CN108736315A - 垂直共振腔面射激光结构及制法 - Google Patents
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Abstract
一种垂直共振腔面射激光(VCSEL)结构及制法，具有独特的三沟渠结构。通过在凸台(mesa)内且位于光窗的外围设置一第一沟渠来降低整体电容与缩短氧化层的氧化工艺时间，且通过在凸台外围设置阶梯状下凹的第二沟渠及第三沟渠来形成阶梯状的双层凸台结构，通过形成够大的散热面积，达到降低热效应、并避免金属层的断金现象的功效。此外，通过光窗周围设置离子布植区来控制模态及局限电流，以及在光窗上形成一出光层来达到控制出光的功效。
Description
技术领域
本发明有关于一种垂直共振腔面射激光结构及制法，尤指一种通过三沟渠结构来降低整体电容与缩短氧化工艺时间的一种垂直共振腔面射激光结构及制法。
背景技术
垂直共振腔面射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser；简称VCSEL)是属于发光激光二极管的其中一种，由于其功率与价格较低，主要应用在局域网络方面，且具有「高速」与「低价」的优势。VCSEL发光及检光的原材料一般以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为主，通常采有机金属气相沈积法(MOCVD)制成磊晶圆。与一般侧射型激光相比，VCSEL的共振腔与光子在共振腔来回共振所需的镜面不是由工艺形成的自然晶格断裂面，而是在组件结构磊晶成长时就已形成。
一般VCSEL结构大致包含发光活性层、共振腔以及上下具有高反射率的布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector；简称DBR)。当光子于发光活性层产生后便于共振腔内来回振荡，若达居量反转(population inversion)时激光光会于VCSEL组件的表面形成。而VCSEL由于采取面射型，激光光呈现圆锥状，较容易与光纤进行耦合，不需额外的光学镜片。对于习知VCSEL的基本结构、制法与作动方式，可以参考美国专利USPat.No.4,949,350以及USPat.No.5,468,656的内容。
本发明针对上述习知VCSEL的结构与制法加以改良，通过独特的三沟渠结构来降低整体电容与缩短氧化工艺时间，并以光窗周围的离子布植区来控制模态及局限电流，且在光窗上形成出光层来控制出光，以及，通过阶梯状的双层凸台结构来帮助热传导以降低热效应。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种垂直共振腔面射激光结构及制法，可通过独特的三沟渠结构来降低整体电容、缩短氧化工艺时间、以及形成阶梯状的双层凸台结构以降低热效应。
本发明的另一目的在于提供一种垂直共振腔面射激光结构及制法，可通过光窗周围的离子布植区来控制模态及局限电流，且在光窗上形成一出光层来控制出光；其中出光层可为介电材质，材料成分可为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或是这两种材料的混和体，反射系数介于1.5-2.0。
为达上述的目的，本发明提供一种垂直共振腔面射激光结构，包括有：一基底、一第一镜层位于该基底之上、一活化层位于该第一镜层上、一第二镜层位于活化层上、一氧化层夹设于该第二镜层内、一凸台区域、一第一沟渠、一第二沟渠、一第三沟渠、一介电材料、一第一接触层、以及一第二接触层；
其中，该凸台区域是位于该基底之上、且是由至少一部分的该第一镜层、该活化层、该第二镜层以及该氧化层所组构而成；于该凸台区域的一顶面的一中央处具有一光窗；该第一沟渠是位于该凸台区域之内、且环绕于该光窗的外周缘的至少一部分；该第一沟渠是由该凸台区域的该顶面由上向下至少贯穿该第二镜层、该氧化层与该活化层；该第二沟渠是环绕于该凸台区域的外周缘的至少一部分、且与该第一沟渠相隔一间距，该第二沟渠是由上向下至少贯穿该第二镜层与该氧化层，使该第二沟渠的一底部是位于该活化层处或该第一镜层处两者其中之一；该第三沟渠是环绕于该凸台区域的外周缘的至少一部分且是自该第二沟渠的该底部向下凹陷，且该第三沟渠是由上向下至少贯穿该第一镜层，使该第三沟渠的一底部是位于该基底处；该介电材料是至少填充于该第一沟渠中；该第一接触层是位于该凸台区域的该顶面上且接触于该第二镜层；该第二接触层是至少位于该第三沟渠的该底部且至少接触于该基底。
