晶圆片及其制作方法与流程

本发明涉及激光器技术领域，具体为一种晶圆片及其制作方法。

背景技术：

随着科技的进步，vcsel的高功率输出性能与边发射半导体激光器相当，同时由于独特的结构和设计，使其在应用中有很多优点，如高可靠性、高耐温性、光学分布均匀、耐恶劣环境等。近几年，随着智能手机的发展，3d成像、手势识别、自动对焦、虹膜识别、3d人脸识别等功能正在被整合进手机中，这些将给vcsel激光领域带来了一场全新的革命。但是现有的技术在制备vcsel的过程中，很多制程可能会产生应力或者翘曲，例如：用mocvd生长外延结构、光刻、薄膜生长、刻蚀以及划片等。如果应力或者翘曲比较严重，在一定程度上会影响器件的性能、稳定性和可靠性，甚至会导致器件失效。

用有机金属气相沉积(mocvd)进行多层外延结构的沉积过程会导致外延层与衬底(gaas)之间产生较大的应力，这种情况会导致生长完成的外延片翘曲严重。另外一方面砷化镓(gaas)片比磷化铟(inp)衬底片更容易破损，在这种情况下进行芯片端的工艺时极容易导致破片，如此会严重影响单位面积的有效成品率以及单位时间内的工作效率，特别是针对尺寸更大的外延片。

在芯片端的减薄工艺过程中，如果直接减薄晶圆片可能会因为挤压受力不均等原因破损。经过减薄后应力得以释放，但是由于工艺的需要会在n面镀金属，而金属沉积的过程会使应力迅速增大。此时的晶圆片较薄如果只是镀金属种子层，容易导致应力急剧增大可能会有破片的风险。

在将芯片切割的过程中，由于用激光、刀片及外力的挤压导致芯片与芯片之间分开，这样会导致外延层的结构遭受很大的应力，并且会使外延层结构中产生缺陷，从而影响器件的稳定性和可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种晶圆片及其制作方法，通过在晶圆片的n面生长应力平衡层，可以减小应力而避免破片的风险，进而提升了器件的稳定性和可靠性，同时制作的金属加厚层一方面可以保护应力平衡层，另一方面可以使n面金属更加光滑平坦便于后续封装。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种晶圆片的制作方法，包括如下步骤：

s1，在衬底上依次生长n型分布式布拉格反射镜层和p型分布式布拉格反射镜层；

s2，在所述衬底背离所述n型分布式布拉格反射镜层的一侧生长应力平衡层；

s3，在所述应力平衡层上再制作金属加厚层。

进一步，在进行减薄工艺后再进行所述s2步骤。

进一步，在进行减薄工艺前，在p型分布式布拉格反射镜层远离所述n型分布式布拉格反射镜层的一侧设加厚层加厚，并在完成晶圆片的制作后去掉所述加厚层。

进一步，所述加厚层通过蜡设置在待加工的晶圆片上。

进一步，所述加厚层采用蓝宝石、硅、砷化镓、碳化硅、氧化锌或氮化铝。

进一步，所述应力平衡层采用钛、钨或二者的组合物。

进一步，所述应力平衡层的温度在55～500℃之间。

进一步，所述应力平衡层采用沉积的方式生长，具体为蒸镀、物理气相沉积、溅射或电镀。

进一步，所述衬底为ⅲ/ⅴ、ⅳ族化合物半导体。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种晶圆片，包括本体，所述本体包括n型分布式布拉格反射镜层以及p型分布式布拉格反射镜层，所述本体靠近n型分布式布拉格反射镜层的一侧为n面，所述本体靠近p型分布式布拉格反射镜层的一侧为p面；于所述本体的n面生长应力平衡层，并于所述应力平衡层上制作金属加厚层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在晶圆片的n面生长应力平衡层，可以减小应力而避免破片的风险，进而提升了器件的稳定性和可靠性，同时制作的金属加厚层一方面可以保护应力平衡层，另一方面可以使n面金属更加光滑平坦便于后续封装。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种晶圆片的示意图(包含加厚层)；

