[发明专利]集成在硅控制底板上的竖直发射器

说明书

本发明公开了一种制造方法，该方法包括：通过在III‑V族半导体基板(20)上沉积多个外延层而制造竖直发射器(32)的阵列(22)，以及在硅基板(26)上制造用于竖直发射器的控制电路(30)。将竖直发射器的相应前侧(52)粘结到硅基板，与控制电路对准。在粘结相应前侧之后，从竖直发射器的相应后侧(50)减薄III‑V族半导体基板，并在竖直发射器上方沉积金属迹线(78)，以将竖直发射器连接到控制电路。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月19日提交的美国临时专利申请62/396,253的权益，该申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及半导体装置，具体地讲，涉及光电装置及其制造方法。

背景技术

在常规的顶部发射光电装置(诸如竖直腔面发射激光器(VCSEL))中，半导体基板不仅用作发射器的制造基础，而且用作制造后发射器装置的机械支撑载体。在本说明书和权利要求书中，术语“顶部”和“前部”在本领域使用这些术语的常规意义上被同义地使用，是指在其上(通常通过外延层生长和蚀刻)形成VCSEL的半导体基板的侧面。术语“底部”和“后部”是指半导体基板的相对侧。这些术语是任意的，因为一旦制造，VCSEL将向任何期望方向发射光。

底部发射VCSEL装置也是本领域已知的。在此类装置中，在晶片基板(诸如GaAs晶片)上制造外延层之后，将基板减薄到低于VCSEL的发射底表面。顶表面通常附接到散热器，散热器也可提供机械支撑。

发明内容

下文描述的本发明的实施方案提供了改进的光电装置及其制造方法。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种制造方法，该方法包括：通过在III-V族半导体基板上沉积多个外延层而制造竖直发射器阵列，以及在硅基板上制造用于竖直发射器的控制电路。将竖直发射器的相应前侧粘结到硅基板，与控制电路对准。在粘结所述相应前侧之后，从竖直发射器的相应后侧减薄III-V族半导体基板。在减薄III-V族半导体基板之后，在竖直发射器上方沉积金属迹线以将竖直发射器连接到控制电路。

在一些实施方案中，制造竖直发射器阵列包括，在减薄III-V族半导体基板之后，蚀刻外延层以限定单个发射器区域，以及处理发射器区域以产生竖直腔面发射激光器(VCSEL)。

附加地或另选地，该方法包括将III-V族半导体基板切割成压模，每个压模包含竖直发射器中的一个或多个，其中粘结相应前侧包括在硅基板上的相应位置处对准并粘结压模中的每一个。

附加地或另选地，制造阵列包括，在竖直发射器的前侧的上方沉积金属层，其中金属层充当竖直发射器的前侧和控制电路之间的第一接触件，而金属迹线充当控制电路和竖直发射器的后侧之间的第二接触件。

在本发明所公开的实施方案中，粘结相应前侧包括在竖直发射器的前侧和硅基板之间施涂聚合物胶。另选地，制造阵列包括在竖直发射器的前侧的上方沉积金属层，并且其中粘结相应前侧包括将竖直发射器的前侧上的金属层以金属与金属粘结的方式粘结到硅基板上沉积的另一金属层。进一步另选地，粘结相应前侧包括在竖直发射器的前侧和硅基板之间形成氧化物粘结。

在一些实施方案中，沉积金属迹线包括将单个接触件附接到竖直发射器，使得竖直发射器中的每个均可由控制电路单独控制。附加地或另选地，沉积金属迹线包括将相应共享接触件附接到竖直发射器的预定义的组，使得组中的每个可由控制电路共同控制。通常，所沉积的金属迹线中的至少一些在竖直发射器的后侧和硅基板上的控制电路之间延伸。

在本发明所公开的实施方案中，该方法包括在沉积金属迹线之后，切割硅基板以形成多个芯片，每个芯片包括竖直发射器中的一个或多个和连接到竖直发射器中的一个或多个的控制电路。