一種半導(dǎo)體激光器芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種半導(dǎo)體激光器芯片，包括：自下而上依次為N面散熱結(jié)構(gòu)、N面電極、N區(qū)外延層、有源區(qū)、P區(qū)外延層、P面電極和P面散熱結(jié)構(gòu)，所述N面電極通過(guò)生長(zhǎng)襯底的轉(zhuǎn)換方式形成。本實(shí)用新型的激光器芯片中的生長(zhǎng)襯底能夠重復(fù)利用，生長(zhǎng)襯底的As不會(huì)帶入激光器制備的后續(xù)工藝流程，降低工業(yè)廢水的污染治理成本；避免了可能導(dǎo)致機(jī)械損傷的研磨過(guò)程，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體激光器的質(zhì)量可靠性，使得其具有明顯的技術(shù)先進(jìn)性和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種半導(dǎo)體激光器芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光領(lǐng)域，特別是指一種半導(dǎo)體激光器芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器芯片采用砷化鎵或磷化銦襯底作為芯片生長(zhǎng)的基底材料(即生長(zhǎng)襯底)，在生長(zhǎng)襯底上通過(guò)MOCVD或MBE等方法外延生長(zhǎng)總厚度為幾個(gè)微米的精細(xì)芯片，形成激光器外延片。在外延片正面采用蒸鍍、濺射、光刻等工藝手段得到正面電極結(jié)構(gòu)。采用研磨方式將襯底減薄至100微米左右后，制備背面電極材料。通過(guò)劃裂片方式，以半導(dǎo)體材料的自然解理面形成出光端面，并在前后出光端面上分別鍍?cè)鐾改ず驮龇茨?，以鍍?cè)鐾改ざ嗣鏋槌龉舛嗣?。通過(guò)劃裂片方式得到分立半導(dǎo)體激光器芯片。
[0003]上述半導(dǎo)體激光器芯片技術(shù)存在如下問(wèn)題:1)研磨過(guò)程不可避免地會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷，這些損傷會(huì)直接影響半導(dǎo)體激光器的可靠性；2)半導(dǎo)體激光器芯片一般只有幾個(gè)微米厚，芯片中絕大部分是殘余的襯底材料，而砷化鎵或磷化銦材料的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)低于金屬材料(GaAs: 0.55W/ (cm.K)，InP:0.68W/ (cm.K)，Cu:40Iff/ (m.K))。盡管現(xiàn)行半導(dǎo)體激光器封裝工藝中廣泛使用倒置工藝加強(qiáng)散熱，但激光器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量很難通過(guò)襯底材料散出；3)現(xiàn)有研磨工藝產(chǎn)生含砷廢水，處置成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提出一種半導(dǎo)體激光器芯片，解決了現(xiàn)有技術(shù)中生長(zhǎng)襯底對(duì)激光器芯片性能和質(zhì)量的影響及其對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種半導(dǎo)體激光器芯片，包括:自下而上依次為N面散熱結(jié)構(gòu)、N面電極、N區(qū)外延層、有源區(qū)、P區(qū)外延層、P面電極和P面散熱結(jié)構(gòu)，所述N面電極通過(guò)生長(zhǎng)襯底的轉(zhuǎn)換方式形成。
[0006]進(jìn)一步地，所述生長(zhǎng)襯底包括預(yù)置轉(zhuǎn)換層；所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層能夠?qū)⑺錾L(zhǎng)襯底轉(zhuǎn)換為所述N面電極。
[0007]進(jìn)一步地，所述生長(zhǎng)襯底通過(guò)外延生長(zhǎng)方式形成所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層，所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層通過(guò)外延生長(zhǎng)方式自下而上依次形成所述N區(qū)外延層、所述有源區(qū)和所述P區(qū)外延層。
[0008]優(yōu)選地，所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層能夠被腐蝕液選擇性消除；所述腐蝕液具體為HF或Β0Ε。
[0009]進(jìn)一步地,所述P面電極經(jīng)過(guò)光刻、刻蝕、蒸鍍TiPtAu和退火形成,所述N面電極經(jīng)過(guò)蒸鍍AuGeNi形成。
[0010]進(jìn)一步地，所述P區(qū)外延層包括電流限制結(jié)構(gòu)，所述電流限制結(jié)構(gòu)具體為脊形結(jié)構(gòu)；所述N面散熱結(jié)構(gòu)和所述P面散熱結(jié)構(gòu)具體為銅層。
[0011]優(yōu)選地，所述銅層通過(guò)電鍍方式形成。
[0012]優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)襯底包括GaAs。
[0013]優(yōu)選地,所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層包括AlAs。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0015]I)本實(shí)用新型形成的大功率激光器芯片的熱阻大幅下降，很大程度提高器件的光功率輸出；
[0016]2)本實(shí)用新型中的生長(zhǎng)襯底能夠重復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本；
[0017]3)本實(shí)用新型中的生長(zhǎng)襯底的As不會(huì)帶入激光器制備的后續(xù)工藝流程，降低工業(yè)廢水的污染治理成本；
[0018]4)本實(shí)用新型避免了可能導(dǎo)致機(jī)械損傷的研磨過(guò)程，進(jìn)而提高了半導(dǎo)體激光器的質(zhì)量可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實(shí)用新型半導(dǎo)體激光器芯片示意圖；
