一种偏脊结构带有焊线图形的半导体激光器的制备方法与流程

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种偏脊结构带有焊线图形的半导体激光器的制备方法。

背景技术：

半导体激光器自问世以来，作为一种新型的光源，由于其体积小、功率高、寿命长、使用方便等优点，在光存储、光通信以及国防、医疗等领域备受青睐。脊波导激光器作为其中比较常见的半导体激光器，以简单的制作工艺，良好的重复性和稳定的产品参数等优点成为其中比较重要且占据主导的产品。

半导体芯片想要发光就需要从外部获得驱动芯片发光的电信号，这就需要通过金丝等连接布线与外接连接，因此就需要在芯片表面进行打线操作。通常的脊波导型的半导体芯片的基本机构如附图1所示，激光器的脊型位于半导体芯片的表面，脊型结构两边的部分可以作为电极焊盘的位置。但是随着集成技术的发展，其对芯片尺寸的要求越来越小，由于芯片尺寸的较小，造成芯片上面脊型结构两边的尺寸减小，在进行焊线操作的时候容易将金丝打线的焊盘打到脊型结构上面，造成芯片的坏死或者失效等，同时由于操作的误差，焊线位置在芯片表面的位置也会有变化，为了更好的进行金丝焊线的操作，也为了避免焊线造成芯片的失效，固定焊锡的位置即在芯片表面形成固定的焊线区域就非常的重要。

中国专利cn100459067c提供了一种减小电极焊盘部分的电容，同时对于实用性的电极焊盘尺寸能够进行特性抗阻控制的半导体衬底上的电极焊盘。在n-inp衬底上形成n-inp包层、i层、p-inp包层与p型接触层叠加而成的台面条纹型的光波导，在n-inp衬底上形成在光波导的附件具有台面状淀积部的绝缘性材料膜，将向光波导供给电信号的电极金属和布线金属分别配置在光波导和绝缘性材料膜之上，同时将电极焊盘配置在台面状淀积部的上面，使得n-inp衬底与电极焊盘具有规定的间隔。专利主要讲述的是减小在导电性的半导体衬底上制作的电极焊盘的电容，而且需要专门制备台面状淀积部分来配置电极焊盘。

中国专利cn100459331c讲述一种不对称的脊形波导氮化镓基半导体激光器，利用刻蚀的方法在平行于结的方向形成不对称脊形波导gan基激光器，该结构在脊形条宽较大时也可以实现激光器在基膜下工作，允许的脊形宽度大，再注入电流密度相同的情况下，可以增加注入电流，从而提高激光器在基膜工作时的输出功率。专利主要讲述的是gan基激光器的脊型结构本身的形状不对称，同时其p、n电极在芯片的同一面。

技术实现要素：

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种避免了金丝打线的时候会损伤管芯且避免管芯与管芯之间打线位置的差异的偏脊结构带有焊线图形的半导体激光器的制备方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种偏脊结构带有焊线图形的半导体激光器的制备方法，该半导体激光器的衬底及外延层从下至上依次包括衬底、下缓冲层、下限制层、下波导层、量子阱层、上波导层、上限制层、上缓冲层及欧姆接触层，包括如下步骤：

a)利用光刻掩膜版通过曝光、显影及腐蚀的工序在衬底及外延层上刻蚀出两个沟槽ⅰ，两个沟槽ⅰ之间形成凸起的脊型结构，两个沟槽ⅰ的外侧分别形成肩部ⅰ和肩部ⅱ，所述肩部ⅱ的宽度大于肩部ⅰ的宽度；

