CN111326948B - 激光器芯片的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种激光器芯片的制备方法，包括：提供一外延层，所述外延层包括一P面；在所述外延层的P面上形成一图案层，所述图案层包括一图案区以及除所述图案区之外的开口区；在所述开口区中形成一表面镀层；移除所述图案层，使所述表面镀层中形成与所述图案区对应的镀层图案，所述镀层图案包括多个图案线路；沿所述图案线路对所述外延层及所述表面镀层进行切割，从而得到多个激光器芯片；本发明实施例通过新型的图案层表面镀层设计，利用表面镀层中的镀层图案可直接对外延层进行劈裂分割，从而得到多个独立的激光器芯片，相较于现有的激光器芯片切割，简化了工艺流程，提高了生产效率，降低生产成本。

Description

激光器芯片的制备方法

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种激光器芯片的制备方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的具体实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

半导体激光泵浦的全固态激光器是20世纪80年代末期出现的新型激光器，其总体效率至少要比灯泵浦高10倍，由于单位输出的热负荷降低，可获取更高的功率，系统寿命和可靠性大约是闪光灯泵浦系统的100倍，因此，半导体激光器泵浦技术为固体激光器注入了新的生机和活力，使全固态激光器同时具有固体激光器和半导体激光器的双重特点，它的出现和逐渐成熟是固体激光器的一场革命，也是固体激光器的发展方向。

市场上侧面泵浦半导体线阵激光器，若要保证大功率输出，通常需要包括多个独立的激光器巴条。目前，这种激光器的封装工艺首先是将整个激光器芯片切割成独立的多个激光器巴条，在激光器巴条沿着腔体的后腔面镀高反射膜、前腔面镀增透膜，然后将多个所述激光器巴条的P面朝下先后焊接在热沉基板上。由于现有工艺无法实现同时在热沉基板上焊接多个激光器巴条，多次焊接的工艺显然无法满足大功率激光器以及超大功率激光器的生产效率要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种激光器芯片的制备方法，能够解决以上问题。

本发明实施例提供一种激光器芯片的制备方法，包括步骤：

S1:提供一外延层，所述外延层包括一P面；

S2:在所述外延层的所述P面上形成一图案层，所述图案层包括一图案区以及除所述图案区之外的开口区；

S3:在所述开口区中形成一表面镀层；

S4:移除所述图案层，使所述表面镀层中形成与所述图案区对应的镀层图案，所述镀层图案包括多个图案线路；

S5:沿所述多个图案线路对所述外延层及所述表面镀层进行切割，从而得到多个激光器芯片。

根据本发明一实施方式，所述镀层图案包括第一图案线路，步骤S5包括沿所述第一图案线路对所述外延层进行劈裂分割，从而得到包含多个解理面的芯片半成品。

根据本发明一实施方式，所述外延层的劈裂宽度小于所述第一图案线路的宽度。

根据本发明一实施方式，步骤S5包括对所述多个芯片半成品的所述外延层进行切割；以及对所述多个芯片半成品的所述表面镀层进行切割，从而得到所述激光器芯片。

根据本发明一实施方式，所述外延层的切割宽度大于所述表面镀层的切割宽度。

根据本发明一实施方式，所述镀层图案还包括与所述第一图案线路相垂直的多个第二图案线路，步骤S5包括沿所述第二图案线路对所述多个芯片半成品的所述外延层进行切割，从而得到所述激光器芯片。

根据本发明一实施方式，在所述步骤S1包括在所述外延层的所述P面上形成一过渡层，所述过渡层包括形成于所述外延层上的一种子层以及形成于所述种子层远离所述外延层的表面上的一中间镀层。

根据本发明一实施方式，步骤S5包括对所述多个芯片半成品的所述外延层进行减薄和抛光处理。

根据本发明一实施方式，步骤S5还包括对所述芯片半成品的所述解理面镀膜形成共振腔，其中所述共振腔的前腔面镀增透膜，所述共振腔的后腔面镀高反射膜。

根据本发明一实施方式，移除所述图案层的方法为浸入剥离液以溶解所述图案层。

本发明实施例通过新型的图案层线路设计和表面镀层结合方案，通过在整个外延层上形成图案化的表面镀层，利用表面镀层中的镀层图案可直接对外延层进行劈裂分割，从而得到多个独立的激光器芯片，相较于现有的激光器芯片切割，简化了工艺流程，提高了生产效率，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例/方式技术方案，下面将对实施例/方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例/方式，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为本发明一较佳实施方式中在外延层上形成种子层后的结构图。

