一种高效VCSEL芯片及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110197992A(43)申请公布日2019.09.03(21)申请号201910523158.X(22)申请日2019.06.17(71)申请人威科赛乐微电子股份有限公司地址404040重庆市万州区万州经开区高峰园B02(72)发明人窦志珍曹广亮刘留苏小平(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人彭啟强(51)Int.Cl.H01S5/024(2006.01)H01S5/183(2006.01)H01S5/187(2006.01)H01S5/34(2006.01)H01S5/343(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种高效VCSEL芯片及其制造方法(57)摘要本发明涉及激光芯片技术领域，尤其涉及一种高效VCSEL芯片及其制造方法，该VCSEL芯片包括散热层、外延片，散热层包括多层Cu层，散热层的底层成型有若干散热孔，外延片包括N-DBR、量子阱、氧化层、P-DBR和第一欧姆接触层，外延片背离第一欧姆接触层的一侧依次生长有第二SiNx层、ITO层和N-contact，第一欧姆接触层上生长有第一SiNx层，第一SiNx层被蚀刻出欧姆接触孔，欧姆接触孔内填充有第二欧姆接触层，第二欧姆接触层的截面呈倒T字形且覆盖在第一SiNx层上，第二欧姆接触层与散热层连接。本发明制造得到的VCSEL芯片通过散热层和散热孔提高了芯片本身的散热能力，从而提高了饱和电流值，使得功率效率和斜率效率均得以提高，且电流集中注入时能够得到均匀分布，减少横模的产生。CN110197992ACN110197992A权利要求书1/2页1.一种高效VCSEL芯片，其特征在于，包括散热层、外延片，所述散热层包括重叠生长的多层Cu层，所述散热层的底层成型有若干散热孔，所述外延片包括依次重叠生长的N-DBR、量子阱、氧化层、P-DBR和第一欧姆接触层，所述外延片背离第一欧姆接触层的一侧依次生长有第二SiNx层、ITO层和N-contact；所述第一欧姆接触层上生长有第一SiNx层，所述第一SiNx层被蚀刻出欧姆接触孔，所述欧姆接触孔内填充有第二欧姆接触层，所述第二欧姆接触层的截面呈倒T字形且覆盖在第一SiNx层上，所述第二欧姆接触层与散热层连接。2.根据权利要求1所述的一种高效VCSEL芯片，其特征在于，所述散热层包括重叠生长的厚度为4000埃的薄Cu层、厚度为70um的厚Cu层和多孔Cu层，所述多孔Cu层分布有若干散热孔。3.根据权利要求2所述的一种高效VCSEL芯片，其特征在于，所述散热孔为圆形、方形、三角形中的一种。4.根据权利要求1所述的一种高效VCSEL芯片，其特征在于，所述N-DBR、量子阱、氧化层的侧面被蚀刻至P-DBR形成台柱，所述第二SiNx层蒸镀形成在台柱的侧面和顶面以及P-DBR的上表面，所述第二SiNx层在N-DBR顶面形成出光孔，所述ITO层的截面呈T字形且填充出光孔并覆盖在第二SiNx层上，所述第二SiNx层和ITO层上均蒸镀有金属材料作为N-contact，所述N-contact在ITO层顶面于出光孔对应的位置形成有孔。5.根据权利要求1所述的一种高效VCSEL芯片，其特征在于，所述N-DBR包括30对层叠生长的反射单元，所述P-DBR包括40对层叠生长的反射单元，所述反射单元为AlGaAs层。6.根据权利要求1-5任一所述的一种高效VCSEL芯片，其特征在于，所述氧化层包括未氧化段和包围所述未氧化段的氧化段，所述未氧化段由Al0.98GaAs生长形成。7.一种高效VCSEL芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：生长外延片，先在GaAs衬底上依次生长截止层、N-DBR、量子阱、Al0.98GaAs层、P-DBR和第一欧姆接触层；在第一欧姆接触层上生长第一SiNx层，并对第一SiNx层进行蚀刻，得到欧姆接触孔，在欧姆接触孔位置以及第一SiNx层上表面蒸镀一层金属作为第二欧姆接触层；蒸镀散热层；去除GaAs衬底和截止层，翻转片源使N-DBR朝上，蚀刻N-DBR、量子阱、氧化层的侧面至P-DBR，形成台柱，并对Al0.98GaAs层进行部分氧化处理形成氧化段和未氧化段，氧化段和未氧化段构成氧化层；在N-DBR上生长第二SiNx层并在第二SiNx层的中间位置通过蚀刻形成出光孔，在出光孔位置和第二SiNx层镀上ITO层；在第二SiNx层和ITO层上蒸镀金属形成N-contact。8.根据权利要求7所述的一种高效VCSEL芯片的制造方法，其特征在于，所述蒸镀散热层具体操作如下：在第二欧姆接触层上使用Cu蒸镀形成4000埃厚的薄Cu层，接着用Cu电镀形成70um厚的厚Cu层，在厚Cu层上生长分布有若干散热孔的多孔Cu层。