在晶圆级别集成的厚度检测装置和VCSEL单元的制备方法与流程

在晶圆级别集成的厚度检测装置和vcsel单元的制备方法
技术领域
1.本技术涉及半导体激光器领域，更为具体地涉及在晶圆级别集成的厚度检测装置、用于vcsel单元的厚度测量方法、vcsel单元的制备方法。


背景技术：

2.vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser，垂直腔面发射激光器) 是指在衬底的垂直方向上形成谐振腔，沿垂直方向出射激光的一种半导体激光器。
3.vcsel激光器在其出射路径上具有绝缘层，所述绝缘层用于对出射的激光进行调制以使得出射激光的波长满足设计要求，例如，在正面出光的 vcsel激光器中，在p-dbr层的上方设有所述绝缘层。绝缘层的厚度和材料的选择将影响vcsel激光器出射的激光的性能，因此，在制备过程中，需确保绝缘层的厚度满足设计要求，以保证vcsel激光器的出光性能。
4.在现有的vcsel制备工艺中，有一些用于检测该绝缘层的技术方案。例如，通过聚焦离子束(focused ion beam，fib)和透射电子显微镜 (transmission electron microscope，tem)来检测该绝缘层的厚度。然而，该检测方案的检测费用昂贵，仅对vcsel芯片的个别区域(例如，中心区域和边缘区域)进行检测的费用通常已高达上万元，对vcsel芯片的每一区域进行检测则通常需要花费十万元以上。而且，该检测方案的检测时间较长，对单个样品(vcsel芯片)进行检测需要2个小时左右。
5.因此，需要一种优化的厚度检测方案，以降低检测成本，提高检测效率。


技术实现要素：

6.本技术的一个优势在于提供了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置、用于vcsel单元的厚度测量方法、vcsel单元的制备方法，其中，相较于聚焦离子束和透射电子显微镜，所述在晶圆级别集成的厚度检测装置的制备成本大幅度降低，并且，检测过程相对简单，使得通过所述厚度检测装置检测形成于vcsel激光器的激光出射路径上的绝缘层的厚度的检测成本降低。
7.本技术的又一个优势在于提供了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置、用于vcsel单元的厚度测量方法、vcsel单元的制备方法，其中，由于所述厚度检测装置在晶圆级别上集成于vcsel单元(包括至少一vcsel激光器)，并且该绝缘层能够被等厚地形成于所述厚度检测装置的第一电容板和vcsel激光器的p-dbr层上，所述厚度检测装置能够利用其电容值和该绝缘层的厚度之间的关系来相对较为精准地测量该绝缘层的厚度。
8.为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本技术的一个方面，提供了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置，其包括：
9.第一电容板，其中，在所述vcsel单元的制备过程中，该绝缘层适于被等厚地形成于所述第一电容板和所述p-dbr层上；以及，
10.叠置于该绝缘层的第二电容板；
11.其中，所述绝缘层的厚度适于基于所述第一电容板和所述第二电容板之间的电容值、该绝缘层的相对介电常数，以及，所述第二电容板的长度和宽度决定。
12.在根据本技术的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述第二电容板的上表面高于或齐平于所述p-dbr层的上表面。
13.在根据本技术的在晶圆级别集成的厚度检测装置中，所述第一电容板包括电容板主体和自所述电容板主体往上延伸的电连接腿，所述电连接腿的上表面高于或齐平于所述p-dbr层的上表面。
14.根据本技术的另一个方面，提供了一种厚度测量方法，其包括：
15.测得第一电容板和第二电容板之间的电容值，其中，在所述第一电容板和所述第二电容板之间设有与形成于p-dbr层上的绝缘层等厚的绝缘层；以及
16.基于所述电容值、该绝缘层的相对介电常数、所述第二电容板的长度和宽度，计算出形成于所述p-dbr层上的所述绝缘层的厚度。
17.根据本技术的又一个方面，提供了一种vcsel单元的制备方法，其包括：
18.提供一外延结构，所述外延结构自下而上包括：衬底层、n-dbr层、有源区和p-drb层；
19.对所述外延结构进行蚀刻以形成至少两个台面结构和在所述两个台面结构之间形成向下延伸至所述n-dbr层的收容腔，每个所述台面结构包括部分所述n-dbr层、部分所述有源区和部分所述p-dbr层；
20.在所述收容腔内设置第一电容板，其中，所述第一电容板叠置于所述 n-dbr层；
