本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，特別涉及一種vcsel器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、垂直腔面發(fā)射激光器(vertical-cavity?surface-emitting?laser，vcsel)是一種激光發(fā)射方向垂直于pn結(jié)平面的半導(dǎo)體激光器。vcsel具有易集成、光束質(zhì)量好、調(diào)制帶寬高、壽命長、單模輸出等優(yōu)點，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于通信、醫(yī)療、工業(yè)加工以及安全防護等領(lǐng)域。

2、請參閱圖1，現(xiàn)有vcsel制備p面電極結(jié)構(gòu)的過程主要包括：先在外延結(jié)構(gòu)100上依次采用濺射工藝形成tiw層101和au層102作為種子層。然后，在種子層上形成圖案化光刻膠層，并依此為阻擋采用電鍍工藝，在所述種子層上形成電鍍au層103。其次，在所述電鍍au層103上濺射一層保護層104，且其材質(zhì)可以為tiw。最后，去膠并腐蝕掉所述種子層中的非接觸區(qū)域。其中，對種子層的腐蝕可以分為兩個步驟。如圖2所示，第一步驟是對種子層中au層102進行腐蝕，且在該步驟中除了對au層102進行縱向表面的腐蝕外，還會使得au層102和電鍍au層103出現(xiàn)側(cè)向腐蝕，從而導(dǎo)致p面電極結(jié)構(gòu)呈倒“t”形。如圖3和圖4所示，第二步驟是對種子層中tiw層101進行腐蝕；即，二次腐蝕。且在該步驟中，所述tiw層101暴露的部分會被去除，所述保護層104也會被去除。以及，所述tiw層101也會出現(xiàn)側(cè)向腐蝕的問題，則導(dǎo)致所述種子層的側(cè)邊形成空洞c。所述空洞c的存在不利于介質(zhì)膜在金屬表面的充分覆蓋，從而嚴重影響vcsel的壽命和可靠性。

3、為解決側(cè)向腐蝕的問題，現(xiàn)有技術(shù)一般是采用如下兩種方案：第一種方案通過調(diào)配出同時腐蝕tiw層101和au層102的腐蝕液，利用一次腐蝕，來減小側(cè)向腐蝕的深度。第二種方案是通過形成阻擋層和干刻tiw層101，利用干法刻蝕的方向性規(guī)避濕法腐蝕tiw層101產(chǎn)生的二次側(cè)向腐蝕，從而緩解空洞c深度。但第一種方案的一次腐蝕容易造成腐蝕殘留，去除效果不佳。且第二種方案對空洞c深度的改善效果有限，且工藝過程繁瑣。

4、因此，亟需一種新的vcsel器件的制備方法，以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種vcsel器件及其制備方法，以解決如何在制備vcsel器件p面電極結(jié)構(gòu)的過程緩解側(cè)向腐蝕，以及如何提高vcsel器件性能中的至少一個問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種vcsel器件的制備方法，包括：

3、提供一外延結(jié)構(gòu)；且所述外延結(jié)構(gòu)上依次濺射形成有第一種子層和具有第一厚度的第二種子層；

4、采用蒸鍍工藝，在所述具有第一厚度的第二種子層上形成具有第二厚度的所述第二種子層；

5、在所述具有第二厚度的所述第二種子層上形成圖案化的金屬層；

6、在所述圖案化的金屬層的表面形成保護層；

7、采用第一濕法腐蝕工藝，去除暴露出的部分所述第二種子層；

8、采用第二濕法腐蝕工藝，去除暴露出的部分所述第一種子層和所述保護層。

9、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，所述第一厚度小于所述第二厚度。

10、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，所述第一種子層的材質(zhì)包括tiw，且厚度范圍為：40nm～80nm。

11、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，所述第二種子層的材質(zhì)包括au，且所述第一厚度的范圍為：5nm～20nm，所述第二厚度的范圍為：60nm～150nm。

12、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，在所述具有第二厚度的所述第二種子層上形成圖案化的金屬層的過程包括：

