[发明专利]具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片及其制备方法，所述方法包括：（1）在GaAs衬底上按照层状结构依次制备NDBR层、MQW层、氧化层、PDBR层、P接触层和SIN膜；（2）采用灰度光刻法在所述SIN膜上制备呈斜坡状的PIA膜；（3）在所述PIA膜上制备P电极，以便得到PAD打线区；（4）制备N电极。本发明通过在PAD打线区设置斜坡PIA膜，不仅可以有效消除寄生电容，有效提高VCSEL芯片的高频特性，同时由于固化后的斜坡PIA具有斜坡，因而具有耐机械冲击的特性，可以有效解决金属爬台易断线的问题和增加后续芯片封装抗机械冲击的能力。

技术领域

本发明涉及GaAs基VCSEL芯片制造的技术领域，具体而言，本发明涉及具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片及其制备方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)有别于LED(Light Emitting Diode，发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小且易集成大面积阵列等优点，被广泛应用于光通信、光互连和光存储等领域。随着科学技术的不断发展，各种各样的VCSEL芯片已广泛应用于人们的日常生活、工作以及工业中，为人们的生活带来了极大的便利。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

目前在VCSEL芯片的生产过程中，P电极下普遍采用BCB树脂（中文名为苯并环丁烯），并且光阻的角度为垂直，但是现有技术中BCB树脂需要采用专用的增粘剂（由于BCB和SIN膜的粘附力较差，故作业BCB前需要先涂布一层增粘剂）、显影液（去除表面多余BCB胶）、定影液（显影后定型BCB树脂），工艺复杂成本高，并且由于角度垂直不利于后续制程，金属爬台有断线的风险，同时由于BCB和SIN膜（其材料为氮化硅）的粘附性较差，增加了后续封装工艺打线金属P电极的脱落风险。

为此，本发明的目的在于提出具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片及其制备方法。本发明使钝化层Nitride开窗的坡度呈现一个平滑斜坡，有效解决P电极蒸发金在该区域断裂的可能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片的方法，包括：

（1）在GaAs衬底上按照层状结构依次制备NDBR层、MQW层、氧化层、PDBR层、P接触层和SIN膜；

（2）采用灰度光刻法在所述SIN膜上制备呈斜坡状的PIA膜；

（3）在所述PIA膜上制备P电极，以便得到PAD打线区；

（4）制备N电极。

本发明实施例所述的制备上述具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片的方法，通过在PAD打线区设置斜坡PIA膜，不仅可以有效消除寄生电容，有效提高VCSEL芯片的高频特性，同时由于固化后的斜坡PIA具有斜坡，因而具有耐机械冲击的特性，可以有效解决金属爬台易断线的问题和增加后续芯片封装抗机械冲击的能力。另外，PIA的中文名称为光敏聚酰亚胺，而SIN膜的材料为氮化硅，与现有技术中BCB树脂相比，PIA具有以下优点：第一，PIA膜和SIN膜的粘附力更好，因此本发明在VCSEL芯片制备过程中，不需要在PIA膜和SIN膜之间涂增粘剂，简化了制备方法，同时还可以有效解决VCSEL芯片在后续封装过程中P电极易脱落的问题。第二，由于BCB显影后材质较软，因此需要专门的定影液定影，而PIA胶为聚酰亚胺材料，显影后就可以很好的定型，无需定影液，简化了制备方法。第三，BCB显影后材质较软，形貌较难控制，而PIA胶为聚酰亚胺材料，相比BCB，PIA更容易控制光阻的角度（即斜坡状的PIA膜的角度）。第四，BCB树脂为进口产品，为PIA为国产产品，更容易购买。

另外，根据本发明上述实施例的制备上述的具有斜坡PIA结构的VCSEL芯片的方法还可以具有如下附加的技术特征：