一种半导体激光器芯片欧姆接触金属电极及其制备方法技术

一种半导体激光器芯片欧姆接触电极及其制备方法，该欧姆接触电极包括接触金属层组、保护金属层和绝缘层，接触金属层组、保护金属层和绝缘层自下至上依次设置，接触金属层组和绝缘层上覆盖有焊接金属层组；其制备方法是在半导体激光器芯片上依次蒸镀接触金属层组和保护金属层，气相沉积绝缘层，再蒸镀焊接金属层组。本发明专利技术可消除金属层间的缺陷孔洞，增加金属间的黏附力，提高器件的欧姆接触、抗热疲劳和散热性能，具有粘附性好、金属层间应力小、金属系抗热疲劳、耐冲击能力强的特点，可有效提高金属电极的导电和导热性能，从而提高了半导体激光器芯片欧姆接触性能、散热能力、可靠性和寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器芯片欧姆接触金属电极及其制备方法
本专利技术涉及一种半导体激光器芯片的欧姆接触电极及其制备方法，属于半导体激光器

技术介绍
欧姆接触电极制备是半导体器件制造中必不可少的工艺，同时也是非常重要的工艺，其工艺的好坏，不仅仅影响半导体器件的光电转换效率，还会直接影响器件的可靠性和寿命。温度对半导体激光器的特性影响很大，其主要影响激光器件的平均发送光功率、P-I特性的线性、工作波长及使用寿命。尤其是中大功率半导体激光器件热耗约占总功耗的50％-75％，若不能及时散热，会使芯片的温度急剧升高，输出功率严重下降，波长增加，寿命降低。所以散热能力的好坏对半导体激光器的性能和稳定性尤为重要。在半导体器件的生产过程中，为了提高器件的参数、性能和可靠性，并不是一次性在蒸镀或是溅射设备腔室内完成所有P面金属工艺的制备，经常会在蒸镀或溅射完一次金属工艺后，会经过类似制备图形、掩膜保护或是其他半导体工艺步骤，然后会再次进行蒸镀或溅射金属工艺。甚至有些半导体器件产品最终电极的形成是经过三次或多次金属工艺，而每次金属工艺之间，不可避免金属表面都会与其他非金属物质有接触，于是在再进行二次或是多次金属前，金属表面容易残留非金属物质薄膜，从而影响金属之间的接触，金属层之间容易出现孔洞、接触不良、黏附异常等质量问题，金属薄膜的接触和散热性能必然会大大降低，严重影响半导体器件的欧姆接触性能、抗热疲劳能力，从而导致器件的光电性能、稳定性和寿命的降低。而对于半导体激光器，尤其是小光斑半导体激光器，一般欧姆接触电极区域比较小，很难以进行焊接，所以普遍工艺是在欧姆接触电极上采用绝缘膜保护制备一层面积更大的焊接金属层以用于后期的封装焊接工艺。所以生产中经常采用二次甚至多次制备金属工艺，而金属层间的接触问题也是影响激光器性能的重要因素之一。日本专利文献JP59109252公开了一种P型GaAs上制备Al电极的方法。但在半导体激光器器件上，尤其是大功率半导体激光器件上应用，其金属不稳定性，必然会影响欧姆接触性能，从而影响器件的可靠性。此外，日本专利文献JP02311969公开的一种P型GaAs上制备PtAu电极的方法、JP57120242公开的一种P型GaAs上制备TiZnTiAg电极的方法以及JP02311969公开的一种P型GaAs上制备Pt/AuMn/Au电极的方法均是一次金属工艺，对于二次金属电极工艺无涉猎。中国专利文献CN102130259A公开了一种发光二极管的复合电极及其制作方法，该复合电极，其结构自下而上分别为：欧姆接触金属层、第一隔离金属层、填充金属层、第二隔离金属层、表面金属层，其中，第二隔离金属层和表面金属层覆盖在欧姆接触金属层、第一隔离金属层和填充金属层的上面和侧面，完全将这三个电极层包裹在电极内部。但是该方法采用多次蒸镀金属工艺，在实际的生产制备过程中很容易出现金属层间孔洞、黏附异常等问题，芯片较易出现欧姆接触不良、稳定性差和寿命低等问题。
技术实现思路
针对现有半导体激光器芯片电极及其制备技术存在的不足，本专利技术提供一种欧姆接触良好、稳定性好的半导体激光器芯片欧姆接触电极，同时提供一种该半导体激光器芯片欧姆接触电极的制备方法。本专利技术的半导体激光器芯片欧姆接触电极，采用以下技术方案：该欧姆接触电极，包括接触金属层组、保护金属层和绝缘层，接触金属层组、保护金属层和绝缘层自下至上依次设置，接触金属层组和绝缘层上覆盖有焊接金属层组，所述接触金属层组包括至少一个接触金属层，所述焊接金属层组包括至少一个焊接金属层。所述接触金属层组中各层优选的金属体系为TiAu、TiPtAu、TiPt、NiPt或CrPt。所述接触金属层的厚度为50埃-1000埃。所述焊接金属层组中各层优选的金属体系为TiAu、TiPtAu、NiAu、NiPtAu、CrAu或CrPtAu。所述焊接金属层组中最上一个焊接金属层的厚度为3000埃-20000埃，其余各个焊接金属层的厚度为100埃-1000埃。所述保护金属层和最下一个焊接金属层为同类金属，保护金属层的厚度为10埃-500埃。所述绝缘层的材料优选SiO2或SiNx，绝缘层的厚度为1000埃-5000埃。