21.在所述p-dbr层和所述第一电容板上形成等厚的绝缘层；
22.在形成于所述第一电容板上的所述绝缘层上叠置第二电容板；
23.测得所述第一电容板和所述第二电容板之间的电容值，并基于所述电容值、所述绝缘层的相对介电常数、所述第二电容板的长度和宽度计算出所述绝缘层的厚度；
24.在所述绝缘层的最终厚度满足预设要求后，在每个所述台面结构中所述有源区的上方形成限制层，所述限制层具有对应于所述有源区的限制孔；
25.蚀刻所述绝缘层的边缘部分并在被蚀刻的位置形成p型欧姆接触电阻；
26.在所述p型欧姆接触电阻上形成电连接于所述p型欧姆接触电阻的正电极，所述正电极形成对应于所述限制孔的出光孔；以及
27.形成电连接于所述n-dbr层的负电极，以形成包括至少一vcsel单元的vcsel芯片半成品。
28.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，在所述绝缘层的最终厚度满足预设要求后，所述方法进一步包括：在所述绝缘层和所述第一电容板上形成等厚的另一绝缘层；在所述另一绝缘层上叠置第三电容板；以及，测得所述第一电容板和所述第三电容板之间的第二电容值，并基于所述第二电容值、所述另一绝缘层的相对介电常数、所述第三电容板的长度和宽度计算出所述另一绝缘层的厚度。
29.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，所述第二电容板和/或所述第三电容板的上表面高于或齐平于所述p-dbr层的上表面。
30.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，所述绝缘层和所述另一绝缘层由不同的材料制成。
31.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，所述绝缘层具有第一折射率、所述另一绝缘层具有第二折射率，所述绝缘层具有第一厚度、所述另一绝缘层具有第二厚度，其中，所述第一折射率乘以所述第一厚度加上所述第二折射率与所述第二厚度的乘积等于所述vcsel单元所出射的激光的波长值。
32.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，所述第一电容板包括电容板主体和自所述电容板主体往上延伸的电连接腿，所述电连接腿的上表面高于或齐平于所述p-dbr层的上表面。
33.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，在每个所述台面结构中所述有源区的上方形成限制层，包括：通过氧化工艺在每个所述台面结构中所述有源区的上方形成氧化限制层，其中，每个所述氧化限制层具有对应于所述有源区的氧化限制孔。
34.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，形成电连接于所述n-dbr 层的负电极，包括：在所述衬底层的下表面形成所述负电极。
35.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，蚀刻所述绝缘层的边缘部分并在被蚀刻的位置形成p型欧姆接触电阻，能够在所述绝缘层的最终厚度满足预设要求之前被执行。
36.在根据本技术的vcsel单元的制备方法中，vcsel单元的制备方法进一步包括：分割所述vcsel芯片半成品，以获得至少两个vcsel芯片，其中，每一所述vcsel芯片包括至少一所述vcsel单元。
37.通过对随后的描述和附图的理解，本技术进一步的目的和优势将得以充分体现。
38.本技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
39.从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本技术的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
40.图1图示了根据本技术实施例的在晶圆级别集成的厚度检测装置的示意图。
41.图2图示了根据本技术实施例的用于vcsel单元的厚度测量方法的流程图。
42.图3图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备方法的流程图。
43.图4a图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备过程的示意图之一。
44.图4b图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备过程的示意图之二。
45.图4c图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备过程的示意图之三。
