TW202243358A - Vscel晶片及其製造方法 - Google Patents

Vscel晶片及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202243358A
TW202243358A TW111114760A TW111114760A TW202243358A TW 202243358 A TW202243358 A TW 202243358A TW 111114760 A TW111114760 A TW 111114760A TW 111114760 A TW111114760 A TW 111114760A TW 202243358 A TW202243358 A TW 202243358A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transparent conductive
mesa
type electrode
conductive layer
etching
Prior art date
Application number
TW111114760A
Other languages
English (en)
Inventor
方照詒
李承遠
Original Assignee
大陸商深圳市德明利光電有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商深圳市德明利光電有限公司 filed Critical 大陸商深圳市德明利光電有限公司
Publication of TW202243358A publication Critical patent/TW202243358A/zh

Links

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
    • H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • 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
    • H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • 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]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/18347—Mesa comprising active layer
    • 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]
    • H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Apparatuses And Processes For Manufacturing Resistors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本發明涉及一種VSCEL晶片及其製造方法，利用透明導電材料平鋪在整個光窗平臺上表面形成一抗反射透明導電層，達到全面接觸的效果，再鍍上所需的金屬電極，達到降低接觸電阻的目的，從而提供更好的光學性質，降低高頻阻抗，提升高頻特性，減少熱效應，並增加可靠度。

Description

VSCEL晶片及其製造方法
本發明涉及VSCEL晶片技術領域，尤其涉及一種VSCEL晶片及其製造方法。
現有的VSCEL晶片製造工藝，在製造VCSEL光窗環形電極時，形成歐姆接觸的範圍僅僅占圓形平臺表面的一部分，由於接觸面積有限，因此形成的阻抗比較大，在高頻操作的時候，會有產熱及降低頻響的問題。
鑒於上述狀況，有必要提出一種降低光窗接觸電阻的VSCEL晶片及其製造方法。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：一種VCSEL晶片，包括從下至上由一無摻雜u-GaAS基底、一P型電極接觸層、一p-DBR、一MQW和一n-DBR組成的一外延結構，以及由該外延結構形成的一一次刻蝕檯面、一二次刻蝕檯面，還包括一抗反射透明導電層和一BCB；該一次刻蝕檯面由該n-DBR、該MQW並向下超出該MQW延伸向該p-DBR刻蝕形成，該二次刻蝕檯面由該一次刻蝕檯面下方的該p-DBR刻蝕形成；該P型電極接觸層設置在該無摻雜u-GaAS基底上，該一次刻蝕檯面上設有n型電極，該n型電極的中部具有一光窗平臺，該一次刻蝕檯面配置在該二次刻蝕檯面上，該抗反射透明導電層覆蓋在該一次刻蝕檯面形成的該光窗平臺的上表面，在該P型電極接觸層上設有一p型電極、該二次刻蝕檯面和該BCB。
進一步的，該一次蝕刻檯面內設有至少一氧化孔和一主動區。
進一步的，該抗反射透明導電層的製造材料包括ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x及覆蓋於其上之SiO 2、Si 3N 4或其組合之薄膜所形成。
進一步的，該抗反射透明導電層還包括覆蓋該n型電極外的該一次蝕刻檯面的上部並向側邊延伸的蓋帽型部分。
本發明還提供一種VCSEL晶片的製造方法，包括以下步驟：在一光窗平臺的上表面沉積透明導電材料形成覆蓋該光窗平臺的上表面的一抗反射透明導電層。
進一步的，該抗反射透明導電層配置在n型半導體上。
進一步的，該透明導電材料包括ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x及覆蓋於其上之SiO 2、Si 3N 4或其組合之薄膜所形成。
進一步的，將透明導電材料沉積到該光窗平臺的上表面的工藝包括電子束蒸發、物理氣相沉積、濺射沉積。
進一步的，形成該抗反射透明導電層時使該抗反射透明導電層覆蓋一n型電極外的一一次蝕刻檯面的上表面並向側邊延伸形成蓋帽型部分。
本發明的有益效果在於：利用透明導電材料平鋪在整個光窗平臺上表面形成該抗反射透明導電層，達到全面接觸的效果，再鍍上所需的金屬電極，達到降低接觸電阻的目的，從而提供更好的光學性質，降低高頻阻抗，提升高頻特性，減少熱效應，並增加可靠度。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明一種VSCEL晶片及其製造方法進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
請參照圖1-圖2，一種VCSEL晶片，包括一p型GaAS基底100、一電極接觸層110、一BCB200、一一次蝕刻檯面300、一二次蝕刻檯面400和一抗反射透明導電層500，該電極接觸層110設置在該p型GaAs基底100上，該二次蝕刻檯面400和該BCB200配置在該電極接觸層110上，該一次蝕刻檯面300配置在該二次蝕刻檯面上400，該一次蝕刻檯面300上設有該n型電極310，該n型電極310的中部具有一光窗平臺，該抗反射透明導電層500覆蓋在該一次蝕刻檯面300形成的該光窗平臺的上表面。從下至上由一無摻雜u-GaAS基底411、一P型電極接觸層110、一p-DBR、一MQW（Multiple Quantum Well, 多量子阱）330和一n-DBR組成的一外延結構，以及由該外延結構形成的一一次刻蝕檯面300、一二次刻蝕檯面400，還包括一抗反射透明導電層500和一BCB200；該一次刻蝕檯面300由該n-DBR、該MQW並向下超出該MQW延伸向該p-DBR刻蝕形成，該二次刻蝕檯面400由該一次刻蝕檯面300下方的該p-DBR刻蝕形成；該P型電極接觸層110設置在該無摻雜u-GaAS基底100上，該一次刻蝕檯面300上設有n型電極310，該n型電極310的中部具有一光窗平臺，該一次刻蝕檯面300配置在該二次刻蝕檯面400上，該抗反射透明導電層500覆蓋在該一次刻蝕檯面300形成的該光窗平臺的上表面，在該P型電極接觸層110上設有一p型電極111、該二次刻蝕檯面400和該BCB200。
利用透明導電材料平鋪在整個光窗平臺上表面形成該抗反射透明導電層500，達到全面接觸的效果，再鍍上所需的金屬電極，即該p型電極111和該n型電極310，達到降低接觸電阻的目的，從而提供更好的光學性質，降低高頻阻抗，提升高頻特性，減少熱效應，並增加可靠度。
請參照圖1-圖2，該一次蝕刻檯面300內設有至少一氧化孔320和一MQW（主動區）330。
