一种稀氮激光器及其制作方法与流程

1.本技术涉及光电技术领域，尤其涉及一种稀氮激光器及其制作方法。


背景技术：

2.边发射激光器(edge-emitting laser，eel)广泛用于电信系统，例如，用于大容量、高速光接入网络等应用中的高性能低成本器件模块中。
3.对于当前用于通信的1.3um至1.5um边发射激光器，其通常采用磷化铟作为衬底，以及在磷化铟衬底上晶格匹配生长铟镓砷材料，但磷化铟衬底价格昂贵且易碎，且无法形成大于100mm晶圆尺寸，而在铟镓砷材料添加占比小于5%的氮元素所形成的铟镓砷稀氮材料，其晶格常数可与砷化镓衬底匹配，以及其可以将带隙降低至达到通信波长要求的0.8ev；但是，该砷化镓衬底的机械性能较弱，且必须在晶圆工艺过程中采用较厚的衬底材料以弥补机械性能差的弱点，因此砷化镓衬底仍无法满足目前大于150mm的晶圆所需的机械性能和材料缺陷的需求。


技术实现要素：

4.本技术提供一种稀氮激光器及其制作方法，以解决当前的大尺寸晶圆中砷化镓衬底的机械性能较差的技术问题。
5.为解决上述方案，本技术提供的技术方案如下：本技术提出了一种稀氮激光器，其包括：第一衬底；过渡层，设置于所述第一衬底的表面；形核层，设置于所述过渡层远离所述第一衬底一侧的表面；第二衬底，设置于所述形核层上；有源层，设置于所述第二衬底上；以及半导体层，设置于所述有源层上；其中，所述第一衬底的机械强度大于所述第二衬底的机械强度。
6.在本技术的稀氮激光器中，所述第一衬底为锗衬底，所述过渡层包括锗元素，所述形核层包括三五族化合物；其中，所述第一衬底和所述过渡层的交界面的粗糙度小于所述过渡层和所述形核层的交界面的粗糙度。
7.在本技术的稀氮激光器中，所述第一衬底的厚度大于所述过渡层的厚度。
8.在本技术的稀氮激光器中，所述形核层至少包括由铟元素、镓元素以及磷元素构成的in
x
ga
1-x
p，x的范围为0.25~0.75；其中，所述形核层的厚度为200nm至250nm。
9.在本技术的稀氮激光器中，所述有源层包括量子阱层，所述量子阱层至少包括由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的in
x
ga
1-x
nyaszsb
1-y-z
，x的范围为0.2~0.6，
y的范围为0.01~0.05，z的范围为0.01~0.03。
10.在本技术的稀氮激光器中，所述有源层还包括设置于所述第二衬底上的第一势垒层、和设置于所述量子阱层上的第二势垒层，所述第一势垒层；其中，所述第一势垒层和所述第二势垒层至少包括由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的ganyas，y的范围为0.01~0.05。
11.在本技术的稀氮激光器中，所述稀氮激光器还包括：第一电连接部，设置于所述半导体层上，所述半导体层包括突出部和设置于所述突出部两侧的凹槽，所述第一电连接部和所述突出部电连接；第二电连接部，设置于所述第一衬底远离所述过渡层一侧的表面；以及封装基板，设置于所述第二电连接部远离所述第一衬底的一侧。
12.在本技术的稀氮激光器中，所述过渡层和所述形核层的交界面的粗糙度小于或等于0.3nm。
13.本技术还提出了一种稀氮激光器的制作方法，其包括：提供第一衬底，以及在所述第一衬底上依次形成过渡层、形核层、第二衬底、有源层以及半导体层，其中，所述第一衬底的机械强度大于所述第二衬底的机械强度；所述半导体层经图案化处理，以形成包括突出部和设置于所述突出部两侧的凹槽的半导体图案层；在所述半导体图案层上形成绝缘材料层，并去除与所述突出部对应的绝缘材料；在所述半导体图案层上形成第一电连接部，所述第一电连接部与所述突出部搭接。
14.在本技术的制作方法中，所述稀氮激光器的制作方法还包括：利用预设工艺减薄所述第一衬底的厚度，以使所述第一衬底的厚度小于或等于100um；在所述第一衬底远离所述过渡层一侧的表面形成的第二电连接部。
15.有益效果：本技术公开了一种稀氮激光器及其制作方法；该稀氮激光器包括叠层设置的第一衬底、过渡层、形核层、第二衬底、有源层以及半导体层，所述第一衬底的机械强度大于所述第二衬底的机械强度；本技术通过利用高机械强度的第一衬底作为第二衬底的虚拟衬底，并通过过渡层和形核层来衔接所述第一衬底和所述第二衬底，增加了所述稀氮激光器的机械强度，改善了大尺寸晶圆在晶圆工艺的减薄和切割工艺时出现破片的风险。
附图说明