46.图4d图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备过程的示意图之四。
47.图4e图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备过程的示意图之五。
48.图4f图示了根据本技术实施例的vcsel单元的制备过程的示意图之六。
具体实施方式
49.以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本发明人使用以使得能够清楚和一致地理解本技术。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本技术的目的而提供本技术的各种实施例的以下描述。
50.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
51.虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离发明构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
52.在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
53.申请概述
54.如上所述，vcsel激光器在其出射路径上具有绝缘层，所述绝缘层用于对出射的激光进行调制以使得出射激光的波长满足设计要求，例如，在正面出光的vcsel激光器中，在p-dbr层的上方设有所述绝缘层。绝缘层的厚度和材料的选择将影响vcsel激光器出射的激光的性能，因此，在制备过程中，需确保绝缘层的厚度满足设计要求，以保证vcsel激光器的出光性能。
55.在现有的vcsel制备工艺中，有一些用于检测该绝缘层的技术方案。例如，通过聚焦离子束(focused ion beam，fib)和透射电子显微镜 (transmission electron microscope，tem)来检测该绝缘层的厚度。然而，该检测方案的检测费用昂贵，仅对vcsel芯片的个别区域(例如，中心区域和边缘区域)进行检测的费用通常已高达上万元，对vcsel芯片的每一区域进行检测则通常需要花费十万元以上的检测费用。而且，该检测方案的检测时间较长，对单个样品(vcsel芯片)进行检测需要2个小时左右。
56.因此，需要一种优化的厚度检测方案。
57.针对上述技术问题，本技术的技术构思为：通过在晶圆级别上集成能够用于检测绝缘层厚度的厚度检测装置和vcsel单元，以降低检测成本，提高检测效率。具体地，通过简化厚度检测装置的结构以及检测方法来降低检测成本，提高检测效率。
58.基于此，根据本技术的一个方面，本技术提出了一种在晶圆级别集成的厚度检测装置，其包括：第一电容板，其中，在所述vcsel单元的制备过程中，该绝缘层适于被等厚地形成于所述第一电容板和所述p-dbr层上；以及，叠置于该绝缘层的第二电容板；其中，所述绝缘层的厚度适于基于所述第一电容板和所述第二电容板之间的电容值、该绝缘层的相对介电常数，以及，所述第二电容板的长度和宽度决定。
59.根据本技术的另一个方面，本技术提出了一种用于vcsel单元的厚度测量方法，其包括：测得第一电容板和第二电容板之间的电容值，其中，在所述第一电容板和所述第二电容板之间设有与形成于p-dbr层上的绝缘层等厚的绝缘层；以及，基于所述电容值、该绝缘层的相对介电常数、所述第二电容板的长度和宽度，计算出形成于所述p-dbr层上的所述绝缘层的厚度。
60.根据本技术的又一个方面，本技术提出了一种vcsel单元的制备方法，其包括：提供一外延结构，所述外延结构自下而上包括：衬底层、n-dbr 层、有源区和p-drb层；对所述
外延结构进行蚀刻以形成至少两个台面结构和在所述两个台面结构之间形成向下延伸至所述n-dbr层的收容腔，每个所述台面结构包括部分所述n-dbr层、部分所述有源区和部分所述 p-dbr层；在所述收容腔内设置第一电容板，其中，所述第一电容板叠置于所述n-dbr层；在所述p-dbr层和所述第一电容板上形成等厚的绝缘层；在形成于所述第一电容板上的所述绝缘层上叠置第二电容板；测得所述第一电容板和所述第二电容板之间的电容值，并基于所述电容值、所述绝缘层的相对介电常数、所述第二电容板的长度和宽度计算出所述绝缘层的厚度；在所述绝缘层的最终厚度满足预设要求后，在每个所述台面结构中所述有源区的上方形成限制层，所述限制层具有对应于所述有源区的限制孔；蚀刻所述绝缘层的边缘部分并在被蚀刻的位置形成p型欧姆接触电阻；在所述p型欧姆接触电阻上形成电连接于所述p型欧姆接触电阻的正电极，所述正电极形成对应于所述限制孔的出光孔；以及，形成电连接于所述n-dbr层的负电极，以形成包括至少一vcsel单元的vcsel芯片半成品。
