一种半导体激光器芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体激光器芯片及其制作方法，其中半导体激光器芯片包括：双面抛光衬底、激光器外延结构以及太阳能电池外延结构；其中，激光器外延结构设置于双面抛光衬底的正面；太阳能电池外延结构设置于双面抛光衬底的背面；金属热沉，设置于激光器外延结构远离双面抛光衬底的一侧，与激光器外延结构的电极连接；太阳能电池外延结构的P面电极通过金线与金属热沉连接。在双面抛光衬底的正反面分别生长半导体激光器外延结构与太阳能电池外延结构，用金线和热沉实现电气连接，使半导体激光器芯片能够依靠自身结构中的太阳能电池供电，提高器件的集成度。

Semiconductor laser chip and manufacturing method thereof

The invention discloses a semiconductor laser chip and a fabrication method thereof, wherein the semiconductor laser chip comprises a double-sided polished substrate, a laser epitaxial structure and a solar cell epitaxial structure, wherein the laser epitaxial structure is arranged on the front of the double-sided polished substrate and the solar cell epitaxial structure is arranged on the double-sided polished substrate. The back of the polished substrate, the metal heat sink, which is located on the side of the laser epitaxial structure away from the double-sided polished substrate, is connected with the electrode of the laser epitaxial structure, and the P-surface electrode of the solar cell epitaxial structure is connected with the metal heat sink through a gold wire. Semiconductor laser epitaxial structure and solar cell epitaxial structure are respectively grown on the positive and negative sides of double-sided polished substrate. Electrical connection is realized by using gold wire and heat sink. The semiconductor laser chip can rely on solar cells in its own structure to supply power and improve device integration.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种半导体激光器芯片及其制作方法。
技术介绍
随着半导体激光器的应用日益广泛，对相应的驱动电源的要求也越来越多样化。目前激光器芯片工作需要额外的外部电源供电，这样不利于分离器件的集成化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器芯片及其制作方法，以解决现有技术中激光器芯片工作需要额外的外部电源供电，导致器件集成化程度较低的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器芯片，包括：双面抛光衬底、激光器外延结构以及太阳能电池外延结构；其中，激光器外延结构设置于双面抛光衬底的正面；太阳能电池外延结构设置于双面抛光衬底的背面；金属热沉，设置于激光器外延结构远离双面抛光衬底的一侧，与激光器外延结构的电极连接；太阳能电池外延结构的P面电极通过金线与金属热沉连接。可选地，双面抛光衬底为N型掺杂的GaAs或InP，厚度为300μm至400μm。可选地，双面抛光衬底的掺杂浓度大于1E19cm3。可选地，太阳能电池外延结构和激光器外延结构的外延层的晶格常数与双面抛光衬底的晶格常数一致。可选地，在双面抛光衬底为GaAs衬底时，激光器外延结构为AlGaAs结构的半导体激光器。可选地，太阳能电池外延结构为GaAs子电池和GaInP子电池组成的多结太阳能电池。可选地，在激光器外延结构表面形成脊形波导区。可选地，在太阳能电池外延结构上层形成减反射膜。可选地，半导体激光器芯片与太阳能电池外延结构的尺寸一致。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器芯片的制作方法，包括：选取双面抛光衬底；生成激光器外延结构以及太阳能电池外延结构；其中，激光器外延结构，设置于双面抛光衬底的正面；太阳能电池外延结构，设置于双面抛光衬底的背面；设置金属热沉；热沉设置于激光器外延结构远离双面抛光衬底的一侧，与激光器外延结构的电极连接；设置金线；太阳能电池外延结构的P面电极通过金线与金属热沉连接。本专利技术实施例提供的半导体激光器芯片及其制作方法，具有如下优点：1、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片，包括：双面抛光衬底、激光器外延结构以及太阳能电池外延结构；其中，激光器外延结构设置于双面抛光衬底的正面；太阳能电池外延结构设置于双面抛光衬底的背面；金属热沉，设置于激光器外延结构远离双面抛光衬底的一侧，与激光器外延结构的电极连接；太阳能电池外延结构的P面电极通过金线与金属热沉连接。在双面抛光衬底的正反面分别生长半导体激光器外延结构与太阳能电池外延结构，用金线和热沉实现器件电连接，使半导体激光器芯片能够依靠自身结构中的太阳能电池供电，提高器件的集成度。2、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片及其制作方法，双面抛光衬底为N型掺杂的GaAs或InP，厚度为300μm至400μm。采用厚度为350μm的N型掺杂GaAs或InP双面抛光衬底，控制衬底厚度，一方面减小电阻，另一方面减小集成有太阳能电池的半导体激光器芯片的体积。