16.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
17.图1为本技术稀氮激光器的结构简图；图2为图1中稀氮激光器各膜层的生长条件参数和各组分占比图；图3为现有稀氮激光器中在锗衬底直接生长砷化镓的粗糙度分布图；图4为本技术稀氮激光器中锗衬底、过渡层及形核层的高倍电子显微镜图；图5为本技术稀氮激光器中过渡层及形核层的高分辨率电子显微镜图；图6为现有稀氮激光器中在锗衬底直接生长砷化镓的高分辨率电子显微镜图；
图7为图4中过渡层与形核层的表面的粗糙度原子力显微镜图；图8为本技术稀氮激光器的制作方法的步骤图；图9a至图9f为本技术稀氮激光器的制作方法工艺步骤图。
18.具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.请参阅图1至图7，本技术提出了一种稀氮激光器100，所述稀氮激光器100可以包括第一衬底110、过渡层120、形核层130、第二衬底140、有源层150以及半导体层160。
21.在本实施例中，所述过渡层120设置于所述第一衬底110的表面，所述形核层130设置于所述过渡层120远离所述第一衬底110一侧的表面，所述第二衬底140设置于所述形核层130上，所述有源层150设置于所述第二衬底140上，所述半导体层160设置于所述有源层150上。
22.在本实施例中，所述第一衬底110的机械强度大于所述第二衬底140的机械强度。
23.本技术通过利用高机械强度的第一衬底110作为第二衬底140的虚拟衬底，并通过过渡层120和形核层130来衔接所述第一衬底110和所述第二衬底140，增加了所述稀氮激光器100的机械强度，改善了大于150mm的大尺寸晶圆在晶圆工艺的减薄和切割工艺时出现破片的风险。
24.现结合具体实施例对本技术的技术方案进行描述。
25.在本技术的稀氮激光器100中，请参阅图1和图2，所述第一衬底110可以为锗衬底，所述过渡层120可以包括锗元素，所述形核层130可以包括三五族化合物，所述第一衬底110和所述过渡层120的交界面的粗糙度小于所述过渡层120和所述形核层130的交界面的粗糙度。
26.在本实施例中，请参阅图1和图2，所述第二衬底140可以至少包括镓元素和砷元素构成的化合物，例如砷化镓、铝镓砷等。
27.在现有技术中，波长为1.3um至1.5um的边发射激光器通常采用磷化铟作为衬底，以及在磷化铟衬底上生长三五族化合物的半导体材料，例如铟镓砷、铟镓砷铝和铟镓砷磷量子阱材料；但是，由于磷化铟衬底价格昂贵且易碎，导致由磷化铟衬底构成的晶圆结构良率较低，且只能应用在小尺寸晶圆生产上，例如直径为50mm至75mm的晶圆。
28.其次，为了降低晶圆的生产成本和提高生产良率，低带隙的稀氮量子阱材料可采用砷化镓衬底，砷化镓衬底价格较低，且砷化镓衬底的机械强度高于磷化铟衬底；再次，虽然砷化镓衬底的机械强度大于磷化铟的机械强度，但是由砷化镓衬底构成的晶圆材料的直径最大只能在150mm。
29.在本实施例中，由于锗的单元素材料的晶格常数为5.657埃，砷化镓的晶格常数为5.653埃，二者的晶格常数非常接近，并且在锗衬底上生长半导体材料可以有效减少外延材料的缺陷，并提高器件的可靠性；同时，锗衬底的机械强度大于砷化镓衬底的机械强度，例
如，所述砷化镓衬底的断裂韧性为0.48mpa*m
0.5
，断裂模量为138mpa，所述锗衬底的断裂韧性为0.65mpa*m
0.5
，断裂模量为170mpa，因此本技术可以通过在锗衬底上设置砷化镓衬底，以提高晶圆的机械强度，由锗衬底构成的晶圆的直径可以达到300mm，并且芯片的整体厚度可以降低至100um以下。
30.另外，虽然砷化镓和锗的晶格失配率小于0.1%以及热膨胀系数失配率小于1.6%，但是由于砷化镓和锗极性上的匹配度较差，使得锗衬底上形成高质量的砷化镓较为困难。例如，在非极性的锗衬底上，砷化镓以两个相差90
°
的方向进行生长，使得在锗衬底上可以生长两种不同取向的砷化镓，并形成反向边界。请参阅图3，反向边界的形成导致砷化镓表面粗糙，并形成长裂纹结构，表面凹陷且有堆积的断层结构，砷化镓表面的粗糙度较高将影响后续形成的量子阱层152的发光效率。
31.在本实施例中，请参阅图1和图2，可以采用固态源分子束外延技术，在所述锗衬底上生长所述过渡层120，外延温度可以为610℃至630℃，厚度可以为450nm至550nm，所述过渡层120的材料可以包括锗元素，由于所述过渡层120的材料和所述第一衬底110的材料相同，因此所述过渡层120和所述第一衬底110的界面的粗糙较小；例如，本实施例中，所述过渡层120的外延温度可以为620℃，厚度可以为500nm。