图2为在图1所示的种子层上形成中间镀层后的结构示意图。

图3为在图2所示的中间镀层上形成图案层后的结构示意图。

图4为在图3所示的图案层的开口区中形成表面镀层后的结构示意图。

图5为移除图4所示的图案层后的结构示意图。

图6为对图5所示的中间镀层以及种子层进行切割后的结构示意图。

图7为对图6所述的外延层进行切割后的结构示意图。

图8为对图7所示的芯片半成品进行切割后的结构示意图。

图9为对图8所示的种子层、中间镀层以及表面镀层进行切割后得到的一较佳实施方式的激光器芯片的结构示意图。

图10为本发明另一实施方式的激光器芯片的结构示意图。

符号说明

外延层	10
		芯片半成品	10a
外延层	10b
		芯片待切割线路	12
种子层	20
		过渡层	25
中间镀层	30
		图案层	40
图案区	41
		开口区	42
表面镀层	50
		镀层图案	51
热沉基板	60
		激光器芯片	100，200
第一图案线路	511
		切割宽度	<![CDATA[w<sub>1</sub>，w<sub>2</sub>]]>

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

激光器芯片包括外延层，在外延层上形成相应的光学结构可最终实现激光输出。对于光学结构部分，不属于本发明的重点内容，此处便不再赘述，以下将只对与本发明相关的部分进行详细描述。

本发明一较佳实施方式提供一种激光器芯片的制备方法，包括如下步骤：

S1：提供一外延层，所述外延层包括一P面，在所述外延层的P面上形成过渡层；

S2：在所述过渡层的表面形成局部覆盖所述过渡层的一图案层，所述图案层包括一图案区以及除所述图案区之外的开口区；

S3：在所述开口区中形成一表面镀层；

S4：移除所述图案层以在所述表面镀层中形成与所述图案区对应的镀层图案，所述镀层图案包括多个图案线路；

S5：沿所述多个图案线路对所述外延层及过渡层进行切割，从而得到多个所述激光器芯片。

请参阅图1和图2，在步骤S1中，提供一外延层10，在所述外延层10的P面上形成一过渡层25。

在本实施方式中，步骤S1包括：

S11：在所述外延层10的所述P面上形成一种子层20；以及

S12：在所述种子层20远离所述外延层10的表面形成的一中间镀层30。

其中，所述种子层20采用溅射沉积的方式形成于所述外延层10的表面。所述种子层20的材质为镍和金的复合材料、镍和铜的复合材料，或者钛和金的复合材料。

所述中间镀层30可采用电镀的方式形成。所述中间镀层30的材质为铜、镍、金等中的一种或至少两种。在其它实施方式中，所述中间镀层30也可以采用复合电镀的方式(复合电镀：用电镀方法使固体颗粒与金属共沉积从而在基体上获得基质金属上弥散分布固体颗粒的复合镀层。即将固体不溶性固体微粒均匀分散在电镀液中，制成悬浮液进行电镀。根据不同固体颗粒的特性如SiC具有高硬度耐高温特性，使其与电镀基质金属共沉积，从而获得与固体颗粒性质相关的功能镀层。上述固体微粒指各种难熔的氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等)形成，所述中间镀层30的材质选用热膨胀系数较高的散热材料，如：Cu/类金刚石膜(Diamond-like carbon)、W/类金刚石膜(Diamond-like carbon)、Cu/SiC(碳化硅)。

在另一实施例中，步骤S1也可以仅包括形成所述种子层20的步骤，此时，所述过渡层25仅包括所述种子层20，而不包括所述中间镀层30。在其它实施方式中，所述过渡层25也可以省略。

应当理解，本实施方式中列举的种子层20及中间镀层30的材料仅作示例用，不用于限定本发明。

请参阅图3，在步骤S2中，在所述过渡层25的表面形成局部覆盖所述过渡层25的一图案层40，所述图案层40包括一图案区41以及除所述图案区41之外的镂空的开口区42，所述图案层40使部分所述过渡层25相对于所述图案层40裸露。

其中，当所述过渡层25仅包括所述种子层20时，所述图案层40形成于所述种子层20远离所述外延层10的表面；当所述过渡层25包括所述种子层20以及所述中间镀层30时，所述图案层40形成于所述中间镀层30远离所述种子层20的表面。

