垂直腔面发射激光器及其形成方法与流程

1.本发明实施例涉及一种垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)，且特别涉及一种高对比度光栅垂直腔面发射激光器(high-contrast grating vertical-cavity surface-emitting laser，hcg vcsel)以及其形成方法。


背景技术：

2.垂直腔面发射激光器为半导体激光二极管，其激光束沿着垂直于其表面的方向发射。垂直腔面发射激光器可于生产过程中进行测试。垂直腔面发射激光器广泛使用于各领域之中，例如光纤通讯及生物识别。
3.高对比度光栅可用以部分或完全取代垂直腔面发射激光器中的分布式布拉格反射器(distributed bragg reflector，dbr)。高对比度光栅垂直腔面发射激光器可以更薄、更轻，且可减少制造成本。高对比度光栅垂直腔面发射激光器装置中高对比度光栅上的钝化层为必要的，以保护下方的结构，且对于高对比度光栅垂直腔面发射激光器的效能至关重要。
4.虽然现有的垂直腔面发射激光器对于原目的来说已经足够，其并非在各个面向皆令人满意，并需被改善。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：基板、第一镜、主动层、氧化层、孔隙、第二镜、高对比度光栅、钝化层。第一镜，位于基板之上。主动层，位于第一镜之上。氧化层，位于主动层之上。孔隙，位于主动层之上，孔隙被氧化层包围。第二镜，位于孔隙及氧化层之上。高对比度光栅，位于第二镜之上，高对比度光栅包括第一光栅零件及第二光栅零件，且第一光栅零件及第二光栅零件彼此之间相隔空气间隙；以及钝化层，位于高对比度光栅之上，位于第一光栅零件的顶表面上的钝化层的第一厚度大于第一光栅零件的第一侧壁上的钝化层的第二厚度。
6.本发明实施例亦提供了一种垂直腔面发射激光器，包括：基板。第一分布式布拉格反射器，位于基板之上。第一主动层，位于第一分布式布拉格反射器之上。第一氧化层，位于主动层之上。孔隙，位于主动层之上，孔隙被第一氧化层围绕。第二分布式布拉格反射器，位于孔隙及第一氧化层之上。高对比度光栅，位于第二分布式布拉格反射器之上，高对比度光栅包括光栅零件，所述光栅零件突出
7.位于第二分布式布拉格反射器之上的第二氧化层；以及钝化层，位于光栅零件及第二氧化层之上，钝化层在光栅零件的顶表面上的第一厚度大于钝化层在两邻近光栅零件之间的第二氧化层上的第二厚度。
8.本发明实施例又提供了一种形成垂直腔面发射激光器的方法，包括：提供半导体结构，半导体结构包括基板、第一镜于基板之上、主动层于第一镜之上、第一氧化层于主动
层之上、孔隙于主动层之上，且被第一氧化层围绕，以及第二镜于孔隙及第一氧化层之上。此方法亦包括形成高对比度光栅于半导体结构的第二镜之上，高对比度光栅包括光栅零件彼此相隔。此方法亦包括形成钝化层于光栅零件之上，钝化层于光栅零件的顶表面上的第一厚度大于钝化层于光栅零件的侧壁上的第二厚度。
附图说明
9.以下将配合附图详述本发明实施例。应注意的是，各种特征部件并未按照比例绘制且仅用以说明示例。事实上，器件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本发明实施例的技术特征。
10.图1a-图1h、图1i-1、图1j是根据一些实施例绘示出的形成垂直腔面发射激光器各阶段的剖面图。
11.图1i-2及图1i-3是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器的放大剖面图。
12.图2是根据一些实施例绘示出的修改的垂直腔面发射激光器的放大剖面图。
13.图3a及图3b-1是根据一些实施例绘示出的可选的垂直腔面发射激光器的剖面图。
14.图3b-2是根据一些实施例绘示出的可选的垂直腔面发射激光器的放大剖面图。
15.图4是根据一些实施例绘示出的可选的垂直腔面发射激光器的剖面图。
16.附图标记说明：
17.10a,10b,10c,10d:垂直腔面发射激光器
18.100:基板
19.102:第一镜
20.104:主动层
21.106:氧化层
22.108:孔隙
23.109:第二镜
24.110:半导体层
25.112:半导体层
26.114:氧化层
27.115:膜层
28.116:膜层
29.118:接点金属
30.120:高对比度光栅
