[发明专利]用于多电流注入区器件的倒装焊结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体光电器件制作技术领域，尤其是涉及一种用于多电流注入区器件的倒装焊结构及其制作方法。

背景技术

为保证半导体光电子器件(如超辐射发光二极管、半导体激光器等)在工作中有良好的散热及器件性能，通常采用外延面向下组装在热沉上的倒装焊结构。对于具有单个电流注入区的器件，倒装焊工艺能够有效提高器件有源区的散热特性，使器件在连续电流注入下稳定工作。然而，对于具有多个电流注入区的器件结构，通常使用的金属(如无氧铜)热沉无法满足各区之间的电学隔离，给多注入区器件的倒装焊工艺带来了困难。采用外延面向上组装在热沉上的正装焊工艺可以解决多注入区器件的电学隔离问题，但受限于正装焊结构较差的散热性能，连续工作时器件的性能(如输出功率)及其稳定性、可靠性都明显降低，并导致器件寿命的缩短。

发明内容

为克服上述多电流注入区器件工艺中存在的问题，本发明提供了一种用于多电流注入区器件的倒装焊结构及其制作方法，该结构和方法可有效改善器件的散热性能，提高器件的输出功率、稳定性和可靠性。该倒装焊结构和制作方法可应用于多注入区超辐射发光二极管、多注入区半导体激光器等半导体光电子器件。

本发明提供一种用于多电流注入区器件的倒装焊结构，该倒装焊结构包括：

一金属热沉；

一导热绝缘层，该导热绝缘层制作在金属热沉上；

一金属图形层，该金属图形层制作在导热绝缘层的表面，该金属图形层具有两个或两个以上分区；

一半导体器件芯片，该半导体器件芯片焊接在金属图形层上，该半导体器件芯片具有两个或两个以上电流注入区。

其中金属图形层上的金属图形分区与多电流注入区半导体器件芯片的电流注入区一一对应。

其中该半导体器件芯片为超辐射发光二极管或半导体激光器。

其中该导热绝缘层由氮化铝、金刚石、类金刚石、碳化硅、氧化铍的其中一种或它们的多种组合构成。

本发明提供一种用于多电流注入区器件的倒装焊结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一金属热沉，在其表面用等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射、分子束外延或金属有机化学汽相沉积制作导热绝缘层；

步骤2：在导热绝缘层的表面上依次淀积钛、铂、金，形成表面金属层；

步骤3：采用光刻工艺在表面金属层上制作金属图形，形成金属图形层；

步骤4：在金属图形层上电镀金属铟；

步骤5：将半导体器件芯片外延面向下组装到金属图形层上；

步骤6：将组装好的半导体器件芯片、金属图形层、导热绝缘层和金属热沉进行真空烧结，完成该多电流注入区器件倒装焊结构的制作。

其中金属图形层上的金属图形与多电流注入区半导体器件芯片的电流注入区一一对应。

其中该半导体器件芯片为超辐射发光二极管或半导体激光器。

其中该导热绝缘层由氮化铝、金刚石、类金刚石、碳化硅、氧化铍的其中一种或它们的多种组合构成。

本发明还提供一种用于多电流注入区器件的倒装焊结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：取一金属热沉，在其表面电镀金属铟；

步骤2：取一导热绝缘基片作为导热绝缘层；

步骤3：在导热绝缘层的上下表面蒸镀钛、铂、金，形成表面金属层；

步骤4：采用光刻工艺在导热绝缘层的其中一面的金属层上制作金属图形，形成金属图形层；

步骤5：在金属图形层上电镀金属铟；

步骤6：将导热绝缘层制作了金属图形的一面朝上组装到金属热沉上，将半导体器件芯片外延面向下组装到导热绝缘层上的金属图形层上；

步骤6：将组装好的半导体器件芯片、金属图形层、导热绝缘层和金属热沉进行真空烧结，完成该多电流注入区器件倒装焊结构的制作。

其中金属图形层上的金属图形与多电流注入区半导体器件芯片的电流注入区一一对应。

其中该半导体器件芯片为超辐射发光二极管或半导体激光器。

其中该导热绝缘层由氮化铝、金刚石、类金刚石、碳化硅、氧化铍的其中一种或它们的多种组合构成。

本发明的有益效果在于：本发明提供的是一种用于多电流注入区器件的倒装焊结构及其制作方法，该倒装焊结构确保了多电流注入区器件的各电极间的电学隔离。与外延面向上的正装焊结构相比缩短了器件发热区离热沉的距离，可以降低器件的热阻，缓解器件在连续电流注入下的自加热效应，有效提高器件的输出功率、稳定性和可靠性。

附图说明