垂直腔面发射激光器及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种垂直腔面发射激光器及其制造方法。

背景技术：

1、在制作垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)中的电极时，其中一个方法是依次采用蒸镀工艺形成p型欧姆接触层、采用溅射工艺形成种子层以及采用电镀工艺形成电极层，此方法的工艺步骤复杂；为了简化工艺步骤，另一个方法是将p型欧姆接触层和电极层合并为一道直接采用蒸镀工艺形成，省去种子层，但是，此方法也存在很多问题，例如蒸镀金属材料时的角度要求以及金属厚度的要求，尤其vcsel激光雷达所需的电极层厚度已经达到8微米或者更高，直接一次蒸镀完成比较难量产，且成本高。

2、因此，需要对垂直腔面发射激光器的制造方法进行优化，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种垂直腔面发射激光器及其制造方法，在实现良好的欧姆接触的同时，还简化了工艺步骤且降低了成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种垂直腔面发射激光器的制造方法，包括：

3、提供一衬底，所述衬底上形成有外延层；

4、形成沟槽于所述外延层中；

5、形成保护层于所述沟槽的内壁上，且所述保护层延伸至所述沟槽外围的部分所述外延层上；

6、形成种子层覆盖于所述外延层和所述保护层上，所述种子层位于所述外延层上的部分作为欧姆接触层；

7、形成电极层于所述种子层上。

8、可选地，所述种子层包括自下向上堆叠的第一种子层、第二种子层和第三种子层，所述第一种子层的材质为ti或zn，所述第二种子层的材质为tiw合金或pt，所述第三种子层的材质为au。

9、可选地，采用溅射工艺形成所述种子层，采用电镀工艺形成所述电极层。

10、可选地，所述电极层具有暴露出所述外延层上的所述种子层的开口；所述垂直腔面发射激光器的制造方法还包括：

11、以所述电极层为掩膜，刻蚀去除所述开口暴露出的所述种子层。

12、可选地，所述外延层包括自下向上的n型dbr层、多量子阱层、p型dbr层和盖帽层，所述沟槽贯穿所述盖帽层、所述p型dbr层和所述多量子阱层并延伸进入所述n型dbr层中。

13、可选地，所述p型dbr层包含至少一层第一铝化合物层与至少一层第二铝化合物层，所述第一铝化合物层的铝浓度大于所述第二铝化合物层的铝浓度；在形成所述沟槽于所述外延层中之后以及在形成所述保护层于所述沟槽的内壁上之前，所述垂直腔面发射激光器的制造方法还包括：

14、从所述沟槽侧壁对所述第一铝化合物层进行氧化，至剩余部分所述第一铝化合物层作为氧化物孔。

15、本发明还提供一种垂直腔面发射激光器，包括：

16、衬底，所述衬底上形成有外延层，所述外延层中形成有沟槽；

17、保护层，形成于所述沟槽的内壁上，且所述保护层延伸至所述沟槽外围的部分所述外延层上；

18、种子层，覆盖于所述外延层和所述保护层上，所述种子层位于所述外延层上的部分作为欧姆接触层；

19、电极层，形成于所述种子层上。

20、可选地，所述种子层包括自下向上堆叠的第一种子层、第二种子层和第三种子层，所述第一种子层的材质为ti或zn，所述第二种子层的材质为tiw合金或pt，所述第三种子层的材质为au。

21、可选地，所述种子层和所述电极层中形成有暴露出所述外延层的开口。

22、可选地，所述外延层包括自下向上的n型dbr层、多量子阱层、p型dbr层和盖帽层，所述沟槽贯穿所述盖帽层、所述p型dbr层和所述多量子阱层并延伸进入所述n型dbr层中。

23、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

24、1、本发明的垂直腔面发射激光器的制造方法，由于包括：提供一衬底，所述衬底上形成有外延层；形成沟槽于所述外延层中；形成保护层于所述沟槽的内壁上，且所述保护层延伸至所述沟槽外围的部分所述外延层上；形成种子层覆盖于所述外延层和所述保护层上，所述种子层位于所述外延层上的部分作为欧姆接触层；形成电极层于所述种子层上，使得在实现良好的欧姆接触的同时，还简化了工艺步骤且降低了成本。

25、2、本发明的垂直腔面发射激光器，由于包括：衬底，所述衬底上形成有外延层，所述外延层中形成有沟槽；保护层，形成于所述沟槽的内壁上，且所述保护层延伸至所述沟槽外围的部分所述外延层上；种子层，覆盖于所述外延层和所述保护层上，所述种子层位于所述外延层上的部分作为欧姆接触层；电极层，形成于所述种子层上，使得在实现良好的欧姆接触的同时，还简化了工艺步骤且降低了成本。

技术特征：

1.一种垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，所述种子层包括自下向上堆叠的第一种子层、第二种子层和第三种子层，所述第一种子层的材质为ti或zn，所述第二种子层的材质为tiw合金或pt，所述第三种子层的材质为au。

3.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，采用溅射工艺形成所述种子层，采用电镀工艺形成所述电极层。

4.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，所述电极层具有暴露出所述外延层上的所述种子层的开口；所述垂直腔面发射激光器的制造方法还包括：

5.如权利要求1所述的垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，所述外延层包括自下向上的n型dbr层、多量子阱层、p型dbr层和盖帽层，所述沟槽贯穿所述盖帽层、所述p型dbr层和所述多量子阱层并延伸进入所述n型dbr层中。

6.如权利要求5所述的垂直腔面发射激光器的制造方法，其特征在于，所述p型dbr层包含至少一层第一铝化合物层与至少一层第二铝化合物层，所述第一铝化合物层的铝浓度大于所述第二铝化合物层的铝浓度；在形成所述沟槽于所述外延层中之后以及在形成所述保护层于所述沟槽的内壁上之前，所述垂直腔面发射激光器的制造方法还包括：

7.一种垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述种子层包括自下向上堆叠的第一种子层、第二种子层和第三种子层，所述第一种子层的材质为ti或zn，所述第二种子层的材质为tiw合金或pt，所述第三种子层的材质为au。

9.如权利要求7所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述种子层和所述电极层中形成有暴露出所述外延层的开口。

10.如权利要求7所述的垂直腔面发射激光器，其特征在于，所述外延层包括自下向上的n型dbr层、多量子阱层、p型dbr层和盖帽层，所述沟槽贯穿所述盖帽层、所述p型dbr层和所述多量子阱层并延伸进入所述n型dbr层中。

技术总结
本发明提供一种垂直腔面发射激光器及其制造方法，垂直腔面发射激光器的制造方法包括：提供一衬底，所述衬底上形成有外延层；形成沟槽于所述外延层中；形成保护层于所述沟槽的内壁上，且所述保护层延伸至所述沟槽外围的部分所述外延层上；形成种子层覆盖于所述外延层和所述保护层上，所述种子层位于所述外延层上的部分作为欧姆接触层；形成电极层于所述种子层上。本发明的技术方案在实现良好的欧姆接触的同时，还简化了工艺步骤且降低了成本。

技术研发人员：邱丽琴,王冲,谷天赐
受保护的技术使用者：芯联越州集成电路制造（绍兴）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/26