31.120a:光栅零件
32.120a':低部
33.120a”:上部
34.122:钝化层
35.122a:第一子层
36.122b:第二子层
37.122p:突出部分
38.124:金属层
39.126:开口
40.128:开口
41.400:半导体层
42.402:第一绝缘层
43.404:沟槽
44.406:第二绝缘层
45.407:隔离区域
46.408:第三绝缘层
47.410:第四绝缘层
48.412:第五绝缘层
49.g1:空气间隙
50.t1,t2,t3:厚度
51.s1:间距
52.h1,h2:高度
具体实施方式
53.以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本发明实施例叙述了一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
54.此外，其中可能用到与空间相对用词，例如“在
…
下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些空间相对用词是为了便于描述图示中一个(些)器件或特征部件与另一个(些)器件或特征部件之间的关系，这些空间相对用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相对形容词也将依转向后的方位来解释。
55.在此，“约”、“大约”、“大致”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。应注意的是，说明书中所提供的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“大致”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大致”的含义。
56.虽然所述的一些实施例中的步骤以特定顺序进行，这些步骤亦可以其他合逻辑的顺序进行。在不同实施例中，可替换或省略一些所述的步骤，亦可于本发明实施例所述的步骤之前、之中、及/或之后进行一些其他操作。本发明实施例中的半导体结构可加入其他的特征。在不同实施例中，可替换或省略一些特征。
57.本发明实施例提供一种高对比度光栅垂直腔面发射激光器。相较于在光栅零件的侧壁上以及在光栅零件之间，较厚的钝化层形成于光栅零件的顶表面上，高对比度光栅垂
直腔面发射激光器的效能及可靠度可达到平衡。此外，形成空气间隙于邻近光栅零件的侧壁上的钝化层之间。
58.根据一些实施例，图1a-图1h、图1i-1及图1j绘示出了形成垂直腔面发射激光器10a的各阶段的剖面图。
59.根据一些实施例，如图1a所绘示，提供基板100。基板100可为半导体基板。例如，基板100可包括iii-v族半导体，例如gaas、gan、algan、aln、algaas、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。在一些实施例中，基板100包括gaas。
60.根据一些实施例，如图1a所绘示，形成第一镜102于基板100之上。在一些实施例中，第一镜102包括第一半导体层及第二半导体层。第一镜102包括交替堆叠的第一半导体层及第二半导体层于基板100之上。成对使用第一半导体层及第二半导体层。第一半导体层及第二半导体层可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。可使用不同折射率的不同材料制成第一半导体层及第二半导体层。第一半导体层及第二半导体层可具有第一导电类型。在一些实施例中，第一导电类型为n型。第一镜104a可称为第一导电类型的分布式布拉格反射器。第一半导体层及第二半导体层的每一层的厚度取决于垂直腔面发射激光器10a中产生的激光的中心波长。可以低压化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，lpcvd)工艺、外延成长工艺、其他可用的工艺、或上述的组合形成第一半导体层及第二半导体层。外延成长工艺可包括分子束外延(molecular-beam epitaxy，mbe)、金属有机化学气相沉积(metalorganic chemical vapor deposition，mocvd)、或气相外延(vapor phase epitaxy，vpe)。第一半导体层及第二半导体层的总对数并不以此为限，取决于设计的需求而定。