32.在本实施例中，请参阅图1和图2，可以采用固态源分子束外延技术，在所述过渡层120上继续生长所述形核层130，外延温度可以为610℃至630℃，厚度可以为200nm至240nm，所述形核层130的材料可以为由铟元素、镓元素以及磷元素构成的in
x
ga
1-x
p，x的范围为0.25~0.75，例如x可以为0.5。
33.本实施例中，所述形核层130的外延温度可以为620℃，厚度可以为220nm。
34.请参阅图4和图5，以所述形核层130为铟镓磷为例进行说明，从图4的结构可以看出，由于过渡层120的材料为锗，即过渡层120的材料和锗衬底的材料相同，因此锗衬底和过渡层120之间未出现明显的界面；其次，锗衬底的表面可能存在碳污染，所述过渡层120还可以覆盖该碳污染，以避免该碳污染对上层膜层的影响。
35.在本实施例中，铟镓磷和锗之间的界面清晰且未出现晶体缺陷的问题，同时在铟镓磷中未出现反向边界层，即三五族化合物在锗过渡层上容易形成较为平滑的形核层130，且锗并未扩散至形核层130中，因此所述过渡层120的交界面的粗糙度小于所述过渡层120和所述形核层130的交界面的粗糙度。
36.请参阅图6，以所述形核层130为铟镓磷为例进行说明，从图6的结构可以看出，锗衬底和铟镓磷之间的界面，虽然没有明显晶体缺陷和反向边界层问题，但是锗衬底和铟镓磷之间的界面仍存在纳米级的粗糙度。
37.请参阅图7，从图7的结构可以看出，所述过渡层120和所述形核层130的交界面的粗糙度小于或等于0.3nm，所述过渡层120和所述形核层130的交界面的平均粗糙度仅为0.2nm，而直接在锗衬底上生长铟镓磷的界面粗糙度为纳米级，而高质量的量子阱层152的生长条件需要界面粗糙度低于1nm，因此图4的结构满足高质量的量子阱层152的生长条件。
38.在本实施例中，本技术先通过在锗衬底上生长所述过渡层120，其次在所述过渡层120上生长所述形核层130，最后在所述形核层130上形成所述第二衬底140，将高机械强度的锗衬底作为砷化镓衬底的虚拟衬底，保证了稀氮激光器100整体的机械性能，改善了大于150mm的大尺寸晶圆在减薄和切割工艺中出现破片的风险；同时，通过过渡层120和形核层
130来衔接所述第一衬底110和所述第二衬底140，使所述过渡层120和所述形核层130的交界面的粗糙度满足高质量的量子阱层152的生长条件，提高了稀氮激光器的发光性能。
39.在本实施例中，请参阅图1和图2，所述第一衬底110和所述形核层130之间还设置有缓冲层170。可以采用固态源分子束外延技术，在所述形核层130上生长所述缓冲层170，所述缓冲层170的形成温度可以为610℃至630℃，厚度可以为450nm至550nm，所述缓冲层170的材料均可以为三五族化合物。
40.在本实施例中，所述缓冲层170的形成温度可以为620℃，厚度可以为500nm，所述缓冲层170的材料可以为由铟元素、镓元素以及砷元素构成的in
x
ga
1-x
as，x的范围为0.1~0.4，例如x可以为0.25。
41.在本实施例中，请参阅图1和图2，所述第二衬底140可以包括叠层设置的覆盖层141、第一波导层142以及第一隔离层143。所述覆盖层141的形成温度可以为610℃至630℃，厚度可以为1700nm至1900nm，所述第一波导层142的形成温度可以为610℃至630℃，厚度可以为150nm至180nm，所述第一隔离层143的形成温度可以为430℃至450℃，厚度可以为35nm至45nm。
42.在本实施例中，请参阅图2，所述覆盖层141的形成温度可以为620℃，厚度可以为1800nm，所述覆盖层141可以为n覆盖层，即n型半导体层；所述覆盖层141的材料可以为由铝元素、镓元素以及砷元素构成的al
x
ga
1-x
as，x的范围为0.2~0.5，例如x可以为0.33。
43.在本实施例中，请参阅图2，所述第一波导层142的形成温度可以为620℃，厚度可以为165nm，所述第一隔离层143的形成温度可以为440℃，厚度可以为40nm，所述第一波导层142和所述第一隔离层143的材料可以为砷化镓。
44.在本技术的器件100中，请参阅图1，所述有源层150包括设置于所述第二衬底140上的第一势垒层151、设置于所述第一势垒层151上的量子阱层152、设置于所述量子阱层152上的第二势垒层153，所述第一势垒层151、所述量子阱层152以及所述第二势垒层153中均掺杂有氮元素。
