一种半导体激光器的生产方法与流程

本发明涉及一种半导体激光器的生产方法，属于半导体激光器芯片的技术领域。

背景技术：

半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长易于调制及价格低廉等优点，在工业、医疗和军事领域得到了广泛的应用(如材料加工、光纤通讯、激光测距、目标指示、激光制导、激光雷达、空间光通信等)。半导体激光器芯片需要经过封装才能使用，将激光器芯片封装到热沉上不仅能实现芯片的良好散热，而且通过封装能使芯片能更好的适应连接导线使用。现有技术中，封装的基本流程是在热沉上蒸镀焊料，再将激光器芯片放到焊料上高温合金，合金后再把热沉粘接到激光器管壳上，最后使用金丝或银丝球焊机在激光器芯片的p面或n面打线连接到管壳的焊脚上。球焊机打线过程中：金丝或银丝穿在尖端的劈刀内，劈刀的尖端压在激光器芯片的p面或n面上，给予劈刀超声功率和一定的压力通常会造成激光器芯片破裂或出现打电极现象，使激光器芯片失效。

在大功率巴条封装时，有一种铜带焊接工艺，在巴条的表面设置铜带，在激光器芯片表面通过金属共晶焊技术，在高压、高温下使铜带表面金属层和激光器芯片表面金属层共熔实现焊接；该技术中的高压工艺容易造成激光器芯片破裂，另外，铜带的面积较大容易产生焊接空洞，造成激光器失效。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体激光器的生产方法。

本发明的技术方案为：

一种半导体激光器的生产方法，包括步骤如下：

1)制作激光器基底，在所述激光器基底的表面蒸镀金属导电层；

2)在激光器基底表面涂光刻胶，使用光刻板曝光，得到均匀排列的横向槽和纵向槽；

3)光刻胶显影；去掉横向槽和纵向槽中的光刻胶，其他区域光刻胶保护；

4)去掉横向槽和纵向槽内的金属导电层；刻蚀横向槽和纵向槽内的激光器基底，刻蚀深度≥10um；

5)清洗激光器基底，将p面朝下的激光器芯片封装到激光器基底上，激光器芯片的出光面探出横向槽下侧边0～10um，激光器芯片的右侧边在纵向槽左侧边的内侧10～50um；

6)在激光器基底表面涂光刻胶，通过光刻板曝光，得到长方形区域；所述长方形区域的左侧边跨过激光器芯片右侧边30～50um，长方形区域的右侧边跨过所述纵向槽的右侧边30～50um；长方形区域的上侧边在激光器芯片上侧边内侧30～50um，长方形区域的下侧边在激光器芯片下侧边内侧30～50um；显影后，激光器基底表面长方形区域外的区域光刻胶保护；

7)在激光器基底表面生长绝缘膜，厚度≥0.02um，生长后剥离表面光刻胶，仅在所述长方形区域内保留绝缘膜；

8)在激光器基底表面涂光刻胶，通过光刻板曝光，得到长方形蒸镀金属区，长方形蒸镀金属区的左侧边与激光器芯片的左侧边距离≥30um，长方形蒸镀金属区的右侧边跨过所述纵向槽的左侧边100um～500um；显影后所述长方形蒸镀金属区内没有光刻胶保护；

9)在激光器基底表面蒸镀金属层，金属层厚度≥0.5um，蒸镀金属层后将光刻胶剥离去除；

10)切割得到单个激光器芯片；以所述纵向槽为边界，纵向槽的左侧为激光器芯片正电极，纵向槽的右侧为激光器芯片负电极。

根据本发明优选的，所述步骤1)中的激光器基底为绝缘材料。进一步的，所述绝缘材料为绝缘硅片、sic或aln。

根据本发明优选的，所述步骤1)中，所述激光器基底为圆形，直径为2英寸～4英寸，厚度为200～400um；所述金属导电层的厚度为1～4um。

根据本发明优选的，所述步骤2)中，所述横向槽的宽度为30～40um，所述纵向槽的宽度为10～50um，横向槽之间的间隔为2～3mm，纵向槽之间的间隔为2～3mm；

根据本发明优选的，所述步骤4)中，横向槽和纵向槽内的金属导电层通过化学腐蚀的方法去除；通过icp刻蚀工艺刻蚀横向槽和纵向槽内的激光器基底；

根据本发明优选的，所述步骤5)中，将p面朝下的激光器芯片用铟或银浆封装到激光器基底上。

根据本发明优选的，所述步骤7)中，所述绝缘膜的材质为sio2或氮化硅、al2o3或氧化钛。

根据本发明优选的，所述步骤10)中，横向切割在所述横向槽的中间位置，纵向切割在长方形蒸镀金属区域的边缘处。

本发明的有益效果为：

1.本发明针对现有激光器封装工艺，提供一种免打线半导体激光器结构及制作方法，可省去球焊机焊接过程或共晶焊过程，直接连接导线使用；该发明工艺简单，适合批量制作、成本低；

