【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體激光器領域，更為具體地涉及vcsel集成晶圓及其制造方法。
技術介紹
1、vcsel（vertical-cavity?surface-emitting?laser，垂直腔面發射激光器）作為一種低成本、性能優異的半導體激光器，在通訊、日常消費、車載領域都有巨大的應用潛力。目前，vcsel產品已廣泛應用于近距離光纖通信、人臉識別、3d傳感等應用場景。
2、在實際產業中，vcsel激光器常作為基礎的元件（例如，作為光源）與其他器件被組裝為模組被應用。例如，當vcsel激光器被應用于深度攝像模組時，vcsel激光器與線路板、支架、光學衍射元件、金屬防護罩、光電二極管、光學鏡頭、濾光片等器件組裝在一起，以形成深度攝像模組，其中，vcsel激光器與線路板、支架、光學衍射元件、金屬防護罩等器件組裝為所述深度攝像模組的激光投射單元，光電二極管、光學鏡頭、濾光片等器件組裝為所述深度攝像模組的攝像頭單元。
3、在組裝所述vcsel激光器與其他器件組裝的過程中存在裝配穩定性和安裝精度的問題。例如，隨著vcsel技術的逐步成熟，更多高功率、高功率密度應用也逐步開發，近些年逐步成熟的多結技術可滿足車載激光雷達應用，然而，應用于車載激光雷達的vcsel所處的工作環境較為嚴苛，vcsel所處工作環境溫度為85℃至105℃時光功率將快速下降，如圖1所示，基于熱敏特性，vcsel性能隨溫度升高而變差。為了降低vcsel激光器的工作溫度，可將半導體制冷器裝配于vcsel激光器。目前，主要通過貼裝的方式將半導體制冷器裝配于封裝
4、然而，通過貼裝的方式將半導體制冷器裝配于封裝后的vcsel激光器時，半導體制冷器與vcsel激光器之間的結合穩定性較差，半導體制冷器容易脫落。
5、值得一提的是，在實際產業中，vcsel激光器通常由芯片制造廠提供，而vcsel封裝產品的組裝工作則由封裝廠來完成。也就是，從vcsel激光器到vcsel封裝產品經過產業鏈的兩個節點。并且，在實際產業中，封裝廠可能采購由不同廠商提供的vcsel激光器，同時，在組裝過程中還有可能發生組裝精度不一等問題，導致最終成型的vcsel封裝產品的一致性難以確保。
技術實現思路
1、本申請的一個優勢在于提供了一種vcsel集成晶圓及其制造方法，其中，所述vcsel集成晶圓在同一晶圓片上形成了vcsel芯片和光電二極管芯片，并在晶圓級別上集成了熱電制冷結構。
2、本申請的另一個優勢在于提供了一種vcsel集成晶圓及其制造方法，其中，所述vcsel集成晶圓中，熱電制冷結構在晶圓級別上集成于vcsel芯片和/或光電二極管芯片，可以提高熱電制冷結構與vcsel芯片和/或光電二極管芯片的結合穩定性。
3、本申請的又一個優勢在于提供了一種vcsel集成晶圓及其制造方法，其中，所述vcsel集成晶圓在芯片制造廠即可實現vcsel芯片和光電二極管芯片的制造，以及，熱電制冷結構與vcsel芯片和/或光電二極管芯片的裝配，提高了產業效率。
4、本申請的又一個優勢在于提供了一種vcsel集成晶圓及其制造方法，其中，所述vcsel集成晶圓中的vcsel芯片、熱電制冷結構和光電二極管芯片在同一芯片制造廠完成，可提高各個vcsel芯片之間的結構均一性、各個光電二極管芯片之間的結構均一性，以及，vcsel芯片和/或光電二極管芯片與熱電制冷結構之間的裝配精度均一性。
5、為了實現上述至少一優勢或其他優勢和目的，根據本申請的一個方面，提供了一種vcsel集成晶圓，其包括：
6、至少一vcsel芯片，每一vcsel芯片包括至少一vcsel發光點；
7、與所述vcsel芯片相間隔的至少一光電二極管芯片，所述vcsel芯片和所述光電二極管芯片共用襯底層；以及，
8、在晶圓級別上集成于所述vcsel芯片的熱電制冷結構，所述熱電制冷結構包括多個熱電偶對，每一熱電偶對包括相互電連接的p型結構和n型結構。
9、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，每一所述vcsel發光點包括vcsel主體，以及，電連接于所述vcsel主體的vcsel正電極和vcsel負電極，每一所述vcsel主體包括所述襯底層、第一反射層、有源區、具有限制孔的限制層和第二反射層，每一所述光電二極管芯片包括至少一光電二極管，每一所述光電二極管包括二極管主體、電連接于所述二極管主體的二極管正電極和二極管負電極，每一所述二極管主體包括所述襯底層、第一型摻雜半導體層、內耗盡層、第二型摻雜半導體層和防反射層。
10、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述熱電制冷結構設置于所述vcsel芯片的有源區的背光側。
11、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述vcsel發光點的襯底層、所述第一反射層、所述有源區和所述第二反射層自下而上依次排布，所述限制層位于所述有源區的上側和/或有源區的下側，所述光電二極管芯片的襯底層、所述第一型摻雜半導體層、所述內耗盡層、所述第二型摻雜半導體層和所述防反射層自下而上依次排布，所述vcsel發光點的出光方向為從所述有源區指向所述第二反射層，所述熱電制冷結構位于所述第一反射層的下方。