45.目前砷化镓衬底和铟镓砷之间存在晶格常数失配的问题，为了使砷化镓衬底和铟镓砷之间的晶格匹配，本技术在铟镓砷中添加少量的氮元素以形成稀氮材料铟镓砷氮，例如氮元素和铟元素以特定的比例掺杂至砷化镓中，所形成的铟镓砷氮的晶格常数和砷化镓的晶格常数匹配，氮元素和铟元素的掺杂比例不同，可以使得在砷化镓衬底上生长的铟镓砷氮获取1.3-1.5um波长的激光，控制氮元素和铟元素的比例，可以调整激光的波长。
46.在本技术的稀氮激光器100中，所述量子阱层152的材料可以为由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的in
x
ga
1-x
nyaszsb
1-y-z
，x的范围为0.2~0.6，y的范围为0.01~0.05，z的范围为0.01~0.03。例如，在x为0.41，y为0.028，z为0.02时，即锑元素占比为2%，铟元素的占比为41%，氮元素的占比为2.8%，可以获取波长大于或等于1.5um的激光；在x为0.32，y为0.02，z为0.02时，可以获取波长为1.3um的激光。
47.在本实施例中，所述量子阱层152的形成温度可以为420℃至460℃，厚度可以为6nm至9nm；所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的形成温度可以为420℃至460℃，厚度可以为20nm至24nm，所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的材料可以为由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的ganyas，y的范围为0.01~0.05，例如y可以为0.03。
48.在本实施例中，请参阅图2，所述量子阱层152的形成温度可以为440℃，厚度可以为7.5nm；所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的形成温度可以为440℃，厚度可以为22nm，所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的材料可以为砷镓氮。
49.在本实施例中，请参阅图1和图2，所述半导体层160可以为p覆盖层，即p型半导体层，所述半导体层160的材料可以为由铝元素、镓元素以及砷元素构成的al
x
ga
1-x
as，x的范围为0.2~0.5，例如x可以为0.33。
50.所述半导体层160的形成温度可以为550℃至570℃，厚度可以为1700nm至1900nm；例如，所述半导体层160的形成温度可以为560℃，厚度可以为1800nm。
51.在本实施例中，请参阅图1和图2，所述半导体层160和所述有源层150之间还设置有第二隔离层161和第二波导层162，所述第二隔离层161和所述第二波导层162二者的位置可以互换，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的材料均可以为砷化镓，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的形成温度均可以为540℃至580℃，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的厚度之和可以为200nm至210nm，例如所述第二隔离层161和所述第二波导层162的形成温度均可以为560℃，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的厚度之和可以为205nm。
52.在本技术的稀氮激光器100中，请参阅图1，所述稀氮激光器100还包括设置于所述半导体层160上的第一电连接部180、设置于所述第一衬底110远离所述过渡层120一侧表面的第二电连接部190、以及设置于所述第二电连接部190远离所述第一衬底110一侧的封装基板200。
53.在本实施例中，所述半导体层160包括突出部163和设置于所述突出部163两侧的凹槽164，所述第一电连接部180和所述突出部163电连接。
54.在本实施例中，所述封装基板200上还设置有第三电连接部191，所述第三电连接部191和所述第二电连接部190可以在同一道工艺中形成，以及所述第三电连接部191可以和所述第二电连接部190电连接，所述第一电连接部180和所述第三电连接部191可以通过金线220电连接。
