[发明专利]一种适用于倒焊装的半导体激光器芯片结构

说明书

技术领域

本发明设计半导体激光器技术领域，特别是一种适用于倒焊装的半导体激光器。

背景技术

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件。目前的半导体激光器几乎可以覆盖从紫外光到长波红外的波长范围。半导体激光器是实用中最重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面以及获得了广泛的应用。高功率半导体激光器一般是指单管激光器(＞1W)、激光线阵(＞10W)、激光叠阵以及半导体激光光纤耦合模块，发射波长主要在650nm-1550nm之间。由于高功率半导体激光器在工业和军用领域都有非常重要的应用，因此世界各发达国家都将其列入重点研究的现代化光电子技术之一。

尽管目前半导体激光器的电光转换效率很高，但对于高功率单管芯半导体激光器而言，器件在注入电流较高的情况下，产生的废热依然是影响器件输出特性的主要因素，因此，高效地散热对于高功率半导体激光器而言还是必须地。在实际的器件制作中，大多数高功率半导体激光器都采用宽接触式的器件结构和倒焊装的方式进行，也就是外延层面(P型面)向下，这种结构使得半导体激光器的主要热源更加靠近热沉，从而达到快速散热的目的。但是，倒焊装的方式也有明显的缺点，即由于外延结构的厚度只有几微米且又与焊接所用的焊料紧邻，因此，在焊装器件的过程中以及器件在较大电流下工作时，由于焊料的熔化和熔化后的流动性，致使焊料从半导体管芯侧向爬升至外延结构中，从而造成短路现象，致使器件失效。当选用铟等软焊料时，上述现象更容易发生。

发明内容

为了克服已有单管芯边发射激光器的焊装技术不足和结构缺陷，本发明的目的在于提高管芯在焊装过程中的抗压能力以及散热能力，并有效地抑制由于焊料爬升引起的短路现象，提高器件的可靠性。

本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于倒焊装的半导体激光器单管芯结构。

为了解决上述问题，本发明提出了一种适用于倒焊装的半导体激光器，包括：

一衬底层(1)，该衬底用于支撑半导体激光器各层外延材料，并作为激光器的N面电极接触层，衬底是N型砷化镓材料；

一缓冲层(2)，该缓冲层制作在衬底(1)上，为N-砷化镓材料；

一N型包覆层(3)，该N型包覆层制作在缓冲层(2)上，为N型铝镓砷材料；

一下波导层(4)，该下波导层制作在N型包覆层(3)上，为铝镓砷材料；

一有源区(5)，该有源区制作在下波导层(4)上，为单量子阱层，为镓砷磷材料；

一上波导层(6)，该上波导层制作在有源区(5)上，为铝镓砷材料；

一P型包覆层(7)，该P型包覆层制作在上波导层(6)上，为P型铝镓砷材料；

一过渡层(8)，该过渡层制作在P型包覆层(7)上，为P型砷化镓材料；

一P型接触层(9)，该P型接触层制作在过渡层(8)上，为P型砷化镓材料；

一脊型台面(10)，该脊型台面制作在管芯中心；

一电流限制沟道(11)，该电流限制沟道制作在脊型台面的两侧；

一分离沟道(12)，该分离沟道位于管芯的左右两侧。

其中脊型台面(10)为宽的结构，容易形成良好的欧姆接触，利于电流的注入，以提高激光器的输出功率。

其中电流限制沟道(11)的深度在P型接触层(9)之下，沟道内电阻大于脊型台面，容易限制注入电流的注入路径，提高器件的电光转换效率。

其中分离沟道(12)的深度在缓冲层(2)之下，沟道与台面的台阶容易阻止焊料的攀爬，避免因焊料爬升引起的短路现象，从而提高器件的可靠性。

附图说明

以下通过结合附图对具体实施例进行详细描述，进一步说明本发明的结构、特点，其中：

图1是根据本发明提出的半导体激光器管芯结构的剖面图和俯视图；

图2是根据本发明提出的半导体激光器焊装示意图。

具体实施方式

下面结合图1详细说明依据本发明具体实施例适用于倒焊装的半导体激光器的结构细节和焊装方法。

参阅图1，本发明一种适用于倒焊装的半导体激光器管芯结构，包括：

一衬底层1，用于支撑半导体激光器各层外延材料，并作为激光器的N面电极接触层，它是重掺杂N型砷化镓材料；