上述半导体激光器芯片欧姆接触电极的制备方法，包括步骤如下：(1)将半导体激光器芯片清洗处理后，光刻接触电极图形，光刻胶掩膜保护非电极图形区域；(2)将半导体激光器芯片放入金属生长设备中，当真空度达到2×10-4Pa，蒸镀接触金属层组和保护金属层，由下而上至少蒸镀一个接触金属层；所述金属生长设备为蒸发台或溅射台。(3)将非电极图形区域光刻胶和金属剥离，然后丙酮或乙醇水浴加热处理半导体激光器芯片表面；(4)将半导体激光器芯片清洗处理，然后采用等离子体气相沉积法(放于PECVD设备中)生长绝缘层；(5)通过光刻胶掩膜保护湿法腐蚀绝缘层，同时湿法腐蚀掉保护金属层，然后去除光刻胶；腐蚀后裸露处的接触电极尺寸应小于步骤(1)中制备的接触电极图形尺寸；(6)丙酮或乙醇水浴加热处理半导体激光器芯片表面，然后将芯片放入金属生长设备中，当真空度达到2×10-4Pa，蒸镀焊接金属层组，由下而上至少蒸镀一个焊接金属层。本专利技术在金属蒸镀后经过其它一个或多个工步，再次金属蒸镀前经过腐蚀表层金属层得到良好的金属界面，以达到与再次蒸镀的金属形成良好接触的效果，可消除金属层间的缺陷孔洞，增加金属间的黏附力，提高器件的欧姆接触、抗热疲劳和散热性能，具有粘附性好、金属层间应力小、金属系抗热疲劳、耐冲击能力强的特点，可有效提高金属电极的导电和导热性能，从而提高了半导体激光器芯片欧姆接触性能、散热能力、可靠性和寿命。附图说明图1是制备欧姆接触电极过程中蒸镀接触金属层组和保护金属层的示意图。图2是制备欧姆接触电极过程中沉积绝缘层4的示意图。图3是制备欧姆接触电极过程中露出保护金属层的示意图。图4是制备欧姆接触电极过程中露出接触金属层的示意图。图5是本专利技术制备的半导体激光器芯片欧姆接触电极的结构示意图。图6是本专利技术在GaAs半导体激光芯片上制备的P面欧姆接触电极的示意图。图7是现有欧姆接触电极制备工艺中存在的金属层间孔洞示意图。图8是本专利技术制备的欧姆接触电极中金属层间结构示意图。图中，1、半导体激光器芯片1，2-0、第一接触金属层，2-1、第二接触金属层，3、保护金属层，4、绝缘层，5-0、第一焊接金属层，5-1、第二焊接金属层，5-2、第三焊接金属层，6、GaAs半导体激光器芯片，6-a、GaAs半导体激光器脊区。具体实施方式如图5所示，本专利技术的半导体激光器芯片欧姆接触电极，包括接触金属层、保护金属层3和绝缘层4，接触金属层组、保护金属层3和绝缘层4自下至上依次设置，接触金属层组中至少设置一个接触金属层，图1中有两个，即第一接触金属层2-0和第二接触金属层2-1。第一接触金属层2-0和第二接触金属层2-1的金属体系为TiAu、TiPt、NiPt或CrPt当有三个接触金属层时，材料体系可选用TiPtAu。第一接触金属层2-0和第二接触金属层2-1的厚度均为50埃-1000埃，接触金属层组和绝缘层4上覆盖有焊接金属层组，焊接金属层组至少一个焊接金属层，图1中有三个，即第一焊接金属层5-0、第二焊接金属层5-1和第三焊接金属层5-2，三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，包括接触金属层组、保护金属层和绝缘层，接触金属层组、保护金属层和绝缘层自下至上依次设置，接触金属层组和绝缘层上覆盖有焊接金属层组，所述接触金属层组包括至少一个接触金属层，所述焊接金属层组包括至少一个焊接金属层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，包括接触金属层组、保护金属层和绝缘层，接触金属层组、保护金属层和绝缘层自下至上依次设置，接触金属层组和绝缘层上覆盖有焊接金属层组，所述接触金属层组包括至少一个接触金属层，所述焊接金属层组包括至少一个焊接金属层。2.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，所述接触金属层组中各层的金属体系为TiAu、TiPtAu、TiPt、NiPt或CrPt。3.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，所述接触金属层的厚度为50埃-1000埃。4.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，所述焊接金属层组中各层的金属体系为TiAu、TiPtAu、NiAu、NiPtAu、CrAu或CrPtAu。5.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，所述焊接金属层组中最上一个焊接金属层的厚度为3000埃-20000埃，其余各个焊接金属层的厚度为100埃-1000埃。6.根据权利要求1所述的半导体激光器芯片欧姆接触电极，其特征是，所述保护金属层和最下一个焊接金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，沈燕，张木青，刘欢，徐现刚，
申请(专利权)人：山东华光光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37