表面；接触层117，位于第一限制层113a的顶表面。这里，隔离层116可以阻挡或者限制电荷在不同区域之间的传输，防止不希望发生的电荷传输和串扰。接触层117可以为半导体器件100提供与外部电路连接的接触点，从而将半导体器件100与外部电路进行连接。
在一些实施例中，请继续参考图9，有源层111包括沿X轴方向依次排列的第二波导层111c、量子阱层111b和第一波导层111a。这里，第一波导层111a和第二波导层111c可以控制激光的传播方向，使激光在第一波导层111a和第二波导层111c之间传输，从而形成光波导。
需要说明的是，第一波导层111a和第二波导层111c具有比量子阱层111b更高的带宽间距和更低的折射率；第一限制层113a具有比第一波导层111a更高的带宽间距和更低的折射率，第二限制层113b具有比第二波导层111b更高的带宽间距和更低的折射率。
在一些实施例中，请参考图10，半导体器件100的形成方法还包括：将多个激光器裸片11a键合至第二半导体结构13上，以对第二半导体结构13进行重组。
这里，第二半导体结构13可以是12inch的SOI晶圆。由于后续的工艺中，混合键合界面形成重布线层均需要通过12inch工艺制备，6/8inch晶圆工艺不匹配，因此，需要将多个激光器裸片11a键合至第二半导体结构13上。
步骤S122，在激光器裸片11a的正面形成如图11所示第一重布线层118a。
接下来，对第二半导体结构13进行切割，形成如图12所示的激光器裸片11a和位于激光器裸片11a正面的第一重布线层118a。
需要说明的是，图12中的激光器裸片11a为简化结构示意图，激光器裸片11a的具体结构请参考图9进行理解。
步骤S123，在激光器裸片11a的背面形成如图13所示的第二重布线层118b；激光器裸片11a、第一重布线层118a和第二重布线层118b构成如图13所示的激光器芯片11。
具体地，可以在激光器裸片11a的背面形成介质层1181；接下来，刻蚀介质层1181形成刻蚀孔(未示出)；最后，在刻蚀孔中填充导电材料，形成重布线1182；介质层1181和重布线1182构成第二重布线层118b。
其中，激光器芯片11可以是边发射芯片，例如，FP芯片、分布反馈式激光器芯片和电吸收调制激光器芯片。在其他实施例中，激光器芯片11也可以是垂直腔面发射芯片，或者其他可以实现堆叠的激光器芯片。
需要说明的是，图13中的激光器芯片11为简化结构示意图，激光器芯片11的具体结构请参考图4进行理解。
步骤S124，通过第一重布线层118a和第二重布线层118b将相邻的两个激光器芯片11之间电连接，形成如图14所示的多个激光器芯片11的堆叠结构。
这里，每一激光器芯片11可以发射一个激光，本申请实施例中堆叠的多个激光器芯片11的个数可以根据光源个数的需要进行设置，例如，当需要3个光源时，激光器芯片11的个数可以是3个(如图14所示)。激光器芯片11的个数越多，半导体器件100发出激光的个数越多，满足半导体器件多光源的需求。
本申请实施例中，堆叠的多个激光器芯片11可以相同，也可以不同。例如，请参考图14，堆叠的多个激光器芯片11相同，具体地，多个激光器芯片11中有源层111相同，从而多个激光器芯片11发射的多个激光的波长相同。又如，堆叠的多个激光器芯片11不同，具体地，多个激光器芯片11中有源层111不同，从而多个激光器芯片11发射的多个激光的波长不同。这样，可以根据需求使得半导体器件100同时输出多个不同波长或者相同波长的出射光，从而满足半导体器件100对多种类型光源需求，使得半导体器件的应用更为广泛。
步骤S125，将堆叠结构中的最底层的激光器芯片11电连接至基底10。
其中，第一层激光器芯片11的第一重布线层118a与基底10电连接。
在一些实施例中，半导体器件的形成方法还包括：步骤S130，在基底10的表面形成沿基底10厚度方向依次间隔排布的多个芯层121、以及位于芯层121顶表面和底表面的包层122；以形成波导结构12；其中，每一芯层121与激光器中的有源层111位于同一层；芯层121用于对应的有源层111发出的激光，并进行传输。
这里，芯层121和包层122构成波导结构12，请参考图2和图3中的箭头方向，波导结构12接收有源层111发射的激光，其中，芯层121的折射率大于两侧包层122的折射率，这样，使得芯层121可以将对应有源层111发射出的激光进行传输，包层122可以反射或者阻挡激光，从而达到激光总体沿着波导轴向传播的目的。将每个激光器芯片11发射的激光传输至对应的波导结构12(即芯层121)，每一激光经波导结构12传输至半导体器件100中的合波器(未示出)汇聚，从而满足半导体器件100多光源的需求。
本申请实施例中，由于形成的多个激光器芯片沿基底的厚度方向依次堆叠，不仅可以使得半导体器件的集成度较高，减少了半导体器件的体积，还可以同时输出多路出射光，满足半导体器件多光源需求。