61.之后，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成主动层104于第一镜102之上。主动层104可包括数个量子阱及量子阱阻障。量子阱及量子阱阻障可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。可使用不同材料制成量子阱及量子阱阻障，且量子阱阻障可具有比量子阱更大的能带间隙。主动层104可产生垂直腔面发射激光器10a的光功率。可以低压化学气相沉积工艺、外延成长工艺、其他可用的工艺、或上述的组合形成主动层104，包括量子阱及量子阱阻障。外延成长工艺可包括分子束外延、金属有机化学气相沉积、或气相外延。主动层104可分离下方的第一镜102及后续形成的第二镜。
62.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成半导体层400于主动层104之上。半导体层400可包括iii-v族半导体，例如gaas、algaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。在一些实施例中，半导体层400包括algaas。半导体层400可包括具有梯度折射率的iii-v族半导体。可以低压化学气相沉积工艺、外延成长工艺、其他可用的工艺、或上述的组合形成半导体层400。外延成长工艺可包括分子束外延、金属有机化学气相沉积、或气相外延。
63.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成第二镜109于主动层104之上。第二镜109可包括第三半导体层及第四半导体层，交互堆叠于主动层104之上。第三半导体层及第四半导体层可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。可使用不同折射率的不同材料制成第三半导体层及第四半导体层。在一些实施例中，第三半导体层及第四半导体层具有第二导电类型。在一些实施例
中，第二导电类型为p型。第二镜109可称为第二导电类型的分布式布拉格反射器。主动层104产生的光可被第一镜102及第二镜109反射。光可在第一镜102及第二镜109之间共振。用以形成第二镜109的工艺可与前述用以形成第一镜102的工艺相似或相同，为简洁起见，于此处不重述。第三半导体层及第四半导体层的数目并不以此为限，取决于设计的需求而定。第二镜109可比第一镜102薄。
64.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成半导体层110于第二镜109之上。半导体层110可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。可以低压化学气相沉积工艺、外延成长工艺、其他可用的工艺、或上述的组合形成半导体层110。外延成长工艺可包括分子束外延、金属有机化学气相沉积、或气相外延。
65.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成半导体层112于半导体层110之上。半导体层112可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。在一些实施例中，半导体层112以具有梯度al组成的algaas制成。可以低压化学气相沉积工艺、外延成长工艺、其他可用的工艺、或上述的组合形成半导体层112。外延成长工艺可包括分子束外延、金属有机化学气相沉积、或气相外延。
66.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成膜层115于半导体层112之上。膜层115可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、低折射率的金属氧化物例如ito、介电膜层例如sio2、sion、sin、聚合物材料、或上述的组合。可以低压化学气相沉积工艺、外延成长工艺、其他可用的工艺、或上述的组合形成膜层115。外延成长工艺可包括分子束外延、金属有机化学气相沉积、或气相外延。