于一较佳实施例中，该垂直共振腔面射激光结构更包括有一绝缘层，覆盖于该凸台区域的一外表面的至少一部分，且该第一接触层与该第二接触层至少有一部分是暴露于该绝缘层之外；该第一镜层是一n型分布式布拉格反射镜层(distributed Braggreflector；简称DBR)，且该第二镜层是一p型分布式布拉格反射镜层；该第一镜层与该第二镜层的材质包含有不同铝莫耳百分比的砷化铝镓(AlGaAs)，并且，该氧化层在第二镜层中是具有相对最高莫耳百分比的铝；该氧化层是由该第一沟渠之内周缘朝向该凸台区域的中央水平延伸；该介电材料是低介电性质的聚合物材料；以及，该第一接触层与该第二接触层都是金属层。
于一较佳实施例中，该垂直共振腔面射激光结构更包括有一离子布植层，位于该第二镜层中。离子布植层部分与氧化层重迭，并通过氧化层及离子布植的相对孔径大小来控制光学模态，其中离子布植属于增益波导(Gain-guided)，氧化属于折射波导(indexguided)，通过两者的混和应用可来控制光学模态；并且，位于该凸台区域内的该离子布植层是位于该光窗与该第一沟渠之间、且是环绕于该光窗的外周缘的至少一部分；其中，该第一接触层是接触于该第二镜层的一上表面。
于一较佳实施例中，该垂直共振腔面射激光结构更包括有：一出光层，位于该凸台区域的该顶面的该光窗上。
于一较佳实施例中，该第二接触层是由该第三沟渠的该底部沿着该第三沟渠与该第二沟渠分别各具有的一倾斜表面向上延伸至该第二镜层的一上表面，使该第二接触层的一顶面大致上是位于与该第一接触层的相同高度；于该第二沟渠的该底部形成一平面，使该第二接触层在该第二沟渠的该底部构成一水平延伸的状态。
为达上述的目的，本发明提供一种垂直共振腔面射激光结构的制法，包括下列步骤：
提供一激光芯片基材，于该激光芯片基材上通过一半导体工艺由下而上依序构成：一基底、一第一镜层位于该基底之上、一活化层位于该第一镜层上、以及第二镜层位于活化层上；
使用一第一光罩及实施一第一屏蔽工艺程序，在该第二镜层之上表面形成具有一第一预定图案的一第一屏蔽层，该第一预定图案是对应于该第一光罩的图案；
实施一离子布植程序，对该第二镜层未被该第一屏蔽层覆盖的区域进行离子布植以形成一离子布植层，且该离子布植层的一底部与该活化层仍相距有一预定高度；
在尚未移除第一屏蔽层的情况下，使用一第二光罩及实施一第二屏蔽的工艺程序，在该第二镜层的该上表面及该第一光阻层的上方形成具有一第二预定图案的一第二屏蔽层，该第二预定图案是对应于该第二光罩的图案；
实施一第一蚀刻程序，对该第二镜层、该活化层及该第一镜层未被该第二光阻层覆盖的区域进行蚀刻，以形成一第一沟渠，且该第一沟渠是自该第二镜层的该上表面向下贯穿该第二镜层及该活化层，使该第一沟渠的一底部是位于该第一镜层；
实施一氧化程序，以便透过该第一沟渠而在该第二镜层内形成水平延伸的一氧化层，且该氧化层于高度上是与该离子布植层是接近的，甚至有部分是重迭；
实施一第二蚀刻程序，以便在该第二镜层上形成一第二沟渠，且该第二沟渠是自该第二镜层的该上表面向下至少贯穿该第二镜层与该氧化层，使该第二沟渠的一底部是位于该活化层处或该第一镜层处两者其中之一；
实施一第三蚀刻程序，以便在该第二沟渠的该底部处形成向下凹陷的一第三沟渠，且该第三沟渠是由上向下至少贯穿该第一镜层，使该第三沟渠的一底部是位于该基底处；
于该第一沟渠中填充一介电材料，此介电材料是聚合物，可为Polymide，反射系数为1.5-1.6。本发明通过挖出第一沟渠并填补聚合物，可减少高介电系数的半导体材料的面积，故可以降低电容。并且在该激光芯片基材上的适当区域分别形成一绝缘层、一第一接触层以及一第二接触层；
