一种半导体激光器巴条及其制造方法、电子设备与流程

本申请涉及半导体激光器技术领域，特别是涉及一种半导体激光器巴条及其制造方法、电子设备。

背景技术：

由于半导体激光器具有体积小、重量轻、电光转换效率高、寿命长和可靠性高等优点，已在通讯、医疗、显示、工业制作和安防等领域逐渐取代了气体和固体激光器的使用，其应用范围也在逐步扩展。

现有技术中的半导体激光器巴条通常将多个半导体激光器单元设置在同一衬底和绝缘层上，并且多个半导体激光器单元并联设置。

本申请的发明人在长期研究中发现，现有技术中的半导体激光器巴条上的各个半导体激光器单元之间并联设置，需要在每个半导体激光器单元上单独打线，且打线时产生的应力对半导体激光器单元的光电特性会有劣化影响，同时并联多路控制下电路复杂且很难保证各半导体激光器单元的光功率等光电特性的一致性，且制造工艺复杂。

技术实现要素：

本申请的主要目的是提供一种半导体激光器巴条及其制造方法、电子设备，旨在解决上述技术问题。

为解决上述问题，本申请采取的一个技术方案是提供了一种半导体激光器巴条，该半导体激光器巴条包括：

衬底；

第一绝缘层，设置于所述衬底上；

多个半导体激光器单元，设置于所述第一绝缘层远离所述衬底的表面上，每个所述半导体激光器单元设有第一电极和第二电极；

连接层，设置于相邻的两个所述半导体激光器单元之间，用于连接所述半导体激光器单元的第一电极和另一所述半导体激光器单元的第二电极，或者用于连接所述半导体激光器单元的第二电极和另一所述半导体激光器单元的第一电极。

为解决上述问题，本申请采取的另一个技术方案是提供了一种电子设备，该电子设备包括上述半导体激光器巴条。

为解决上述问题，本申请采取的另一个技术方案是提供了一种半导体激光器巴条的制造方法，该半导体激光器巴条的制造方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上设置第一绝缘层；

在所述第一绝缘层远离所述衬底的表面上设置多个半导体激光器单元，其中每个所述半导体激光器单元设有第一电极和第二电极；

通过连接层连接所述半导体激光器单元的第一电极和相邻设置的所述半导体激光器单元的第二电极，或者用于连接所述半导体激光器单元的第二电极和相邻设置的所述半导体激光器单元的第一电极。

与现有技术相比，本申请提供的半导体激光器巴条包括：衬底，第一绝缘层、多个半导体激光器单元和连接层。第一绝缘层，设置于衬底上；多个半导体激光器单元设置于第一绝缘层远离衬底的表面上，每个半导体激光器单元设有第一电极和第二电极；连接层设置于相邻的两个半导体激光器单元之间，用于连接半导体激光器单元的第一电极和另一半导体激光器单元的第二电极，或者用于连接半导体激光器单元的第二电极和另一半导体激光器单元的第一电极。因此，本申请提供的半导体激光器巴条的多个半导体激光器单元相互之间通过连接层串联设置，从而只需要在半导体激光器巴条的两端打线，避免在对某一个半导体激光器单元进行封装打线时对其他半导体激光器单元的光导波的产生影响。并且相对于常规并联打线的半导体激光器巴条，本申请提供的串联设置的半导体激光器巴条的功率易于得到控制，保持光功率的一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的巴条的一实施例结构示意图；