61.在介绍本技术的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本技术的各种非限制性实施例。
62.示意性厚度检测装置
63.如图1所示，根据本技术实施例的在晶圆级别集成的厚度检测装置100 被阐明，其中，所述在晶圆级别集成的厚度检测装置100用于测量vcsel 单元600中形成于p-dbr层250上的绝缘层40的厚度。这里，所述vcsel 单元600可表示一个vcsel发光点(即，所述vcsel发光单元包括一个发光主体)，也可以表示多个vcsel发光点所构成的发光区域(即，所述 vcsel发光单元包括两个或两个以上发光主体，所述两个或两个以上发光主体构成的一个发光区域)。
64.所述vcsel单元600主要通过n型分布式布拉格反射器(n-dbr)和 p型分布式布拉格反射器(p-dbr)形成所述谐振腔。光子在被激发后在所述谐振腔内来回反射不断重复放大以形成激光振荡，从而形成了激光，形成的激光可以从n-dbr层220，或者p-dbr层250出射。
65.在实际产业中，所述vcsel单元600在其出射路径上具有绝缘层，所述绝缘层用于对出射的激光进行调制以使得出射激光的波长满足设计要求，例如，在正面出光的所述vcsel单元600中，在p-dbr层的上方设有所述绝缘层。绝缘层的厚度和材料的选择将影响所述vcsel单元600出射的激光的性能，因此，在制备过程中，需确保绝缘层的厚度满足设计要求，以保证所述vcsel单元600的出光性能。
66.在本技术实施例中，所述厚度检测装置100能够在晶圆级别集成于所述 vcsel单元600。在包括至少一所述vcsel单元600的vcsel晶圆成型后，所述厚度检测装置100即可检测形成于所述vcsel单元600的激光出射路径上的所述绝缘层40的厚度。并且，所述厚度检测装置100能够快速检测所述绝缘层40的厚度，检测时间可以秒计，也就是检测时长为秒级别，所述厚度检测装置100的检测效率相对较高。
67.对当前批的vcsel晶圆的绝缘层40的厚度进行检测后，可依据当前样品的检测结果调整下一批待成型的vcsel晶圆的绝缘层40的厚度，以满足vcsel单元600出射的激光的性能要求，例如，使得所述绝缘层40 的厚度满足以下要求：λ＝n1*d1+n2*d2+
……
+nm*dm(其中，λ表示vcsel单元 600出射的激光的预设波长，n1、n2、
……
、nm分别表示第1层、第2层、
……
、第m层绝缘层40的折射率，d1、d2、
……
、dm分别表示第1层、第2层、
……
、第m层绝缘
层40的厚度)。
68.具体地，所述厚度检测装置100能够利用其电容值和该绝缘层40的厚度之间的关系来相对较为精准地测量该绝缘层40的厚度。如图1所示，所述在晶圆级别集成的厚度检测装置100包括：第一电容板10和第二电容板 20。特别地，在所述vcsel单元600的制备过程中，该绝缘层40适于被等厚地形成于所述第一电容板10和所述p-dbr层250上，所述第二电容板20叠置于该绝缘层40。可通过以下公式来计算该绝缘层40的厚度，其中，所述公式为：
[0069][0070]
在上述公式中，d表示该绝缘层40的厚度，ε0表示真空介电常数，εr表示该绝缘层40的相对介电常数，s表示所述第一电容板10和所述第二电容板20彼此相对的部分的面积，c表示所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值，其中，该绝缘层40的相对介电常数为该绝缘层40 的介电常数与真空介电常数的比值。
[0071]
在本技术实施例中，所述第一电容板10和所述第二电容板20彼此相对的部分的面积等于所述第二电容板20的面积。相应地，所述绝缘层40 的厚度适于基于所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值、该绝缘层40的相对介电常数，以及，所述第二电容板20的长度和宽度决定。
[0072]
在本技术实施例中，所述第一电容板10的数量可为1，2，3，或者更多，对此，并不为本技术所局限。所述第二电容板20的数量为1，2，3，或者更多，取决于该绝缘层40的层数。每一所述第二电容板20和所述电容板之间可设置一层绝缘层40。
[0073]
优选地，无论所述第一电容板10的数量为1，2，3，或者更多，所述第一电容板10具有一体式结构，所述第二电容板20的数量与该绝缘层40 的层数一致，通过这样的方式使得每层绝缘层40适于通过导通所述第一电容板10和与之对应的所述第二电容板20来测得。
[0074]
