Y11T199 VCSEL工艺流程
这两天呢，写了几个VCSEL在光模块的进展。加上这些年写VCSEL，估计得超过百篇了吧。
这两天有几个留言，问VCSEL的工艺流程。今天只写一下传统VCSEL的主要工艺流程，这是有产业共性的。对于一些新技术新工艺，不同结构流程有差异，就单篇慢慢看吧。今天不涉及。
比如提到的横向腔啊，微雕啊，这些新词，就先不写。
开始正文，拿到GaAs晶圆后通常选择MOCVD工艺做外延生长，先逐层长底部光栅，再长量子阱，再长顶部光栅，这些光栅叫DBR布拉格光栅反射器，利用光的反射设计谐振腔。
GaAs晶圆比较小，通常选择多个晶圆在高温炉里做外延，提高效率。
MOCVD叫金属有机化合物气相沉积技术，这种工艺很复杂，所以InP化合物，GaAs化合物，这些外延成本比硅要高。 硅通常不需要这个步骤。
镓是金字旁，这是金属，这些烷、甲基啥的，都是有机物的结合基，这些有机物就是来输运砷，或镓这些原子的。
把金属有机化合物汽化后，通过管道送到外延炉，反应，生成我们需要的GaAs，AlAs，InGaAs....
之后沉积电极，为下一步离子注入提供结构。
传统工艺低速VCSEL，可以先注入再电极，传统工艺里高速VCSEL则可以先电极再注入。
电极的厚度不一样，较厚的地方离子无法穿透，较薄的地方则可以实现注入。
注入之后呢，把金属较厚的那一个区域去掉，未来要留给光路的。
之后就到了很关键的一个步骤，刻蚀。
首先刻蚀最重要的目的是给氧化提供一个路径，其次是可以做N接触。
N电极的接触台阶呢，有些厂家有，有些没有。
如果有台阶，可以把N电极设计到芯片上方，如果没有这个台阶，就可以在底部做N电极，然后焊在基板上就行。
之后，通入水汽与氧气混合的高温湿氧，湿气就是水分子，水H2O是含氧的，目的是做氧化。
在开槽的部分，水汽侵入“易氧化”的层，这一层通常在MOCVD里外延的AlAs，铝很容易被氧化。这就形成了氧化物限制孔，既限制电学路径也限制光学路径。
氧化这一层是从侧壁逐步向内蔓延的，氧化深度越深，孔越小，速率越容易提上去，但孔小了，激光聚集产生很高的热密度，也就很容易导致PN结温过高而烧毁。
这就是VCSEL氧化这一步的难处，很难氧化且很难控制好可靠性。
氧化是化学反应，其中反应物一个是固体，另一个生成物在高温炉里是气态，气体挥发后，导致氧化区间成为疏松材料，极易塌陷产生开裂。
且一旦形成裂纹，随着VCSEL后续的工作，会导致裂纹越来越大，VCSEL看起来就像光功率变小了，眼图变毛了，带宽降低了，消光比掉了....，这一系列的问题。
把最难的刻蚀与氧化工序完成后，后续就是做N电极。
再之后钝化，钝化就是用氮化硅、氧化硅、氧化铝、聚酰亚胺、BCB等等一个或多个材料，把VCSEL裹上防水膜，避免后续的多模光模块在非气密有水汽的情况下，核心的发光区能与水汽隔绝。
需要的地方，就把钝化层开窗，把电极引出来，电极本身是金属沉积的，金属防水，这种设计本身不会影响到芯片的阻水特性，当然材料的热膨胀系数不同，要防止材料之间开裂，水汽侵蚀。
最后，加电，发光，OK。
周六上午见。
