[发明专利]具备倒装结构的VCSEL、VCSEL阵列及其制备方法

说明书

本发明提供一种具备倒装结构的VCSEL、VCSEL阵列及其制备方法，所述VCSEL包括衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层和设置于所述活化层之上的第二镜层，所述第二镜层之上设置钼金属层，所述第二镜层与所述钼金属层之间设置有上电极层，所述衬底与所述第一镜层之间设置有蚀刻制止层，所述蚀刻制止层材质不同于所述衬底材质，所述衬底设置光窗用于光线射出，且所述衬底的非光窗区域设置底部电极。所述VCSEL阵列包括至少2个所述VCSEL。本发明金属散热层制备简单，且适宜制作高功率阵列VCSEL芯片，同时对电极制作工艺也进行了简化，对光刻工艺精度要求降低。

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及具备倒装结构的VCSEL、VCSEL阵列及其制备方法。

背景技术

VCSEL是英文Vertical Cavity Surface Emitting Laser的简称，中文名称为垂直腔面发射激光器，又称垂直共振腔表面放射激光或者面射型激光。VCSEL的基本结构主要包括四部分，分别为衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层、和设置于所述活化层之上的第二镜层。

图1显示了VCSEL制作的主流工艺流程，第（1）步进行晶片外延生长，即在衬底100上外延生长第一镜层110，在第一镜层110上生长活化层120，在活化层120上生长第二镜层130；第（2）步进行刻蚀形成平台；第（3）步进行氧化，形成氧化限制层140；第（4）步在第二镜层130上沉积形成第一电极150；第（5）步在第一镜层110上沉积形成第二电极160。当前高功率阵列VCSEL芯片的制作是一个主流方向，高功率阵列芯片的散热问题是必须解决的一个关键问题，否则会造成芯片被烧毁。因此很多对VCSEL制作的主流工艺进行改进的工艺出现，形成了一些具备高导热特性的VCSEL结构。

申请号为201910787390.4的中国发明专利申请公开了一种具有特殊金属连接层的垂直腔面发射激光器及制备方法，所述垂直腔面发射激光器包括基底结构及金属连接层，基底结构包括至少一个氧化孔窗口，已通过所述氧化孔窗口出射光线；金属连接层位于基底结构上，金属连接层包括与氧化孔窗口对应设置的金属连接层窗口，其中，金属连接层窗口显露氧化孔窗口，且金属连接层窗口的底部开口的宽度大于氧化孔窗口的宽度，金属连接层窗口的顶部开口的宽度大于底部开口的宽度。具备该发明的结构的VCSEL在具有较强的电流注入的同时，可具有较厚的、不遮挡光线的金属连接层，以有效地散热，且可增强对氧化窗口的保护。但是该发明中的金属连接层位于VCSEL出射光线的一侧，当采用该发明的方法和结构制作阵列VCSEL芯片的时候，因为各个平台之间沟槽的存在导致金属连接层制作困难，因此不适宜制作高功率阵列VCSEL芯片。

发明内容

本发明提供了一种具备倒装结构的VCSEL、VCSEL阵列及其制备方法，其对金属散热层的位置进行调整，使金属散热层制备简单，且适宜制作高功率阵列VCSEL芯片。

本发明的第一方面提供一种具备倒装结构的VCSEL，包括衬底、设置于所述衬底之上的第一镜层、设置于所述第一镜层之上的活化层和设置于所述活化层之上的第二镜层，所述第二镜层之上设置钼金属层，所述第二镜层与所述钼金属层之间设置有上电极层，所述衬底与所述第一镜层之间设置有蚀刻制止层，所述蚀刻制止层材质不同于所述衬底材质，所述衬底设置光窗用于光线射出，且所述衬底的非光窗区域设置底部电极。

优选的是，所述钼金属层厚度为50~250微米，采用金属键合工艺设置于所述上电极层之上。

上述任一方案优选的是，所述第二镜层、所述活化层及靠近所述活化层的部分所述第一镜层设置载流子限制区。

上述任一方案优选的是，所述载流子限制区采用主动区平台蚀刻及平台侧壁氧化工艺设置。