进一步地，所述厚度检测装置100可在形成所述vcsel单元600的过程中形成于vcsel芯片半成品500(vcsel晶圆)上，例如，形成于所述 vcsel单元600的收容腔401内，再如，形成于vcsel芯片半成品500 的分割道402内。以所述厚度检测装置100形成于所述vcsel单元600 的收容腔401内为例，如图1所示，为了便于将所述第一电容板10和所述第二电容板20电连接于其他设备(例如，电容测试设备)，在本技术实施例中，所述第一电容板10设置有上表面高于或齐平于所述收容腔401的上端面的电连接腿12，所述第二电容板20设置为其上表面高于或齐平于所述收容腔401的上端面。这样，在电容测试设备的电连接端电连接于所述厚度检测装置100第一电容板10和第二电容板20时，无需深入至所述收容腔 401内即可轻松地测得所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值。
[0075]
所述收容腔401的上端面高于或齐平于所述vcsel单元600的p-dbr 层250的上表面，那么，所述电连接腿12的上表面高于或齐平于所述 p-dbr层250的上表面。相应地，所述第一电容板10包括电容板主体11 和自所述电容板主体11往上延伸的电连接腿12，所述电连接腿12的上表面高于或齐平于所述p-dbr层250的上表面。所述第二电容板20的上表面高于或齐平于所述p-dbr层250的上表面。
[0076]
值得一提的是，相较于聚焦离子束和透射电子显微镜，所述厚度检测装置100的结构相对简单，制备成本大幅度降低，检测成本随之降低。并且，所述厚度检测装置100易于操作，能够降低检测过程中的人工成本，以进一步降低检测成本。
[0077]
还值得一提的是，在上述申请实施例中，以所述vcsel单元600的激光出射方向为从所述p-dbr层250出射作为示例介绍了所述厚度检测装置 100。在实际应用中，所述厚度检测装置100还可以应用于激光出射方向为从所述n-dbr层250出射的vcsel单元600。
[0078]
综上，基于本技术实施例的厚度检测装置100被阐明，所述厚度检测装置100在晶圆级别上集成于vcsel单元600，能够降低检测成本，并快速地检测形成于vcsel单元600的激光出射路径上的绝缘层40的厚度，以提高所述厚度检测装置100的检测效率。
[0079]
示意性厚度测量方法
[0080]
根据本技术的另一方面，还提供了一种用于vcsel单元600的厚度测量方法，如图1所示意的所述厚度检测装置100可通过该厚度测量方法检测 vcsel单元600的所述p-dbr层250上的所述绝缘层40的厚度。参考说明书附图之图2，根据本技术实施例的厚度测量方法被阐明。如图2所示，根据本技术实施例的用于vcsel单元600的厚度测量方法，包括：s110，测得第一电容板10和第二电容板20之间的电容值，其中，在所述第一电容板10和所述第二电容板20之间设有与形成于p-dbr层250上的绝缘层 40等厚的绝缘层40；以及，s120，基于所述电容值、该绝缘层40的相对介电常数、所述第二电容板20的长度和宽度，计算出形成于所述p-dbr层 250上的所述绝缘层40的厚度。
[0081]
在步骤s110中，测得第一电容板10和第二电容板20之间的电容值。根据电容的计算原理可知，所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值与所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的介质的厚度之间存在函数关系。可通过测量所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值测量所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的介质的厚度。
[0082]
在所述第一电容板10和所述第二电容板20之间设有与形成于所述 p-dbr层250上的所述绝缘层40等厚的绝缘层40，也就是，所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的介质的厚度等于形成于p-dbr层250 上的所述绝缘层40等厚的绝缘层40。因此，可以通过测量所述第一电容板 10和所述第二电容板20之间的电容值测量形成于p-dbr层250上的所述绝缘层40的厚度。
[0083]
具体地，通过电连接于所述厚度检测装置100的电容测试设备测得所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值。更具体地，将所述电容测试设备的第一电连接端电连接于所述第一电容板10，所述电容测试设备的第二连接端电连接于所述第二电容板20，以测得所述第一电容板10 和所述第二电容板20之间的电容值。
[0084]
