一种激光器芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种激光器芯片及其制备方法，属于半导体技术领域。本发明专利技术的激光器芯片包括：第一散热层；第一电极层，其设置在所述第一散热层上；第一半导体层，其设置在所述第一电极层背离所述第一散热层的一侧；有源层，其设置在所述第一半导体层上背离所述第一电极层的一侧；第二半导体层，其形成于所述有源层上背离所述有源层的一侧；第二电极层，其设置在所述第二半导体层上背离所述有源层的一侧。本发明专利技术解决了现有的激光器芯片散热性能差的问题。

A laser chip and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种激光器芯片及其制备方法
本专利技术属于半导体
，特别是涉及一种激光器芯片及其制备方法。
技术介绍
激光器芯片的阈值电流及输出功率对温度很敏感，阈值电流随有源层203温度的升高呈现指数增长，电光转换效率随有源层203温度上升呈现指数下降，且有源层203温度升高，激光器的平均和最大输出功率都会减少，其激射波长一般随着有源层203温度的升高而出现红移等现象，并伴随着跳模，有源层203内部温度的不均匀性，使能级间出现能量差异，导致输出谱线展宽，更容易出现多模激射情况。其次，由于温度的影响，各层材料之间热膨胀系数的差别会在内部产生应力，各层之间扩散加剧，使器件退化，缩短激光器的使用寿命。因而解决激光器芯片的散热，降低激光器的工作温度，对于提高激光器的工作特性和延长使用寿命有着很大的帮助。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光器芯片及其制备方法，解决了现有的激光器芯片散热性能差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种激光器芯片，其包括：第一散热层；第一电极层，其设置在所述第一散热层上；第一半导体层，其设置在所述第一电极层背离所述第一散热层的一侧；有源层，其设置在所述第一半导体层上背离所述第一电极层的一侧；第二半导体层，其形成于所述有源层上背离所述有源层的一侧；第二电极层，其设置在所述第二半导体层上背离所述有源层的一侧。在本专利技术的一个实施例中，所述第一散热层为多层石墨烯结构。在本专利技术的一个实施例中，所述第一半导体层为N型分布式布拉格反射镜。在本专利技术的一个实施例中，所述第二半导体层为P型分布式布拉格反射镜。在本专利技术的一个实施例中，所述激光器芯片还包括电流接触层，所述电流接触层设置在所述第二半导体层背离所述有源层的一侧，且与所述第二电极层连接。在本专利技术的一个实施例中，所述激光器芯片还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层设置在所述有源层的一侧或两侧。本专利技术还提供一种激光器芯片的制备方法，其包括：提供一衬底；在所述衬底上形成第一半导体层；在所述第一半导体层上背离所述衬底的一侧形成有源层；在所述有源层背离所述第一半导体层的一侧形成第二半导体层；在所述第二半导体层上背离所述有源层的一侧形成第二电极层；去除所述衬底；在所述第一半导体层上背离所述有源层的一侧形成第一电极层；在所述第一电极层上背离所述第一半导体层的一侧形成第一散热层，从而获得所述激光器芯片。在本专利技术的一个实施例中，所述散热层为多层石墨烯层。在本专利技术的一个实施例中，通过机械研磨法去除所述衬底。在本专利技术的一个实施例中，通过机械转移的方法在所述第一电极层上形成所述第一散热层。本专利技术通过在激光器芯片第一电极层的区域，通过一转移的方法，覆盖多层石墨烯材料，利用石墨烯极高的热导系数特性，快速的将激光器芯片内的热量转移，极大提高芯片散热性能，同时石墨烯作为电的良导体，进一步提高了激光器芯片的导电性能。另外在制程过程中由于去除了原有的衬底，进一步提高了激光器芯片散热性能，同时减小了激光器芯片的尺寸。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种激光器结构的示意图；图2为本专利技术一实施例激光器结构的示意图；图3为本专利技术另一实施例激光器结构的示意图；图4为图1激光器结构的制备方法流程图；图5为图1中一个实施例中激光器芯片结构的示意图；图6为图5中激光器芯片结构的制备方法流程图；图7为本专利技术三维感测装置的结构示意图；图8-图13为图1中另一实施例中激光器芯片结构的工艺流程图；图14为图13中激光器芯片结构的制备方法流程图；图15-图19为图13中制备第一散热层的工艺流程图；图20为图1中另一实施例中部分激光器结构的示意图；图21为图1中另一实施例中部分激光器结构的示意图；图22为图20-图21中部分激光器结构的制备方法流程图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至图3所示，本专利技术提供了一种激光器40，其包括：基板100、激光器芯片200、封装体300和第一光学结构400。