一种面射型激光器芯片的散热结构及其制作方法与流程

本发明涉及激光器领域，尤其涉及面射型激光器。

背景技术：

由于大功率面射型激光器再3d传感与特殊工业加热等应用突破,目前对大功率面射型激光器的散热结构要求也越来越高,目前为了能做好有效的散热管理,目前常用的方案有

1.芯片整体厚度的减少:将芯片最终厚度减薄到100um甚至75um,直接减少了芯片的热阻但是在后期加工时却容易破片使良率下降；

2.外延结构的调整；采用高导热系数的外延材料,此方式只能减少局部的热阻且因为外延层很薄,因此改善的效益不大；

3.使用高导热系数的封装基版:从钻石膜镀层基版,到金属/陶瓷基版,目的都在增加散热,缺点就是成本高昂。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题是改进面射型激光器芯片本身散热的能力,使芯片本身热阻有效下降,降低整体封装所需要的成本。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种面射型激光器芯片的散热结构，所述芯片背向发光面的一侧设置有向着靠近发光面方向延伸的开孔，孔中填充具有高导热系数的材料，使得芯片整体的热阻下降。

在一较佳实施例中：所述孔为多个，呈现阵列排布。

在一较佳实施例中：所述多个孔远离发光面的一端相互独立或者彼此连通。

在一较佳实施例中：所述孔为一个。

在一较佳实施例中：所述高导热材料为金属或散热膏。

本发明还提供了一种面射型激光器芯片散热结构的制作方法，包括如下步骤：

1)对面射型激光器晶圆进行减薄；

2)用光刻技术在面射型激光器晶圆背向发光面的一侧定义出图形,然后使用干法蚀刻或者湿法蚀刻进行挖孔；

3)对孔中填充高导热散热材料；

4)将面射型激光器芯片背向发光面的一侧进行平整化；

5)对面射型激光器晶圆进行切割，形成多个面射型激光器芯片。

在一较佳实施例中：在步骤2中，孔的底部与面射型激光器晶圆的外延层之间的厚度在数微米--数十微米之间。

在一较佳实施例中：在步骤3中，填充高导热材料指的是用溅镀、蒸镀、电镀或者化学镀对孔中填入金属。

在一较佳实施例中：在步骤3中，填充高导热材料指的是旋涂填入散热膏或其他高导热系数材料

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

一般半导体导热系数在0.55-1.3wcm-1℃-1,以100微米厚的面射型激光器而言热阻约在0.0182w/cm².k。采用本发明的结构可将面射型激光器芯片的背部更换为铜等高导热系数的材料,假设整体芯片厚度维持100um,孔的底部与外延层之间的厚度为20um,剩下80um采用铜填入,则热阻可以下降到约0.0057w/cm².k，约为原来的三分之一,如此一来可有效增加芯片本身散热能力,增加大电流操作的性能。

附图说明

图1为本发明优选实施例中孔为阵列排布的小孔时，散热结构的结构图；

图2为本发明优选实施例中孔为单个的大孔时，散热结构的结构图；

图3为本发明优选实施例中孔为阵列排布的小孔，并且在远离发光面一端彼此相互连接时，散热结构的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述说明。

本实施里提供了一种面射型激光器芯片散热结构的制作方法，包括如下步骤：

1)对面射型激光器晶圆进行减薄；

2)用光刻技术在面射型激光器晶圆背向发光面的一侧定义出图形,然后使用干法蚀刻或者湿法蚀刻进行挖孔；通过干法蚀刻或者湿法蚀刻工艺可以让孔的底部与面射型激光器晶圆的外延层之间的厚度在数微米--数十微米之间，这样就使得孔的底部和面射型激光器晶圆的外延层之间的距离很近，有利于热传导的形成。

如图1-3所示，孔可以是多个阵列排布的小孔也可以是单个大孔，根据需要自行设置即可。多个小孔可以是彼此完全独立的小孔，也可以是在远离发光面一端彼此相互连接的小孔，这样填充的空间比完全独立的小孔要大一点。

3)对孔中填充高导热散热材料；填充高导热材料指的是用溅镀、蒸镀、电镀或者化学镀对孔中填入金属。或者是旋涂填入散热膏或其他高导热系数材料。

4)将面射型激光器芯片背向发光面的一侧进行平整化；

5)对面射型激光器晶圆进行切割，形成多个面射型激光器芯片。

得到的一种面射型激光器芯片的散热结构，所述芯片背向发光面的一侧设置有向着靠近发光面方向延伸的开孔，孔中填充具有高导热系数的材料，使得芯片整体的热阻下降。

具体来看，一般半导体导热系数在0.55-1.3wcm-1℃-1,以100微米厚的面射型激光器而言热阻约在0.0182w/cm².k。采用本发明的结构可将面射型激光器芯片的背部更换为铜等高导热系数的材料,假设整体芯片厚度维持100um,孔的底部与外延层之间的厚度为20um,剩下80um采用铜填入,则热阻可以下降到约0.0057w/cm².k，约为原来的三分之一,如此一来可有效增加芯片本身散热能力,增加大电流操作的性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种面射型激光器芯片散热结构的制作方法，包括如下步骤：1)对面射型激光器晶圆进行减薄；2)用光刻技术在面射型激光器晶圆背向发光面的一侧定义出图形,然后使用干法蚀刻或者湿法蚀刻进行挖孔；3)对孔中填充高导热散热材料；4)将面射型激光器芯片背向发光面的一侧进行平整化；5)对面射型激光器晶圆进行切割，形成多个面射型激光器芯片。本发明还提供了一种面射型激光器芯片的散热结构，所述芯片背向发光面的一侧设置有向着靠近发光面方向延伸的开孔，孔中填充具有高导热系数的材料，使得芯片整体的热阻下降。

技术研发人员：陈柏翰;邱宗德;蔡文必
受保护的技术使用者：厦门市三安集成电路有限公司
技术研发日：2018.09.30
技术公布日：2019.04.02