其中，该第一接触层是位于该凸台区域的该顶面上且接触于该第二镜层的上表面；该第二接触层是至少位于该第三沟渠的该底部且至少接触于该基底，且该第二接触层是由该第三沟渠的该底部沿着该第三沟渠与该第二沟渠分别各具有的一倾斜表面向上延伸至该第二镜层的上表面，使该第二接触层的一顶面大致上是位于与该第一接触层的相同高度；该第一接触层与该第二接触层至少有一部分是暴露于该绝缘层之外；
其中，由该第二沟渠与该第三沟渠可在该激光芯片基材上定义出一凸台区域，该第二沟渠与该第三沟渠两者都是环绕于该凸台区域的外周缘的至少一部分；该凸台区域是位于该基底之上、且是由至少一部分的该第一镜层、该活化层、该第二镜层以及该氧化层所组构而成，于该凸台区域的一顶面的一中央处具有一光窗；该第一沟渠是位于该凸台区域之内、且环绕于该光窗的外周缘的至少一部分、且与该第二沟渠相隔一间距；该第一沟渠是由该凸台区域的顶面由上向下至少贯穿该第二镜层、该氧化层与该活化层。
附图说明
图1为本发明的垂直共振腔面射激光结构一较佳实施例的剖面示意图；
图2A为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第一阶段示意图；
图2B为本发明的该第一光罩的图案的实施例示意图；
图3A为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第二阶段示意图；
图3B为本发明的该第二光罩的图案的实施例示意图；
图4为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第三阶段示意图；
图5为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第四阶段示意图；
图6为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第五阶段示意图；以及
图7为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第六阶段示意图。
附图标记说明：10-基底；21-第一镜层；22-活化层；23-第二镜层；231-氧化层；24-离子布植层；240-上表面；25-绝缘层；26-介电材料；27-金属层；270-第一接触层；271、273-第二接触层；2710-顶面；274-出光层；30-凸台区域；300-光窗；31-第一沟渠；32-第二沟渠；321、331-底部；33-第三沟渠；51、52-图案；510、520-中心圆区域；511-环状区域；521-外围区域；5100、5110、5200、5210-屏蔽。
具体实施方式
本发明的垂直共振腔面射激光结构及制法，主要是通过独特的三沟渠结构来降低整体电容、缩短氧化工艺时间、以及形成阶梯状的双层凸台结构以降低热效应。并且，通过光窗周围的离子布植区来控制模态及局限电流，以及在光窗上形成一传出光层来控制出光。
请参阅图1所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构一较佳实施例的剖面示意图。
于本实施例中，本发明的垂直共振腔面射激光结构是架构在一以砷化镓(GalliumArsenide；简称GaAs)或磷化铟(InP)材料为主的激光芯片基材上，且该基材由下而上依序包括有：一基底10、一第一镜层21位于该基底10之上、一活化层22(Active Region)位于该第一镜层21上、以及第二镜层23位于活化层22上。于该第二镜层23内夹设有一氧化层231(Oxide Layer)。于本实施例中，该第一镜层21是一n型分布式布拉格反射镜层(distributed Bragg reflector；简称DBR)其也可以称为下镜层，且该第二镜层23是一p型分布式布拉格反射镜层其也可以称为上镜层。该第一镜层21与该第二镜层23的材质包含有不同铝莫耳百分比的砷化铝镓(AlGaAs)的多层结构，并且，该氧化层231在第二镜层23中是具有相对最高莫耳百分比的铝。藉此，在氧化程序时，该氧化层231在氧化过程中可以形成绝缘的氧化铝(Al2O3)。