在步骤s120中，基于所述电容值、该绝缘层40的相对介电常数、所述第二电容板20的长度和宽度，计算出形成于所述p-dbr层250上的所述绝缘层40的厚度。具体地，可通过以下公式来计算该绝缘层40的厚度，其中，所述公式为：
[0085][0086]
在上述公式中，d表示该绝缘层40的厚度，ε0表示真空介电常数，εr表示该绝缘层40的相对介电常数，s表示所述第一电容板10和所述第二电容板20彼此相对的部分的面积，c表示所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值，其中，该绝缘层40相对介电常数为该绝缘层40 的介电常数与真空介电常数的比值。
[0087]
在本技术实施例中，所述第一电容板10和所述第二电容板20彼此相对的部分的面
积等于所述第二电容板20的面积。进一步地，可基于所述第二电容板20的长度和宽度计算所述第二电容板20的面积。
[0088]
综上，基于本技术实施例的用于vcsel单元600的厚度测量方法被阐明，所述用于vcsel单元600的厚度测量方法相对较为简单，可降低检测成本。
[0089]
示意性vcsel单元的制备方法
[0090]
根据本技术的又一方面，还提供了一种vcsel单元600的制备方法，如图3所示，所述vcsel单元600的制备方法被阐明。根据本技术实施例的vcsel单元600的制备方法包括：步骤1，提供一外延结构，所述外延结构自下而上包括：衬底层、n-dbr层、有源区和p-drb层；步骤2，对所述外延结构进行蚀刻以形成至少两个台面结构和在所述两个台面结构之间形成向下延伸至所述n-dbr层的收容腔，每个所述台面结构包括部分所述n-dbr层、部分所述有源区和部分所述p-dbr层；步骤3，在所述收容腔内设置第一电容板，其中，所述第一电容板叠置于所述n-dbr层；步骤4，在所述p-dbr层和所述第一电容板上形成等厚的绝缘层；步骤5，在形成于所述第一电容板上的所述绝缘层上叠置第二电容板；步骤6，测得所述第一电容板和所述第二电容板之间的电容值，并基于所述电容值、所述绝缘层的相对介电常数、所述第二电容板的长度和宽度计算出所述绝缘层的厚度；步骤7，在所述绝缘层的最终厚度满足预设要求后，在每个所述台面结构中所述有源区的上方形成限制层，所述限制层具有对应于所述有源区的限制孔；步骤8，蚀刻所述绝缘层的边缘部分并在被蚀刻的位置形成p型欧姆接触电阻；步骤9，在所述p型欧姆接触电阻上形成电连接于所述p型欧姆接触电阻的正电极，所述正电极形成对应于所述限制孔的出光孔；以及，步骤10，形成电连接于所述n-dbr层的负电极，以形成包括至少一vcsel 单元的vcsel芯片半成品。
[0091]
图4a至图4f图示了vcsel单元600的制备过程示意图。如图4a所示，在步骤1中，提供一外延结构200。具体地，通过半导体生长工艺形成所述衬底层210，接着依次形成位于所述衬底层210上方的所述n-dbr层 220、所述有源区230和所述p-drb层250。所述有源区230被夹设于所述n-dbr层220和所述p-drb层250之间以形成谐振腔。光子在被激发后在所述谐振腔内来回反射不断重复放大以形成激光振荡，从而形成了激光。通过对所述n-dbr层220和所述p-dbr层250的配置和设计能够可选择地控制激光的出射方向，例如，从所述n-dbr层220出射，或者，从所述p-dbr层250出射。
[0092]
如图4a所示，在步骤2中，对所述外延结构200进行蚀刻以形成至少两个台面结构300和在所述两个台面结构300之间形成向下延伸至所述 n-dbr层220的收容腔401。具体地，首先，在所述外延结构200上施加可蚀刻层，其中，所述可蚀刻层的制成材料可为光刻胶层；接着，通过具有预设图案的所述掩模对所述可蚀刻层进行曝光，以基于预设图案去除所述可蚀刻层的对应部分，其中，被保留的所述可蚀刻层形成具有预设形状和尺寸的模板，其中，所述模板的预设形状和尺寸与所述台面结构300的形状和尺寸一致；然后，通过蚀刻工艺去除所述外延结构200的至少一部分和所述模板，以形成所述至少两个台面结构300和在所述两个台面结构300之间形成向下延伸至所述n-dbr层220的收容腔401，每个所述台面结构300包括部分所述n-dbr层220、部分所述有源区230和部分所述p-dbr层250。
[0093]
也就是，步骤2包括：在所述外延结构200上施加可蚀刻层，通过掩模将所述可蚀刻材料塑形为具有预设形状和尺寸的模板，其中，所述模板的预设形状和尺寸与所述台面结构300的形状和尺寸一致；以及，通过蚀刻工艺去除所述外延结构200的至少一部分和所述
模板，以形成所述至少两个台面结构300和在所述两个台面结构300之间形成向下延伸至所述n-dbr层 220的收容腔401。
[0094]