12、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述熱電制冷結構形成于所述襯底層下方。
13、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述熱電制冷結構形成于第一反射層和所述襯底層之間。
14、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述第一反射層為n-dbr層，所述第二反射層為p-dbr層，所述第一型摻雜半導體層為n型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為p型摻雜半導體層。
15、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述第一反射層為p-dbr層，所述第二反射層為n-dbr層，所述第一型摻雜半導體層為p型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為n型摻雜半導體層。
16、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述熱電制冷結構還包括電連接于一個所述熱電偶對的熱電正電極和電連接于另一個所述熱電偶的熱電負電極，所述熱電正電極和所述熱電負電極被配置為控制所述熱電制冷結構的熱端形成于所述熱電制冷結構的底部。
17、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述vcsel發光點的襯底層、所述第一反射層、所述有源區和所述第二反射層自下而上依次排布，所述限制層位于所述有源區的上側和/或有源區的下側，所述光電二極管芯片的襯底層、所述第一型摻雜半導體層、所述內耗盡層、所述第二型摻雜半導體層和所述防反射層自下而上依次排布，所述vcsel發光點的出光方向為從所述有源區指向所述第一反射層，所述熱電制冷結構位于所述第二反射層的上方。
18、在根據本申請的vcsel集成晶圓中，所述第一反射層為n-dbr層，所述第二反射層為p-dbr層，所述第一型摻雜半導體層為n型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為p型摻雜半導體層。
19、在根據本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種VCSEL集成晶圓，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的VCSEL集成晶圓，其中，每一所述VCSEL發光點包括VCSEL主體，以及，電連接于所述VCSEL主體的VCSEL正電極和VCSEL負電極，每一所述VCSEL主體包括所述襯底層、第一反射層、有源區、具有限制孔的限制層和第二反射層，每一所述光電二極管芯片包括至少一光電二極管，每一所述光電二極管包括二極管主體、電連接于所述二極管主體的二極管正電極和二極管負電極，每一所述二極管主體包括所述襯底層、第一型摻雜半導體層、內耗盡層、第二型摻雜半導體層和防反射層。
3.根據權利要求2所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構設置于所述VCSEL芯片的有源區的背光側。
4.根據權利要求3所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述VCSEL發光點的襯底層、所述第一反射層、所述有源區和所述第二反射層自下而上依次排布，所述限制層位于所述有源區的上側和/或有源區的下側，所述光電二極管芯片的襯底層、所述第一型摻雜半導體層、所述內耗盡層、所述第二型摻雜半導體層和所述防反射層自下而上依次排布，所述VCS
5.根據權利要求4所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構形成于所述襯底層下方。
6.根據權利要求4所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構形成于第一反射層和所述襯底層之間。
7.根據權利要求3所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述第一反射層為N-DBR層，所述第二反射層為P-DBR層，所述第一型摻雜半導體層為N型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為P型摻雜半導體層。
8.根據權利要求3所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述第一反射層為P-DBR層，所述第二反射層為N-DBR層，所述第一型摻雜半導體層為P型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為N型摻雜半導體層。