本发明的垂直共振腔面射激光结构在该基材上还具有包括：一凸台区域30(Mesa)、一第一沟渠31(Isolation Trench)、一第二沟渠32、一第三沟渠33、一介电材料26(Dielectric Material)、一第一接触层270(Contact Layer)、一第二接触层271-273、一离子布植层24(Implant Region)、一绝缘层25(Insolating Layer)、以及一出光层274(PowerOutput Layer)。
该凸台区域30是位于该基底10之上、且是由至少一部分的该第一镜层21、该活化层22、该第二镜层23以及该氧化层231所组构而成。于该凸台区域30的一顶面的一中央处具有一光窗300。于本实施例中，该氧化层231于高度上是与该离子布植层24的底部是接近的，甚至有部分是重迭。
该第一沟渠31是位于该凸台区域30之内、且环绕于该光窗300的外周缘的至少一部分。该第一沟渠31是由该凸台区域30的该顶面由上向下至少贯穿该第二镜层23、该氧化层231与该活化层22，使第一沟渠31的底部是位于第一镜层21。
该第二沟渠32是环绕于该凸台区域30的上半部的外周缘的至少一部分、且与该第一沟渠31相隔一间距。该第二沟渠32是由上向下至少贯穿该第二镜层23与该氧化层231，使该第二沟渠32的一底部321是位于该活化层22处或该第一镜层21处两者其中之一。该氧化层231是由该沟渠31的内周缘朝向该凸台区域30的中央水平延伸。
该第三沟渠33是环绕于该凸台区域30的下半部的外周缘的至少一部分且是自该第二沟渠32的该底部321向下凹陷。并且，该第三沟渠33是由上向下至少贯穿该第一镜层21(或是贯穿该活化层22及该第一镜层21)，使该第三沟渠33的一底部331是位于该基底10上表面处。
于本实施例中，该介电材料26是低介电性质的聚合物材料为较佳，且该介电材料26是至少填充于该第一沟渠31中，可提供降低垂直共振腔面射激光结构的整体电容的功效。于本实施例中，此介电材料26是聚合物，可为Polymide，反射系数为1.5-1.6。本发明通过挖出第一沟渠31并填补聚合物(介电材料26)，可减少高介电系数的半导体材料的面积，故可以降低电容。该第一接触层270与该第二接触层271-273都是属于金属层27的一部分。该第一接触层270是位于该凸台区域30的该顶面上且接触于该第二镜层23的一上表面240。该第二接触层271、272、273是至少位于该第三沟渠33的该底部331且至少接触于该基底10。于本实施例中，该第二接触层271、272、273是由该第三沟渠33的该底部331沿着该第三沟渠33与该第二沟渠32分别各具有的一倾斜表面向上延伸至该第二镜层23的上表面240，使该第二接触层271、272、273的一顶面2710大致上是位于与该第一接触层270的顶面的差不多相同高度。因此，本发明的第一接触层270与第二接触层271、272、273不仅是位于基底10的同一面、且更是位于大致相同的高度位置，可以方便后续的打线工艺。此外，于该第二沟渠32的该底部321形成一平面，使该第二接触层271、272、273在该第二沟渠32的该底部321构成一水平延伸的状态。藉此，不仅可以构成阶梯状的双层凸台结构，使较大的下层凸台可加大散热面积及降低热效应，同时，两阶段凹陷的第二、第三沟渠结构32、33的倾斜面坡度变缓、且在该第二沟渠32的该底部321形成平面，可让第二接触层271、272、273在进行电镀、溅镀或蒸镀金属层时不易造成断金现象。
该离子布植层24是位于该第二镜层23中、且是位于该主动层22的上方。于本实施例中，离子布植层24的底部有部分与氧化层231重迭，并通过氧化层231及离子布植24的相对孔径大小来控制光学模态。其中，离子布植属于增益波导(Gain-guided)，氧化属于折射波导(index guided)，通过两者的混和应用可来控制光学模态。并且，位于该凸台区域30内的该离子布植层24是位于该光窗300与该第一沟渠31之间、且是环绕于该光窗300的外周缘的至少一部分。其中，该第一接触层270是接触于该离子布植层24的一上表面。本发明通过在光窗300周围额外设置的离子布植区24，可用来控制光学模态及局限电流；于本实施例中，离子布植工艺可植入质子(Proton)或氧离子，深度介于2-4um。