[0021]圖2為具有預(yù)置轉(zhuǎn)換層的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為圖2基礎(chǔ)上具有P面電極的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖4為圖3基礎(chǔ)上除去預(yù)置轉(zhuǎn)換層和生長(zhǎng)襯底的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:
[0025]1、生長(zhǎng)襯底；2、N區(qū)外延層；3、有源層；4、P區(qū)外延層；5、預(yù)置轉(zhuǎn)換層；6、P面電極；
7、P面散熱結(jié)構(gòu)；8、N面電極；9、N面散熱結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖1?4所示，本實(shí)用新型一種半導(dǎo)體激光器芯片包括:自下而上依次為N面散熱結(jié)構(gòu)9、N面電極8、N區(qū)外延層2、有源區(qū)3、P區(qū)外延層4、P面電極6和P面散熱結(jié)構(gòu)7，N面電極8通過(guò)生長(zhǎng)襯底I的轉(zhuǎn)換方式形成。
[0029]生長(zhǎng)襯底I包括預(yù)置轉(zhuǎn)換層5 ;預(yù)置轉(zhuǎn)換層5能夠?qū)⑸L(zhǎng)襯底I轉(zhuǎn)換為N面電極8。生長(zhǎng)襯底I通過(guò)外延生長(zhǎng)方式形成預(yù)置轉(zhuǎn)換層5，預(yù)置轉(zhuǎn)換層5通過(guò)外延生長(zhǎng)方式自下而上依次形成N區(qū)外延層2、有源區(qū)3和P區(qū)外延層4。P面電極6經(jīng)過(guò)光刻、刻蝕、蒸鍍TiPtAu和退火形成，N面電極8經(jīng)過(guò)蒸鍍AuGeNi形成。P區(qū)外延層4包括電流限制結(jié)構(gòu)。
[0030]生長(zhǎng)襯底I包括GaAs ;預(yù)置轉(zhuǎn)換層5包括AlAs。預(yù)置轉(zhuǎn)換層5能夠被腐蝕液選擇性消除；腐蝕液具體為Β0Ε。
[0031]實(shí)施例2
[0032]如圖1?4所示，本實(shí)用新型一種半導(dǎo)體激光器芯片包括:自下而上依次為N面散熱結(jié)構(gòu)9、N面電極8、N區(qū)外延層2、有源區(qū)3、P區(qū)外延層4、P面電極6和P面散熱結(jié)構(gòu)7，N面電極8通過(guò)生長(zhǎng)襯底I的轉(zhuǎn)換方式形成。
[0033]生長(zhǎng)襯底I包括預(yù)置轉(zhuǎn)換層5 ;預(yù)置轉(zhuǎn)換層5能夠?qū)⑸L(zhǎng)襯底I轉(zhuǎn)換為N面電極8。生長(zhǎng)襯底I通過(guò)外延生長(zhǎng)方式形成預(yù)置轉(zhuǎn)換層5，預(yù)置轉(zhuǎn)換層5通過(guò)外延生長(zhǎng)方式自下而上依次形成N區(qū)外延層2、有源區(qū)3和P區(qū)外延層4。P面電極6經(jīng)過(guò)光刻、刻蝕、蒸鍍TiPtAu和退火形成，N面電極8經(jīng)過(guò)蒸鍍AuGeNi形成。P區(qū)外延層4包括電流限制結(jié)構(gòu)，電流限制結(jié)構(gòu)具體為脊形結(jié)構(gòu)；N面散熱結(jié)構(gòu)9和P面散熱結(jié)構(gòu)7具體為銅層。銅層通過(guò)電鍍方式形成。
[0034]生長(zhǎng)襯底I包括GaAs ;預(yù)置轉(zhuǎn)換層5包括AlAs。預(yù)置轉(zhuǎn)換層5能夠被腐蝕液選擇性消除；腐蝕液具體為HF。
[0035]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體激光器芯片,其特征在于,包括:自下而上依次為N面散熱結(jié)構(gòu)、N面電極、N區(qū)外延層、有源區(qū)、P區(qū)外延層、P面電極和P面散熱結(jié)構(gòu)，所述N面電極通過(guò)生長(zhǎng)襯底的轉(zhuǎn)換方式形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述生長(zhǎng)襯底包括預(yù)置轉(zhuǎn)換層；所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層能夠?qū)⑺錾L(zhǎng)襯底轉(zhuǎn)換為所述N面電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述生長(zhǎng)襯底通過(guò)外延生長(zhǎng)方式形成所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層，所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層通過(guò)外延生長(zhǎng)方式自下而上依次形成所述N區(qū)外延層、所述有源區(qū)和所述P區(qū)外延層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層能夠被腐蝕液選擇性消除；所述腐蝕液具體為HF或BOE。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述P面電極經(jīng)過(guò)光亥丨J、刻蝕、蒸鍍TiPtAu和退火形成,所述N面電極經(jīng)過(guò)蒸鍍AuGeNi形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述P區(qū)外延層包括電流限制結(jié)構(gòu)，所述電流限制結(jié)構(gòu)具體為脊形結(jié)構(gòu)；所述N面散熱結(jié)構(gòu)和所述P面散熱結(jié)構(gòu)具體為銅層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述銅層通過(guò)電鍍方式形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述生長(zhǎng)襯底包括GaAs。
9.根據(jù)權(quán)利要求2?7任一項(xiàng)所述的一種半導(dǎo)體激光器芯片，其特征在于，所述預(yù)置轉(zhuǎn)換層包括AlAs。
【文檔編號(hào)】H01S5/042GK203839701SQ201420064039
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】廉鵬 申請(qǐng)人:廉鵬