9.根據權利要求3所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構還包括電連接于一個所述熱電偶對的熱電正電極和電連接于另一個所述熱電偶的熱電負電極，所述熱電正電極和所述熱電負電極被配置為控制所述熱電制冷結構的熱端形成于所述熱電制冷結構的底部。
10.根據權利要求3所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述VCSEL發光點的襯底層、所述第一反射層、所述有源區和所述第二反射層自下而上依次排布，所述限制層位于所述有源區的上側和/或有源區的下側，所述光電二極管芯片的襯底層、所述第一型摻雜半導體層、所述內耗盡層、所述第二型摻雜半導體層和所述防反射層自下而上依次排布，所述VCSEL發光點的出光方向為從所述有源區指向所述第一反射層，所述熱電制冷結構位于所述第二反射層的上方。
11.根據權利要求10所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述第一反射層為N-DBR層，所述第二反射層為P-DBR層，所述第一型摻雜半導體層為N型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為P型摻雜半導體層。
12.根據權利要求10所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述第一反射層為P-DBR層，所述第二反射層為N-DBR層，所述第一型摻雜半導體層為P型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為N型摻雜半導體層。
13.根據權利要求10所述的VCSEL集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構還包括電連接于一個所述熱電偶對的熱電正電極和電連接于另一個所述熱電偶的熱電負電極，所述熱電正電極和所述熱電負電極被配置為控制所述熱電制冷結構的熱端形成于所述熱電制冷結構的頂部。
14.一種VCSEL集成晶圓的制造方法，其特征在于，包括：
15.一種VCSEL集成晶圓的制造方法，其特征在于，包括：
16.一種VCSEL集成晶圓的制造方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種vcsel集成晶圓，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的vcsel集成晶圓，其中，每一所述vcsel發光點包括vcsel主體，以及，電連接于所述vcsel主體的vcsel正電極和vcsel負電極，每一所述vcsel主體包括所述襯底層、第一反射層、有源區、具有限制孔的限制層和第二反射層，每一所述光電二極管芯片包括至少一光電二極管，每一所述光電二極管包括二極管主體、電連接于所述二極管主體的二極管正電極和二極管負電極，每一所述二極管主體包括所述襯底層、第一型摻雜半導體層、內耗盡層、第二型摻雜半導體層和防反射層。
3.根據權利要求2所述的vcsel集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構設置于所述vcsel芯片的有源區的背光側。
4.根據權利要求3所述的vcsel集成晶圓，其中，所述vcsel發光點的襯底層、所述第一反射層、所述有源區和所述第二反射層自下而上依次排布，所述限制層位于所述有源區的上側和/或有源區的下側，所述光電二極管芯片的襯底層、所述第一型摻雜半導體層、所述內耗盡層、所述第二型摻雜半導體層和所述防反射層自下而上依次排布，所述vcsel發光點的出光方向為從所述有源區指向所述第二反射層，所述熱電制冷結構位于所述第一反射層的下方。
5.根據權利要求4所述的vcsel集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構形成于所述襯底層下方。
6.根據權利要求4所述的vcsel集成晶圓，其中，所述熱電制冷結構形成于第一反射層和所述襯底層之間。
7.根據權利要求3所述的vcsel集成晶圓，其中，所述第一反射層為n-dbr層，所述第二反射層為p-dbr層，所述第一型摻雜半導體層為n型摻雜半導體層，所述第二型摻雜半導體層為p型摻雜半導體層。
8.根據權利要求3所述的vcsel集成晶圓，其中，所述第一反射層為p-dbr層，所述第二反射層為n-dbr層，所述第一型摻雜半導...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林珊珊，李念宜，劉赤宇，
申請(專利權)人：浙江睿熙科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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