该绝缘层25是覆盖于该凸台区域30的一外表面的至少一部分，且该第一接触层270与该第二接触层271、272、273至少有一部分是暴露于该绝缘层25之外。该出光层274是位于该凸台区域30的该顶面的该光窗300上，可用来控制出光，其原理是利用出光层274的材料的折射率、厚度与光学波长来调整出。于本实施例中，该出光层274的材质可以是Si3N4、SiO2、Si3O4、SiN、或是SiNO等等。于本实施例中，该出光层274可为介电材质，材料成分可为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)或是这两种材料的混和体，反射系数介于1.5-2.0。
请参阅图2A至图7，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法的一较佳实施例的其中数个阶段示意图。
如图2A所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第一阶段示意图。本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法，首先是提供一激光芯片基材，于该激光芯片基材上由下而上依序构成：一基底10、一第一镜层21位于该基底10之上、一活化层22位于该第一镜层21上、以及第二镜层23位于活化层22上。接着，使用一第一光罩及实施一第一屏蔽工艺程序，在该第二镜层23的一上表面240形成具有一第一预定图案的一第一屏蔽层，该第一预定图案是对应于该第一光罩的图案51。如图2B所示，为本发明的该第一光罩的图案51的实施例示意图。于该第一光罩的图案51中包含了一中心圆区域510以及环绕于该中心圆区域的外围的一环状区域511；其中，该中心圆区域510的半径为r1，该环状区域511之内围的半径为r2、且该环状区域511的外围的半径为r3。该第一光罩图案51的该中心圆区域510定义了在该第二镜层23之上表面240会被屏蔽5100覆盖的该光窗300的位置，且该第一光罩图案51的环状区域511定义了在该第二镜层23之上表面240会被屏蔽5110覆盖且不会被离子布植的区域。该第一屏蔽层即包括了该屏蔽5100、5110。接着，如图2A所示，实施一离子布植程序，对该第二镜层23未被该第一屏蔽层(屏蔽5100、5110)覆盖的区域进行离子布植以形成一离子布植层24，且该离子布植层24的一底部与该活化层22仍相距有一预定高度。于本实施例中，离子布植有效区的底部可以有一部分与氧化层位置重迭。本发明通过在光窗300周围额外设置的离子布植区24，可用来控制模态及局限电流。
如图3A所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第二阶段示意图。在尚未移除第一屏蔽层5100、5110的情况下，使用一第二光罩及实施一第二屏蔽工艺程序，在该第二镜层23的该上表面240及该第一屏蔽层5100、5110的上方形成具有一第二预定图案的一第二屏蔽层，该第二预定图案是对应于该第二光罩的图案52。如图3B所示，为本发明的该第二光罩的图案52的实施例示意图。于该第二光罩的图案52中包含了一中心圆区域520以及环绕于该中心圆区域的外围的一外围区域521；其中，该中心圆区域520的半径为R1，该外围区域521之内围的半径为R2。该第二光罩图案52的该中心圆区域520及该外围区域521定义了在该第二镜层23之上表面240会被屏蔽5200、5210覆盖的位置，且未被该屏蔽5200、5210覆盖的区域就是稍后会被蚀刻产生第一沟渠31的位置。该第二屏蔽层即包括了该屏蔽5200、5210。