優選的，該抗反射透明導電層500的製造材料包括ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x及覆蓋於其上之SiO 2、Si 3N 4或其組合之薄膜所形成。ITO即IndiumTinOxide，摻錫氧化銦，也稱銦錫氧化物。
請參照圖2，該抗反射透明導電層500還包括覆蓋該n型電極310外的該一次蝕刻檯面300的上表面並向側邊延伸的蓋帽型部分。
請參照圖1-圖2，本發明還提供一種VCSEL晶片的製造方法，包括以下步驟：在光窗平臺的上表面沉積透明導電材料形成覆蓋該光窗平臺的上表面的該抗反射透明導電層500。
可以理解的，傳統的晶片的製造工藝一般包括外延生長、n電極蒸鍍剝離、檯面蝕刻、側向氧化、二次檯面蝕刻、p電極蒸鍍剝離、BCB塗覆及蝕刻和PAD濺射剝離。本申請主要是在BCB塗覆及蝕刻之後進行該抗反射透明導電層500沉積，然後再進行濺射剝離。可以理解的， p/n電極蒸鍍剝離，即其中一個製作該p型電極111（p電極）另一個製作該n型電極310（n電極），具體根據VCSEL的結構而定，通常n型光窗先製作位於該一次蝕刻檯面300上的該n型電極310，再製作該p型電極111，p型光窗先製作位於該一次蝕刻檯面300上的該p型電極111，再製作該n型電極310，而本申請的方案一般採用n型光窗，即先製作該n型電極310。
具體的，本發明先通過（a）外延生長工藝形成產生光子的有源層和分佈布拉格反射鏡（DBR，包括n-DBR和p-DBR），主動區夾在n-DBR和p-DBR之間；（b）通過n電極蒸鍍剝離工藝形成該n型電極310；（c）通過檯面蝕刻工藝形成該一次蝕刻檯面300；（d）通過側向氧化工藝形成該氧化孔320；（e）通過二次檯面蝕刻工藝形成該二次蝕刻檯面400；（f）通過p電極蒸發剝工藝離形成該p型電極111；（g）通過BCB塗覆及蝕刻工藝形成該BCB200；（h）通過抗反射透明導電層沉積工藝形成該抗反射透明導電層500；（i）然後進行PAD濺射剝離工藝，形成連接該n型電極310的金屬焊接墊311和連接該p型電極111的金屬墊210。其中，n電極蒸鍍剝離工藝和檯面蝕刻工藝可對換順序。
優選的，該抗反射透明導電層500配置在n型半導體上。或者，作為本發明的另一實施方式，該抗反射透明導電層500配置在高p型摻雜的p型半導體上。一般的，透明導電材料比較適合n型。
優選的，透明導電材料包括ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x及覆蓋於其上之SiO 2、Si 3N 4或其組合之薄膜所形成。可以理解的，ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x均為n型材料。
優選的，將透明導電材料沉積到該光窗平臺的上表面的工藝包括電子束蒸發、物理氣相沉積、濺射沉積。
請參照圖1和圖2，形成該抗反射透明導電層500時使該抗反射透明導電層500覆蓋該n型電極310外的該一次蝕刻檯面300的上部並向側邊延伸形成蓋帽型部分。
特別的，根據公式：（2z+1）*λ/4=d*√(n^2-(sinα)^2)，對VCSEL結構而言，α=π/2，取得抗反射透明導電材料結構的最佳厚度。其中透明導電材料由銦錫氧化物（ITO）與氧化鋅（ZnO），氧化鋅鋁 （AZO：Al xZn 1-xO 1+0.5x）擔任，抗反射層功能則由SiO 2， Si 3N 4與透明導電材料擔任，兩者共同組成抗反射導電透明材料。即使用反射率最大值的厚度，其中Z為非負的整數；n為折射係數，可以理解的，不同材料不同波段的折射係數的數值有異；d為抗反射透明導電層的厚度。
需要說明，若本發明實施例中有涉及方向性指示（諸如上、下、左、右、前、後……），則該方向性指示僅用於解釋在某一特定姿態（如附圖所示）下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
綜上，本發明提供的一種VSCEL晶片及其製造方法，利用透明導電材料平鋪在整個光窗平臺上表面形成該抗反射透明導電層，達到全面接觸的效果，再在該抗反射透明導電層上鍍上所需的金屬電極，即該p型電極和該n型電極，達到降低接觸電阻的目的，從而提供更好的光學性質，降低高頻阻抗，提升高頻特性，減少熱效應，並增加可靠度。
以上，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
100:p型GaAS基底 110:P型電極接觸層 111:p型電極 200:BCB 210:金屬墊 300:一次蝕刻檯面 310:n型電極 311:金屬焊接墊 320:氧化孔 330:MQW 400:二次蝕刻檯面 500:抗反射透明導電層
圖1是本發明實施例一種VSCEL晶片的製造方法的流程示意圖。 圖2是本發明實施例一種VSCEL晶片的結構示意圖。
100:p型GaAS基底
110:電極接觸層
111:p型電極
200:BCB
210:金屬墊
310:n型電極
311:金屬焊接墊
320:氧化孔
330:MQW
400:二次蝕刻檯面
500:抗反射透明導電層