b)利用光刻掩膜版通过曝光、显影及腐蚀的工序在肩部ⅱ中刻蚀出沟槽ⅱ，沟槽ⅱ将肩部ⅱ分割成左右两部分，位于内侧的分割后的肩部ⅱ的宽度与脊型结构的宽度相匹配；

c)在肩部ⅰ、脊型结构以及肩部ⅱ的外表面生长介质膜ⅰ，在脊型结构上端面的介质膜ⅰ上通过光刻机腐蚀工艺制备出电流注入窗口；

d)在介质膜ⅰ的表面生长p面电极；

e)在沟槽ⅱ两侧的肩部ⅱ的上端面上制备金丝焊线位置图形，将金丝焊线位置图形作为金丝打线的位置；

f)在p面电极上表面上除金丝焊线位置图形之外的区域生长一层介质膜ⅱ。

优选的，步骤a)中的腐蚀工艺为湿法腐蚀或干法刻蚀。

优选的，步骤c)中介质膜ⅰ的厚度为1000埃-2000埃。

优选的，步骤a)中两个沟槽ⅰ的宽度及深度均相等。

优选的，沟槽ⅱ与脊型结构之间的间距与肩部ⅰ的宽度相等，沟槽ⅱ的宽度与沟槽ⅰ的宽度差小于等于30%。

优选的，步骤e)中金丝焊线位置图形的宽度大于90um。

优选的，步骤f)中介质膜ⅱ由或材料制成。

本发明的有益效果是：由于制备的肩部ⅰ与肩部ⅱ不等宽，使脊型结构不在位于芯片的正中间，在较宽的肩部ⅱ上可以有充裕的空间先设置好金丝焊线位置图形，后其在金丝焊线位置图形上进行金丝打线就有效避免了损伤管芯的情况发生，有效避免金丝打线时造成管芯坏死或者失效的情况发生。同时由于在脊型结构上制备了电流注入窗口，即标记了出光面，便于后续封装。由于在较宽的肩部ⅱ中制备出沟槽ⅱ，从而避免了由于肩部ⅱ相对肩部ⅰ较宽导致电流注入时候不均匀的情况。由于在激光器芯片表面除去金丝焊线位置图形之外的区域生长一层介质膜ⅱ，因此可以保护芯片不被损伤。

附图说明

图1为传统的激光器芯片的剖面结构示意图；

图2为本发明的激光器芯片的剖面结构示意图；

图中，1.衬底及外延层2.肩部ⅰ3.肩部ⅱ4.脊型结构5.沟槽ⅰ6.介质膜ⅰ7.p面电极8.沟槽ⅱ9.金丝焊线位置图形10.电流注入窗口11.介质膜ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对本发明做进一步说明。

一种偏脊结构带有焊线图形的半导体激光器的制备方法，该半导体激光器的衬底及外延层1从下至上依次包括衬底、下缓冲层、下限制层、下波导层、量子阱层、上波导层、上限制层、上缓冲层及欧姆接触层，包括如下步骤：

a)利用光刻掩膜版通过曝光、显影及腐蚀的工序在衬底及外延层1上刻蚀出两个沟槽ⅰ5，两个沟槽ⅰ5之间形成凸起的脊型结构4，两个沟槽ⅰ5的外侧分别形成肩部ⅰ2和肩部ⅱ3，肩部ⅱ3的宽度大于肩部ⅰ2的宽度；

b)利用光刻掩膜版通过曝光、显影及腐蚀的工序在肩部ⅱ3中刻蚀出沟槽ⅱ8，沟槽ⅱ8将肩部ⅱ3分割成左右两部分，位于内侧的分割后的肩部ⅱ3的宽度与脊型结构4的宽度相匹配；

c)在肩部ⅰ2、脊型结构4以及肩部ⅱ3的外表面生长介质膜ⅰ6，在脊型结构4上端面的介质膜ⅰ6上通过光刻机腐蚀工艺制备出电流注入窗口10；

d)在介质膜ⅰ6的表面生长p面电极7；

e)在沟槽ⅱ8两侧的肩部ⅱ3的上端面上制备金丝焊线位置图形9，将金丝焊线位置图形9作为金丝打线的位置；

f)在p面电极7上表面上除金丝焊线位置图形9之外的区域生长一层介质膜ⅱ11。

由于制备的肩部ⅰ2与肩部ⅱ3不等宽，使脊型结构4不在位于芯片的正中间，在较宽的肩部ⅱ3上可以有充裕的空间先设置好金丝焊线位置图形，后其在金丝焊线位置图形上进行金丝打线就有效避免了损伤管芯的情况发生，有效避免金丝打线时造成管芯坏死或者失效的情况发生。同时由于在脊型结构4上制备了电流注入窗口10，即标记了出光面，便于后续封装。由于在较宽的肩部ⅱ3中制备出沟槽ⅱ8，从而避免了由于肩部ⅱ3相对肩部ⅰ2较宽导致电流注入时候不均匀的情况。由于在激光器芯片表面除去金丝焊线位置图形9之外的区域生长一层介质膜ⅱ11，因此可以保护芯片不被损伤。

实施例1：

步骤a)中的腐蚀工艺为湿法腐蚀或干法刻蚀。

实施例2：

步骤c)中介质膜ⅰ6的厚度为1000埃-2000埃。

实施例3：

步骤a)中两个沟槽ⅰ5的宽度及深度均相等。

实施例4：

沟槽ⅱ8与脊型结构4之间的间距与肩部ⅰ2的宽度相等，沟槽ⅱ8的宽度与沟槽ⅰ5的宽度差小于等于30%。

实施例5：

步骤e)中金丝焊线位置图形9的宽度大于90um。

实施例6：

步骤f)中介质膜ⅱ11由或材料制成。