CN220544460U - 一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片，所述陪片与芯片连接的一面设有阻隔件，所述阻隔件在芯片与所述陪片连接时阻隔陪片与芯片的触碰，所述陪片沿芯片的腔长方向的长度短于待镀膜芯片，所述陪片与芯片的腔长方向垂直的边长度与待镀膜芯片相等。本实用新型既避免了芯片表面与陪片挤压带来的压痕与损伤，又解决了芯片之间膜层粘连的问题，极大地提高了半导体激光器的表面质量与可靠性。

Description

一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片

技术领域

本实用新型属于半导体工艺技术领域，尤其涉及一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片。

背景技术

半导体激光器具有体积小、电光转换效率高、结构简单等优点，在光通信、激光加工、成像、医疗等领域具有广阔的应用场景。

按照谐振器制造工艺不同可以分为边发射半导体激光器和面发射激光器，其中，边发射是在芯片两侧镀上光学膜，形成谐振器，相比于面发射激光器，其输出功率和电光转换效率更高。

边发射激光器通常为脊型波导激光器，即将芯片表面两侧的半导体材料刻蚀下去，在中间形成凸起的脊形波导，激光在脊形波导中传输、放大，经过腔面后形成激光输出。因此，在边发射激光器中最重要的两个部分为脊形波导和腔面膜。

对于边发射激光器而言，腔面膜的蒸镀需要将芯片立起来，将腔面朝上。而由于半导体激光器的单个芯片尺寸很小，以脊形波导激光器为例，仅有4mm长(腔长)、400-500um宽，120-150um高，很难进行腔面的镀膜操作，因此，工艺上常用巴条的形式进行镀膜，即将多个半导体激光器一起进行镀膜，镀膜后再解理分开。此时巴条的宽度增宽至4-5mm，长度(腔长)与高度均不变。将这些巴条的侧面立起来时(工艺上成为堆叠)，为了防止芯片与芯片之间腔面膜粘连，还需要用到陪片。

传统陪片的尺寸与巴条一致，并且表面无结构，在堆叠时，由于长度(腔长)与芯片一致，容易与芯片的腔面发生碰撞，损伤腔面；在镀好腔面膜后，也难以与相邻的芯片剥离，造成芯片脱膜；除此之外，由于表面无结构，陪片的表面直接与芯片表面凸出的脊形波导结构或其他凸出结构接触，互相挤压，会导致脊形波导被压伤变形，影响激光器出光。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片,通过巧妙的结构设计可以避免堆叠过程中陪片对芯片腔面的碰撞、实现芯片腔面与陪片腔面无损的分开、并最大程度减少对脊形的损伤，极大地提高了芯片的可靠性与成品率。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片，所述陪片与芯片连接的一面设有阻隔件，所述阻隔件在芯片与所述陪片连接时阻隔陪片与芯片的触碰，所述陪片沿芯片的腔长方向的长度短于待镀膜芯片，所述陪片与芯片的腔长方向垂直的边长度与待镀膜芯片相等。

进一步的，所述阻隔件包括设置于所在面四周且与所在面边缘存在间距的支撑条。

进一步的，所述支撑条设有透气部，使芯片与陪片连接形成的腔室能与外界气体连通。

进一步的，所述支撑条互不连通，所述透气部由支撑条之间互不连通的间隙形成。

进一步的，所述支撑条呈凸起状，每根支撑条为长度短于所在边长度的长方体。

进一步的，所述陪片设有阻隔件的一面的相对面表面无凸起图形。

进一步的，所述支撑条包括使用磁控溅射或离子束蒸发方式制备的金属材料或氧化硅制备的薄膜。

进一步的，制备所述陪片的材料包括砷化镓或硅片。

进一步的，靠近待镀膜腔面的支撑条长度接近芯片垂直于腔长方向的长度，背离待镀膜腔面的支撑条长度短于靠近待镀膜腔面的支撑条。

进一步的，所述背离待镀膜腔面的支撑条宽度小于所述靠近待镀膜腔面的支撑条。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型提供的半导体激光器镀腔面膜用陪片，单面的凸起可以有效的避免陪片与一侧有凸起图形(如脊形波导)的芯片表面接触，从原理上解决了陪片与芯片之间挤压造成的芯片表面结构的划伤和压损，能有效的保护芯片的表面结构。

(2)陪片的长度(腔长)略小于芯片的长度，有效地减少了堆叠时陪片与芯片腔面之前的碰撞概率；同时，在芯片与陪片直接形成小的缺口，通过高度差使腔面膜在蒸镀过程中不连续，实现了芯片与陪片腔面能无损的分开，从而极大程度地提高了芯片的可靠性与成品率。

