一种VCSEL芯片氧化实时监控设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，包括氧化装置、供气装置、监控光纤、光谱分析仪和控制箱；氧化装置设有用于放置外延片的氧化室；供气装置包括第一氮气源，第一氮气源通过第一载气通道连通于氧化室内，并设有第一调节阀；光谱分析仪通过监控光纤实时采集外延片的反射光谱；控制箱电连接于光谱分析仪和第一调节阀，用于接收光谱分析仪采集的数据，并通过第一调节阀控制外延片的氧化过程。本实用新型专利技术结构简单，易于操作，能够确保外延片A的氧化制程精确可控，即使不同批次的外延片出现氧化物理控制参数波动，也不会出现过氧化或少氧化的问题，能够保证各批次产品氧化孔径的一致性，有效地提高产品的良率、性能和可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种VCSEL芯片氧化实时监控设备


[0001]本技术涉及半导体光电子
，特别涉及一种VCSEL芯片氧化实时监控设备。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，各种各样的VCSEL芯片已广泛应用于人们的日常生活、工作以及工业中，为人们的生活带来了极大的便利。氧化物限制工艺是VCSEL芯片的核心技术之一。目前流行的氧化物限制方法是先将高Al的Al
x
Ga1‑
x
As设计为一层或两层结构，通过外延生长的方式，置于靠近有源层的一侧或两侧，然后对该Al
x
Ga1‑
x
As层进行选择性氧化。Al
x
Ga1‑
x As层的氧化过程是从外侧边缘向着中心横向进行的，氧化生成的是电绝缘的Al2O3。所以，通过控制氧化过程，可以将该Al
x
Ga1‑
x
As层变成外环为经过氧化的Al2O3电绝缘区域，而内环为未氧化的电流注入区。
[0003]氧化制程中需要控制的物理参数很多，包括：温度均匀性、水蒸气流型、外延厚度和成分均匀性、氧化起始延迟、蚀刻裙边尺寸和晶片表面预处理情况等。目前在做氧化制程的时候，一般是先拿VCSEL外延片样品做氧化制程，工程师通过多次试错不断地修正参数，最终得到在特定氧化条件下的氧化速率；再利用样品的氧化速率，推算出同一批VCSEL外延片在同样的氧化条件下，实现特定氧化面积/氧化孔径所需要的氧化时间。这种方法对于不同的氧化批次，很难保证每批次的氧化制程相关的所有物理参数都稳定不变。因此，这种氧化方式经常出现不同批次的VCSEL外延片有过氧化或少氧化的情况，产品的一致性较差，良率较低。
[0004]为此，我们提供一种VCSEL芯片氧化实时监控设备。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，其主要目的在于解决现有VCSEL芯片由于氧化控制方法不合理，导致产品的一致性差，良率低等的问题。
[0006]本技术采用如下技术方案：
[0007]一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，包括氧化装置、供气装置、监控光纤、光谱分析仪和控制箱；所述氧化装置设有用于放置外延片的氧化室；所述供气装置包括第一氮气源，所述第一氮气源通过第一载气通道连通于所述氧化室内，并设有第一调节阀；所述光谱分析仪通过所述监控光纤实时采集所述外延片的反射光谱；所述控制箱电连接于所述光谱分析仪和第一调节阀，用于接收光谱分析仪采集的数据，并通过所述第一调节阀控制外延片的氧化过程。
[0008]进一步，所述外延片设有用于实时监测反射光谱的监测区域；所述监控光纤的一端连接于所述光谱分析仪，另一端延伸至所述监测区域上方。
[0009]进一步，所述供气装置还包括起泡器和第一气体流量计，所述起泡器和第一气体流量计设置于所述第一载气通道，并位于所述第一调节阀和第一氮气源之间。
[0010]更进一步，还包括手阀，所述手阀设置于所述第一载气通道，并位于所述起泡器和第一氮气源之间。
[0011]进一步，所述供气装置还包括第二氮气源，所述第二氮气源通过第二载气通道连通于所述氧化室内，并设有第二气体流量计和第二调节阀。
[0012]进一步，所述氧化装置包括加热炉和所述氧化室，所述氧化室内设有用于放置所述外延片的载台，并在所述载台底部设有所述加热炉。
[0013]进一步，所述氧化室由石英管制成。
[0014]进一步，还包括连通于所述氧化室内，用于处理尾气的尾气处理装置。
[0015]进一步，所述监控光纤包括保护套以及布设于所述保护套内的若干信号光纤和照明光纤。
[0016]和现有技术相比，本技术产生的有益效果在于：
[0017]本技术的VCSEL芯片氧化实时监控设备结构简单，易于操作，能够确保外延片A的氧化制程精确可控，即使不同批次的外延片出现氧化物理控制参数波动，也不会出现过氧化或少氧化的问题，能够保证各批次产品氧化孔径的一致性，有效地提高产品的良率、性能和可靠性。
附图说明
[0018]图1为本技术中氧化实时监控设备的结构示意图。
[0019]图2为本技术中监控光纤的截面示意图。
[0020]图3为本技术中外延片的监测区域示意图。
具体实施方式
[0021]下面参照附图说明本技术的具体实施方式。为了全面理解本技术，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本技术。
[0022]参照图1和图2，一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，包括氧化装置1、供气装置、监控光纤3、光谱分析仪4和控制箱5；氧化装置1设有用于放置外延片的氧化室11；供气装置包括第一氮气源21，第一氮气源21通过第一载气通道22连通于氧化室11内，并设有第一调节阀23；光谱分析仪4通过监控光纤3实时采集外延片A的反射光谱；控制箱5电连接于光谱分析仪4和第一调节阀23，用于接收光谱分析仪4采集的数据，并通过第一调节阀23控制外延片A的氧化过程。本技术结构简单，易于操作，能够确保外延片A的氧化制程精确可控，从而保证各批次产品氧化孔径的一致性，有效地提高产品的良率、性能和可靠性。
[0023]参照图1供气装置还包括起泡器24和第一气体流量计25，起泡器24和第一气体流量计25设置于第一载气通道22，并位于第一调节阀23和第一氮气源21之间。氧化过程中应采取水浴加热的方式对起泡器24进行加热。为了便于控制，起泡器24和第一氮气源21之间之间还设有手阀26。
[0024]参照图1，供气装置还包括第二氮气源27，第二氮气源27通过第二载气通道28连通于氧化室11内，并设有第二气体流量计29和第二调节阀20。第二载气通道28主要起到氧化前为氧化室11清理氧气的作用。此外，氧化室11外还设置有尾气处理装置（图中未体现）。
[0025]参照图1，氧化装置1包括加热炉12和氧化室11，氧化室11内设有用于放置外延片A
的载台111，并在载台111底部设有加热炉12。作为优选方案：氧化室11由石英管制成，石英管具备良好的密封性和耐高温性。
[0026]参照图1至图3，外延片A设有用于实时监测反射光谱的监测区域A1；监控光纤3的一端连接于光谱分析仪4，另一端延伸至氧化室11内的外延片A的监测区域A1上方。优选地，监控光纤3包括保护套31以及布设于保护套31内的若干信号光纤32和照明光纤33。
[0027]参照图1至图3，以下阐述本技术的技术原理：
[0028]由于外延片A在氧化过程中会形成新的Al2O3氧化层，因此其折射率与氧化前不一样，而氧化层折射率的变化会导致外延片表面的反射光谱发生变化。所以，可以在每一批次的外延片A的氧化过程中，通过实时监测其表面的反射光谱的变化情况，从而实现对外延片A氧化过程的氧化面积或氧化孔径等参数的实时精确监控，由此确保不同批次之间的产品良率和产品一致性。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，其特征在于：包括氧化装置、供气装置、监控光纤、光谱分析仪和控制箱；所述氧化装置设有用于放置外延片的氧化室；所述供气装置包括第一氮气源，所述第一氮气源通过第一载气通道连通于所述氧化室内，并设有第一调节阀；所述光谱分析仪通过所述监控光纤实时采集所述外延片的反射光谱；所述控制箱电连接于所述光谱分析仪和第一调节阀，用于接收光谱分析仪采集的数据，并通过所述第一调节阀控制外延片的氧化过程。2.如权利要求1所述的一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，其特征在于：所述外延片设有用于实时监测反射光谱的监测区域；所述监控光纤的一端连接于所述光谱分析仪，另一端延伸至所述监测区域上方。3.如权利要求1所述的一种VCSEL芯片氧化实时监控设备，其特征在于：所述供气装置还包括起泡器和第一气体流量计，所述起泡器和第一气体流量计设置于所述第一载气通道，并位于所述第一调节阀和第一氮气源之间。4.如权利要求3所述的一种VCSEL芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢静舟，王坤，杨奕，糜东林，
申请(专利权)人：福建慧芯激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：