图2是本申请提供的半导体激光器巴条的一实施例结构示意图；

图3是本申请提供的半导体激光器巴条的另一实施例结构示意图；

图4是本申请提供的有源区的一实施例结构示意图；

图5是本申请提供的半导体激光器巴条的一实施例中在衬底上设置第一绝缘层的结构示意图；

图6是本申请提供的半导体激光器巴条的一实施例中在第一绝缘层上设置导电层和有源区的结构示意图；

图7是本申请提供的半导体激光器巴条的一实施例中在导电层和有源区开设沟槽的结构示意图；

图8是本申请提供的半导体激光器巴条的一实施例中在导电层和有源区设置第二绝缘层的结构示意图；

图9是本申请提供的半导体激光器巴条的一实施例中设置连接层的结构示意图。

附图标号：巴条20；n面电极21；衬底基板22；有源层23；绝缘层24；p面电极25；半导体激光器巴条10；衬底100；第一绝缘层200；半导体激光器单元300；第一电极310；第二电极320；有源区332；p型包层3327；p型波导层3326；第二量子阱层3325；势垒层3324；第一量子阱层3323；n型波导层3322；n型包层3321；导电层331；连接层400；沟槽500；第二绝缘层600；第一窗口610；第二窗口620；台阶700。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参见图1，图1是本申请提供的巴条20的一实施例结构示意图。

如图1所示，巴条20包括多个激光器单元，每个激光器单元包括衬底基板22、绝缘层24、有源层23、p面电极25和n面电极21。其中衬底基板22设置在n面电极21的一表面上，绝缘层24、有源层23和p面电极25设置于衬底基板22远离n面电极21的表面上。相邻两个激光器单元之间并联设置，因此，图1中使用巴条20时需要对每个激光器单元单独供电。

本申请提供的图1所示的巴条20至少存在的问题包括：

需要对每个激光器单元单独打线，也即需要在每个激光器单元的p面电极25上打线，然而在p面电极25打线时会产生压应力从而对激光器单元的光波导产生不利影响，会影响激光器单元的远场散角的旁瓣。

并联设置的激光器单元所形成的巴条20会具有较大的电容。

巴条20包括数个并联设置的激光器单元，在为巴条20供电时需要为每一个激光器单元单独供电，然而巴条20作为恒流型器件，在短脉冲电信号的驱动下巴条20的光功率的一致性极容易受到寄生电路和电压波动的影响。

巴条20上各个激光器单元单独打线且采用并联控制方式，在将巴条20通过焊料与其他元器件连接后，各个激光器单元的电流可能会流经焊料，如此焊料会影响巴条20的光电性能和使用的可靠性。

请参阅图2和图3，图2是本申请中半导体激光器巴条10的一实施例结构示意图；图3是本申请中半导体激光器巴条10的另一实施例结构示意图。

如图2和图3所示，本申请提供的半导体激光器巴条10包括衬底100，第一绝缘层200、多个半导体激光器单元300。

衬底100可以是平板状，具体地，衬底100上下两个表面为平整的表面，且上下两个表面相互平行，其中，衬底100的材料可以为n-gaas。

第一绝缘层200可以设置于衬底100上。具体地，第一绝缘层200可以设置于衬底100的一平整的表面上。其中，第一绝缘层200的材料可以为gaas。

多个半导体激光器单元300可以设置于第一绝缘层200远离衬底100的表面上，每个半导体激光器单元300可以设有第一电极310和第二电极320。其中，第一电极310可以为正电极，第二电极320可以为负电极，或者第一电极310可以为负电极，第二电极320可以为正电极。第一电极310和第二电极320的材质可以相同，第一电极310和第二电极320可以由金属材料制成，例如第一电极310和第二电极320的材质可以为金、铍、铂、钛等导电金属材质。

半导体激光器巴条10进一步可以包括连接层400。连接层400可以设置于相邻的两个半导体激光器单元300之间，连接层400可以用于连接半导体激光器单元300的第一电极310和另一半导体激光器单元300的第二电极320，或者连接层400还可以用于连接半导体激光器单元300的第二电极320和另一半导体激光器单元300的第一电极310，其中，半导体激光器单元300和另一半导体激光器单元300可以是相邻设置的两个半导体激光器单元300。

因此，在本实施例中，半导体激光器巴条10的多个半导体激光器单元300相互之间通过连接层400串联设置，从而只需要在半导体激光器巴条10的两端的连接层400上打线，避免在对某一个半导体激光器单元300进行封装打线时对其他半导体激光器单元300的光导波的产生影响。并且本申请中提供的半导体激光器单元300的第一电极310和第二电极320均设置于衬底100的同侧，且减小了第一电极310与第二电极320的正对面积，所以能够减少半导体激光器单元300之间的电容，有利于作为短脉冲使用。另外，相对于常规并联打线的半导体激光器巴条10，本申请提供的串联的半导体激光器巴条10的功率易于得到控制，保持光功率的一致性，且电流不再流经衬底100下方的焊料，从而对焊料的电性及可靠性基本不会有要求，从而有效消除焊料导致半导体激光器巴条10不便使用的风险。

