本发明专利技术提供一种基于SiC衬底的倒装激光器芯片及其制作方法。该SiC衬底倒装激光器芯片制作包括一常规激光器芯片结构，从下到上依次包括：衬底、缓冲层、N限制层、有源区、P限制层、P型欧姆接触层、电流阻挡层、金属欧姆接触层；包括一SiC衬底，衬底的底面镀有金属欧姆接触层，另一面镀有金属键合层；常规激光器芯片的金属欧姆接触层通过SiC衬底的金属键合层与SiC衬底键合在一起；常规激光器芯片去除原衬底后的缓冲层蒸镀有N电极金属层，制成的SiC衬底激光器N极在上、P极在下。与传统激光器相比，本发明专利技术的基于SiC衬底的倒装激光器芯片具有散热性好、稳定性好、寿命长等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于激光器芯片
技术介绍
半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、易于调制及价格低廉等诸多优点，在工业、医学和军事领域得到了广泛的应用。在半导体大功率激光器的各种关键技术中，散热问题的解决是一个极其关键的技术。因为半导体激光器能产生很高的峰值功率，这些器件的电光转换效率为40% -50%，即所输入的电能50% -60%都转换为热能。为了良好散热，常将芯片焊接到具有高导热率的金属热沉上。由于激光器管芯和热沉的热膨胀系数不一致，温度变化将导致热应力的产生和激光器芯片翘曲变形，若热应力过大甚至会造成结合层开裂、管芯断裂等问题，半导体激光器散热问题解决会直接关系到激光器的使用寿命，导致激光器有源区温度的迅速提高，从而引起激光器的光学灾变，甚至烧毁半导体激光器，严重影响了器件的可靠性和寿命。CN1770575A(200410088729. 5)公开了一种利用倒装焊技术制作氮化镓基激光器管芯的方法，包括在衬底上依次外延生长电极接触层，光限制层，波导层，发光有源区，波导层，光限制层和电极接触层；刻蚀电极接触层，制备P型欧姆接触电极；将衬底减薄；将激光器管芯分割；利用倒装焊技术将分割好的氮化镓基激光器管芯的P型欧姆接触电极层和支撑体上与管芯P电极大小相对应的金属焊料层以及管芯的N型欧姆接触电极层和支撑体上与管芯N电极大小相对应的金属焊料层焊接在一起；在管芯P电极的相应位置，从支撑体的背面开孔直到二氧化硅或氮化硅等绝缘隔离层，形成P型电极引出孔；在开孔后的支撑体的背面蒸镀金属层，引出管芯的P型电极，形成一个倒装的氮化镓基激光器的管芯。该专利是将正装结构的常规氮化镓基激光器管芯分割后通过金属焊料焊接在一支撑体上，然后引出电极，相当于将一常规激光器管芯倒装焊接在支撑体上。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供。术语说明MOCVD :金属有机化合物气相沉积。COD :光学灾变性损坏(Catastrophic Optical Damage),是指半导体激光器在高光功率密度下工作时，由于端面各种界面态的非辐射复合引起端面局部温升烧毁谐振镜面，从而使器件突然失效的现象。本专利技术的技术方案如下—种基于SiC衬底的倒装激光器芯片,包括a、常规激光器芯片，芯片结构从下到上依次包括衬底、缓冲层、N限制层、有源区、P限制层、P型欧姆接触层、电流阻挡层、金属欧姆接触层；b、一 SiC衬底，该SiC衬底底面镀有金属欧姆接触层，另一面镀有金属键合层；所述常规激光器芯片的金属欧姆接触层通过所述SiC衬底上的金属键合层键合在一起；去除衬底后的常规激光器芯片缓冲层面蒸镀有电极金属层。所述常规激光器芯片结构为垂直结构或平面结构。根据本专利技术优选的，所述SiC衬底的金属键合层选自TiAu、Au、AuSn、NiAu、Ag或In ;其中优选的，所述SiC衬底的金属键合层的厚度为O. 5 μ m-3 μ m ;所述SiC衬底的金属欧姆接触层选自NiAu、TiAu、GeAu或CrAu ;其中优选的，所述金属欧姆接触层厚度为O. 5 μ m_3 μ m。根据本专利技术优选的，所述的常规激光器芯片的衬底选自Al203、GaN、S1、InP或GaAs衬底中的任意一种。所述常规激光器芯片的电流阻挡层选自Si02、SiN4或Al2O3 ;其中优选的，所述电流阻挡层的厚度为100nm-500nm。所述常规激光器芯片的金属欧姆接触层选自NiAu、TiAu、GeAu或Cr Au ;其中优选的,所述金属欧姆接触层厚度为O. 5 μ m_3 μ m。根据本专利技术优选的，所述常规激光器结构选用氧化物条形结构或脊型结构。其余未特别限定的均按现有常规激光器结构的技术进行选材定尺寸。