13、所述第二種子層具有接觸區(qū)和非接觸區(qū)，且在所述第二種子層上形成圖案化的光刻膠層，以遮擋所述非接觸區(qū)，并暴露出所述接觸區(qū)；

14、以所述圖案化的光刻膠層為阻擋，采用電鍍工藝，在所述接觸區(qū)的表面形成所述圖案化的金屬層。

15、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，所述圖案化的金屬層的材質(zhì)包括au，且厚度范圍為：1μm～3μm。

16、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，采用濺射工藝在所述圖案化的金屬層上形成所述保護層；且在形成所述保護層之后，去除所述圖案化的光刻膠層；

17、其中，所述保護層的材質(zhì)包括tiw，且厚度范圍為：20nm～50nm。

18、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，所述第一濕法腐蝕工藝中采用的腐蝕液包括：i2、ki和h2o，且腐蝕時間范圍為：30s～60s；以及，所述第二濕法腐蝕工藝中采用的腐蝕液包括h2o2，且腐蝕時間范圍為：120s～180s。

19、可選的，在所述的vcsel器件的制備方法中，在采用第二濕法腐蝕工藝，去除暴露出的部分所述第一種子層和所述保護層之后，所述vcsel器件的制備方法還包括：

20、在所述外延結(jié)構(gòu)遠離所述第一種子層的一側(cè)面上形成電極結(jié)構(gòu)。

21、基于同一構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種vcsel器件，且所述vcsel器件采用所述的vcsel器件的制備方法制備而成。

22、綜上所述，本發(fā)明提供一種vcsel器件及其制備方法。相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述vcsel器件的制備方法是采用濺射工藝和蒸鍍工藝相結(jié)合的方式形成第二種子層。且基于蒸鍍工藝形成的具有第二厚度的第二種子層的晶粒尺寸大、晶界數(shù)量少且晶界方向呈現(xiàn)無序性，能夠在濕法腐蝕工藝中降低其側(cè)向腐蝕的速率，則有效緩解了側(cè)向腐蝕帶來的空洞問題，從而在保證vcsel器件發(fā)光效率的同時，提高了器件的可靠性和使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種vcsel器件的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，所述第一厚度小于所述第二厚度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，所述第一種子層的材質(zhì)包括tiw，且厚度范圍為：40nm～80nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，所述第二種子層的材質(zhì)包括au，且所述第一厚度的范圍為：5nm～20nm，所述第二厚度的范圍為：60nm～150nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，在所述具有第二厚度的所述第二種子層上形成圖案化的金屬層的過程包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，所述圖案化的金屬層的材質(zhì)包括au，且厚度范圍為：1μm～3μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，采用濺射工藝在所述圖案化的金屬層上形成所述保護層；且在形成所述保護層之后，去除所述圖案化的光刻膠層；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，所述第一濕法腐蝕工藝中采用的腐蝕液包括：i2、ki和h2o，且腐蝕時間范圍為：30s～60s；以及，所述第二濕法腐蝕工藝中采用的腐蝕液包括h2o2，且腐蝕時間范圍為：120s～180s。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的vcsel器件的制備方法，其特征在于，在采用第二濕法腐蝕工藝，去除暴露出的部分所述第一種子層和所述保護層之后，所述vcsel器件的制備方法還包括：

10.一種vcsel器件，其特征在于，所述vcsel器件采用如權(quán)利要求1～9中任意一項所述的vcsel器件的制備方法制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種VCSEL器件及其制備方法。其中，所述VCSEL器件的制備方法是采用濺射工藝和蒸鍍工藝相結(jié)合的方式形成第二種子層。且基于蒸鍍工藝形成的具有第二厚度的第二種子層的晶粒尺寸大、晶界數(shù)量少且晶界方向呈現(xiàn)無序性，能夠在濕法腐蝕工藝中降低其側(cè)向腐蝕的速率，則有效緩解了側(cè)向腐蝕帶來的空洞問題，從而在保證VCSEL器件發(fā)光效率的同時，提高了器件的可靠性和使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：韋晚霞,嚴進一,鮑輝,方瑞禹
受保護的技術(shù)使用者：上海新微半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15