67.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成膜层116于膜层115之上。膜层116可包括iii-v族半导体或金属，例如gaas、algaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、al、或上述的组合。可以低压化学气相沉积工艺、外延成长工艺、电子束蒸镀、电阻加热蒸镀、电镀、溅镀、物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、原子层沉积(atomic layer deposition，ald)、其他可用的工艺、或上述的组合形成膜层116。外延成长工艺可包括分子束外延、金属有机化学气相沉积、或气相外延。在一些实施例中，膜层116的材料的折射率大于膜层115的材料的折射率。
68.接着，根据一些实施例，如图1a中所绘示，形成接点金属118于膜层116之上。在一些实施例中，在接点金属118及膜层116之间形成欧姆接触。接点金属118可包括pt、ti、au、al、pd、cu、w、其他合适的金属、其合金、或上述的组合。可以电子束蒸镀、电阻加热蒸镀、电镀、溅镀、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、其他可用的方法、或上述的组合形成接点金属118于膜层116之上。在一些实施例中，以电子束蒸镀形成接点金属材料。接着，以光刻及刻蚀工艺图案化电极材料，形成了接点金属118。
69.接着，根据一些实施例，如图1b中所绘示，顺应性地形成第一绝缘层402于接点金属118及膜层116之上。如图1b中所绘示，第一绝缘层402位于第二镜109之上。可以氮化硅、氧化铝、其他合适的绝缘材料、或上述的组合制成第一绝缘层402。在一些实施例中，第一绝缘层402包括氮化硅。可以通过沉积工艺形成第一绝缘层402。沉积工艺可包括化学气相沉积工艺(例如低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、次大气压化学气相沉积、或可流动化学气相沉积)、原子层沉积工艺、其他可用的方法、或上述的组合。在一些实施例
中，第一绝缘层402的厚度在约至约的范围内。
70.接着，根据一些实施例，如图1c中所绘示，形成通过第一绝缘层402、膜层116、膜层115、半导体层112、半导体层110、第二镜109、半导体层400、主动层104、且停止于第一镜102之中的沟槽404。可进行图案化工艺形成沟槽404。图案化工艺可包括光刻工艺及刻蚀工艺。光刻工艺的例子包括光刻胶涂布、软烘烤、掩膜对准、曝光、曝光后烘烤、光刻胶显影、清洗、及干燥。刻蚀工艺可为干刻蚀工艺或湿刻蚀工艺。在一些实施例中，刻蚀工艺为使用感应耦合等离子体(inductively coupled plasma，icp)作为刻蚀剂的反应离子刻蚀(reactive ion etching，rie)。在一些实施例中，沟槽404通过第一绝缘层402且到达第一镜102的顶部。在一些实施例中，沟槽404露出第一绝缘层402、膜层116、膜层115、半导体层112、半导体层110、第二镜109、半导体层400、主动层104及第一镜102的侧壁。在一些实施例中，从沟槽404露出第一镜102。在一些实施例中，沟槽404的底表面在主动层104的底表面之下。在一些实施例中，沟槽404的底表面在第一镜102之中。
71.接着，如图1d中所绘示，氧化半导体层400的一部分用于在主动层104上形成氧化层106。半导体层400可为高al成分的al掺杂层。al成分可影响氧化速率。可保持氧化速率稳定的话较佳。在一些实施例中，主动层104包括algaas。氧化层106可包括al2o3。在一些实施例中，以炉管氧化工艺形成氧化层106。
72.如图1d中所绘示，仅氧化了半导体层400的一部分。在一些实施例中，半导体层400的未氧化部分可作为孔隙108。孔隙可包括iii-v族半导体，例如algaas、gaas、alas、gan、algan、aln、inp、inalas、ingaas、或上述的组合。在一些实施例中，孔隙108被氧化层106围绕。在一些实施例中，第二镜109在孔隙108及氧化层106之上。孔隙108可限制从接点金属118通过下方的主动层104及第一镜102的电流。