附图说明

图1是本发明实施例半导体激光器镀腔面膜用陪片结构示意图；

图2是本发明实施例半导体激光器镀腔面膜用陪片尺寸分解图；

图3是本发明实施例芯片堆叠时正式芯片与陪片摆放示意图；

图4是本发明实施例无背面图形的芯片堆叠方式示意图；

图5是本发明实施例有背面图形的芯片堆叠方式示意图。

附图标记：1-陪片，2-第一支撑条，3-第二支撑条，4-第三支撑条，5-第四支撑条，6-芯片正面，7-芯片背面。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

传统陪片的尺寸与巴条一致，并且表面无结构，在堆叠时，由于长度(腔长)与芯片一致，容易与芯片的腔面发生碰撞，损伤腔面；在镀好腔面膜后，也难以与相邻的芯片剥离，造成芯片脱膜；除此之外，由于表面无结构，陪片的表面直接与芯片表面凸出的脊形波导结构或其他凸出结构接触，互相挤压，会导致脊形波导被压伤变形，影响激光器出光。

为了解决上述技术问题了，提出了本实用新型一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片的下述各个实施例。

实施例1

参照图1，如图1所示是本实施例半导体激光器镀腔面膜用陪片结构示意图。

本实施例半导体激光器镀腔面膜用陪片由陪片1和设于陪片1与芯片接触面的第一支撑条2、第二支撑条3、第三支撑条4和第四支撑条5组成。陪片1沿芯片的腔长方向的长度短于待镀膜芯片，陪片1与芯片的腔长方向垂直的边长度与待镀膜芯片相等。本实施例将陪片1沿芯片的腔长方向的长度设计为短于待镀膜芯片，并且通过支撑条将芯片和陪片1间隔开使得芯片和陪片1在芯片腔长所在边形成一个易于将芯片和陪片1分开的“缺口”，有效地减少了堆叠时陪片与芯片腔面之前的碰撞概率的同时为芯片与陪片腔面能无损的分开提供了着力点。各个支撑条与所在边缘存在间距，可以使制备陪片时，各陪片之间的支撑条不连续。这样的不联系续性一方面，有利于将陪片解理成需要的尺寸。另一方面，由于支撑条是由金属材料或介质材料组成，如果直接解理，会造成支撑条边缘损坏，产生金属或介质颗粒，在堆叠时将颗粒转移至芯片，造成芯片沾污。各个陪片间的支撑条不连续，解理时只需要解理支撑条之间的陪片衬底材料，可避免直接解理支撑条造成支撑条边缘的损坏，进一步对芯片造成污染。

本实施例中第一支撑条2、第二支撑条3、第三支撑条4和第四支撑条5互不连接，使得陪片1与芯片贴合后，芯片表面待加工部位能与外界大气连通，避免内部温度过高和抽真空产生的内外压差对芯片造成形变。

作为一种实施方式，本实施例中第三支撑条4长度与芯片垂直于腔长方向的长度接近，在芯片堆叠时靠近芯片需要蒸镀的腔面那一侧，一方面是作为支撑条起到支撑陪片的作用，另一方面，利用第三支撑条4在陪片与靠近芯片腔面这一端在堆叠时紧紧贴合，可有效避免在镀膜时，磨料进入芯片与陪片之间的缝隙，从而堆积在芯片表面。由于磨料是绝缘材料，若磨料堆积在芯片表面，会影响芯片的注电以及不利于封装时芯片表面与焊料的接触。

第四支撑条5略短与第三支撑条4，由于第四支撑条5在堆叠时靠近芯片底部，只起次要的支撑作用，适当减少第四支撑条5的宽度，可减少第四支撑条5与芯片表面的直接接触面积，最大程度的避免芯片表面由于直接接触引入沾污。

除了上述方式使芯片表面待加工部位能与外界大气连通外，还可以直接制备“口”字形的支撑部，并在四条边中至少一条边上开设通气孔，从而形成透气部位。

此外，根据实际需要还可以制备“O”形等其他形状的支撑部，支撑部不与陪片1边缘相接且不会遮挡芯片表面图形即可。

本实施例中支撑条起到将陪片表面与芯片表面隔开的作用，防止芯片之间膜层粘连和摩擦，避免了芯片表面与陪片挤压带来的压痕与损伤。

本实施例以腔长4mm，宽度12mm，厚度150um的芯片为例，根据芯片尺寸，陪片1尺寸选择为腔长3960um，宽度为12mm，厚度为300um。陪片1的腔长略小于芯片腔长，从而使陪片1与待镀膜芯片之间留有一处便于分开二者的着力点。