于本实施例中，该第二光罩图案52的该中心圆区域520的半径R1的值是介于该第一光罩图案51的该环状区域511的内围半径r2与外围的半径r3之间，亦即，r2<R1<r3；并且，该第二光罩图案52的该外围区域521之内围的半径R2的值是大于该第一光罩图案51的该环状区域511的外围的半径r3，亦即，r3<R2。因此，在进行前述第一屏蔽与第二屏蔽的两道屏蔽工艺程序时，会具有自我对准的效果，使后续工艺所得到的氧化层231孔径与离子布植层24孔径对准精度增加。
接着，如图4所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第三阶段示意图。实施一第一蚀刻程序，对该第二镜层23、该活化层22及该第一镜层21未被该第二屏蔽层(屏蔽5200、5210)覆盖的区域进行蚀刻，以形成一第一沟渠31，且该第一沟渠31是自该第二镜层23的该上表面240向下贯穿该第二镜层23及该活化层22，使该第一沟渠31的一底部是位于该第一镜层21。
接着，如图5所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第四阶段示意图。实施一氧化程序，以便透过该第一沟渠31而在该第二镜层23内形成水平延伸的一氧化层231，且该氧化层231于高度上是与离子布植层24是接近的，甚至可以有部分重迭，并且，该氧化层231是位在活化层22之上。相较于习知技术因不具第一沟渠31的结构所以必须透过第二沟渠32来进行氧化层的氧化程序的习知技术而言，本发明由于该氧化层231的氧化程序是透过相对来说更接近光窗300的该第一沟渠31来进行，所以，所需氧化的距离相对较短、氧化程序所需的时间也因此缩短，也减少氧化层231因氧化距离长所衍伸的应力聚集问题。
接着，如图6所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第五阶段示意图。实施一第二蚀刻程序，以便在该第二镜层23上形成一第二沟渠32，且该第二沟渠32是自该第二镜层23的该上表面240向下至少贯穿该第二镜层23与该氧化层231，使该第二沟渠32的一底部321是位于该活化层22处或该第一镜层21处两者其中之一。并且，以一金属镀层程序在该第二镜层23的该上表面240的一预定区域形成一接触垫也就是稍后会成为第一接触层270的一部分。
接着，如图7所示，为本发明的垂直共振腔面射激光结构的制法中的第六阶段示意图。实施一第三蚀刻程序，以便在该第二沟渠32的该底部321处形成向下凹陷的一第三沟渠33，且该第三沟渠33是由上向下至少贯穿该第一镜层21(或是贯穿该活化层22及该第一镜层21)，使该第三沟渠33的一底部331是位于该基底10处。
之后，再于该第一沟渠31中填充一介电材料26，可提供降低垂直共振腔面射激光结构的整体电容的功效；以及，在该激光芯片基材上的适当区域分别形成一出光层274、一绝缘层25、一金属层27(包括第一接触层270以及第二接触层271、272、273)。藉此，便能制作出如图1所示的本发明的垂直共振腔面射激光结构。
于本实施例中，如图1所示，由该第二沟渠32与该第三沟渠33可在该激光芯片基材上定义出一凸台区域30，该第二沟渠32与该第三沟渠33两者都是环绕于该凸台区域300的外周缘的至少一部分。该凸台区域300是位于该基底10之上、且是由至少一部分的该第一镜层21、该活化层22、该第二镜层23以及该氧化层231所组构而成。于该凸台区域300的一顶面的一中央处具有一光窗300。该第一沟渠31是位于该凸台区域30之内、且环绕于该光窗300的外周缘的至少一部分、且与该第二沟渠32相隔一间距。该第一沟渠31是由该凸台区域30的顶面由上向下至少贯穿该第二镜层23、该氧化层231与该活化层22。
于本实施例中，该出光层274是位于该凸台区域30的该顶面的该光窗300上，可用来控制出光。该离子布植层24是位于该第二镜层23中且是位于该氧化层231的上方但离子布植层24底部可以和氧化层231部分重迭，并且，位于该凸台区域30内的该该离子布植层24是位于该光窗300与该第一沟渠31之间、且是环绕于该光窗300的外周缘的至少一部分，可用来控制模态及局限电流。