73.之后，根据一些实施例，如图1e中所绘示，顺应性地形成第二绝缘层406于第一绝缘层402之上以及沟槽404的侧壁及底表面之上。第二绝缘层406可形成于第一绝缘层402之上并延伸入沟槽404。可以氮化硅、氧化铝、其他合适的绝缘材料、或上述的组合制成第二绝缘层406。可以通过化学气相沉积工艺(例如低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、次大气压化学气相沉积、或可流动化学气相沉积)、原子层沉积工艺、其他可用的方法、或上述的组合形成第二绝缘层406。在一些实施例中，以相同材料制成第二绝缘层406与第一绝缘层402。因此，在第二绝缘层406与第一绝缘层402之间可无明显的界面，因此边界绘示为虚线。在一些实施例中，第二绝缘层406的厚度在约至约的范围内。
74.接着，根据一些实施例，如图1f中所绘示，使用注入工艺形成隔离区域407。隔离区域407可穿透主动层104，用于晶片隔离。在一些实施例中，隔离区域407的底表面低于主动层104的底表面。隔离区域407可围绕垂直腔面发射激光器10a的有源区。在一些实施例中，以氦或硼掺杂隔离区域407。
75.之后，根据一些实施例，如图1g中所绘示，顺应性地形成第三绝缘层408于第二绝缘层406之上以及沟槽404的侧壁及底表面之上。第三绝缘层408可形成于第二绝缘层406之上并延伸入沟槽404。可以氮化硅、氧化铝、其他合适的绝缘材料、或上述的组合制成第三绝缘层408。可以通过化学气相沉积工艺(例如低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、次大气压化学气相沉积、或可流动化学气相沉积)、原子层沉积工艺、其他可用的方法、或上述的组合形成第三绝缘层408。在一些实施例中，第三绝缘层408、第二绝缘层406及第
一绝缘层402以相同材料制成。因此，在其之间可无明显的界面，因此边界绘示为虚线。在一些实施例中，第三绝缘层408的厚度在约至约的范围内。
76.接着，图案化第三绝缘层408、第二绝缘层406、第一绝缘层402、膜层116及膜层115以在孔隙108上的半导体层112上形成高对比度光栅120。根据一些实施例，如图1h中所绘示，可在被隔离区域407围绕的主动区中形成高对比度光栅120。高对比度光栅120可包括多个光栅零件120a。
77.在图案化膜层116及膜层115之后，可露出膜层115。接着，进行氧化工艺，氧化一部分的膜层115，且在主动区中形成氧化层114。氧化层114可以由绝缘体例如氧化硅或氧化铝制成。在一些实施例中，氧化层114位于半导体层112之上。在一些实施例中，膜层115位于半导体层112之上，且围绕氧化层114。
78.在一些实施例中，亦图案化了氧化层114，且成为高对比度光栅120中光栅零件120a的低部120a'。在一些实施例中，一体形成光栅零件120a的低部120a'与氧化层114。图案化的膜层116可为高对比度光栅120中光栅零件120a的上部120”。在一些实施例中，膜层116的材料的折射率大于氧化层114的材料的折射率。
79.接着，根据一些实施例，如图1i-1中所绘示，顺应性地形成第四绝缘层410于第三绝缘层408之上、沟槽404的侧壁及底表面之上以及高对比度光栅120的光栅零件120a之间空气间隙g1的侧壁及底表面之上。第四绝缘层410可形成于第三绝缘层408之上并延伸入沟槽404以及空气间隙g1。可以氮化硅、氧化铝、其他合适的绝缘材料、或上述的组合制成第四绝缘层410。可以通过化学气相沉积工艺(例如低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、次大气压化学气相沉积、或可流动化学气相沉积)、原子层沉积工艺、其他可用的方法、或上述的组合形成第四绝缘层410。在一些实施例中，第四绝缘层410、第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402以相同材料制成。因此，在其之间可无明显的界面，因此边界绘示为虚线。在一些实施例中，第四绝缘层410的厚度在约至约的范围内。第四绝缘层410、第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402的单独或组合可作为钝化层122。在一些实施例中，钝化层122包括绝缘层(例如氮化硅、氧化铝、其他可用的绝缘体、或上述的组合)。
