[发明专利]一种半导体芯片结构

说明书

本发明提供了一种半导体芯片结构，半导体芯片结构包括半导体器件结构区和珀尔帖致冷结构区，且半导体器件结构区的器件侧第一半导体层和珀尔帖致冷结构区的致冷侧第一半导体层共用同一半导体层，进而通过珀尔帖致冷结构区对半导体器件结构区的工作结构直接散热，降低半导体器件结构区内部热积累效应，提高半导体芯片结构的工作性能。

技术领域

本发明涉及半导体光电子技术领域，更为具体的说，涉及一种半导体芯片结构。

背景技术

半导体激光器具有极小的体积、超高的电光转换效率等独特优势，在固体激光泵浦、激光加工、激光通信、激光传感等领域已得到极其广泛的应用，并将在新一代的手机传感、汽车自动驾驶雷达等领域发挥重要作用。新型应用领域对半导体激光器性能的要求也越来越高，目前为止，如何实现半导体激光器的良好散热、保持其工作稳定是近年来研究的热点。

半导体激光器的器件结构由下至上依次由下电极、衬底层、下波导层、发光区、上波导层、盖层、上电极等结构组成，激光器工作时，注入的电流在发光区产生激光并由上下波导层将激光限制在发光区，通过发光区形成激光输出。由于注入到发光区的电流不能够完全转化成激光，其余部分以热的形式存在，因此半导体激光器工作时发光区温度极高，需要对激光器进行专门的散热，否则极易出现发光区损坏，导致激光器无法工作。

目前的半导体激光器散热方法一般采用外部封装的方式，将激光器的上电极或者下电极焊接到高导热性的热沉材料上，激光器发光区产生的热量需要依次通过波导层、盖层或衬底层、电极等材料层，最后才能到达热沉将热量传走，这种散热方式传导速度慢、效率低，使得激光芯片发光区易于产生热积累。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半导体芯片结构，半导体芯片结构包括半导体器件结构区和珀尔帖致冷结构区，且半导体器件结构区的器件侧第一半导体层和珀尔帖致冷结构区的致冷侧第一半导体层共用同一半导体层，进而通过珀尔帖致冷结构区对半导体器件结构区的工作结构直接散热，降低半导体器件结构区内部热积累效应，提高半导体芯片结构的工作性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种半导体芯片结构，包括：半导体器件结构区和珀尔帖致冷结构区；

所述半导体器件结构区包括依次堆叠设置的第一电极、器件侧第一半导体层、器件侧第二半导体层和第二电极；

所述珀尔帖致冷结构区包括依次堆叠设置的第一热端电极、致冷侧第一半导体层、致冷侧第二半导体层和第二热端电极，以及，所述珀尔帖致冷结构区包括连通所述致冷侧第一半导体层和所述致冷侧第二半导体层的致冷电极，所述致冷电极与所述第一热端电极和第二热端电极隔离；

其中，所述器件侧第一半导体层和所述致冷侧第一半导体层共用同一半导体层。

可选的，所述器件侧第二半导体层和所述致冷侧第二半导体层为同一半导体层分割的两部分。

可选的，所述致冷侧第二半导体层包括多个致冷侧第二半导体子层，所述第二热端电极包括多个第二热端子电极，所述致冷电极包括多个致冷子电极；

其中，一所述致冷侧第二半导体子层、一所述第二热端子电极及一所述致冷子电极组成一珀尔帖致冷结构子区，多个所述珀尔帖致冷结构子区的排列方向，与所述器件侧第二半导体层至所述致冷侧第二半导体层的方向垂直。

可选的，相邻所述珀尔帖致冷结构子区之间还包括有一辅助热端电极，所述辅助热端电极连通所述致冷侧第一半导体层和一所述第二热端子电极，且不同所述辅助热端电极连接的第二热端子电极不同。

可选的，位于所述器件侧第一半导体层和所述器件侧第二半导体层之间还包括器件侧发光层。

可选的，位于所述致冷侧第一半导体层和所述致冷侧第二半导体层之间还包括：