55.在本实施例中，所述第一电连接部180、第二电连接部190以及所述第三电连接部191的材料可以为钛、铂、金或者其他高导电率金属中的一种或一种以上的组合物。
56.在本实施例中，所述封装基板200为绝缘基板，具体材料本技术不作限制。
57.在本技术的稀氮激光器100中，所述第一衬底110的厚度大于所述过渡层120的厚度。为了实现晶圆的轻薄化，在完成所述第一电连接部180的图案化之后，利用蚀刻或其他工艺，将所述第一衬底110的厚度减薄至预设厚度，例如可以将所述第一衬底110的厚度减薄至100um，改进激光器的导热性能。
58.请参阅图8，本技术还提出了一种稀氮激光器100的制作方法，其包括：s10，提供第一衬底110，以及在所述第一衬底110上依次形成过渡层120、形核层130、第二衬底140、有源层150以及半导体层160，其中，所述第一衬底110的机械强度大于所述第二衬底140的机械强度；请参阅图9a，步骤s10可以包括：s101，采用固态源分子束外延技术，在所述第一衬底110上分别形成过渡层120、形核层130以及缓冲层170。
59.在本实施例中，所述第一衬底110可以为锗衬底，所述过渡层120可以包括锗元素，所述形核层130可以包括三五族化合物，所述第一衬底110和所述过渡层120的交界面的粗糙度小于所述过渡层120和所述形核层130的交界面的粗糙度，例如所述过渡层120和所述形核层130的交界面的粗糙度可以小于或等于0.3nm，所述过渡层120和所述形核层130的交界面的平均粗糙度仅为0.2nm。
60.在本实施例中，在所述锗衬底上生长所述过渡层120，外延温度可以为610℃至630℃，厚度可以为450nm至550nm；例如，所述过渡层120的外延温度可以为620℃，厚度可以为500nm，所述过渡层120的材料可以为锗。
61.在本实施例中，在所述过渡层120上继续生长所述形核层130，外延温度可以为610℃至630℃，厚度可以为200nm至240nm，所述形核层130的材料可以为由铟元素、镓元素以及磷元素构成的in
x
ga
1-x
p，x的范围为0.25~0.75，例如x可以为0.5。所述形核层130的外延温度可以为620℃，厚度可以为220nm。
62.在本实施例中，在所述形核层130上生长所述缓冲层170，所述缓冲层170的形成温度可以为610℃至630℃，厚度可以为450nm至550nm；例如，所述缓冲层170的形成温度可以为620℃，厚度可以为500nm；所述缓冲层170的材料可以为由铟元素、镓元素以及砷元素构成的in
x
ga
1-x
as，x的范围为0.1~0.4，例如x可以为0.25。
63.s102，在所述缓冲层170上依次形成构成所述第二衬底140的覆盖层141、第一波导层142以及第一隔离层143；在本实施例中，所述覆盖层141的形成温度可以为610℃至630℃，厚度可以为1700nm至1900nm；例如，所述覆盖层141的形成温度可以为620℃，厚度可以为1800nm，所述覆盖层141可以为n型半导体层以及所述覆盖层141的材料可以为由铝元素、镓元素以及砷元素构成的al
x
ga
1-x
as，x的范围为0.2~0.5，例如x可以为0.33。
64.在本实施例中，所述第一波导层142的形成温度可以为610℃至630℃，厚度可以为150nm至180nm，所述第一隔离层143的形成温度可以为430℃至450℃，厚度可以为35nm至45nm；例如，所述第一波导层142的形成温度可以为620℃，厚度可以为165nm，所述第一隔离层143的形成温度可以为440℃，厚度可以为40nm，所述第一波导层142和所述第一隔离层143的材料可以为砷化镓。
65.s103，在所述第一隔离层143上依次形成构成所述有源层150的第一势垒层151、量子阱层152以及第二势垒层153；在本实施例中，所述量子阱层152的材料可以为由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的in
x
ga
1-x
nyaszsb
1-y-z
，x的范围为0.2~0.6，y的范围为0.01~0.05，z的范围为0.01~0.03。例如，在x为0.41，y为0.028，z为0.02时，即锑元素占比为2%，铟元素的占比为41%，氮元素的占比为2.8%，可以获取波长大于或等于1.5um的激光；在x为0.32，y为0.02，z为0.02时，可以获取波长为1.3um的激光。