请参阅图1至图3所示，在本实施例中，基板100为电路板，其用于控制激光器芯片200发出光线。在其他的一些实施例中，基板100还可以是仅用于起支撑作用的支撑板。对基板100的材料没有限制，例如可以选用陶瓷基板100、树脂基板100、铜基板100中的一种。请参阅图1至图3所示，激光器芯片200设置在基板100上，且所述激光器芯片200上还可以设有电极引线500，通过所述电极引线500与基板100电连接，激光器芯片200用于发射光线。在本实施例中，激光器芯片200例如可以是垂直腔面发射激光器芯片200(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL)，激光器芯片200可用于发射激光，激光的波长例如可以是650nm、808nm、850nm、940nm等其中之一，激光可以具备均匀的光斑图案。本实施例中激光器芯片200发射的激光例如为激光脉冲，即间断的发射激光脉冲，以避免持续向外界发射激光而伤害到用户，另外，激光器芯片200发射的激光强度也不能超过预定的安全阈值。请一并参阅图1至图5及图13所示，激光器芯片200自下而上可以包括第一电极层205、衬底201、第一半导体层202、有源层203、第二半导体层204和第二电极层206。请一并参阅图1至图5及图13所示，第一电极层205例如为n型掺杂的电极层，所用材料例如可以为Cr/Al/Ti/Au、Cr/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Ag/Pt/Au、Ti/Au或Ti/Pt/Au，本专利技术实施例不做限定。请一并参阅图1至图5及图13所示，衬底201例如为砷化镓(GaAs)衬底201、硅衬底201或蓝宝石衬底201。请一并参阅图1至图5及图13所示，第一半导体层202例如为一组N型掺杂的分布式布拉格反射镜，一组N型掺杂的分布式布拉格反射镜中包括至少两层N型掺杂的分布式布拉格反射镜，每层N型掺杂的分布式布拉格反射镜由金属组分值不同的相同材料构成，例如本实施例中选用材料铝镓砷(AlGaAs)。请一并参阅图1至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器芯片，其特征在于，其包括：/n第一散热层；/n第一电极层，其设置在所述第一散热层上；/n第一半导体层，其设置在所述第一电极层背离所述第一散热层的一侧；/n有源层，其设置在所述第一半导体层上背离所述第一电极层的一侧；/n第二半导体层，其形成于所述有源层上背离所述有源层的一侧；/n第二电极层，其设置在所述第二半导体层上背离所述有源层的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光器芯片，其特征在于，其包括：
第一散热层；
第一电极层，其设置在所述第一散热层上；
第一半导体层，其设置在所述第一电极层背离所述第一散热层的一侧；
有源层，其设置在所述第一半导体层上背离所述第一电极层的一侧；
第二半导体层，其形成于所述有源层上背离所述有源层的一侧；
第二电极层，其设置在所述第二半导体层上背离所述有源层的一侧。


2.根据权利要求1所述一种激光器芯片，其特征在于，所述第一散热层为多层石墨烯结构。


3.根据权利要求1所述一种激光器芯片，其特征在于，所述第一半导体层为N型分布式布拉格反射镜。


4.根据权利要求1所述一种激光器芯片，其特征在于，所述第二半导体层为P型分布式布拉格反射镜。


5.根据权利要求1所述一种激光器芯片，其特征在于，所述激光器芯片还包括电流接触层，所述电流接触层设置在所述第二半导体层背离所述有源层的一侧，且与所述第二电极层连接。


6.根据权利要求1所述一种激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐真真，张鹏飞，毛明明，李齐柱，周特，
申请(专利权)人：常州纵慧芯光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32