一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片，包括有氮化铝陶瓷层，氮化铝陶瓷层的下表面设有P电极，氮化铝陶瓷层的上表面依次设有P

【技术实现步骤摘要】
一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片


[0001]本技术属于VCSEL芯片
，具体涉及一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片。

技术介绍

[0002]VCSEL全称Vertical
‑
cavity Surface
‑
emitting Laser，是垂直腔面发射激光器，应用于光通信领域(光模块)，3D感测方面(人脸识别，激光雷达)。
[0003]现有VCSEL芯片功率越做越大。随着芯片功率变大的同时也导致了芯片产生热量增加。散热不好让芯片使用寿命降低或失效。为了提高芯片功率，VCSEL芯片尺寸不断增加，相应的不得不减少GaAs衬底厚度。GaAs衬底厚度从原来的120um到100um或80um，甚至现在有公司开始减薄至60um。但是GaAs衬底越薄芯片尺寸越大，芯片的应力也会越大，导致芯片越容易破裂。大大增加了生产工艺难度，降低了产品良率，提升了生产成本。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片，包括有氮化铝陶瓷层，氮化铝陶瓷层的下表面设有P电极，氮化铝陶瓷层的上表面从下往上依次设有P
‑
DBR和N
‑
DBR，P
‑
DBR内设有若干穿孔，穿孔的下端连接氮化铝陶瓷层，穿孔的上端连接N
‑
DBR的中部，穿孔内设有绝缘层，氮化铝陶瓷层与P
‑
DBR之间设有P型金属接触层，氮化铝陶瓷层中设有若干贯穿氮化铝陶瓷层上端面和下端面的P电极金属柱，P电极金属柱的上端连接P型金属接触层，下端连接P电极，P
‑
DBR和N
‑
DBR之间设有谐振腔层，所述N
‑
DBR的上表面设有隔离缓冲层，隔离缓冲层上设有N电极和若干出光孔。
[0005]作为上述技术方案的优选，所述隔离缓冲层主要由GaP材料制成。
[0006]作为上述技术方案的优选，所述谐振腔层由AlGaAsIn材料制成。
[0007]作为上述技术方案的优选，所述氧化层主要为氧化铝。
[0008]作为上述技术方案的优选，所述谐振腔层与N
‑
DBR之间设有氧化层，氧化层的中部设有透光孔，出光孔与透光孔相对应。
[0009]本技术的有益效果是：本技术公开了一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片，与传统VCSEL芯片相比，去除了全部GaAs衬底，用氮化铝陶瓷直接与外延层键合。提升了VCSEL芯片的散热效果。避免了由芯片尺寸增加，衬底减薄导致的一系列问题。
附图说明
[0010]图1是传统VCSEL芯片的结构示意图；
[0011]图2是本申请异面电极氮化铝陶瓷衬底VCSEL芯片结构示意图；
[0012]图3是氮化铝陶瓷层键合面的结构示意图；
[0013]图4是VCSEL芯片的正面示意图；
[0014]图5是氮化铝陶瓷层的刨面结构示意图。
[0015]图6是本申请异面电极氮化铝陶瓷衬底VCSEL芯片的制作流程图。
具体实施方式
[0016]下面将结合附图对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0017]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0018]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0019]如图1
‑
2所示，一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片，包括有氮化铝陶瓷层，氮化铝陶瓷层的下表面设有P电极，氮化铝陶瓷层的上表面从下往上依次设有P
‑
DBR和N
‑
DBR，P
‑
DBR内设有若干穿孔，穿孔的下端连接氮化铝陶瓷层，穿孔的上端连接N
‑
DBR的中部，穿孔内设有绝缘层，氮化铝陶瓷层与P
‑
DBR之间设有P型金属接触层，氮化铝陶瓷层中设有若干贯穿氮化铝陶瓷层上端面和下端面的P电极金属柱，P电极金属柱的上端连接P型金属接触层，下端连接P电极，P
‑
DBR和N
‑
DBR之间设有谐振腔层，所述N
‑
DBR的上表面设有隔离缓冲层，隔离缓冲层上设有N电极和若干出光孔。
[0020]进一步的，所述隔离缓冲层主要由GaP材料制成。
[0021]进一步的，所述谐振腔层由AlGaAsIn材料制成。
[0022]进一步的，所述氧化层主要为氧化铝。
[0023]进一步的，所述谐振腔层与N
‑
DBR之间设有氧化层，氧化层的中部设有透光孔，出光孔与透光孔相对应。
[0024]本技术的VCSEL芯片键合前正面俯视图如图3所示，其中包括有N电极1，绝缘层3，P电极2。
[0025]本技术VCSEL芯片氮化铝陶瓷层的正面结构如图4所示，氮化铝陶瓷层的图形与芯片镜像，在P电极2处打孔插入P电极金属柱4与基板背面P电极2相连接，P电极2与N电极1之间绝缘层3隔离。
[0026]本技术的VCSEL芯片氮化铝陶瓷层刨面结构如图5所示，氮化铝陶瓷层打孔后用金属填充形成P电极金属柱4，P电极金属柱4与P电极2相连接，中间由绝缘层2隔离。
[0027]本技术可以提升芯片的散热性及可靠性。本技术通过用氮化铝陶瓷替代GaAs衬底，GaAs的导热系数为46，氮化铝陶瓷的导热系数为200，这使VCSEL芯片的散热效果提升了4倍多。
[0028]本技术异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片的制作过程如图6所示。与传统VCSEL芯片制作工艺相比，外延结构中新增隔离缓冲层(主要是GaP材料)，作为衬底腐蚀的停止层。本技术完全去掉了GaAs衬底。用氮化铝陶瓷直接与外延层键合。具体制作过程包括：
[0029]1、外延生长：在GaAs衬底上沉积一层隔离缓冲层(主要是GaP材料)(Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异面电极氮化铝陶瓷衬底的VCSEL芯片，其特征在于，包括有氮化铝陶瓷层，氮化铝陶瓷层的下表面设有P电极，氮化铝陶瓷层的上表面从下往上依次设有P
‑
DBR和N
‑
DBR，P
‑
DBR内设有若干穿孔，穿孔的下端连接氮化铝陶瓷层，穿孔的上端连接N
‑
DBR的中部，穿孔内设有绝缘层，氮化铝陶瓷层与P
‑
DBR之间设有P型金属接触层，氮化铝陶瓷层中设有若干贯穿氮化铝陶瓷层上端面和下端面的P电极金属柱，P电极金属柱的上端连接P型金属接触层，下端连接P电极，P
‑
DBR和N
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：詹健龙，徐春朝，姜昆，郭飞，
申请(专利权)人：浙江焜腾红外科技有限公司，
类型：新型
国别省市：