在本实施方式中，所述图案层40为的材质为不导电的有机材料，比如聚酰亚胺或光阻材料，其通过干膜光刻的工艺形成于所述过渡层25上。

在其它实施方式中，当省略所述过渡层25时，则可以直接在所述外延层10的所述P面上形成所述图案层40。

请参阅图4，在步骤S3中，在所述图案层40的所述开口区42中形成一表面镀层50，所述表面镀层50完全覆盖裸露的所述过渡层25。

所述表面镀层50的厚度可小于所述图案层40的厚度。所述表面镀层50可采用电镀的方式形成，所述表面镀层50的材质与所述中间镀层30的材质可以相同，也可以不相同。

请参阅图5，在步骤S4中，移除所述图案层40以在所述表面镀层50中形成与所述图案区41对应的镀层图案51，所述镀层图案51包括多个第一图案线路511。

在本实施方式中，所述第一图案线路511对应所述外延层10的自然解理面，且垂直于所述激光器芯片的共振腔方向。

在本实施方式中，移除所述图案层40的方式可以为将形成有过渡层25、图案层40及表面镀层50的外延层10直接浸入剥离液以去除所述图案层40，其中剥离液的选择根据图案层40材料的不同而不同，且需同时考虑剥离液尽可能的减少对其它层(过渡层25及表面镀层50)的影响。

在另一实施方式中，所述镀层图案51还包括多个与所述第一图案线路511相垂直的第二图案线路(图未示)，即，所述第二图案线路平行于所述激光器芯片的共振腔方向。

请参阅图6和图7，在步骤S5中，沿所述第一图案线路511对所述外延层10以及形成于所述外延层10上的过渡层25进行切割，从而将所述外延层10分割成多个芯片半成品10a。

在本实施方式中，步骤S5包括：

S51，沿所述第一图案线路511对所述过渡层25进行切割。

其中，当所述过渡层25包括所述中间镀层30以及所述种子层20时，所述过渡层25的切割的过程分为先后执行的一第一切割阶段以及一第二切割阶段，所述第一切割阶段用于沿所述第一图案线路511对所述中间镀层30进行切割，所述第二切割阶段用于沿所述第一图案线路511对所述种子层20进行切割。当然，在另一实施方式中，也可以一次性对所述中间镀层30以及所述种子层20进行切割。

在本实施方式中，在完成所述过渡层20的切割后，进一步对所述外延层10进行减薄和抛光处理，以使得所述外延层10具有较高的平整度和光滑度。可以理解的是，还可以在对过渡层25切割前对外延层10进行减薄和抛光处理。

步骤S52，沿所述第一图案线路511对所述外延层10进行切割，从而得到所述芯片半成品10a。

在本实施方式中，所述芯片半成品10a包括与所述第一图案线路511相垂直的芯片待切割线路12(在图8中示出)，所述芯片待切割线路12平行于共振腔方向。

在本实施方式中，所述外延层10沿所述第一图案线路511的切割宽度小于所述过渡层25沿所述第一图案线路511的切割宽度。其中，可利用钻石刀辅助劈裂的方式沿所述第一图案线路511进行所述外延层10的切割，从而使所述芯片半成品10a产生光滑的前腔面以及后腔面(图未标)。在另一实施方式中，也可利用干式蚀刻或湿式蚀刻的方式，搭配其它后处理进行所述外延层10的切割，从而产生平整的前腔面以及后腔面。

在本实施方式中，在完成所述外延层10的切割后，可进一步在每一芯片半成品10a的前腔面以及后腔面分别镀增透膜以及高反射膜(图未示)，从而提高光输出效率。更具体地，还可将所述芯片半成品10a进行堆叠以使所述芯片半成品10a的前腔面以及后腔面分别对齐，然后再在堆叠的所述芯片半成品10a的前腔面以及后腔面分别镀所述增透膜以及高反射膜，从而减少总镀膜时长。可以理解的是，腔面镀膜可以在形成外延层10b后，也可以在本申请劈裂形成解理面后的其它步骤中。