根据本专利技术，最优选的，一种基于SiC衬底的倒装激光器芯片，包括a、常规激光器芯片，芯片结构从下到上依次包括GaAs衬底、GaAs缓冲层、N限制层、有源区、P限制层、GaAs欧姆接触层，厚度为250-300nm的SiO2电流阻挡层、厚度为2 3 μ m的NiAu金属欧姆接触层；b、一 SiC衬底，该SiC衬底底面镀有NiAu欧姆接触层，厚度为2 3 μ m ;另一面镀有TiAu金属键合层，厚度为I 1. 5 μ m ;所述常规激光器芯片的NiAu金属欧姆接触层通过所述SiC衬底上的金属键合层键合在一起；去除GaAs衬底后的常规激光器芯片面蒸镀有NiAu电极金属层，厚度为2 3μ m ;该NiAu电极金属层作为激光器芯片的N电极，SiC衬底底面NiAu欧姆接触层作为激光器芯片的P电极。根据本专利技术，一种基于SiC衬底的倒装激光器芯片的制作方法，步骤如下(I)常规激光器芯片的制备按常规MOCVD外延生长方法，在衬底上生长激光器芯片外延层，从下到上依次包括衬底、缓冲层、N限制层、有源区、P限制层、P型欧姆接触层，常规工艺制备激光器管芯，包括电流阻挡层、金属欧姆接触层。(2)将SiC衬底底面蒸镀金属欧姆接触层，另一面蒸镀金属键合层；(3)将步骤(I)制备的常规激光器芯片金属欧姆接触层与步骤(2)制备的SiC衬底的金属键合层键合在一起；(4)去除常规激光器芯片的衬底，在去除衬底的激光器芯片一面蒸镀电极金属层，此电极金属层作为激光器芯片的N电极，SiC衬底底面金属欧姆接触层作为激光器芯片的P电极，形成一个倒装的激光器芯片。也称SiC基倒装激光器芯片。上述步骤(4)中所述的去除衬底，可通过剥离、研磨、湿法腐蚀、刻蚀等现有任一种通用方法实现。由于SiC衬底具有高热导率，且SiC材料和II1-V族材料有较好的应力匹配，得到器件的结晶性能好、缺陷密度低，因此本专利技术制备的基于SiC衬底的倒装激光器芯片克服了传统激光器芯片的散热、失配等问题，提高了器件的性能和寿命。本专利技术是通过键合和去除原有衬底，形成一倒装的激光器结构，与常规激光器芯片结构P、N刚好相反，是一种真正意义上的倒装激光器芯片结构。利用本专利技术的芯片制作的SiC基倒装激光器可以大大提高激光器热传导速率，改善散热效果，并且SiC材料和II1-V族材料有较好的应力匹配，得到器件的结晶性能好、缺陷密度低，提高器件的性能和寿命。附图说明图1是实施例1的常规激光器芯片结构示意图。 图2是实施例1蒸镀金属欧姆接触层和金属键合层后的SiC衬底结构示意图。图3是实施例1常规激光器芯片与SiC衬底键合示意图。图4是实施例1的产品倒装激光器芯片结构示意图。图5是常规GaAs衬底0. 5W激光器芯片COD曲线，a代表COD曲线，b代表电压曲线，c代表电源转换效率曲线。图6是本专利技术制备的SiC衬底0.5W激光器芯片COD曲线，a代表COD曲线，b代表电压曲线，c代表电源转换效率曲线。图中l、GaAs衬底，2、GaAs缓冲层，3、N限制层，4、有源区，5、P限制层，6、GaAs欧姆接触层，7、SiO2电流阻挡层，8、NiAu金属欧姆接触层，9、NiAu欧姆接触层，10、SiC衬底，IUTiAu金属键合层，12、NiAu电极金属层。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例1:制备的SiC衬底倒装激光器N电极在上，P电极在下。在本实施例中，常规激光器芯片衬底选用GaAs衬底,所述激光器结构选用氧化物条形结构。一种基于SiC衬底的倒装激光器芯片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于SiC衬底的倒装激光器芯片，包括：a、常规激光器芯片，芯片结构从下到上依次包括：衬底、缓冲层、N限制层、有源区、P限制层、P型欧姆接触层、电流阻挡层、金属欧姆接触层；b、一SiC衬底，该SiC衬底底面镀有金属欧姆接触层，另一面镀有金属键合层；所述常规激光器芯片的金属欧姆接触层通过所述SiC衬底上的金属键合层键合在一起；去除衬底后的常规激光器芯片缓冲层面蒸镀有电极金属层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏建，夏伟，张秋霞，任忠祥，徐现刚，
申请(专利权)人：山东浪潮华光光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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