需要说明的是，本实施例陪片的材质可以为金属、砷化镓、硅片等易于切割的材料。

利用设计好陪片支撑条尺寸的光刻版在3英寸GaAs晶圆片上光刻出所需要的图案，利用电子束蒸镀将金属材料(Ti、Pt、Au)依次蒸镀到带有光刻图案的GaAs衬底上，厚度为3um，利用有机溶剂剥离后，就得到了表面具有凸出支撑条结构的晶圆片，支撑条厚度为3um。

需要说明的是，本实施例中支撑条的材质可以为使用磁控溅射或离子束蒸发方式制备的金属材料，如金、银、铜、钛、镍、铬、铂、钯、钨等金属，也可以是氧化硅等介质薄膜。

使用磨抛机将做好结构的GaAs晶圆片减薄曝光至300um厚度，并利用解理机解理成腔长3960um，宽度12mm的陪片。

参照图2，如图2所示是本实施例半导体激光器镀腔面膜用陪片尺寸分解图。该图展示了根据上述方法制备好的陪片具体的尺寸。

参照图3，如图3所示是本实施例芯片堆叠时正式芯片与陪片摆放示意图。将1片做好的陪片1具有凸起口字型支撑条的一面朝向芯片有图形的一面，同时，长度最长的第三支撑条靠近的陪片1的面朝上放置，进行芯片的堆叠。

参照图4，如图4所示是无背面图形的芯片堆叠方式示意图，通常情况下只有芯片正面6有图形而芯片背面7没有图形，因此芯片背面7可以直接全部与陪片1接触，将多个芯片和陪片1按照图3的方式进行堆叠，将堆叠好的芯片进行镀膜实验，由于陪片1的腔长方向比芯片短，堆叠后在陪片1与正片之间会形成缺口，可以很轻松的将陪片1与芯片分开，不损伤腔面膜。同时，由于陪片1的凸起支撑条使得芯片表面大部分不会与陪片直接接触，避免了芯片与陪片间的摩擦，保护了芯片的表面结构。

本实施例提供的半导体激光器镀腔面膜用陪片，单面的凸起可以有效的避免陪片与一侧有凸起图形(如脊形波导)的芯片表面接触，从原理上解决了陪片与芯片之间挤压造成的芯片表面结构的划伤和压损，能有效的保护芯片的表面结构。陪片的长度(腔长)略小于芯片的长度，有效地减少了堆叠时陪片与芯片腔面之前的碰撞概率；同时，在芯片与陪片直接形成小的缺口，通过高度差使腔面膜在蒸镀过程中不连续，实现了芯片与陪片腔面能无损的分开，从而极大程度地提高了芯片的可靠性与成品率。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于某些芯片正面和背面均有图形，此时为了同时保护芯片正面和背面，本实施例提供了一种新的堆叠方式参照图5，如图5所示是本实施例有背面图形的芯片堆叠方式示意图。

采用图5的方式进行芯片堆叠既能够避免芯片正面的图形与陪片的碰撞或擦刮，又能够避免芯片背面的图形与陪片的碰撞或擦刮。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述陪片与芯片连接的一面设有阻隔件，所述阻隔件在芯片与所述陪片连接时阻隔陪片与芯片的触碰，所述陪片沿芯片的腔长方向的长度短于待镀膜芯片，所述陪片与芯片的腔长方向垂直的边长度与待镀膜芯片相等。

2.如权利要求1所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述阻隔件包括设置于所在面四周且与所在边缘存在间距的支撑条。

3.如权利要求2所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述支撑条设有透气部，使芯片与陪片连接形成的腔室能与外界气体连通。

4.如权利要求3所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述支撑条互不连通，所述透气部由支撑条之间互不连通的间隙形成。

5.如权利要求2所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述支撑条呈凸起状，每根支撑条为长度短于所在边长度的长方体。

6.如权利要求1所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述陪片设有阻隔件的一面的相对面表面无凸起图形。

7.如权利要求2所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述支撑条包括使用磁控溅射或离子束蒸发方式制备的金属材料或氧化硅制备的薄膜。

8.如权利要求1所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，制备所述陪片的材料包括砷化镓或硅片。

9.如权利要求4所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，靠近待镀膜腔面的支撑条长度接近芯片垂直于腔长方向的长度，背离待镀膜腔面的支撑条长度短于靠近待镀膜腔面的支撑条。

10.如权利要求9所述的半导体激光器用腔面镀膜的陪片，其特征在于，所述背离待镀膜腔面的支撑条宽度小于所述靠近待镀膜腔面的支撑条。