80.图1i-2是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器10a的放大剖面图。在一些实施例中，如图1i-2所绘示，高对比度光栅120包括彼此相隔的多个光栅零件120a。在一些实施例中，邻近光栅零件120a的侧壁上的钝化层122彼此相隔。如图1i-2中所绘示，空气间隙g1及邻近光栅零件120a之间的间距s1可由邻近光栅零件120a的侧壁所定义。
81.在一些实施例中，如图1i-2所绘示，形成钝化层122于高对比度光栅120之上。可以钝化层122部分填充空气间隙g1。在一些实施例中，如图1i-2所绘示，光栅零件120a顶表面上钝化层122的厚度t1大于光栅零件120a侧壁上钝化层122的厚度t2。
82.在一些实施例中，厚度t1与厚度t2的比例可在约3至约100的范围内。在一些实施例中，厚度t1与厚度t2的比例可大于1且小于或等于3(1《t1/t2≤3)。在一些实施例中，厚度t1与厚度t2的比例可在约3至约5的范围内。如果厚度t1与厚度t2的比例太大，垂直腔面发射激光器10的功率可能衰减。如果厚度t1与厚度t2的比例太小，钝化可能不足，且可靠度可能变差。在一些实施例中，厚度t2与间距s1的比例可在约0.05至约0.5的范围内。如果厚度t2与间距s1的比例太大，邻近光栅零件120a的侧壁上的钝化层122可能合并。如果厚度t2与
间距s1的比例太小，钝化可能不足，且可靠度可能变差。
83.在一些实施例中，如图1i-2中所绘示，钝化层122在光栅零件120a的顶表面上的厚度t1大于钝化层122在邻近光栅零件120a之间第二镜109上的厚度t3。厚度t1与厚度t3的比例可在约3至约100的范围内。在一些实施例中，厚度t1与厚度t3的比例可大于1且小于或等于3(1《t1/t2≤3)。在一些实施例中，厚度t1与厚度t3的比例可在约3至约5的范围内。在一些实施例中，厚度t2与厚度t3大致相等。
84.如图1i-2中所绘示，光栅零件120a可包括低部120a'及上部120”。可以不同材料形成低部120a'及上部120”。在一些实施例中，上部120”的折射率大于低部120a'的折射率。在一些实施例中，上部120”的折射率大于钝化层122的折射率。在一些实施例中，上部120”包括金属、半导体(例如iii-v族半导体)、或上述的组合。在一些实施例中，低部120a'包括绝缘体(例如氧化物)。在一些实施例中，通过图案化氧化层114形成低部120a'。在一些实施例中，如图1i-2中所绘示，通过图案化氧化层114的上部形成低部120a'，且因此光栅零件120a的低部120a'突出于氧化层114的低部。在一些实施例中，钝化层122的底表面低于低部120a'及上部120”之间的界面。
85.图1i-3是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器10a的放大剖面图。在一些实施例中，如图1i-3所绘示，钝化层122包括第一子层122a及第一子层122a之上的第二子层122b。在一些实施例中，第一子层122a及第二子层122b以不同材料制成。第一子层122a可以氮化硅制成，且第二子层122b可以氧化铝制成。第一子层122a可形成于光栅零件120a的顶表面之上，且第一子层122a可不形成于光栅零件120a的侧壁之上。第二子层122b可衬于光栅零件120a的侧壁、第一子层122a的侧壁、及第一子层122a的顶表面。第四绝缘层410可以氧化铝制成，且可称为钝化层122的第二子层122b。第三绝缘层408、第二绝缘层406、及第一绝缘层402以氮化硅制成，且可称为钝化层122的第一子层122a。
86.接着，形成通过接点金属118上的钝化层122的开口。可从开口露出接点金属118。可通过光刻工艺、刻蚀工艺(例如湿刻蚀工艺、干刻蚀工艺、其他可用的工艺、或上述的组合)、其他可用的工艺、或上述的组合在钝化层122中形成开口。
87.接着，如图1j中所绘示，形成金属层124于钝化层122、高对比度光栅120之上及沟槽404之中。在一些实施例中，金属层124与接点金属118直接接触。可以金属层124填充沟槽404。金属层124可包括导电材料例如au、ti、al、pd、pt、cu、w、其他合适的金属、其合金、或上述的组合。可以电镀、电子束蒸镀、电阻加热蒸镀、溅镀、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、其他合适的方法、或上述的组合形成金属层材料。在一些实施例中，以电镀形成金属层124。接着，以光刻及刻蚀工艺图案化金属层材料以形成光栅零件120a上的开口126。金属层124中的开口126可在孔隙108的正上方。