3、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片及其制作方法，双面抛光衬底的掺杂浓度大于1E19cm3，对半导体衬底进行N型掺杂能提高衬底的导电率，因此高浓度的N型掺杂双面抛光衬底具有良好的导电性能。4、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片及其制作方法，太阳能电池外延结构30和激光器外延结构20的外延层的晶格常数与双面抛光衬底10的晶格常数一致，采用与高浓度N型掺杂的GaAs或InP双面抛光衬底晶格常数一致的外延层来形成太阳能电池外延结构和激光器外延结构，减小晶格失配带来的影响，提高本实施例中的半导体激光器芯片的可靠性。。5、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片及其制作方法，太阳能电池外延结构为GaAs子电池和GaInP子电池组成的多结太阳能电池。在GaAs衬底上生长GaAs子电池和GaInP子电池组成的多结太阳能电池，相比单结太阳能电池，拥有更高的光电转换效率。6、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片及其制作方法，在太阳能电池外延结构上层形成减反射膜。通过在太阳能电池表面设置减反射膜来增加透光量，减少光线的反射损失。7、本专利技术实施提供的半导体激光器芯片及其制作方法，半导体激光器芯片与太阳能电池外延结构的尺寸一致。激光器芯片的尺寸与太阳能电池芯片尺寸保持一致，保证最后激光器划片和裂片操作不会损坏太阳能电池芯片。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术实施例中一种半导体激光器芯片的结构示意图；图2为本专利技术实施例中一种半导体激光器芯片的制作方法流程图；图3为本专利技术实施例中一种半导体激光器芯片的制作方法过程中的一个结构示意图；图4为本专利技术实施例中一种半导体激光器芯片的制作方法过程中的另一个结构示意图；图5为本专利技术实施例中一种半导体激光器芯片的制作方法过程中的再一个结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器芯片，包括：双面抛光衬底10、激光器外延结构20以及太阳能电池外延结构30；其中，激光器外延结构20设置于双面抛光衬底10的正面；太阳能电池外延结构30设置于双面抛光衬底10的背面；金属热沉40，设置于激光器外延结构20远离双面抛光衬底10的一侧，与激光器外延结构20的电极21连接；太阳能电池外延结构30的P面电极31通过金线50与金属热沉40连接。在本实施例中，采用双面抛光的衬底，分别在双面抛光衬底的正面和反面生长半导体激光器外延结构和太阳能电池外延结构；金属热沉设置在半导体激光器的电极一侧，并与半导体激光器的电极形成电连接；金线连接太阳能电池的P面电极与金属热沉，使太阳能电池与半导体激光器形成回路。在具体实施例中，太阳能电池的P面电极为阳极，半导体激光器的电极也是阳极，二者通过金线与金属热沉连接；而太阳能电池和半导体激光器靠近双面抛光衬底一侧都为阴极，二者通过双面抛光衬底实现电连接。根据本实施例提供的半导体激光器芯片，在双面抛光衬底的正反面分别生长半导体激光器外延结构与太阳能电池外延结构，用金线和热沉实现器件电连接，使半导体激光器芯片能够依靠自身结构中的太阳能电池供电，提高器件的集成度。作为可选的实施方式，双面抛光衬底10为N型掺杂的GaAs或InP，厚度为300μm至400μm。在本实施例中，采用厚度为350μm的N型掺杂GaAs或InP双面抛光衬底，控制衬底厚度，一方面减小电阻，另一方面减小集成有太阳能电池的半导体激光器芯片的体积。作为可选的实施方式，双面抛光衬底10的掺杂浓度大于1E19cm3。在本实施例中，对半导体衬底进行N型掺杂能提高衬底的导电率，因此高浓度的N型掺杂双面抛光衬底具有良好的导电性能。作为可选的实施方式，太阳能电池外延结构30和激光器外延结构20的外延层的晶格常数与双面抛光衬底10的晶格常数一致。在本实施例中，采用与高浓度N型掺杂的GaAs或InP双面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器芯片，其特征在于，包括：双面抛光衬底(10)、激光器外延结构(20)以及太阳能电池外延结构(30)；其中，所述激光器外延结构(20)，设置于所述双面抛光衬底(10)的正面；所述太阳能电池外延结构(30)，设置于所述双面抛光衬底的背面；金属热沉(40)，设置于所述激光器外延结构(20)远离所述双面抛光衬底(10)的一侧，与所述激光器外延结构(20)的电极(21)连接；所述太阳能电池外延结构(30)的P面电极(31)通过金线(50)与所述金属热沉(40)连接。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器芯片，其特征在于，包括：双面抛光衬底(10)、激光器外延结构(20)以及太阳能电池外延结构(30)；其中，所述激光器外延结构(20)，设置于所述双面抛光衬底(10)的正面；所述太阳能电池外延结构(30)，设置于所述双面抛光衬底的背面；金属热沉(40)，设置于所述激光器外延结构(20)远离所述双面抛光衬底(10)的一侧，与所述激光器外延结构(20)的电极(21)连接；所述太阳能电池外延结构(30)的P面电极(31)通过金线(50)与所述金属热沉(40)连接。2.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片，其特征在于，所述双面抛光衬底(10)为N型掺杂的GaAs或InP，厚度为300μm至400μm。3.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片，其特征在于，所述双面抛光衬底(10)的掺杂浓度大于1E19cm3。4.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片，其特征在于，所述太阳能电池外延结构(30)和所述激光器外延结构(20)的外延层的晶格常数与所述双面抛光衬底(10)的晶格常数一致。5.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片，其特征在于，在所述双面抛光衬底(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜建，胡双元，吴文俊，黄勇，米卡·瑞桑，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32