CN101267088A - 氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：取一绝缘衬底；步骤2：在该绝缘衬底上的一侧利用化学腐蚀或干法刻蚀的方法将部分区域刻蚀到一深度形成台面结构；步骤3：用光刻的方法在该绝缘衬底上和形成的台面结构上形成激光器倒装用的电极图形，并用蒸发的方法及剥离技术在电极图形区域形成金属层；步骤4：在金属层的区域接着蒸镀金属焊料层，这层金属焊料层不是完全覆盖下面的金属层，而是留出部分区域用于激光器管芯倒装后电极引线的连接；步骤5：将样片分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术中激光器管芯制作技术领域，尤其涉及一种氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法。
背景技术
III-V族GaN基化合物半导体及其量子阱结构激光器(LD)，在增大信息的光存储密度、激光打印、深海通信、大气环境检测等领域有着广泛的应用前景。
如果氮化镓基激光器替代目前的DVD光头，其记录密度可以达到现行的2-3倍；如果打印机采用氮化镓基激光器，其分辨率可以从现在标准的600dpi提高到1200dpi。
为了提高和改善激光器的光电性能和寿命，一般都要将激光器的管芯倒装在热导率高的热沉上，传统的垂直结构的砷化镓基激光器等采用简单的平面结构热沉就可以满足要求，如果在蓝宝石等绝缘衬底上外延生长的氮化镓基激光器由于P型电极和N型电极在同一面上，采用平面结构的热沉则容易引起短路和光束的倾斜等问题。
发明内容
要解决的技术问题：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其是利用本发明制作的氮化镓基激光器倒装用的热沉可以避免平面结构热沉容易导致激光器短路，光束倾斜等问题，提高激光器倒装的成品率。
本发明的技术方案：
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：取一绝缘衬底；
步骤2：在该绝缘衬底上的一侧利用化学腐蚀或干法刻蚀的方法将部分区域刻蚀到一深度形成台面结构；
步骤3：用光刻的方法在该绝缘衬底上和形成的台面结构上形成激光器倒装用的电极图形，并用蒸发的方法及剥离技术在电极图形区域形成金属层；
步骤4：在金属层的区域接着蒸镀金属焊料层，这层金属焊料层不是完全覆盖下面的金属层，而是留出部分区域用于激光器管芯倒装后电极引线的连接；
步骤5：将样片分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉。
其中所述的绝缘衬底为硅、碳化硅、氮化铝、金刚石的具有高热导率的绝缘材料。
其中所述的在该绝缘衬底上通过刻蚀形成台面结构，刻蚀深度为0.5微米到3微米之间，最佳厚度是等于激光器的P型电极的表面到N型欧姆接触电极表面的垂直距离。
其中所述的金属层为钛、铝、镍、金、铂、银、铬的材料，或及其组合，无论怎样组合形成的金属层的最上层为金金属层。
其中所述的金属层的厚度为0.5到10微米之间。
其中所述的金属焊料层为铟、锡、金锡合金、铟锡合金、金铟合金，其合金的各种金属组分为0-100％，当各种金属组分为0和100％时，则为单质金属层。
其中所述的金属焊料层的厚度为0.2微米到20微米之间，较佳为10微米。
其中所述的分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉的方法是采用金刚石刀具划片方法或者激光划片方法。
本发明的有益效果：
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
利用本发明，由于采用了非平面结构的热沉，可以避免平面结构热沉容易导致激光器短路，光束倾斜等问题，提高激光器倒装的成品率。
附图说明
为了进一步说明本发明的内容，以下结合实施例及附图对本发明做一详细的描述，其中：
图1是本发明中使用的衬底示意图；
图2是在绝缘衬底上利用化学腐蚀或干法刻蚀的方法将部分区域刻蚀至一定深度形成台面结构示意图；
图3是本发明用光刻和蒸发的方法在台面的上下部分形成激光器倒装用的电极区域形成金属层示意图；
图4是本发明中在金属层的区域接着蒸镀金属焊料层示意图；
图5是本发明中将样片分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉俯视图。
具体实施方式
如图1所示这是本发明中使用的衬底11，衬底材料11是绝缘的碳化硅，碳化硅材料具有比蓝宝石衬底高的热导率，用其做激光器倒装用热沉的衬底可以减小倒装后的激光器管芯的热阻，改善激光器的热学性能；
参阅图2，在绝缘的碳化硅衬底上涂覆光刻胶，并光刻出所设计的电极区域的图形，然后用离子束刻蚀技术将制作P型焊接电极的区域刻蚀一定深度，形成台面结构21，刻蚀深度约等于激光器管芯的P电极表面和n电极表面的高度差，大约为2.5微米，通过刻蚀产生的高度差，可以确保激光器P型电极和N型电极的隔离而不发生短路，同时这一高度差与激光器管芯的P型电极的表面到N型欧姆接触电极表面的垂直距离相等或接近，可以避免激光器管芯倒装在热沉上发生倾斜而影响激光光束质量的问题，减小激光器短路的几率；
参阅图3，通过光刻的方法在光刻的方法在台面的上下部分形成激光器倒装用的电极区域并用蒸发的方法在电极区域形成金属层31，这层金属层31为钛/铂/金，它们的厚度可以分别是0.05微米/0.25微米/2.5微米，其总厚度为2.8微米，这层金属可以保证后续蒸镀的金属焊料层在其上具有良好的粘附性，同时该层也是激光器电极引线的焊接层，可以保证激光器电极引线容易焊接，具有强的粘附力而不容易脱落；
参阅图4是利用光刻的方法在金属层上形成所需的图形并用电镀的方法形成一层金属焊料层，这层金属焊料为金锡合金，其厚度10微米，其中金占10％，这层金属焊料层不是完全覆盖下面的金属层，而是留出部分区域用于激光器管芯倒装后电极引线的连接。该金属焊料层在焊接过程中可以确保在比较低的焊接温度，大约在280摄氏度熔化，并与激光器管芯的P型和N型电极表面金属材料形成合金，具有非常强的粘附性；
图5是用金刚石刀切割法将样片分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉示俯视图，用金刚石刀切割可以确保切割的形状规则，同时不产生热效应而不影响衬底上的金属层的性质和规则的图形形状。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1. 一种氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：取一绝缘衬底；
步骤2：在该绝缘衬底上的一侧利用化学腐蚀或干法刻蚀的方法将部分区域刻蚀到一深度形成台面结构；
步骤3：用光刻的方法在该绝缘衬底上和形成的台面结构上形成激光器倒装用的电极图形，并用蒸发的方法及剥离技术在电极图形区域形成金属层；
步骤4：在金属层的区域接着蒸镀金属焊料层，这层金属焊料层不是完全覆盖下面的金属层，而是留出部分区域用于激光器管芯倒装后电极引线的连接；
步骤5：将样片分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉。
2. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的绝缘衬底为硅、碳化硅、氮化铝、金刚石的具有高热导率的绝缘材料。
3. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的在该绝缘衬底上通过刻蚀形成台面结构，刻蚀深度为0.5微米到3微米之间，最佳厚度是等于激光器的P型电极的表面到N型欧姆接触电极表面的垂直距离。
4. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的金属层为钛、铝、镍、金、铂、银、铬的材料，或及其组合，无论怎样组合形成的金属层的最上层为金金属层。
5. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的金属层的厚度为0.5到10微米之间。
6. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的金属焊料层为铟、锡、金锡合金、铟锡合金、金铟合金，其合金的各种金属组分为0-100％，当各种金属组分为0和100％时，则为单质金属层。
7. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的金属焊料层的厚度为0.2微米到20微米之间，较佳为10微米。
8. 根据权利要求1所述的氮化镓基激光器倒装用热沉的制作方法，其特征在于，其中所述的分割成单个氮化镓基激光器倒装用的热沉的方法是采用金刚石刀具划片方法或者激光划片方法。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN107145016A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-09-08 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 阵列基板、液晶面板及显示设备及阵列基板的制作方法 |
| CN107681462A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-02-09 | 北京工业大学 | 一种半导体芯片自对准摆片 |
| CN108039644A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-15 | 中国科学院半导体研究所 | 倒装焊用热沉及其制作方法 |
| CN115799974A (zh) * | 2023-02-07 | 2023-03-14 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 一种导热结构及其制备方法、间接导热结构 |
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2007
- 2007-03-14 CN CNA2007100643858A patent/CN101267088A/zh active Pending
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