参见图2，多个半导体激光器单元300可以为两个半导体激光器单元300，且两个半导体激光器单元300可以均设置于第一绝缘层200远离衬底100的表面上，两个半导体激光器单元300分别设置有第一电极310和第二电极320。

参见图3，多个半导体激光器单元300可以为三个半导体激光器单元300，且三个半导体激光器单元300可以均设置于第一绝缘层200远离衬底100的表面上，两个半导体激光器单元300分别设置有第一电极310和第二电极320。

在其他实施例中，多个半导体激光器单元300可以为4个半导体激光器单元300，6个半导体激光器单元300，8个半导体激光器单元300等等，本申请在此不做限定。

参见图2和图3，半导体激光器单元300可以包括导电层331，导电层331可以设置于第一绝缘层200远离衬底100的表面上。其中，导电层331的材料可以为n-gaas。

半导体激光器单元300还可以包括有源区332，有源区332可以设置于导电层331远离第一绝缘层200的表面上，并且有源区332在通电情况下可以发光。

参见图2-图4，图4是本申请提供的有源区332的一实施例结构示意图。

有源区332可以包括依次层叠设置的n型包层3321、n型波导层3322、第一量子阱层3323、势垒层3324、第二量子阱层3325、p型波导层3326以及p型包层3327。

n型包层3321的材料可以为al0.4gaas，且n型包层3321的厚度范围可以是0.5-2.5um，具体可以是1.5um。

n型波导层3322可以设置于n型包层3321的表面上，n型波导层3322的材料可以为al0.3gaas，且n型波导层3322的厚度范围可以是0.5-2um，具体可以是1um。

第一量子阱层3323可以设置于n型波导层3322远离n型包层3321的表面上，第一量子阱层3323的材料可以是in0.08gaas，且第一量子阱层3323的厚度范围可以是0.0025um-0.01um，具体可以为0.0075um。

势垒层3324可以设置于第一量子阱层3323远离n型波导层3322的表面上，势垒层3324的材料可以是al0.3gaas，势垒层3324的厚度可以为0.005-0.015um，具体可以为0.01um。

第二量子阱层3325可以设置于势垒层3324远离第一量子阱层3323的表面上，且第二量子阱层3325的材料可以是in0.08gaas，且第二量子阱层3325的厚度范围可以是0.0025um-0.01um，具体可以为0.0075um。

p型波导层3326可以设置于第二量子阱层3325远离势垒层3324的表面上，且p型波导层3326的材料可以是al0.3gaas，且p型波导层3326的厚度范围可以是0.2um-0.6um，具体可以是0.4um。

p型包层3327可以设置于p型波导层3326远离第二量子阱层3325的表面上，且p型包层3327的材料可以是al0.45gaas，p型包层3327的厚度范围可以是0.5um-1.5um，具体可以是1um。

参见图2和图3，有源区332在衬底100上的投影面积小于导电层331在衬底100上的投影面积，以在导电层331上形成台阶700。

相邻设置的两个半导体激光器单元300之间可以设置有沟槽500，以使多个半导体激光器单元300间隔设置。具体地，沟槽500可以显露第一绝缘层200。在本实施例中，通过在相邻两个半导体激光器单元300之间设置沟槽500，可以限制半导体激光器单元300的光斑大小，可以有效减小电流的横向扩散。

进一步地，半导体激光器巴条10还可以包括第二绝缘层600，第二绝缘层600可以设置于导电层331与有源区332上。

第二绝缘层600的材料可以是sio2或者sin4。第二绝缘层600可以覆盖于有源区332、导电层331以及相邻两个半导体之间的沟槽500的表面上，即第二绝缘层600可以部分覆盖在沟槽500显露的第一绝缘层200的表面上。