66.在本实施例中，所述量子阱层152的形成温度可以为420℃至460℃，厚度可以为6nm至9nm；例如，所述量子阱层152的形成温度可以为440℃，厚度可以为7.5nm。
67.在本实施例中，所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的形成温度可以为420℃至460℃，厚度可以为20nm至24nm；例如，所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的形成温度可以为440℃，厚度可以为22nm。所述第一势垒层151和所述第二势垒层153的材料可
以为由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的ganyas，y的范围为0.01~0.05，例如y可以为0.03。
68.s104，在所述第二势垒层153上形成第二隔离层161、第二波导层162以及半导体层160；在本实施例中，所述半导体层160可以为p型半导体层，所述半导体层160的材料可以为由铝元素、镓元素以及砷元素构成的al
x
ga
1-x
as，x的范围为0.2~0.5，例如x可以为0.33。所述半导体层160的形成温度可以为550℃至570℃，厚度可以为1700nm至1900nm；例如，所述半导体层160的形成温度可以为560℃，厚度可以为1800nm。
69.在本实施例中，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的材料均可以为砷化镓，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的形成温度均可以为540℃至580℃，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的厚度之和可以为200nm至210nm，例如所述第二隔离层161和所述第二波导层162的形成温度均可以为560℃，所述第二隔离层161和所述第二波导层162的厚度之和可以为205nm。
70.s20，所述半导体层160经图案化处理，以形成包括突出部163和设置于所述突出部163两侧的凹槽164的半导体图案层；请参阅图9b，利用光刻工艺对所述半导体层160进行图案化处理，以在所述半导体层160上形成突出部163以及位于所述突出部163两侧的凹槽164，所述凹槽164使部分所述第二波导层162裸露。
71.s30，在所述半导体图案层上形成绝缘材料层210，并去除与所述突出部163对应的绝缘材料；请参阅图9c，所述绝缘材料层210的材料可以为二氧化硅，所述绝缘材料层210用于使上层的金属材料与凹槽164内的第二波导层162和部分半导体层160绝缘设置。
72.s40，在所述半导体图案层上形成第一电连接部180，所述第一电连接部180与所述突出部163搭接。
73.请参阅图9d，所述第一电连接部180的材料可以为钛、铂、金或者其他高导电率金属中的一种或一种以上的组合物。所述第一电连接部180覆盖所述突出部163且与所述突出部163连接，以及与凹槽164内的绝缘材料层搭接。
74.s50，请参阅图9e，利用预设工艺减薄所述第一衬底110的厚度，例如所述预设工艺可以为机械减薄，以使所述第一衬底的厚度小于或等于100um。
75.s60，请参阅图9e，在所述第一衬底110远离所述过渡层120一侧的表面形成的第一导电层193，所述第一导电层193的材料可以和所述第一电连接部180的材料相同。
76.s70，对步骤s60中的结构进行切割，以形成独立激光器。
77.s80，请参阅图9f，提供封装基板200，以及在所述封装基板200上形成第二导电层192和第三电连接部191，所述第二导电层192和所述第三电连接部191电连接，所述第二导电层192和独立激光器的所述第一导电层193对应。
78.s90，请参阅图9f，将独立激光器和所述封装基板200键合，以使独立激光器中的第一导电层193和所述封装基板200上的第二导电层192贴合，以使第一导电层193和第二导电层192形成第二电连接部190，其次通过金线220使所述第一电连接部180和所述第二电连接部190电连接。