特别地，在形成所述至少两个台面结构300和在所述两个台面结构300 之间形成向下延伸至所述n-dbr层220的收容腔401后，可在所述p-bdr 层上形成绝缘层40的过程中，在所述收容腔401内形成用于检测所述绝缘层40厚度的第一电容板10和第二电容板20，以形成用于检测所述绝缘层 40的厚度的厚度检测装置100。
[0095]
相应地，如图4b所示，在步骤3中，在所述收容腔401内设置第一电容板10。所述第一电容板10被叠置于所述n-dbr层220，即，所述收容腔401的腔底。并且，优选地，所述第一电容板10的上表面和所述p-bdr 层的上表面均为平面，并相互平行。具体地，可通过沉积工艺将所述第一电容板10沉积于所述n-dbr层220，以将所述第一电容板10设置于所述收容腔401内。当然，也可以通过其他方式将所述第一电容板10叠置于所述 n-dbr层220，例如，电镀工艺。
[0096]
值得一提的是，为了便于将所述第一电容板10电连接于其他设备(例如，电容测试设备)，所述第一电容板10设置有上表面高于或齐平于所述收容腔401的上端面的电连接腿12，这样，其他设备的电连接端无需深入至所述收容腔401内即可轻松地电连接于所述第一电容板10。所述收容腔 401的上端面高于或齐平于所述p-dbr层250的上表面，那么，所述电连接腿12的上表面高于或齐平于所述p-dbr层250的上表面。相应地，所述第一电容板10包括电容板主体11和自所述电容板主体11往上延伸的电连接腿12，所述电连接腿12的上表面高于或齐平于所述p-dbr层250的上表面。
[0097]
在步骤4中，在所述p-dbr层250和所述第一电容板10上形成等厚的绝缘层40。具体地，可通过沉积工艺在所述p-dbr层250和所述第一电容板10上形成等厚的绝缘层40。并且，所述绝缘层40的上表面平行于所述p-bdr层的上表面和所述第一电容板10的上表面。
[0098]
如图4c所示，在步骤5中，在形成于所述第一电容板10上的绝缘层40 上叠置第二电容板20，以形成厚度检测装置100。根据电容的计算原理可知，所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值与所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的介质的厚度之间存在函数关系。可通过测量所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值测量所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的介质的厚度。
[0099]
在本技术实施例中，形成于所述第一电容板10上的绝缘层40被夹设于所述第一电容板10和所述第二电容板20之间，也就是，形成于所述第一电容板10上的绝缘层40为所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的介质。并且，形成于所述p-dbr层250上的所述绝缘层40与形成于所述第一电容板10上的绝缘层40的厚度相等，因此，通过测量所述第一电容板10和所述第二电容板20之间的电容值测得的形成于所述第一电容板10上的绝缘层40的厚度即为所述p-dbr层250上的所述绝缘层40的厚度。
[0100]
相应地，在步骤6中，测得所述第一电容板10和所述第二电容板20 之间的电容值，并基于所述电容值、所述绝缘层40的相对介电常数、所述第二电容板20的长度和宽度计算出所述绝缘层40的厚度。
[0101]
具体地，可通过以下公式来计算所述绝缘层40的厚度，其中，所述公式为：
[0102]
240，其中，每个所述氧化限制层240具有对应于所述有源区230的氧化限制孔201。
[0112]
通过氧化工艺形成所述限制层240的过程中，首先，为了保护所述第一电容板10和所述第二电容板20，需在对所述台面结构300氧化之前，形成包覆所述第一电容板10和所述第二电容板20的保护层800；接着，氧化所述台面结构300，所述台面结构300被氧化后，所述台面结构300的 p-dbr层250的一部分被氧化，以在所述有源区230的上方形成氧化限制层240，其中，每个所述氧化限制层240具有对应于所述有源区230的氧化限制孔201；然后，暴露出所述第一电容板10和所述第二电容板20。
[0113]
值得一提的是，可通过其他工艺形成所述限制层240，例如，可通过离子种植工艺形成所述有源区230上方的离子限制层240，对此，并不为本技术所局限。
[0114]
如图4e所示，在步骤8中，蚀刻所述绝缘层40的边缘部分并在被蚀刻的位置形成p型欧姆接触电阻60。具体地，参照步骤2中，对所述外延结构200进行蚀刻的蚀刻过程，对所述绝缘层40进行蚀刻，并且蚀刻所述绝缘层40的边缘部分，使得所述绝缘层40下方的所述p-dbr的上表面的部分区域被暴露，可在被暴露的该部分区域形成所述p型欧姆接触电阻60。在该位置形成的所述p型欧姆接触电阻60环绕于被蚀刻后的绝缘层40的外周缘。