于本实施例中，该第一接触层270是位于该凸台区域30的该顶面上且接触于该第二镜层23之上表面。该第二接触层271、272、273是至少位于该第三沟渠33的该底部331且至少接触于该基底10，且该第二接触层271、272、273是由该第三沟渠33的该底部331沿着该第三沟渠33与该第二沟渠32分别各具有的一倾斜表面向上延伸至该第二镜层23的该上表面，使该第二接触层271、272、273的一顶面大致上是位于与该第一接触层270的差不多相同高度。因此，本发明的第一接触层270与第二接触层271、272、273不仅是位于基底10的同一面、且更是位于大致相同的高度位置，可以方便后续的打线工艺。该第一接触层270与该第二接触层271、272、273至少有一部分是暴露于该绝缘层25之外。其中，于该第二沟渠32的该底部321形成一平面，使该第二接触层271、272、273在该第二沟渠32的该底部321构成一水平延伸的状态。藉此，不仅可以构成阶梯状的双层凸台结构，使较大的下层凸台可加大散热面积及降低热效应，同时，两阶段凹陷的第二、第三沟渠结构32、33的倾斜面坡度变缓、且在该第二沟渠32的该底部321形成平面，可让第二接触层271、272、273在进行电镀、溅镀或蒸镀金属层时不易造成断金现象。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种垂直共振腔面射激光结构，其特征在于，包括：
一基底；
一第一镜层，位于该基底之上；
一活化层，位于该第一镜层上；
一第二镜层，位于活化层上；
一氧化层，夹设于该第二镜层内；
一凸台区域，位于该基底之上、且是由至少一部分的该第一镜层、该活化层、该第二镜层以及该氧化层所组构而成，于该凸台区域的一顶面的一中央处具有一光窗；
一第一沟渠，位于该凸台区域之内、且环绕于该光窗的外周缘的至少一部分；该第一沟渠是由该凸台区域的该顶面由上向下至少贯穿该第二镜层、该氧化层与该活化层；
一第二沟渠，环绕于该凸台区域的外周缘的至少一部分、且与该第一沟渠相隔一间距，该第二沟渠是由上向下至少贯穿该第二镜层与该氧化层，使该第二沟渠的一底部是位于该活化层处或该第一镜层处两者其中之一；
一第三沟渠，环绕于该凸台区域的外周缘的至少一部分且是自该第二沟渠的该底部向下凹陷，且该第三沟渠是由上向下至少贯穿该第一镜层，使该第三沟渠的一底部是位于该基底处；
一介电材料，至少填充于该第一沟渠中；
一第一接触层，位于该凸台区域的该顶面上且接触于该第二镜层；以及
一第二接触层，至少位于该第三沟渠的该底部且至少接触于该基底。
2.根据权利要求1所述的垂直共振腔面射激光结构，其特征在于：
该垂直共振腔面射激光结构更包括有一绝缘层，覆盖于该凸台区域的一外表面的至少一部分，且该第一接触层与该第二接触层至少有一部分是暴露于该绝缘层之外；
该第一镜层是一n型分布式布拉格反射镜层，且该第二镜层是一p型分布式布拉格反射镜层；
该第一镜层与该第二镜层的材质包含有不同铝莫耳百分比的砷化铝镓，并且，该氧化层在第二镜层中是具有相对最高莫耳百分比的铝；
该氧化层至少是由该第一沟渠的内周缘朝向该凸台区域的中央水平延伸；
该介电材料是低介电性质的聚合物材料；以及
该第一接触层与该第二接触层都是金属层。
3.根据权利要求1项所述的垂直共振腔面射激光结构，其特征在于，更包括有：
一离子布植层，位于该第二镜层中且其高度是与该氧化层接近或重迭，并且，位于该凸台区域内的该离子布植层是位于该光窗与该第一沟渠之间、且是环绕于该光窗的外周缘的至少一部分；
其中，该第一接触层是接触于该第二镜层的一上表面。
4.根据权利要求1项所述的垂直共振腔面射激光结构，其特征在于，更包括有：
一出光层，位于该凸台区域的该顶面的该光窗上。
5.根据权利要求1项所述的垂直共振腔面射激光结构，其特征在于：
该第二接触层是由该第三沟渠的该底部沿着该第三沟渠与该第二沟渠分别各具有的一倾斜表面向上延伸至该第二镜层的一上表面，使该第二接触层的一顶面大致上是位于与该第一接触层的相同高度；
于该第二沟渠的该底部形成一平面，使该第二接触层在该第二沟渠的该底部构成一水平延伸的状态。
6.一种垂直共振腔面射激光结构的制法，其特征在于，包括下列步骤：
提供一激光芯片基材，于该激光芯片基材上通过一半导体工艺由下而上依序构成：一基底、一第一镜层位于该基底之上、一活化层位于该第一镜层上、以及第二镜层位于活化层上；
使用一第一光罩及实施一第一屏蔽工艺程序，在该第二镜层的一上表面形成具有一第一预定图案的一第一屏蔽层，该第一预定图案是对应于该第一光罩的图案；
实施一离子布植程序，对该第二镜层未被该第一光阻层覆盖的区域进行离子布植以形成一离子布植层，且该离子布植层的一底部与该活化层仍相距有一预定高度；
在尚未移除第一屏蔽层的情况下，使用一第二光罩及实施一第二屏蔽工艺程序，在该第二镜层的该上表面及该第一屏蔽层的上方形成具有一第二预定图案的一第二屏蔽层，该第二预定图案是对应于该第二屏蔽的图案；
实施一第一蚀刻程序，对该第二镜层、该活化层及该第一镜层未被该第二屏蔽层覆盖的区域进行蚀刻，以形成一第一沟渠，且该第一沟渠是自该第二镜层的该上表面向下贯穿该第二镜层及该活化层，使该第一沟渠的一底部是位于该第一镜层；
实施一氧化程序，以便透过该第一沟渠而在该第二镜层内形成水平延伸的一氧化层，且该氧化层于高度上是接近或重迭于该离子布植层的该底部；
实施一第二蚀刻程序，以便在该第二镜层上形成一第二沟渠，且该第二沟渠是自该第二镜层的该上表面向下至少贯穿该第二镜层与该氧化层，使该第二沟渠的一底部是位于该活化层处或该第一镜层处两者其中之一；并且，以一金属镀层程序在该第二镜层的该上表面的一预定区域形成一接触垫；
实施一第三蚀刻程序，以便在该第二沟渠的该底部处形成向下凹陷的一第三沟渠，且该第三沟渠是由上向下至少贯穿该第一镜层，使该第三沟渠的一底部是位于该基底处；以及，
于该第一沟渠中填充一介电材料，以及在该激光芯片基材上的适当区域分别形成一绝缘层、一第一接触层以及一第二接触层；
其中，由该第二沟渠与该第三沟渠可在该激光芯片基材上定义出一凸台区域，该第二沟渠与该第三沟渠两者都是环绕于该凸台区域的外周缘的至少一部分；该凸台区域是位于该基底之上、且是由至少一部分的该第一镜层、该活化层、该第二镜层以及该氧化层所组构而成，于该凸台区域的一顶面的一中央处具有一光窗；该第一沟渠是位于该凸台区域之内、且环绕于该光窗的外周缘的至少一部分、且与该第二沟渠相隔一间距；该第一沟渠是由该凸台区域的顶面由上向下至少贯穿该第二镜层、该氧化层与该活化层；
其中，该第一接触层是位于该凸台区域的该顶面上且接触于该第二镜层；该第二接触层是至少位于该第三沟渠的该底部且至少接触于该基底，且该第二接触层是由该第三沟渠的该底部沿着该第三沟渠与该第二沟渠分别各具有的一倾斜表面向上延伸至该第二镜层的该上表面，使该第二接触层的一顶面大致上是位于与该第一接触层的相同高度；该第一接触层与该第二接触层至少有一部分是暴露于该绝缘层之外。
7.根据权利要求6所述的垂直共振腔面射激光结构的制法，其特征在于：
该第一镜层是一n型分布式布拉格反射镜层，且该第二镜层是一p型分布式布拉格反射镜层；
该第一镜层与该第二镜层的材质包含有不同铝莫耳百分比的砷化铝镓，并且，该氧化层在第二镜层中是具有相对最高莫耳百分比的铝；
该氧化层至少是由该第一沟渠之内周缘朝向该凸台区域的中央水平延伸；
该介电材料是低介电性质的聚合物材料；以及
该第一接触层与该第二接触层都是金属层。
8.根据权利要求6所述的垂直共振腔面射激光结构的制法，其特征在于，该离子布植层是位于该第二镜层中，并且，位于该凸台区域内的该离子布植层是位于该光窗与该第一沟渠之间、且是环绕于该光窗的外周缘的至少一部分。
9.根据权利要求6所述的垂直共振腔面射激光结构的制法，其特征在于，更包括有下列步骤：
形成一出光层，其位于该凸台区域的该顶面的该光窗上。
10.根据权利要求6所述的垂直共振腔面射激光结构的制法，其特征在于，于该第二沟渠的该底部形成一平面，使该第二接触层在该第二沟渠的该底部构成一水平延伸的状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181102 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |