CN104466668A - 一种表面型半导体激光器件防短路结构 - Google Patents

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尧舜
雷宇鑫
王智勇
邱运涛
贾冠男
高祥宇
吕朝蕙
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Abstract

本发明提供一种表面型半导体激光器件防短路结构，涉及半导体激光器制备封装技术。其包括：蓝宝石衬底、外延生长层、P型电极和N型电极以及一绝缘挡板；所述绝缘挡板通过光刻腐蚀所述外延生长层并镀绝缘层形成，且所述绝缘挡板位于所述P型电极和N型电极之间的绝缘沟道处。本发明隔绝了P型电极与N型电极的焊料，从而有效得防止了在焊接中可能发生的短路情况，减小了封装的难度，优化了封装效果。

Description

一种表面型半导体激光器件防短路结构
技术领域
本发明涉及半导体激光器制备封装技术，特别是指一种表面型半导体激光器件防短路结构。
背景技术
由于半导体激光器件具有体积小、效率高、可靠性好、易集成等优点，已经成为光电行业中最有发展前途的产品，被广泛应用于工业、军事、医疗和材料处理等领域。以蓝宝石为衬底的蓝光半导体激光器经济实用，结构简单，可靠性高，在市场上的占有率高居不下。由于其衬底是由电导率较低的蓝宝石构成，故在生长器件时需通过外延生长、化学腐蚀、扩散、制作电极等方法将其生长成具有台阶的表面型结构(如图2)。这种结构解决了蓝宝石衬底不能导电的问题，但表面型半导体器件在封装过程中，由于其为台阶型结构，故表面高低不平，容易造成电极接触不良，进而导致器件在使用中可能出现烧毁或寿命缩短等情况，这会严重影响半导体激光器件的性能及应用。
目前弥补表面型半导体激光器件存在高度差的方法通常是增厚焊料或制造台阶型热沉。在应用增厚焊料的方法时，因器件尺寸过小，P型电极与N型电极之间的绝缘沟道过窄，以致在焊接过程中，两侧电极的焊料易溢出导通而造成短路现象，这大大增加了封装的难度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种表面型半导体激光器件防短路结构，其有效得防止了在焊接中可能发生的短路情况，减小了封装的难度，优化了封装效果。
本发明提供一种表面型半导体激光器件防短路结构，其包括：蓝宝石衬底、外延生长层、P型电极和N型电极，所述外延生长层逐层沉积于所述蓝宝石衬底的上方，所述外延生长层上方形成P面和N面，所述P型电极和N型电极分别生于所述P面和N面上，且所述P型电极和N型电极之间存在高度差，其关键技术在于，还包括：一绝缘挡板；
所述P型电极和N型电极之间形成绝缘沟道；
所述绝缘挡板生于所述绝缘沟道之上，位于所述P型电极和N型电极之间；
且所述绝缘挡板通过光刻腐蚀所述外延生长层并镀绝缘层生成。
进一步的，所述绝缘挡板表面采用PVD的方式镀SiN或Si02绝缘层。
进一步的，所述外延生长层采用金属有机化合物化学气相淀积的方式逐层沉积生长于所述蓝宝石衬底上方。
进一步的，所述P型电极与N型电极是通过光刻腐蚀所述外延生长层，再采用蒸发或溅射的方式在P面与N面上覆盖一层或多层金属或合金，在适当的温度下进行合金化，形成低阻的金属，最终形成P型电极与N型电极。
进一步的，所述外延生长层除与P型电极和N型电极接触的部分外，其他部分的表面均采用PVD的方式镀上SiN或SiO2绝缘层。
进一步的，所述蓝宝石衬底为三方晶系，折光率为1.76-1.77。
有益效果：
本发明改变传统的表面型半导体激光器件的结构，在绝缘沟道处预留绝缘挡板，该方法可以在增厚焊料的情况下，在焊接过程中隔绝P型电极与N型电极的焊料，有效得防止了在焊接中可能发生的短路情况，减小了封装的难度，优化了封装效果。
附图说明
图1为本发明的表面型半导体激光器件防短路结构示意图；
图2为现有技术的半导体激光器芯片结构示意图。
具体实施方式
由于蓝宝石不导电，因此以蓝宝石为衬底的表面型半导体激光器件P型电极与N型电极同在一面，且存在微米级高度差，为弥补高度差，需要在热沉上蒸镀较厚焊料，由于半导体激光器件体积较小，两电极间绝缘沟道较窄，在焊接过程中，两电极的焊料很容易发生连接导通而致短路。
而本发明的目的在于克服现有的表面型半导体激光器件在封装过程中由于绝缘沟道过窄而引起的短路问题，提供了一种表面型半导体激光器件防短路的新结构。该结构通过在半导体激光器件P型电极与N型电极之间的绝缘沟道上设立绝缘挡板，隔绝P型电极与N型电极，有效防止短路现象的发生。
如图1所示，本发明的表面型半导体激光器件防短路结构，由蓝宝石衬底(101)、外延生长层(102)、N型电极(103)、P型电极(104)及绝缘挡板(105)构成。
所述P型电极、N型电极及绝缘挡板是通过光刻腐蚀外延生长层形成，P型电极位于左侧，N型电极位于右侧，绝缘挡板位于中间。
且蓝宝石衬底(101)为三方晶系，是非均质体，无解理，是裂理发育。
外延生长层主要是应用金属有机化合物化学气相淀积的方法制备的，以有机金属化合物和氢化物作为晶体生长的原材料进行化学气相沉淀生长的晶体薄层。在逐级沉积生长芯片材料形成外延生长层后，在芯片表面匀胶，应用曝光显影的方式使光刻胶留于电极位置以及挡板位置，通过化学腐蚀的方法去掉多余的材料，随后去掉光刻胶，采用蒸发或溅射的方法在N面和P面上覆盖一层或多层金属或合金，然后在适当的温度下进行合金化，形成低阻的金属。再采用PVD的方法将挡板及其余电极以外的部分覆盖SiN/SiO2绝缘层。使之成为绝缘沟道上设有挡板的表面型半导体激光器件防短路结构(如图1)。该结构有效的实现了良好的绝缘功能，改善封装过程中可能出现的短路问题，使封装工艺更简单，器件性能更可靠。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种表面型半导体激光器件防短路结构，其包括：蓝宝石衬底、外延生长层、P型电极和N型电极，所述外延生长层逐层沉积于所述蓝宝石衬底的上方，所述外延生长层上方形成P面和N面，所述P型电极和N型电极分别生于所述P面和N面上，所述P型电极和N型电极之间存在高度差，其特征在于，还包括：一绝缘挡板；
所述P型电极和N型电极之间形成绝缘沟道；
所述绝缘挡板生于所述绝缘沟道之上，位于所述P型电极和N型电极之间；
且所述绝缘挡板通过光刻腐蚀所述外延生长层并镀绝缘层生成。
2.如权利要求1所述的表面型半导体激光器件倒装焊电极结构，其特征在于，
所述绝缘挡板表面采用PVD的方式镀SiN或Si02绝缘层。
3.如权利要求1所述的表面型半导体激光器件倒装焊电极结构，其特征在于，
所述外延生长层采用金属有机化合物化学气相淀积的方式逐层沉积生长于所述蓝宝石衬底上方。
4.如权利要求1所述的表面型半导体激光器件倒装焊电极结构，其特征在于，
所述P型电极与N型电极是通过光刻腐蚀所述外延生长层，再采用蒸发或溅射的方式在P面与N面上覆盖一层或多层金属或合金，在适当的温度下进行合金化，形成低阻的金属，最终形成P型电极与N型电极。
5.如权利要求1所述的表面型半导体激光器件倒装焊电极结构，其特征在于，
所述外延生长层除与P型电极和N型电极接触的部分外，其他部分的表面均采用PVD的方式镀上SiN或SiO2绝缘层。
6.如权利要求1所述的表面型半导体激光器件倒装焊电极结构，其特征在于，
所述蓝宝石衬底为三方晶系，折光率为1.76-1.77。
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