88.光栅零件120a的上表面上相对于光栅零件120a的侧壁上以及光栅零件120a之间具有较厚的钝化层122，可改善可靠度并维持效能。
89.可对本发明实施例做出许多变化及/或修改。图2是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器10b的放大剖面图。一些工艺或器件与上述的实施例中的工艺或器件相同或相似，因此，于此不重述这些工艺及器件。与上述实施例不同的是，根据一些其他实施例，如图2所绘示，还形成第五绝缘层412于第四绝缘层410之上。
90.根据一些实施例，如图2中所绘示，顺应性地形成第五绝缘层412于第四绝缘层410
之上。第五绝缘层412亦可形成于沟槽404的侧壁及底表面之上，以及高对比度光栅120的光栅零件120a之间空气间隙g1的侧壁及底表面之上。第五绝缘层412可形成于第四绝缘层410之上并延伸入沟槽404以及空气间隙g1。可以氮化硅、氧化铝、其他合适的绝缘材料、或上述的组合制成第五绝缘层412。可以通过化学气相沉积工艺(例如低压化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积、次大气压化学气相沉积、或可流动化学气相沉积)、原子层沉积工艺、其他可用的方法、或上述的组合形成第五绝缘层412。
91.在一些实施例中，第五绝缘层412与第四绝缘层410、第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402以不同材料制成。在一些实施例中，第五绝缘层412以氧化铝制成，且第四绝缘层410、第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402以氮化硅制成。第五绝缘层412可称为钝化层122的第二子层122b。第四绝缘层410、第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402可称为钝化层122的第一子层122a。在一些实施例中，第一子层122a形成于光栅零件120a的侧壁及顶表面之上。在一些实施例中，第一子层122a衬于光栅零件120a的顶表面及侧壁。
92.光栅零件120a的上表面上相对于光栅零件120a的侧壁上以及光栅零件120a之间具有较厚的钝化层122，可改善可靠度并维持效能。钝化层122的第二子层122b亦可形成于光栅零件120a的顶表面及侧壁之上。第一子层122a及第二子层122b可以不同材料形成。
93.可对本发明实施例做出许多变化及/或修改。图3a及图3b-1是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器10c的剖面图。一些工艺或器件与上述的实施例中的工艺或器件相同或相似，因此，于此不重述这些工艺及器件。与上述实施例不同的是，根据一些其他实施例，如图3a中所绘示，在形成高对比度光栅120之前移除第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402。
94.根据一些实施例，如图3a中所绘示，形成通过第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402的开口128。可从开口128露出膜层116。可通过光刻工艺、刻蚀工艺、其他可用的工艺、或上述的组合在第三绝缘层408、第二绝缘层406及第一绝缘层402中形成开口128。
95.接着，根据一些实施例，如图3b-1中所绘示，通过开口128在膜层116中形成高对比度光栅120。之后，形成氧化层114于高对比度光栅120下的膜层115之中。用以形成高对比度光栅120及氧化层114的工艺可与前述实施例中用以形成高对比度光栅120及氧化层114的工艺相似或相同，为简洁起见，于此处不重述。
96.接着，根据一些实施例，如图3b-1中所绘示，形成第四绝缘层410于高对比度光栅120的光栅零件120a之间空气间隙g1的侧壁及底表面上。在一些实施例中，第四绝缘层410直接接触膜层116的顶表面及光栅零件120a的侧壁。在一些实施例中，以原子层沉积形成第四绝缘层410，且因此可均匀沉积第四绝缘层410于光栅零件120a的小间距s1(例如在约至约的范围内)的侧壁上，因而改善垂直腔面发射激光器10c的可靠度。