[0115]
如图4f所示，在步骤9中，在所述p型欧姆接触电阻60上形成电连接于所述p型欧姆接触电阻60的正电极70。在本技术实施例中，所述 vcsel单元600被设计为自所述p-dbr层250出射激光，相应地，位于所述vcsel单元600的出光侧的所述正电极70的形状被设计为环形，所述正电极70形成对应于所述限制孔201的出光孔，使得自所述p-dbr层 250出射的激光能够出光孔后被射出。具体地，所述正电极70可通过电镀工艺形成于所述p型欧姆接触电阻60以电连接于所述p型欧姆接触电阻 60。
[0116]
值得一提的是，所述绝缘层40和所述另一绝缘层50的位置对应于所述出光孔，位于所述vcsel单元的激光出射路径上，可对光起到调制作用，使得出射激光的波长满足设计要求。具体地，所述绝缘层40具有第一折射率、所述另一绝缘层50具有第二折射率，所述绝缘层40具有第一厚度、所述另一绝缘层50具有第二厚度，其中，所述第一折射率乘以所述第一厚度加上所述第二折射率与所述第二厚度的乘积等于所述vcsel单元所出射的激光的波长值。
[0117]
在步骤10中，形成电连接于所述n-dbr层220的负电极80，以形成包括至少一vcsel单元600的vcsel芯片半成品400(vcsel晶圆)。所述vcsel单元600可表示一个vcsel发光点(即，所述vcsel发光单元包括一个发光主体)，也可以表示多个vcsel发光点所构成的发光区域 (即，所述vcsel发光单元包括两个或两个以上发光主体，所述两个或两个以上发光主体构成的一个发光区域)，图4f示出了所述vcsel单元600 的局部示意图。所述负电极80的形成位置并不为本技术所局限，例如，所述外延结构200的下表面，所述n-dbr层220的侧表面。也就是说，步骤 10，包括：在所述外延结构200的下表面形成所述负电极80。
[0118]
值得一提的是，步骤7至步骤10无特定的执行顺序要求，例如，蚀刻所述绝缘层40的边缘部分并在被蚀刻的位置形成p型欧姆接触电阻60，能够在所述绝缘层40的最终厚度满足预设要求之前被执行。
[0119]
在本技术实施例中，可通过分割所述vcsel芯片半成品400获得至少两个vcsel芯片500，每一所述vcsel芯片500包括至少一vcsel单元 600。也就是，所述vcsel单元600的制备方法进一步包括：分割所述 vcsel芯片半成品，以获得至少两个vcsel芯片500，其中，每
一所述 vcsel芯片500包括至少一所述vcsel单元600。如图4f所示，所述 vcsel芯片半成品400具有至少一条分割道402和被所述至少一条分割道 402间隔的至少二分区403，每一分区403内包括至少一个所述vcsel芯片500。在分割所述vcsel芯片半成品400的过程中，可沿着所述分割道 402对所述vcsel芯片半成品400进行分割，以获得包括至少一所述 vcsel单元600的vcsel芯片500。
[0120]
还值得一提的是，在上述申请实施例中，以所述vcsel单元600的激光出射方向为从所述p-dbr层250出射作为示例介绍了所述厚度检测装置 100。在实际产业中，所述厚度检测装置100还可以应用于激光出射方向为从所述n-dbr层250出射的vcsel单元600。例如，所述vcsel单元600背面出光(vcsel单元600的下侧出光)，并且，所述n-dbr层220 位于所述p-dbr层250的下方，所述绝缘层40形成于所述n-dbr层220，所述厚度检测装置100被配置为检测形成于所述n-dbr层220的绝缘层 40。再例如，所述vcsel单元600正面出光(vcsel单元600的上侧出光)，并且，所述p-dbr层250位于所述n-dbr层220的下方，所述绝缘层40形成于所述p-dbr层220，所述厚度检测装置100被配置为检测形成于所述p-dbr层220的绝缘层40。
[0121]
综上，基于本技术实施例的vcsel单元600的制备方法被阐明，所述 vcsel单元600的制备方法中，在形成所述vcsel单元600的过程中形成用于检测所述绝缘层40的厚度和所述另一绝缘层50的厚度的所述厚度检测装置100，所述厚度检测装置100的制备过程相对较为简单，成本较低。
[0122]
以上结合具体实施例描述了本技术的基本原理，但是，需要指出的是，在本技术中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本技术的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本技术为必须采用上述具体的细节来实现。