VCSEL芯片制造方法及VCSEL阵列.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115764545A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202210992271.4(22)申请日2022.08.18(71)申请人苏州长瑞光电有限公司地址215024江苏省苏州市工业园区苏虹东路388号(72)发明人李加伟严磊(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467专利代理师杨楠(51)Int.Cl.H01S5/183(2006.01)H01S5/34(2006.01)H01S5/42(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称VCSEL芯片制造方法及VCSEL阵列(57)摘要本发明公开了一种VCSEL芯片制造方法，属于半导体激光器制造技术领域。本发明VCSEL芯片制造方法包括：在外延片上形成多个具有氧化限制型结构的主动区平台的步骤，所述制造方法还包括：在所形成的多个主动区平台之间的沟槽底部沉积具有拉应力的应力补偿层的步骤。本发明还公开了一种VCSEL阵列。针对VCSEL芯片制造过程中由于叠层DBR压应力所导致的翘曲问题，本发明对现有制造工艺进行改进，在氧化限制型的主动区平台制作完成后，在主动区平台之间的沟槽底部沉积具有拉应力的应力补偿层，以对叠层DBR所产生的压应力进行抵消，可有效减少VCSEL芯片在后道工序中所产生的翘曲，大幅降低产品破损率。CN115764545ACN115764545A权利要求书1/1页1.一种VCSEL芯片制造方法，包括：在外延片上形成多个具有氧化限制型结构的主动区平台的步骤，其特征在于，所述制造方法还包括：在所形成的多个主动区平台之间的沟槽底部沉积具有拉应力的应力补偿层的步骤。2.如权利要求1所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述拉应力的应力值为300Mpa～800Mpa。3.如权利要求1所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述应力补偿层为以下材料中的一种或至少两种的复合：SiNx、SiOx、SiON、Si。4.如权利要求1所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述应力补偿层的厚度为500nm～3000nm。5.如权利要求1所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：在所述应力补偿层之上沉积金属导热层的步骤。6.如权利要求5所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述金属导热层为以下金属材料中的一种或至少两种的复合：Mo、Al、Ti。7.如权利要求5所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述金属导热层的厚度为100nm～1000nm。8.如权利要求1～7任一项所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：在外延片表面涂覆水氧阻隔膜的步骤。9.如权利要求8所述VCSEL芯片制造方法，其特征在于，所述水氧阻隔膜为以下材料中的一种或至少两种复合：SiNx、SiOx、SiON、AlOx、TiOx。10.一种VCSEL阵列，其特征在于，使用如权利要求1～9任一项所述VCSEL芯片制造方法制造得到。2CN115764545A说明书1/4页VCSEL芯片制造方法及VCSEL阵列技术领域[0001]本发明涉及半导体激光器制造技术领域，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器（Vertical‑CavitySurface‑EmittingLaser，简称VCSEL）芯片制造方法。背景技术[0002]功耗低、阈值电流小、调制速度快，光束质量高、芯片结构紧凑、制造成本低，使得垂直腔面发射激光器（VCSEL）成为短距离光通信理想光源。此外，VCSEL激光器还广泛应用于姿态感知、医疗技术、3D传感器、光存储等技术领域。VCSEL激光器有源区薄，腔长短，单层增益小，采用堆叠多层DBR结构可以极大地提高其有效光子寿命。为了提高注入至量子阱有源层电流的收拢性，现有VCSEL激光器多采用湿氧化工艺将其DBR中的一层或多层高铝含量的AlxGa1‑xAs（x≥0.95）层氧化成AlOx，位于量子阱有源层正上方的DBR高铝层未被氧化，形成氧化孔，从而得到环状圆形电流通道，该结构被称为氧化限制型DBR结构（或简称为氧化限制型结构），这一收拢的电流通道可以有效地降低VCSEL激光器的阈值电流。同时，由于氧化孔处的DBR高铝层材料未被氧化，保持GaAs/AlGaAs不变，折射率保持33.11，而氧化x1‑x~孔周围被氧化的DBR高铝层材质由AlxGa1‑xAs变成成为AlOx，折射率从3.11降低至1.6，由此产生的DBR材料的折射率差可以极大地将有源层发出的光限制在垂直方向，激光器的光子寿命得到提高，进一步降低VCSEL激光器的阈值电流。[0003]VCSEL激光器多采用叠层DBR，叠层DBR由1/4λ（λ为激光器出光波长）厚度的高折射率GaAs层和1/4λ厚度的低折射率AlxGa1‑