97.在一些实施例中，如图3b-1中所绘示，形成于光栅零件120a上的钝化层122比前述实施例中的钝化层122薄。因此，可增强垂直腔面发射激光器10c的功率，以及可改善效能。
98.根据一些实施例，图3b-2绘示出了垂直腔面发射激光器10c的放大剖面图。在一些实施例中，如图3b-2中所绘示，高对比度光栅120上的钝化层122仅包括第四绝缘层410。因此，光栅零件120a的顶部上的钝化层122厚度比图1i-2中所绘示的实施例的钝化层122厚度薄。
99.在一些实施例中，如图3b-2中所绘示，通过调整形成第四绝缘层410的沉积工艺(例如原子层沉积)的参数，光栅零件120a的上表面上的钝化层122的厚度t1大于光栅零件120a的侧壁上的钝化层122的厚度t2。在一些实施例中，厚度t1与厚度t2的比例可在约3至约100的范围内。在一些实施例中，厚度t1与厚度t2的比例可大于1且小于或等于3(1《t1/t2≤3)。在一些实施例中，厚度t2与间距s1的比例可在约0.05至约0.5的范围内。
100.在一些实施例中，如图3b-2中所绘示，钝化层122在光栅零件120a的顶表面上的厚度t1大于钝化层122在邻近光栅零件120a之间第二镜109上的厚度t3。厚度t3亦可为邻近光栅零件120a之间氧化层114上的钝化层122的厚度。在一些实施例中，厚度t1与厚度t3的比例可大于1且小于或等于3(1《t1/t2≤3)。在一些实施例中，厚度t2与厚度t3大致相等。
101.此外，如图3b-2中所绘示，由于形成开口128，形成了钝化层122的突出部分122p。在一些实施例中，突出部分122p的顶表面低于接点金属118正上方的钝化层122的顶表面。在一些实施例中，突出部分122p的侧壁从高对比度光栅120的侧壁偏移。如图3b-2中所绘示，突出部分122p的顶表面以高度h1高于高对比度光栅120上钝化层122的顶表面，且突出部分122p的顶表面以高度h2低于接点金属118正上方的钝化层122的顶表面。
102.光栅零件120a的上表面上相对于光栅零件120a的侧壁上以及光栅零件120a之间的空间具有较厚的钝化层122，可改善可靠度并维持效能。回蚀光栅零件120a上的钝化层122可增强垂直腔面发射激光器10c的功率，且可改善效能。
103.可对本发明实施例做出许多变化及/或修改。图4是根据一些实施例绘示出的垂直腔面发射激光器10d的剖面图。一些工艺或器件与上述的实施例中的工艺或器件相同或相似，因此，于此不重述这些工艺及器件。与上述实施例不同的是，根据一些其他实施例，如图4中所绘示，未图案化氧化层114，且光栅零件120a仅包括膜层116。
104.在一些实施例中，氧化层114的顶表面与光栅零件120a的底表面齐平。在一些实施例中，氧化层114的顶表面与形成于空气间隙g1中的钝化层122的底表面齐平。在一些实施例中，氧化层114具有大致平坦的上表面。
105.光栅零件120a的上表面上相对于光栅零件120a的侧壁上以及光栅零件120a之间的空间具有较厚的钝化层122，可改善可靠度并维持效能。光栅零件120a可包括膜层116的单一部分。
106.如上所述，在本发明实施例中，提供了垂直腔面发射激光器及形成垂直腔面发射激光器的方法。光栅零件的上表面上的钝化层比光栅零件的侧壁上以及光栅零件之间的钝化层厚，可改善可靠度并维持效能。
107.应注意的是，虽然上述实施例中描述了一些好处及效果，并非所有实施例需要达成所有的好处及效果。
108.上述文中概述了许多实施例的特征部件，使本领域技术人员可以从各个方面更佳地了解本发明实施例。本领域技术人员应可理解，且可轻易地以本发明实施例为基础来设计或修饰其他工艺及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例相同的优点。本领域技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本发明实施例的发明精神与范围。在不背离本发明实施例的发明精神与范围的前提下，可对本发明实施例进行各种改变、置换或修改，因此本发明的保护范围当以权利要求所述的保护范围为准。另外，虽然本发明已以多个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，且并非所有优点都已于此详加
说明。