第二绝缘层600可以设置有第一窗口610，第一窗口610可以位于有源区332远离第一绝缘层200的表面上，第一电极310通过第一窗口610连接有源区332。第一窗口610可以用于显露部分有源区332远离第一绝缘层200的表面，且第一电极310设置于第一窗口610内，通过第一窗口610直接与有源区332连接。其中，第一窗口610的大小可以根据实际需要设定。

第二绝缘层600还可以设置有第二窗口620，第二窗口620可以位于导电层331远离第一绝缘层200的表面上，第二电极320通过第二窗口620连接导电层331。具体地，第二窗口620可以设定在导电层331的台阶700处，以显露部分导电层331远离第一绝缘层200的表面，第二电极320设置于第二窗口620内，通过第二窗口620直接与导电层331连接。其中，第二窗口620的大小可以根据实际需要设定。

半导体激光器巴条10还可以包括连接层400，连接层400可以设置于相邻的两个半导体激光器单元300之间，连接层400可以用于连接半导体激光器单元300的第一电极310和另一半导体激光器单元300的第二电极320，或者用于连接半导体激光器单元300的第二电极320和另一半导体激光器单元300的第一电极310。

连接层400的材质可以与第一电极310和第二电极320的材质相同，例如，连接层400可以由金、铍、铂、钛等导电金属材质制成。

连接层400可以设置于第二绝缘层600远离衬底100的表面上，且连接层400可以位于第一电极310和第二电极320之间，用于将多个半导体激光器单元300依次连接在一起，以使得多个半导体激光器单元300之间可以实现串联连接。

在一实施例中，第一电极310可以填充第一窗口610，以使第一电极310远离有源区332的表面可以与第二绝缘层600远离有源区332的表面位于同一水平面，连接层400可以设置于第二绝缘层600远离衬底100的表面上以及连接层400可以覆盖于第一电极310的远离有源区332的表面。

第二电极320可以填充第二窗口620，以使第二电极320远离有源区332的表面可以与第二绝缘层600远离有源区332的表面位于同一水平面，连接层400可以设置于第二绝缘层600远离衬底100的表面上以及连接层400可以覆盖于第二电极320的远离有源区332的表面。因此，连接层400可以通过覆盖于第一电极310和第二电极320远离有源区332的表面上，第一电极310和第二电极320通过连接层400实现电连接。

因此，在本申请实施例中，半导体激光器巴条10的多个半导体激光器单元300的第一电极310与有源区332连接，第二电极320与导电层331连接。

半导体激光器巴条10的多个半导体激光器单元300相互之间通过连接层400串联设置，从而只需要在半导体激光器巴条10的两端的连接层400上打线，避免在对某一个半导体激光器单元300进行封装打线时对其他半导体激光器单元300的光导波的产生影响，以及避免产生压应力从而导致半导体激光器单元300远场发散角的旁瓣。并且本申请中提供的半导体激光器单元300的第一电极310和第二电极320均设置于衬底100的同侧，且减小了第一电极310与第二电极320的正对面积，所以能够减少半导体激光器单元300之间的电容，有利于作为短脉冲使用。另外，相对于常规并联打线的半导体激光器巴条10，本申请提供的串联的半导体激光器巴条10的易于控制光功率的一致性，且电流不再流经衬底100下方的焊料，从而对焊料的电性及可靠性基本不会有要求，从而有效消除焊料导致半导体激光器巴条10不便使用的风险。

本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任意一实施例中的半导体激光器巴条10。在不同实施例中，电子设备包括但不限于激光雷达，蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、计算器、可编程遥控器、寻呼机、上网本电脑、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、运动图像专家组(mpeg-1或mpeg-2)音频层3(mp3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。

