[发明专利]flip chip型VCSEL芯片及其制造方法

说明书

本发明涉及激光芯片技术领域，尤其涉及flip chip型VCSEL芯片及其制造方法，该VCSEL芯片包括由上至下设置的衬底、外延片，衬底上蚀刻有出光孔，外延片生长在衬底底面，外延片包括依次层叠设置的第一型反射层、量子阱、限制层和第二型反射层，第二型反射层、限制层、量子阱的侧壁被蚀刻至第一型反射层表面形成台柱，台柱上包覆有SiNx层，SiNx层在第二型反射层上成型有孔一，SiNx层的相对两侧分别生长有N‑contact和P‑contact，P‑contact和N‑contact相对设置成型有孔二，P‑contact和N‑contact的表面蒸镀有Sn层。N‑contact的材料包括但不限于AuGe、Au，P‑contact的材料包括但不限于Ti、Pt、Au。本发明的VCSEL芯片的散热路径无需通过衬底，可实现高效散热，达到热电分离的状态，从而提高了饱和电流，提高了功率效率及斜率效率。

技术领域

本发明涉及激光芯片技术领域，尤其涉及flip chip型VCSEL芯片及其制造方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)芯片，又称VCSEL芯片，是以砷化镓半导体材料为基础的激光发射芯片，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信、光互连、光存储等领域。不同于需要切割成条状或者片状芯片才可以使用的传统侧发光激光器，垂直腔面发光激光器发光垂直于晶圆表面，因此可以在一个晶圆上生长更多的激光器，而且仅需要检测晶圆就可以达到监测激光器的目的，也同时具有圆形的光斑和比较小的发散角。更重要的是，VCSEL激光器的工艺简单可靠，产品的功耗低、尺寸小、成本低，适合于规模化生产，已经在超级计算机和数据中心的光互联中得到了应用。

VCSEL由于为上下电极，封装时需将VCSEL芯粒通过银胶将N电极固定，再在P电极进行打线，这种芯粒的封装操作过于繁琐；且现有的VCSEL芯片散热需经过较厚的衬底，从而导致散热效果不佳，导致VCSEL芯片功率效率及斜率效率不高。Flip Chip是指倒装芯片，其是将芯片翻转加热利用熔融的锡铅球与陶瓷基板相结合。Flip Chip既是一种芯片互连技术，又是一种理想的芯片粘接技术。早在30年前IBM公司已研发使用了这项技术。近几年来，Flip-Chip已成为高端器件及高密度封装领域中经常采用的封装形式。因此，如果能够将Flip-Chip技术应用在VCSEL芯片上，用于解决VCSEL芯片散热不佳导致的功率效率及斜率效率不高的问题，将具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供flip chip型VCSEL芯片及其制造方法，制造得到的VCSEL芯片的散热路径无需通过衬底，可实现高效散热，达到热电分离的状态，从而提高了饱和电流，提高了功率效率及斜率效率。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一方面提供了一种flip chip型VCSEL芯片，包括由上至下设置的衬底、外延片，所述衬底上蚀刻有出光孔，所述外延片生长在衬底底面，所述外延片包括依次层叠设置的第一型反射层、量子阱、限制层和第二型反射层，所述第二型反射层、限制层、量子阱的侧壁被蚀刻至第一型反射层表面形成台柱，所述台柱的侧壁及所述台柱背离衬底的一面上均包覆有SiN_x层，所述SiN_x层在第二型反射层上成型有孔一，所述SiN_x层的相对两侧分别生长有N-contact和P-contact，所述P-contact和N-contact相对设置且之间设置有孔二，所述P-contact和N-contact的表面蒸镀有Sn层。N-contact的材料包括但不限于AuGe、Au，P-contact的材料包括但不限于Ti、Pt、Au。