的第二包覆层6和部分厚度的 第二光波导层5,形成2个沿激光振荡方向延伸的沟槽，获得宽度为35 μπι的电流注入区域 W，沟槽截面形状为方形，宽度为15 μ m，深度为1 μ m。
[0060] 然后，利用气相外延的方法沉积部分覆盖0. 3 μπι的SiO2注入阻隔层7,电流注入 区域W中间部分不沉积阻隔层，以留出发光增益区域的电注入窗口；最后，沉积P面电接触 层8以及N面电接触层9,分别采用Ti/Pt/Au以及Ni/Au多层金属薄膜。上述金属有机气 相外延生长和光刻等工艺均使用公知技术。
[0061] 将制成的芯片P面通过铟焊料烧结到AlN陶瓷热沉上，引出电极线，进行通电测 试，记录其激射的波长光谱。
[0062] 对比例2 :
[0063] 制作如图1所示的增益波导型半导体激光器芯片结构，作为对比例。所制成的半 导体激光器的构成，除了在P面电接触层一侧没有加工出沟槽而是将发光区域两侧完全刻 蚀形成了平台外，激光器的制造和封装工艺的各部分构造和制造方法均与实施例2相同。
[0064] 分别采用本发明方法制作激光器芯片和原方法制作的对比芯片在相同的封装工 艺下制成激光器件，测试其波长。实验数据表明，采用本发明方法的激光器芯片在相同封装 工艺下得到的激光器件，由于封装产生的应力显著降低，其多双峰比例大幅下降。本实施例 2的多双峰比例由对比例2的25. 3%下降至7%。
[0065] 实施例3 :
[0066] -种减少半导体激光器封装应力的芯片结构，如图2所示。
[0067] 在GaAs基片1上采用金属有机气相外延法顺次生长0. 8 μ m的AlGaAs第一包覆层 2、0. 6 μπι的AlGaAs第一光波导层3、AlGalnP/AlGaAs量子阱结构的发光活性层4、0. 6 μπι 的AlGaAs第二光波导层5和1. 5 μ m的AlGaAs第二包覆层6,芯片宽度L为500 μ m。
[0068] 在芯片上表面沿激光振荡方向选择两条间隔100 μm的长方形区域，该长方形区 域宽度为30 μm，在该区域内采用光刻工艺刻蚀去除全部厚度的第二包覆层6和部分厚度 的第二光波导层5,形成2个沿激光振荡方向延伸的沟槽，获得宽度为100 μ m的电流注入区 域W，沟槽截面形状为方形，宽度为30 μ m，深度为2 μ m。
[0069] 然后，利用气相外延的方法沉积部分覆盖0. 25 μπι的SiN注入阻隔层7,电流注入 区域W中间部分不沉积阻隔层，以留出发光增益区域的电注入窗口；最后，沉积P面电接触 层8和N面电接触层9,分别采用Ti/Pt/Au以及Ni/Au多层金属薄膜。上述金属有机气相 外延生长和光刻等工艺均使用公知技术。
[0070] 将制成的芯片P面通过金锡焊料烧结到AlN陶瓷热沉上，引出电极线，进行通电测 试，记录其激射的波长光谱。
[0071] 对比例3:
[0072] 制作如图1所示的增益波导型半导体激光器芯片结构，作为对比例。所制成的半 导体激光器的构成，除了在P面电接触层一侧没有加工出沟槽而是将发光区域两侧完全刻 蚀形成了平台外，激光器的制造和封装工艺的各部分构造和制造方法均与实施例3相同。
[0073] 分别采用本发明方法制作激光器芯片和原方法制作的对比芯片在相同的封装工 艺下制成激光器件，测试其波长。数据表明，采用本发明方法的激光器芯片在相同封装工艺 下得到的激光器件，由于封装产生的应力显著降低，其多双峰比例大幅下降。本发明实施例 3的多双峰比例由对比例3的20. 2%下降至4. 9%。
【主权项】
1. 一种减少半导体激光器封装应力的芯片结构，包括半导体基片，该芯片结构是在上 述半导体基片上通过金属有机气相外延法形成的具有电流注入区域和发光增益区域的增 益波导型半导体激光器结构；具有沿激光振荡方向延伸的2个沟槽，上述发光增益区域设 置于2个沟槽中间位置；其特征在于，通过适当加大沟槽的开口宽度及调控开口宽度和深 度比，使后续封装时的焊料充分进入和浸润到沟槽内并减少了发光增益区域两侧的焊料； 所述2个沟槽开口的宽度之和占芯片宽度的总比例控制在5-30%，所述沟槽的开口宽 度和深度的比例在2-50。2. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于所述半导 体激光器芯片的宽度为100-500 ym，发光增益区域的宽度为芯片宽度的20% -80%。3. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于所述沟槽 的截面形状为方形、梯形或半圆形。4. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于所述的2 个沟槽形状、尺寸相同。5. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于沟槽开口 的宽度为5-50 ym，占芯片宽度的总比例控制在5-30%。6. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于所述沟 槽的深度为〇. 5-5 ym，沟槽的宽度和深度的比例在2-50 ;优选沟槽的宽度和深度的比例在 10-20〇7. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于沟槽的开 口宽度为15-30 y m，深度为1-2 y m。8. 如权利要求1所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于是在半导 体基片上采用金属有机气相外延法顺次生长第一包覆层、第一光波导层、发光活性层、第二 光波导层和第二包覆层；利用光刻工艺在芯片表面进行刻蚀形成2个沟槽，沟槽之间余留 部分形成发光增益区域；再利用气相外延生长的方法沉积阻隔层，中间部分不沉积，以留出 发光增益区域的电注入窗口，即发光增益区域正上方为电流注入区域；最后沉积P面电接 触层和N面电接触层，形成芯片结构；优选的，所述沟槽是利用光刻工艺在芯片表面进行刻 蚀，至少刻蚀掉所述沟槽区域的第二包覆层和适当厚度的第二光波导层；或者刻蚀到发光 活性层、第一光波导层、第一包覆层中的任一层，或者刻蚀到半导体基片层。9. 如权利要求1-8任一项所述的减少半导体激光器封装应力的芯片结构，其特征在于 所述半导体基片选自GaAs基片、SiC基片、InP基片或GaN基片。10. -种减少半导体激光器封装应力的方法，包括采用权利要求1-8任一项所述的芯 片结构，通过适当加大沟槽的开口宽度及调控开口宽度和深度比，使后续封装时的焊料充 分进入和浸润到沟槽内并减少了发光增益区域两侧的焊料，以保证芯片烧结面的导电导热 能力，从而降低烧结封装后产生的残余应力，使得通过焊料烧结到热沉上后的激光器芯片 的发光峰位单一且波长稳定。
【专利摘要】本发明涉及一种减少半导体激光器封装应力的芯片结构及减少封装应力的方法。所述芯片结构是在具有电流注入区域和发光增益区域的增益波导型半导体激光器结构中刻蚀出沿激光振荡方向延伸的2个沟槽，电流注入区域位于2个沟槽中间，通过适当加大沟槽的开口宽度及调控开口宽度和深度比，使后续封装时的焊料充分进入和浸润到发光增益区域两侧的沟槽内并减少了发光增益区域两侧的焊料，残余应力明显降低，激射光波长单一且稳定；同时改善导电导热能力。本发明方法不增加工序及制造成本，利于工业应用。
【IPC分类】H01S5/24
【公开号】CN105119143
【申请号】CN201510542021
【发明人】杨扬, 夏伟, 苏建, 徐现刚
【申请人】山东华光光电子有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月28日