参见图5，图5是本申请提供的半导体激光器巴条10的一实施例中在衬底100上设置第一绝缘层200的结构示意图。

步骤s101：提供衬底100。

衬底100可以是平板状，具体地，衬底100上下两个表面为平整的表面，且上下两个表面相互平行，其中，衬底100的材料可以为n-gaas。

步骤s102：在衬底100上设置第一绝缘层200。

第一绝缘层200可以设置于衬底100的一平整的表面上。其中，第一绝缘层200的材料可以为gaas。

步骤s103：在第一绝缘层200远离衬底100的表面上设置多个半导体激光器单元300，其中每个半导体激光器单元300设有第一电极310和第二电极320。

具体地，参见图6，图6是本申请提供的半导体激光器巴条10的一实施例中在第一绝缘层200上设置导电层331和有源区332的结构示意图。

在第一绝缘层200远离衬底100的表面上设置导电层331，在导电层331远离第一绝缘层200的表面上设置有源区332。

导电层331可以设置于第一绝缘层200远离衬底100的表面上。其中，导电层331的材料可以为n-gaas。

有源区332可以设置于导电层331远离第一绝缘层200的表面上，并且有源区332在通电情况下可以发光。

参见图7，图7是本申请提供的半导体激光器巴条10的一实施例中在导电层331和有源区332开设沟槽500的结构示意图。

在导电层331和有源区332上分别刻蚀多个沟槽500，以使导电层331和有源区332分为多个间隔设置的导电层331和有源区332。具体地，沟槽500可以显露第一绝缘层200。在本实施例中，通过在相邻两个半导体激光器单元300之间设置沟槽500，可以限制半导体激光器单元300的光斑大小，可以有效减小电流的横向扩散。

有源区332在衬底100上的投影面积小于导电层331在衬底100上的投影面积，以在导电层331上形成台阶700。

参见图8，图8是本申请提供的半导体激光器巴条10的一实施例中在导电层331和有源区332设置第二绝缘层600的结构示意图。

在导电层331、有源区332和第一绝缘层200上设置第二绝缘层600。第二绝缘层600的材料可以是sio2或者sin4。第二绝缘层600可以覆盖于有源区332、导电层331以及相邻两个半导体之间的沟槽500的表面上，即第二绝缘层600可以部分覆盖在沟槽500显露的第一绝缘层200的表面上。

第二绝缘层600可以设置有第一窗口610，第一窗口610可以位于有源区332远离第一绝缘层200的表面上。第一窗口610可以用于显露部分有源区332远离第一绝缘层200的表面。其中，第一窗口610的大小可以根据实际需要设定。

第二绝缘层600还可以设置有第二窗口620，第二窗口620可以位于导电层331远离第一绝缘层200的表面上。具体地，第二窗口620可以设定在导电层331的台阶700处，以显露部分导电层331远离第一绝缘层200的表面。其中，第二窗口620的大小可以根据实际需要设定。

参见图9，图9是本申请提供的半导体激光器巴条10的一实施例中设置连接层400的结构示意图。

在第一窗口610中设置第一电极310，第一电极310通过第一窗口610连接有源区332。在第二窗口620中设置第二电极320，第二电极320通过第二窗口620连接导电层331。

步骤s104：在第二绝缘层600远离衬底100的表面上设置连接层400。

通过连接层400连接半导体激光器单元300的第一电极310和相邻设置的半导体激光器单元300的第二电极320，或者用于连接半导体激光器单元300的第二电极320和相邻设置的半导体激光器单元300的第一电极310。

连接层400可以位于第一电极310和第二电极320之间，用于将多个半导体激光器单元300依次连接在一起，以使得多个半导体激光器单元300之间可以实现串联连接。

在一实施例中，第一电极310可以填充第一窗口610，以使第一电极310远离有源区332的表面可以与第二绝缘层600远离有源区332的表面位于同一水平面，连接层400可以设置于第二绝缘层600远离衬底100的表面上以及连接层400可以覆盖于第一电极310的远离有源区332的表面。

第二电极320可以填充第二窗口620，以使第二电极320远离有源区332的表面可以与第二绝缘层600远离有源区332的表面位于同一水平面，连接层400可以设置于第二绝缘层600远离衬底100的表面上以及连接层400可以覆盖于第二电极320的远离有源区332的表面。因此，连接层400可以通过覆盖于第一电极310和第二电极320远离有源区332的表面上，第一电极310和第二电极320通过连接层400实现电连接。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。