Claims (9)

  1. 一種VCSEL晶片，其特徵在於，包括： 從下至上由一無摻雜u-GaAS基底、一P型電極接觸層、一p-DBR、一MQW和一n-DBR組成的一外延結構，以及由該外延結構形成的一一次刻蝕檯面、一二次刻蝕檯面，還包括一抗反射透明導電層和一BCB；該一次刻蝕檯面由該n-DBR、該MQW並向下超出該MQW延伸向該p-DBR刻蝕形成，該二次刻蝕檯面由該一次刻蝕檯面下方的該p-DBR刻蝕形成；該P型電極接觸層設置在該無摻雜u-GaAS基底上，該一次刻蝕檯面上設有n型電極，該n型電極的中部具有一光窗平臺，該一次刻蝕檯面配置在該二次刻蝕檯面上，該抗反射透明導電層覆蓋在該一次刻蝕檯面形成的該光窗平臺的上表面，在該P型電極接觸層上設有一p型電極、該二次刻蝕檯面和該BCB。
  2. 如請求項1所述之VCSEL晶片，其中，該一次蝕刻檯面內設有至少一氧化孔和一主動區。
  3. 如請求項1所述之VCSEL晶片，其中，該抗反射透明導電層的製造材料包括ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x及覆蓋於其上之SiO 2、Si 3N 4或其組合之薄膜所形成。
  4. 如請求項1所述之VCSEL晶片，其中，該抗反射透明導電層還包括覆蓋該n型電極外的該一次蝕刻檯面的上部並向側邊延伸的蓋帽型部分。
  5. 一種VCSEL晶片的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟： 在一光窗平臺的上表面沉積透明導電材料形成覆蓋該光窗平臺的上表面的一抗反射透明導電層。
  6. 如請求項5所述之VCSEL晶片的製造方法，其中，該抗反射透明導電層配置在n型半導體上。
  7. 如請求項5所述之VCSEL晶片的製造方法，其中，該透明導電材料包括ITO、ZnO和Al xZn 1-xO 1+0.5x。
  8. 如請求項5所述之VCSEL晶片的製造方法，其中，將透明導電材料沉積到該光窗平臺的上表面的工藝包括電子束蒸發、物理氣相沉積、濺射沉積。
  9. 如請求項5所述之VCSEL晶片的製造方法，其中，形成該抗反射透明導電層時使該抗反射透明導電層覆蓋一n型電極外的一一次蝕刻檯面的上表面並向側邊延伸形成蓋帽型部分。
TW111114760A 2021-04-19 2022-04-19 Vscel晶片及其製造方法 TW202243358A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110417851.6A CN113241582A (zh) 2021-04-19 2021-04-19 一种vcsel芯片及其制造方法
CN202110417851.6 2021-04-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202243358A true TW202243358A (zh) 2022-11-01

Family

ID=77128536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111114760A TW202243358A (zh) 2021-04-19 2022-04-19 Vscel晶片及其製造方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113241582A (zh)
TW (1) TW202243358A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114268020B (zh) * 2021-11-16 2023-11-28 深圳市嘉敏利光电有限公司 一种高折射率对比的Al2O3 AlxGa1-xAs DBR VCSEL制作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6577658B1 (en) * 1999-09-20 2003-06-10 E20 Corporation, Inc. Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers
CN103996772B (zh) * 2014-06-03 2017-04-12 天津三安光电有限公司 发光二极管芯片及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113241582A (zh) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107863434A (zh) 一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片及其制作方法
US9825203B2 (en) Light emitting diode chip and fabrication method
WO2014122709A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2018113442A (ja) 電流遮断層を有する発光素子
TWI394297B (zh) 半導體發光二極體及其製造方法
KR20140000818A (ko) 유전체 리플렉터를 구비한 발광소자 및 그 제조방법
JP2011009524A (ja) 発光素子及び発光素子の製造方法
KR100826375B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 제조 방법
CN108231966B (zh) 一种具有反射镜的led芯片及其制作方法
CN110224050A (zh) 半导体发光装置
US20240106201A1 (en) Laser diode and method for manufacturing the same
US20230402572A1 (en) Light-emitting device
TW202243358A (zh) Vscel晶片及其製造方法
US20220140203A1 (en) Flip-chip light-emitting diode
WO2021192672A1 (ja) 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、電子機器及び面発光レーザの製造方法
CN209947852U (zh) 基于Tamm等离激元的氮化物绿光器件
CN213520024U (zh) 一种倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管
US9397479B2 (en) Silicon DBR structure-integrated light element, and preparation method
CN110098296B (zh) 基于Tamm等离激元的氮化物绿光器件
CN117080865A (zh) 一种模态可控的垂直腔面发射激光器
WO2022094801A1 (zh) 谐振腔发光二极管及其制备方法
CN207517723U (zh) 一种具有绝缘保护结构的高亮倒装led芯片
CN113299806A (zh) 基于平面衬底的倒装rcled芯片及其制备方法
CN114400276A (zh) 一种高压led芯片的制作方法
CN102903809A (zh) 发光二极管元件