本申请实施例提供的半导体器件的形成方法形成的半导体器件，与上述实施例中的半导体器件类似，对于本申请实施例未详尽披露的技术特征，请参照上述实施例进行理解，这里，不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过非目标的方式实现。以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合。
本申请所提供的几个方法或结构实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或结构实施例。
以上，仅为本申请的一些实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种半导体器件，其特征在于，所述器件包括：
基底；
多个激光器芯片，位于所述基底表面、且沿所述基底厚度方向依次堆叠，多个所述激光器芯片之间电连接、且最底层的所述激光器芯片与所述基底电连接；其中，每一所述激光器芯片至少包括有源层，多个所述激光器芯片用于在所述有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述多个激光器芯片发射的多个所述激光的波长相同或者不同。
3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于，所述激光器芯片还包括：分别位于所述有源层的上表面和下表面的第一电极和第二电极；
所述第一电极和所述第二电极用于产生偏压；所述有源层在所述偏压下，处于激发状态。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述激光器芯片还包括：第一重布线层和第二重布线层；
所述第一重布线层位于所述第一电极远离所述有源层的表面，所述第二重布线层位于所述第二电极远离所述有源层的表面；
其中，最底层的所述激光器芯片通过所述第一重布线层与所述基底电连接；多个所述激光器芯片中，任意相邻的两个所述激光器芯片之间通过所述第一重布线层和所述第二重布线层电连接。
5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述器件还包括：位于所述基底表面的波导结构；
所述波导结构包括沿所述基底厚度方向依次间隔排布的多个芯层、以及位于所述芯层顶表面和底表面的包层；
其中，每一所述芯层与所述激光器中的所述有源层位于同一层；所述芯层用于对应的有源层发出的所述激光，并进行传输。
6.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，所述方法包括：
提供基底；
在所述基底表面依次堆叠形成多个激光器芯片；其中，多个所述激光器芯片之间电连接、且最底层的所述激光器芯片与所述基底电连接；其中，每一所述激光器芯片至少包括有源层，多个所述激光器芯片用于在所述有源层处于激发状态时，同时发出多个激光。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述基底表面依次堆叠形成多个激光器芯片，包括：
形成多个激光器裸片；每一所述激光器裸片至少包括所述有源层；
在所述激光器裸片的正面形成第一重布线层；
在所述激光器裸片的背面形成第二重布线层；所述激光器裸片、所述第一重布线层和所述第二重布线层构成所述激光器芯片；
通过所述第一重布线层和所述第二重布线层将相邻的两个所述激光器芯片电连接，形成多个所述激光器芯片的堆叠结构；
将所述堆叠结构中最底层的所述激光器芯片电连接至所述基底。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，形成多个激光器裸片，包括：
提供第一半导体结构；所述第一半导体结构包括所述有源层、以及位于所述有源层上表面和下表面的第一电极和第二电极；
对所述第一半导体结构进行切割，形成多个所述激光器裸片。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述基底的表面形成沿所述基底厚度方向依次间隔排布的多个芯层、以及位于所述芯层顶表面和底表面的包层，以形成波导结构；
其中，每一所述芯层与所述激光器中的所述有源层位于同一层；所述芯层用于对应的有源层发出的所述激光，并进行传输。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述激光器裸片的正面形成第一重布线层之前，所述方法还包括：
将多个所述激光器裸片键合至第二半导体结构上。
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Publications (1)
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