[发明专利]一种高速率半导体激光器及其封装结构和方法

说明书

本发明涉及一种高速率半导体激光器及其封装结构和方法，该高速率半导体激光器封装结构包括半导体激光器和热沉，所述热沉上设有P型过渡电极，所述半导体激光器倒装在热沉上，半导体激光器的P型电极朝下，并通过焊料与热沉上对应的P型过渡电极焊接，热沉上的P型过渡电极与管座上对应的封装引脚电连接，本发明的有源区条宽为1‑5um，P面电极很窄，大大提高了速率，所述半导体激光器的P面无需设置金丝引线焊盘，能达到提高散热并降低寄生电容的效果，从而提升激光器速率。

技术领域

本发明属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种高速率半导体激光器及其封装结构和方法。

背景技术

随着5G技术和数据中心的发展，对光通信半导体激光器的调制速率要求越来越高，当前10G速率已经量产成熟，25G速率激光器也开始大规模使用。为了提高激光器调制速率，一种措施是缩小激光器芯片的尺寸，比如减小芯片长度和有源区宽度等，但是会导致解理困难，激光器发热严重等问题；另一种措施是优化量子阱设计，比如增大应变量等，但是会导致位错和缺陷的发生，降低器件可靠性。另一方面，对于高速率半导体激光器封装，业界一般采用P面电极朝上的方法，该方法简单易行，缺点是发热比较严重，发热会导致激光器工作速率降低。同时P面电极金丝引线需要加入焊盘，增大了寄生电容，同时焊盘尺寸比较小，焊盘位置一般只能打一根金线，导致引入较大的寄生电感。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种高速率半导体激光器及其封装结构和方法，本发明能达到提高散热并降低寄生电容的效果，从而提升激光器速率。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种高速率半导体激光器封装结构，包括半导体激光器和热沉，所述热沉上表面设有P型过渡电极，所述半导体激光器倒装在热沉上，半导体激光器的P型电极朝下，并与热沉上表面设置的P型过渡电极对应焊接，热沉上的P型过渡电极与管座上对应的封装引脚电连接。

进一步地，激光器发光端面外伸出热沉端面。

进一步地，所述半导体激光器的P型电极包括两层P型电极，靠近脊波导的一层P型电极一直覆盖到激光器的端面，该层P型电极的边界与端面平齐，而远离脊波导的一层P型电极的边界与激光器端面之间留有间距。

进一步地，激光器包含宽度1-5um的有源区发光条，P型电极与发光条欧姆接触，P型电极的宽度超过发光条宽度1-50um。本发明的P面电极很窄，可以大大提高速率。

进一步地，激光器的P面设置有辅助倒装焊接的助焊电极，P型电极和助焊电极互相电隔离。

进一步地，所述半导体激光器的P面位于助焊电极与P型电极之间设有腐蚀隔离沟，腐蚀隔离沟内覆盖有绝缘层，使P型电极与助焊电极互相电隔离；腐蚀隔离沟腐蚀到了半导体激光器的N型衬底；所述热沉上也设有与半导体激光器的助焊电极对应的电极，半导体激光器倒装在热沉上时，半导体激光器的助焊电极朝下，并通过焊料与热沉上对应的电极焊接。

进一步地，半导体激光器倒装在热沉上后，半导体激光器P面的P型电极与热沉上表面设置的P型过渡电极对应焊接，热沉上的P型过渡电极延伸超出激光器，P型过渡电极超出激光器的延伸部与管座上对应的封装引脚电连接；所述热沉的下表面全面覆盖金属化电极，热沉下表面的金属化电极上覆盖金锡焊料，用于与管座焊接。

进一步地，所述半导体激光器位于P型电极的一侧或两侧设有助焊电极。

热沉的上表面设有与半导体激光器P面设置的各电极对应的金属化电极，热沉上表面的金属化电极上覆盖焊料，用于分别与半导体激光器P面的各电极焊接；金属化电极的材料为Ti-Pt-Au的三层结构。

进一步地，所述热沉为陶瓷热沉；半导体激光器为边发射激光器；所述半导体激光器包括N型衬底，N型衬底的上表面生长有外延结构，所述外延结构上表面刻蚀出脊波导后沉积绝缘层，去掉脊波导上表面的绝缘层，并沉积P型电极；N型衬底的下表面设置有N型电极。