[发明专利]高功率vcsel芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了高功率vcsel芯片及其制备方法。包括：衬底；衬底上依次生长的缓冲层、N型布拉格反射镜、谐振腔、氧化层以及P型布拉格反射镜；沟道，所述沟道设置在所述芯片底部或者所述芯片底部除发光区域以外的区域；金属膜，所述金属膜设置在所述沟道的表面。根据本发明实施例的高功率vcsel芯片，在芯片底部设置沟道，增大芯片的散热面积，在沟道表面设置高导热性的金属膜，芯片沟道通过其表面的金属膜将芯片的热量传导出去，提高散热效率，从而增大了芯片自身的散热能力，提高芯片的性能和寿命。采用该发明的芯片，在正常工作时会比普通的芯片温度更低，输出功率更高，性能更好。

技术领域

本发明涉及光电子、微电子领域及功率器件技术领域，具体而言，本发明涉及高功率vcsel芯片及其制备方法。

背景技术

近年来随着电子技术以及大功率半导体激光技术的迅猛发展，各种电子装置和半导体激光芯片封装逐步向小型化、大功率方向发展，使得元器件内部产生的热流密度迅速增大，极大地影响了器件的寿命和可靠性。与此同时芯片的耗能和散热问题也凸显出来，半导体激光器的发热功率和功率密度急剧增加，如果散热不良，产生的过高温度不仅会降低芯片的工作稳定性，还会因为模块内部与外部环境间过大的温差而产生过大的热应力，影响芯片的电性能、工作频率、机械强度及可靠性。特别是VCSEL芯片，由于是垂直腔的面发射激光器，腔长更短，芯片的散热更加重要，目前普遍采用将VCSEL芯片封装在高导氮化铝材质的DPC陶瓷基板上，这样会导致芯片自身热阻高，并且生长高质量的高导热性基板也是一大难点，还有一种方法是采用倒装工艺来提高散热效率，但倒装工艺难度大，而且会在有源区引入应力，会对器件的可靠性产生影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出高功率vcsel芯片及其制备方法。在芯片底部刻蚀出各种沟道，在沟道表面镀高导热性的金属膜，增大了芯片自身的散热能力，极大地提高了芯片的散热能力。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种高功率vcsel芯片。根据本发明的实施例，该高功率vcsel芯片包括：

衬底；

衬底上依次生长的缓冲层、N型布拉格反射镜、谐振腔、氧化层以及P型布拉格反射镜；

沟道，所述沟道设置在所述芯片底部除发光区域以外的区域，且所述沟道的深度不超过所述P型布拉格反射镜；

金属膜，所述金属膜设置在所述沟道的表面或者填充在所述沟道内。

根据本发明上述实施例的高功率vcsel芯片，在芯片底部设置沟道，增大芯片的散热面积，在沟道表面设置高导热性的金属膜，芯片沟道通过其表面的金属膜将芯片的热量传导出去，提高散热效率，从而增大了芯片自身的散热能力，极大地提高了芯片的散热能力。采用该发明的芯片，在正常工作时会比普通的芯片温度更低，输出功率更高，性能更好。

另外，根据本发明上述实施例的高功率vcsel芯片还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述沟道的深度不超过所述N型布拉格反射镜。

在本发明的一些实施例中，所述沟道的深度不超过所述衬底的厚度且不小于衬底厚度的3/4。

在本发明的一些实施例中，所述金属为金、钛或者铂。由此，进一步使金属膜具有高导热性，进一步增大了芯片自身的散热能力。

在本发明的一些实施例中，所述沟道包括至少一个圆环状沟道，所述圆环状沟道沿着所述发光区域的外围设置。由此，进一步提升芯片自身的散热能力。

在本发明的一些实施例中，所述沟道包括多个深井沟道，所述多个深井沟道沿着所述发光区域外围呈圆形排列。由此，进一步提升芯片自身的散热能力。