请参阅图8和图9，步骤S5还包括S53，对每一芯片半成品10a进行切割，从而得到多个所述激光器芯片100。

步骤S53，对每一芯片半成品10a的所述外延层10进行切割。

在本实施方式中，当所述镀层图案51仅包括所述第一图案线路511时，所述芯片半成品10a沿所述芯片待切割线路12进行切割。其中，可采用光刻和蚀刻工艺进行所述芯片半成品10a的切割。在另一实施方式中，也可以采用激光、切割锯、水刀等切割工艺进行所述芯片半成品10a的切割。其中，所述芯片半成品10a沿所述芯片待切割线路12的切割宽度为w₁，切割深度等于所述芯片半成品10a的厚度。

在另一实施方式中，当所述镀层图案51还包括所述第二图案线路时，所述芯片半成品10a沿所述第二图案线路512进行切割。此时，步骤S52以及步骤S53还可以一次性进行。

步骤S54，对每一芯片半成品10a的所述表面镀层50以及所述过渡层25进行切割，从而得到所述激光器芯片100。

在本实施方式中，当所述芯片半成品10a沿所述芯片待切割线路12进行切割时，所述表面镀层50以及所述过渡层25也沿所述芯片待切割线路12进行切割。每一激光器芯片100包括一外延层10b以及形成于所述外延层10b上一热沉基板60。所述热沉基板60包括位于所述外延层10b上的过渡层25以及表面镀层50。

在本实施方式中，可采用光刻和蚀刻工艺进行所述表面镀层50以及所述过渡层25的切割。在另一实施方式中，也可以采用激光、切割锯、水刀等切割工艺进行所述所述表面镀层50以及所述过渡层25的切割。其中，所述表面镀层50以及所述过渡层25沿所述芯片待切割线路12的切割宽度为w₂，w₁>w₂，切割深度可等于所述表面镀层50以及所述过渡层25的总厚度。如此，所述热沉基板60垂直于共振腔方向上的表面相较于所述外延层10b的前后腔面向内缩进，从而避免后续的镜面光学镀膜产生阴影效应。再者，所述热沉基板60平行于共振腔方向上的表面相较于所述外延层10b的前后腔面向外凸出，从而利于增大所述热沉基板60的散热面积。

再者，由于步骤S52中所述外延层10沿所述第一图案线路511的切割宽度小于所述过渡层25沿所述第一图案线路511的切割宽度，使得所述外延层10b在平行于共振腔方向上的尺寸大于形成于所述外延层10b上的所述热沉基板60的尺寸，从而有利于减少后续腔面镀膜时的阴影效应，提高前后腔面的镀膜均匀性。

可以理解的是，在进行具体切割时，其可以根据实际的规格需求进行切割，从而得到所需型号的激光器芯片，以使得得到的激光器芯片包含有所需求个数的激光巴条等，具体的，部分激光器芯片200包含有一个激光器巴条，如图10，部分激光器芯片100包含有多个激光巴条，如图9，与现有的一个巴条一个巴条焊接方式形成的多巴条激光器芯片相比，通过对外延层的切割工艺流程的改善就可完成多激光巴条激光器芯片的制备，节省了焊接工艺，进一步提升生产效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个装置也可以由同一个装置或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种激光器芯片的制备方法，包括步骤：

S1:提供一外延层，所述外延层包括一P面；

S2:在所述外延层的所述P面上形成一图案层，所述图案层包括一图案区以及除所述图案区之外的开口区；

S3:在所述开口区中形成一表面镀层；

S4:移除所述图案层，使所述表面镀层中形成与所述图案区对应的镀层图案，所述镀层图案包括第一图案线路，所述第一图案线路对应所述外延层的自然解理面；

S5:沿所述第一图案线路对所述外延层进行劈裂分割，所述外延层的劈裂宽度小于所述第一图案线路的宽度，得到多个芯片半成品；

沿与所述第一图案线路相垂直的芯片待切割线路分别对所述芯片半成品的所述外延层和所述表面镀层进行切割，所述外延层的切割宽度大于所述表面镀层的切割宽度；

对所述芯片半成品的前腔面镀增透膜，后腔面镀高反射膜，从而得到多个所述激光器芯片。

2.如权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1包括在所述外延层的所述P面上形成一过渡层，所述过渡层包括形成于所述外延层上的一种子层以及形成于所述种子层远离所述外延层的表面上的一中间镀层，步骤S5还包括沿所述第一图案线路对所述过渡层进行切割。

3.如权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，步骤S5包括对所述外延层进行减薄和抛光处理。

4.如权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，移除所述图案层的方法为浸入剥离液以溶解所述图案层。

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