附图标记中：101-衬底；102-n型分布式布拉格反射镜层；103-多量子阱层；104-p型分布式布拉格反射镜层；105-帽层；106-氧化孔；107-金属层；108-第一层绝缘层；109-平坦化层；110-第二层绝缘层；111-电极接触层；112-加厚层；113-种子层；114-应力平衡层；115-金属加厚层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种晶圆片，包括本体，所述本体包括n型分布式布拉格反射镜层102以及p型分布式布拉格反射镜层104，所述本体靠近n型分布式布拉格反射镜层102的一侧为n面，所述本体靠近p型分布式布拉格反射镜层104的一侧为p面；于所述本体的n面生长应力平衡层114，并于所述应力平衡层114上制作金属加厚层115。现有技术直接在n面镀金属，金属沉积的过程会使应力迅速增大。此时的晶圆片较薄，如果只是镀金属层107，容易导致应力急剧增大，可能会有破片的风险。在将芯片切割的过程中，由于用激光、刀片及外力的挤压导致芯片与芯片之间分开，这样会导致外延层的结构遭受很大的应力，并且会使外延层结构中产生缺陷，从而影响器件的稳定性和可靠性。在本实施例中，通过在晶圆片的n面生长应力平衡层114，可以减小应力而避免破片的风险，进而提升了器件的稳定性和可靠性，同时制作的金属加厚层115一方面可以保护应力平衡层114，另一方面可以使n面金属更加光滑平坦便于后续封装，不会破坏外延结构层，提高了器件的稳定性和可靠性。具体地，晶圆片由n-dbr层(n型分布式布拉格反射镜层102层)和p-dbr层(p型分布式布拉格反射镜层104层)分别定义出n面和p面，其中n面即n型分布式布拉格反射镜层102远离p型分布式布拉格反射镜层104的一侧，p面即p型分布式布拉格反射镜层104远离n型分布式布拉格反射镜层102的一侧。在减薄工艺处理完成后在晶圆片的n面生长应力平衡层114后，可以降低减薄后产生的应力，该应力平衡层114采用钛(ti)、钨(w)或两者的组合物。而为了保护应力平衡层114，可以在应力平衡层114上制作金属加厚层115，而且制作了该金属加厚层115后还可以使n面金属更加光滑平坦便于后续封装。优选的，应力平衡层114沉积的方法可以是蒸镀(包括但不限于电子束)、物理气相沉积法(pvd)、溅射(sputter)以及电镀(plating)等。且沉积的应力平衡层114的厚度在50～5000nm之间。优选的，所述应力平衡层114的温度在55～500℃之间。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述本体还包括衬底101，所述n型分布式布拉格反射镜层102以及所述p型分布式布拉格反射镜层104均位于所述衬底101的同侧，且所述n型分布式布拉格反射镜层102位于所述衬底101和所述p型分布式布拉格反射镜层104之间，所述应力平衡层114和所述金属加厚层115均位于所述衬底101背离所述n型分布式布拉格反射镜层102的一侧。优选的，所述衬底101和所述应力平衡层114之间具有种子层113。优选的，所述n型分布式布拉格反射镜层102以及所述p型分布式布拉格反射镜层104之间具有多量子阱层103。优选的，所述本体还包括设在所述p型分布式布拉格反射镜层104远离所述n型分布式布拉格反射镜层102一侧的帽层105。所述帽层105上设有金属层107以及第一层绝缘层108。所述第一层绝缘层108上还设有第二层绝缘层110，所述第二层绝缘层110上设有电极接触层111。优选的，所述本体还包括平坦化层109和氧化孔106，所述平坦化层109贯穿所述p型分布式布拉格反射镜层104并伸至所述n型分布式布拉格反射镜层102，所述氧化孔106设于所述p型分布式布拉格反射镜层104中。在本实施例中，至此晶圆片的结构均已细化出，其中衬底101采用ⅲ/ⅴ、ⅳ族化合物半导体，具体是是砷化镓(gaas)、磷化铟(inp)、硅(si)、氮化镓(gan)、碳化硅(sic)或锗(ge)。应力平衡层114的厚度在50～5000nm之间。优选的，衬底101的尺寸控制在2～12寸，衬底101为gaas衬底。

本发明实施例提供一种vcsel激光器，包括上述的若干的晶圆片。

本发明实施例提供一种晶圆片的制作方法，包括如下步骤：s1，在衬底101上依次生长n型分布式布拉格反射镜层102和p型分布式布拉格反射镜层104；s2，在所述衬底101背离所述n型分布式布拉格反射镜层102的一侧生长应力平衡层114；s3，在所述应力平衡层114上再制作金属加厚层115。现有技术直接在n面镀金属，金属沉积的过程会使应力迅速增大。此时的晶圆片较薄，如果只是镀金属层107，容易导致应力急剧增大，可能会有破片的风险。在将芯片切割的过程中，由于用激光、刀片及外力的挤压导致芯片与芯片之间分开，这样会导致外延层的结构遭受很大的应力，并且会使外延层结构中产生缺陷，从而影响器件的稳定性和可靠性。在本实施例中，通过在晶圆片的n面生长应力平衡层114，可以减小应力而避免破片的风险，进而提升了器件的稳定性和可靠性，同时制作的金属加厚层115一方面可以保护应力平衡层114，另一方面可以使n面金属更加光滑平坦便于后续封装，不会破坏外延结构层，提高了器件的稳定性和可靠性。具体地，晶圆片由n-dbr层(n型分布式布拉格反射镜层102层)和p-dbr层(p型分布式布拉格反射镜层104层)分别定义出n面和p面，其中n面即n型分布式布拉格反射镜层102远离p型分布式布拉格反射镜层104的一侧，p面即p型分布式布拉格反射镜层104远离n型分布式布拉格反射镜层102的一侧。在减薄工艺处理完成后在晶圆片的n面生长应力平衡层114后，可以降低减薄后产生的应力，该应力平衡层114采用钛(ti)、钨(w)或两者的组合物。而为了保护应力平衡层114，可以在应力平衡层114上制作金属加厚层115，而且制作了该金属加厚层115后还可以使n面金属更加光滑平坦便于后续封装。优选的，应力平衡层114沉积的方法可以是蒸镀(包括但不限于电子束)、物理气相沉积法(pvd)、溅射(sputter)以及电镀(plating)等。且沉积的应力平衡层114的厚度在50～5000nm之间。

作为本发明实施例的优化方案，在进行减薄工艺后再进行所述s2步骤。在进行减薄工艺前，在p型分布式布拉格反射镜层104远离所述n型分布式布拉格反射镜层102的一侧设加厚层112加厚，并在完成晶圆片的制作后去掉所述加厚层112。所述加厚层112通过蜡设置在待加工的晶圆片上。在本实施例中，晶圆片在减薄工艺前，先bonder(连接)一层加厚层112，这样再减薄时可以避免破片的风险。bonder可以采用蜡等容易在后续工艺中将加厚层112分离下来的物质。而该加厚层112优选为蓝宝石、硅、砷化镓、碳化硅、氧化锌或氮化铝。优选的，加厚层112的厚度在600～1500μm之间，且该加厚层112的尺寸稍大于晶圆片的尺寸，在bonder和de-bonder的过程中不可以对晶圆片的p面造成损坏。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。