79.本技术公开了一种器件及其制作方法；该器件包括叠层设置的第一衬底、过渡层、形核层、第二衬底、有源层以及半导体层，所述第一衬底的机械强度大于所述第二衬底的机械强度；本技术通过利用高机械强度的第一衬底作为第二衬底的虚拟衬底，并通过过渡层和形核层来衔接所述第一衬底和所述第二衬底，增加了所述激光器的机械强度，改善了大于150mm的大尺寸晶圆在减薄和切割工艺时出现破片的风险。
80.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
81.以上对本技术实施例所提供的一种稀氮激光器及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。

技术特征：
1.一种稀氮激光器，其特征在于，包括：第一衬底；过渡层，设置于所述第一衬底的表面；形核层，设置于所述过渡层远离所述第一衬底一侧的表面；第二衬底，设置于所述形核层上；有源层，设置于所述第二衬底上；以及半导体层，设置于所述有源层上；其中，所述第一衬底的机械强度大于所述第二衬底的机械强度。2.根据权利要求1所述的稀氮激光器，其特征在于，所述第一衬底为锗衬底，所述过渡层包括锗元素，所述形核层包括三五族化合物；其中，所述第一衬底和所述过渡层的交界面的粗糙度小于所述过渡层和所述形核层的交界面的粗糙度。3.根据权利要求2所述的稀氮激光器，其特征在于，所述过渡层和所述形核层的交界面的粗糙度小于或等于0.3nm。4.根据权利要求2所述的稀氮激光器，其特征在于，所述第一衬底的厚度大于所述过渡层的厚度。5.根据权利要求2所述的稀氮激光器，其特征在于，所述形核层至少包括由铟元素、镓元素以及磷元素构成的in
x
ga
1-x
p，x的范围为0.25~0.75；其中，所述形核层的厚度为200nm至250nm。6.根据权利要求1至5任一项所述的稀氮激光器，其特征在于，所述有源层包括量子阱层，所述量子阱层至少包括由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的in
x
ga
1-x
n
y
as
z
sb
1-y-z
，x的范围为0.2~0.6，y的范围为0.01~0.05，z的范围为0.01~0.03。7.根据权利要求6所述的稀氮激光器，其特征在于，所述有源层还包括设置于所述第二衬底上的第一势垒层、和设置于所述量子阱层上的第二势垒层，所述第一势垒层；其中，所述第一势垒层和所述第二势垒层至少包括由铟元素、镓元素、砷元素、锑元素以及氮元素构成的gan
y
as，y的范围为0.01~0.05。8.根据权利要求6所述的稀氮激光器，其特征在于，所述器件还包括：第一电连接部，设置于所述半导体层上，所述半导体层包括突出部和设置于所述突出部两侧的凹槽，所述第一电连接部和所述突出部电连接；第二电连接部，设置于所述第一衬底远离所述过渡层一侧的表面；以及封装基板，设置于所述第二电连接部远离所述第一衬底的一侧。9.一种稀氮激光器的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底，以及在所述第一衬底上依次形成过渡层、形核层、第二衬底、有源层以及半导体层，所述第一衬底的机械强度大于所述第二衬底的机械强度；所述半导体层经图案化处理，以形成包括突出部和设置于所述突出部两侧的凹槽的半导体图案层；在所述半导体图案层上形成绝缘材料层，并去除与所述突出部对应的绝缘材料；在所述半导体图案层上形成第一电连接部，所述第一电连接部与所述突出部搭接。10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述稀氮激光器的制作方法还包括：
利用预设工艺减薄所述第一衬底的厚度，以使所述第一衬底的厚度小于或等于100um；在所述第一衬底远离所述过渡层一侧的表面形成的第二电连接部。

技术总结
本申请公开了一种稀氮激光器及其制作方法；该稀氮激光器包括叠层设置的第一衬底、过渡层、形核层、第二衬底、有源层以及半导体层，第一衬底的机械强度大于第二衬底的机械强度；本申请通过利用高机械强度的第一衬底作为第二衬底的虚拟衬底，并通过过渡层和形核层来衔接第一衬底和第二衬底，增加了稀氮激光器的机械强度，改善了大尺寸晶圆在晶圆工艺的减薄和切割工艺时出现破片的风险。切割工艺时出现破片的风险。切割工艺时出现破片的风险。


技术研发人员：张岚 黄文勇 唐豪 许明 谈杰
受保护的技术使用者：平湖科谱激光科技有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/22