2.本发明所述半导体激光器的生产方法，利用特定位置开槽、绝缘处理，并使用金属蒸镀方法实现激光器n面大面积与激光器基底之间的连接，可直接在激光器基底上连接导线使用，省去了传统球焊机的焊接过程，避免了因球焊机焊接导致的芯片破损、焊接空洞、焊接不牢等现象。

附图说明

图1为本发明所述横向槽和纵向槽的结构示意图；

图2为刻蚀激光器基底后激光器基底的截面示意图；

图3为激光器芯片封装到激光器基底上的示意图；

图4为光刻得到长方形区域的示意图；

图5为在长方形区域内生长绝缘膜的示意图；

图6为光刻得到长方形蒸镀金属区的示意图；

图7为在激光器基底表面蒸镀金属层的示意图；

图8为切割示意图；

图9为单个激光器芯片的示意图；

其中，1、激光器基底；2、横向槽；3、纵向槽；4、金属导电层；5、激光器芯片；6、长方形区域；7、光刻胶；8、绝缘膜；9、长方形蒸镀金属区；10、金属层；11、激光器芯片正电极；12、激光器芯片负电极。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种半导体激光器的生产方法，包括步骤如下：

1)制作激光器基底1，在所述激光器基底1的表面蒸镀金属导电层4；所述激光器基底1为绝缘硅片；所述激光器基底1为圆形，直径为2英寸，厚度为200um；所述金属导电层4的厚度为1um。

2)在激光器基底1表面涂光刻胶7，使用光刻板曝光，得到均匀排列的横向槽2和纵向槽3；

所述横向槽2的宽度为30um，所述纵向槽3的宽度为30um，横向槽2之间的间隔为2mm，纵向槽3之间的间隔为2mm；如图1所示；

3)光刻胶显影；去掉横向槽2和纵向槽3中的光刻胶，其他区域光刻胶保护；

4)去掉横向槽2和纵向槽3内的金属导电层4；刻蚀横向槽2和纵向槽3内的激光器基底1，刻蚀深度≥10um；断面如图2所示；横向槽2和纵向槽3内的金属导电层4通过化学腐蚀的方法去除；通过icp刻蚀工艺刻蚀横向槽2和纵向槽3内的激光器基底1；

5)清洗激光器基底1，将p面朝下的激光器芯片5封装到激光器基底1上，激光器芯片5的出光面探出横向槽2下侧边0.1um，激光器芯片5的右侧边在纵向槽3左侧边的内侧10um；如图3所示。将p面朝下的激光器芯片5用银浆封装到激光器基底1上。

6)在激光器基底1表面涂光刻胶，通过光刻板曝光，得到长方形区域6；所述长方形区域6的左侧边跨过激光器芯片5右侧边30um，长方形区域6的右侧边跨过所述纵向槽3的右侧边30um；长方形区域6的上侧边在激光器芯片5上侧边内侧30um，长方形区域6的下侧边在激光器芯片5下侧边内侧30um；显影后，激光器基底1表面长方形区域6外的区域光刻胶保护；如图4所示；

7)在激光器基底1表面生长绝缘膜8，厚度为0.03um，生长后剥离表面光刻胶，仅在所述长方形区域6内保留绝缘膜8；断面如图5所示；所述绝缘膜8为sio2膜；

8)在激光器基底1表面涂光刻胶，通过光刻板曝光，得到长方形蒸镀金属区9，长方形蒸镀金属区9的左侧边与激光器芯片5的左侧边距离为60um，长方形蒸镀金属区9的右侧边跨过所述纵向槽3的左侧边100um；显影后所述长方形蒸镀金属区9内没有光刻胶保护；如图6所示；

9)在激光器基底1表面蒸镀金属层10，金属层10厚度为0.5um，蒸镀金属层10后将光刻胶剥离去除；断面如图7所示；

10)切割得到单个激光器芯片5；以所述纵向槽3为边界，纵向槽3的左侧为激光器芯片正电极11，纵向槽3的右侧为激光器芯片负电极12。断面如图9所示。

横向切割在所述横向槽2的中间位置，纵向切割在长方形蒸镀金属区域9的边缘处。按照图8所示虚线切割。