针对外延侧向下安装优化的量子级联激光器制造技术

对于量子级联激光器（QCL）的外延侧向下粘接，重要的是优化QCL芯片与芯片安装于其的热沉之间的热传递。这通过使用具有高热导率的热沉并且通过使激光器有源区和所述热沉之间的热阻最小化来实现。在涉及的倒装型构型中，QCL的有源区定位成距热沉仅几微米，这从热学观点来看是优选的。然而，这种设计的实现具有挑战性，并且如果不采取具体预防措施则通常会导致低的制造产量。由于有源区非常接近热沉，因此焊接材料可能在粘接过程期间在芯片的侧面上渗出，并可能使装置短路，从而使其不能使用。为了避免这种情况发生，本发明专利技术提出除了两个波导小平面（即有源区的端部）之外，在芯片的整个周围设置沟槽。该沟槽可被蚀刻于否则将是标准的QCL芯片中，或以其它方式被机加工于芯片中，从而在倒装贴片过程期间为由芯片使其移位的焊料的体积提供初始为空的空间，该空的空间被多余的焊料占据而不接触芯片的侧面且因此不使装置短路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对外延侧向下安装优化的量子级联激光器
本专利技术涉及量子级联半导体激光器，具体地关注这种激光器的热管理和制造产量。
技术介绍
量子级联激光器（QCL）是依赖量子阱中的子带间跃迁的半导体激光器。其在中红外光谱范围内（即在3-50μm的波长下）在室温下以连续波（CW）模式操作。因为QCL在大约10V的相对大的电压和大约1kA/cm2的阈值电流密度下操作，所以增益区中的焦耳加热导致在高占空比和CW操作期间内部温度高于热沉温度的显著上升。这种自加热通常导致性能劣化，因为激光器效率随有源区温度的升高而降低。为了将这种有害影响保持最小，重要的是通过使用由高热导率材料制成的热沉并且通过最小化激光有源区和所述热沉之间的热阻来优化热传递。与大多数半导体激光器一样，QCL的制造由半导体异质结构在衬底上的外延生长开始。然后外延侧被图案化以形成波导，沉积电绝缘层并选择性地将其开放，并且沉积金属层以便电接触。通常在接触层的顶部电镀通常为3-5微米的额外金层，以通过侧向扩散热来增强热耗散。衬底侧通常被减薄至100-200μm，并且金属接触层沉积在其上。为了使装置发光，电流必须在外延侧接触件和衬底侧接触件之间流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置为用于外延侧向下粘接的半导体量子级联激光器芯片，其包括衬底（28；34；39）、具有两个小平面的有源区（26；31；38）、覆层（25；32；37）以及提供电流注入于所述有源区中的顶部电极（24；30；36），其特征在于，沟槽（23；29；35），除所述有源区（26；31；38）的两个小平面之外，所述沟槽（23；29；35）围绕所述芯片的周边延伸，所述沟槽具有宽度为所述芯片的宽度的约5‑15％并且深度为所述芯片的厚度的约2‑10％的横截面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种被配置为用于外延侧向下粘接的半导体量子级联激光器芯片，其包括衬底（28；34；39）、具有两个小平面的有源区（26；31；38）、覆层（25；32；37）以及提供电流注入于所述有源区中的顶部电极（24；30；36），其特征在于，沟槽（23；29；35），除所述有源区（26；31；38）的两个小平面之外，所述沟槽（23；29；35）围绕所述芯片的周边延伸，所述沟槽具有宽度为所述芯片的宽度的约5-15％并且深度为所述芯片的厚度的约2-10％的横截面。2.根据权利要求1所述的激光器芯片，其中，所述衬底（28；34；39）包括InP，所述有源区（26；31；38）由InGaAs和/或AlInAs制成，所述覆层（25；32；37）包括掺杂的InP或InGaAs或AlInAs，并且所述电极（24；30；36）包括若干层，其中至少一层是Au。3.根据权利要求1或2所述的激光器芯片，还包括绝缘层（27a；33a；35a），优选地SiN和/或SiO介电层，其共形地覆盖所述沟槽（23；29；35）的底部和侧壁的至少一部分，以便使所述芯片与多余的焊料或其它紧固剂绝缘。4.根据前述权利要求中的任一项所述的激光器芯片，其中，所述量子级联激光器是掩埋异质结构激...

【专利技术属性】
技术研发人员：R毛里尼，A比斯穆托，T格雷施，A米勒，
申请(专利权)人：阿尔佩斯激光有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH