[發(fā)明專利]一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉及制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710940135.X | 申請日： | 2017-10-11 |
| 公開（公告）號： | CN109659809A | 公開（公告）日： | 2019-04-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐建衛(wèi) | 申請（專利權(quán)）人： | 上海矽安光電科技有限公司 |
| 主分類號： | H01S5/024 | 分類號： | H01S5/024 |
| 代理公司： | 上海宏京知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31297 | 代理人： | 周高 |
| 地址： | 200233 上海市徐匯*** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 硅熱沉 高頻激光器 氮化硅層 硅片 大功率半導(dǎo)體 制備 封裝 二氧化硅層 金屬電路 熱導(dǎo)率 錫層 背面 光電子領(lǐng)域 電路連接 工藝周期 拋光 通孔 制作 | ||
一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉及制備方法，涉及光電子領(lǐng)域，其中硅熱沉包括一硅片，所述硅片的正、反面均拋光，硅片的正面上方由下往上依次設(shè)有第一二氧化硅層、第一氮化硅層，硅片的反面下方由上往下依次設(shè)有第二二氧化硅層、第二氮化硅層，所述第一氮化硅層上制作有金屬電路，所述第二氮化硅層上制作有背面金錫層，該金屬電路與背面金錫層之間由通孔電路連接，本發(fā)明的目的在于，提出一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉及制備方法，通過改變硅熱沉結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明具有熱導(dǎo)率相差不大(硅熱導(dǎo)率：148W/m/℃)而成本更加低廉，工藝周期更短，特別是能滿足高頻激光器的需求。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光電子領(lǐng)域，具體涉及一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉及制備方法，主要用于解決大功率半導(dǎo)體激光器散熱封裝問題。
背景技術(shù)
散熱技術(shù)是光電子和微電子器件封裝技術(shù)的重要組成部分，尤其對于半導(dǎo)體器件來說，由于溫度對半導(dǎo)體材料的禁帶寬度、帶邊吸收和發(fā)射帶等物理特性有重要影響，體現(xiàn)在宏觀上，即器件的基本光電特性如功率、電流特性、光譜曲線等隨著溫度會發(fā)生較大的變化，如對于大功率半導(dǎo)體激光器列陣器件來說，隨著器件溫度的升高，斜率效率降低、輸出功率減少、中心波長產(chǎn)生紅移，這些特性的變化對于實際應(yīng)用極為不利。所以如何將器件工作中產(chǎn)生的廢熱耗散掉是半導(dǎo)體光電子和微電子器件研究中重要的方向之一。
針對散熱問題，通常采用高導(dǎo)熱性能的金屬材料作為熱沉進行封裝，比如無氧銅或紫銅。但是在某些場合中需要對器件散熱的同時還需進行絕緣，這時常采用的熱沉材料有氮化鋁陶瓷。首先將陶瓷材料進行雙面拋光，然后雙面金屬化，用陶瓷劃片設(shè)備將陶瓷劃開，焊接激光器芯片，最后引出正負電極。常用陶瓷是氮化鋁陶瓷，氮化鋁陶瓷屬于共價化合物，自擴散系數(shù)很小，難于燒結(jié)致密，且雜質(zhì)等各種缺陷的存在對其熱導(dǎo)率影響很大。中國專利文獻CN103166105A公開了一種用于大功率半導(dǎo)體激光器封裝用的硅熱沉及制備方法，其發(fā)明具有熱導(dǎo)率相差不大而成本低廉、散熱效果更好的優(yōu)點，但是其二氧化硅絕緣層總厚度達到6000?！?微米，在實際的熱氧化工藝來制作絕緣層時，花費時間長，效率低，耗費的原材料量大，同時也不能滿足高頻激光器的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉及制備方法，通過改變硅熱沉結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明具有熱導(dǎo)率相差不大(硅熱導(dǎo)率：148W/m/℃)而成本更加低廉，工藝周期更短，特別是能滿足高頻激光器的需求，其技術(shù)方案如下：
一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉，包括一硅片，所述硅片的正、反面均拋光，硅片的正面上方由下往上依次設(shè)有第一二氧化硅層、第一氮化硅層，硅片的反面下方由上往下依次設(shè)有第二二氧化硅層、第二氮化硅層，所述第一氮化硅層上制作有金屬電路，所述第二氮化硅層上制作有背面金錫層，該金屬電路與背面金錫層之間由通孔電路連接。
進一步地，所述硅片的厚度為200~1000微米。
進一步地，所述第一、二二氧化硅層的厚度為100~2000埃，所述第一、二二氧化硅層為第一、二氮化硅層的應(yīng)力緩解層。
進一步地，所述第一、二氮化硅層的厚度為1000埃~1微米，所述第一、二氮化硅層為絕緣層。
進一步地，所述背面金錫層的厚度為1~5微米。
一種大功率半導(dǎo)體高頻激光器封裝用的硅熱沉的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：取一厚度為200~1000微米的硅片，且其正、反面均拋光處理；
步驟二：清洗；
步驟三：用熱氧化設(shè)備在硅片正、反面分別生長第一、二二氧化硅層，其厚度均在100~2000埃；
步驟四：在第一、二二氧化硅層上用PECVD工藝再分別生長第一、二氮化硅層，其厚度均為1000埃~1微米；
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