[发明专利]高效散热型半导体激光器及其制作方法

说明书

本发明提供一种高效散热型半导体激光器及其制作方法，其中的半导体激光器包括衬底，在衬底上依次制备形成导电层、下波导结构层、发光层和上波导结构层，在上波导结构层上制备形成上电极，在导电层上制备形成下电极，在衬底内刻蚀形成供制冷液体流动的微通道，在衬底的底部键合有将制冷液体密封在微通道内的键合材料层。本发明将供制冷液体流动的微通道制备在衬底的内部，缩短制冷液体与发光层之间的距离，从而提高发光层的散热速度。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种高效散热型半导体激光器及其制作方法。

背景技术

高功率半导体激光器因具有体积小、效率高等独特的优势，近年来在固体激光泵浦、激光加工等领域具有广泛的应用。虽然半导体激光器的效率已经高达55％以上，然而其工作时产生的热效应仍然非常严重。并且如果产生的废热不及时导出，则激光器的工作性能将很快面临热衰减效应，器件功率、效率快速下降，严重时会导致半导体激光器出光面失效，对激光器造成损坏。

为解决高功率半导体激光器的散热问题，一般将半导体激光器采用焊料焊接的方式集成到热沉(例如氮化硅、铜等材料)上，然后再对热沉进行水冷散热。目前比较快的散热方式包括在热沉中制备微通道，通过在微通道中通入流动的制冷液体，实现对热沉的散热。然而半导体激光器中发光层的厚度非常薄，并且发光层与热沉之间间隔着比发光层厚度厚几十倍的热沉材料，制约着发光层的散热速度。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种高效散热型半导体激光器及其制作方法，以动态虚拟掩膜激光线扫代替点扫的加工方式，提高加工效率且不受到边缘光学衍射效应的影响。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供的高效散热型半导体激光器，包括衬底，在衬底上依次制备形成导电层、下波导结构层、发光层和上波导结构层，在上波导结构层上制备形成上电极，在导电层上制备形成下电极，在衬底内刻蚀形成供制冷液体流动的微通道，在衬底的底部键合有将制冷液体密封在微通道内的键合材料层。

优选地，微通道的排布形式为直通道或弯曲通道。

优选地，弯曲通道的排布形式为回字形通道或S形通道。

本发明提供的高效散热型半导体激光器的制作方法，包括如下步骤：

S1、在衬底上依次制备形成导电层、下波导结构层、发光层和上波导结构层，并在上波导结构层上制备形成上电极，在导电层上制备形成下电极；

S2、在衬底内刻蚀形成微通道，并在衬底的底部键合有将微通道密封的键合材料层。

优选地，在衬底内刻蚀形成微通道的过程中，包括如下步骤：

S201、在衬底的底部涂覆一层光刻胶；

S202、对光刻胶进行光刻形成掩模；

S203、利用掩模对衬底的底部进行光刻形成微通道；

S204、去除掩模。

优选地，衬底为砷化镓、氮化镓或碳化硅材料。

优选地，键合材料层为碳化硅、硅或金刚石材料。

与现有技术相比，本发明将供制冷液体流动的微通道制备在衬底的内部，缩短制冷液体与发光层之间的距离，从而提高发光层的散热速度。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的高效散热型半导体激光器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的一种微通道的排布形式示意图；

图3是根据本发明实施例提供的另一种微通道的排布形式示意图。