[發(fā)明專利]集成激光器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110302598.X
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113113838B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軍;石文虎;李哲;張?zhí)烀?/a>;胡云;周秋桂
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢華工正源光子技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/0234;H01S5/12
• 代理公司: 北京匯澤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發(fā)明涉及一種集成激光器件，包括由下至上依次堆疊布設(shè)的硅支撐片層、硅光芯片層以及半導(dǎo)體激光器層，硅光芯片層集成有用于將半導(dǎo)體激光器層產(chǎn)生的熱量散出的散熱器，散熱器貼合硅支撐片層設(shè)置。本發(fā)明的一種集成激光器件的制備方法，包括S1，預(yù)先制作硅光芯片層，并在硅光芯片層中集成散熱器；S2，制作好硅光芯片層后，將硅光芯片層翻轉(zhuǎn)倒過來并結(jié)合至硅支撐片層上；S3，去掉硅光芯片層的硅襯底，留下氧化硅層在頂部，將半導(dǎo)體激光器層堆疊在硅光芯片層上；S4，對半導(dǎo)體激光器層進行后續(xù)加工以完成集成激光器件的制備。本發(fā)明通過集成散熱器，可以加強激光器散熱能力，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的溫度限制，提高激光性能，有望提升高溫下的總輸出功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種集成激光器件及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著硅光子學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，新的層和材料被集成到絕緣體上硅(SOI)晶圓上。鍺(Ge)是第一種通過外延生長在硅上的元素，用于制作高效光電探測器(PD)。最近，氮化硅(SiNx)層被單片集成在SOI層的頂部，用于提高表面光柵耦合器(SGCs)的效率和光譜帶寬或用于制作波長解復(fù)用器。同時，研究人員在將III-V半導(dǎo)體鍵合到Si上集成激光器方面也做了大量的工作。然而，由于集成的形貌不均勻和溫度的限制，標(biāo)準(zhǔn)的III-V-on-Si集成工藝(其中III-V鍵合在SOI的頂面上)很難容納其他材料層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種集成激光器件及其制備方法，至少可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的部分缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案：一種集成激光器件，包括由下至上依次堆疊布設(shè)的硅支撐片層、硅光芯片層以及半導(dǎo)體激光器層，所述硅光芯片層集成有用于將所述半導(dǎo)體激光器層產(chǎn)生的熱量散出的散熱器，所述散熱器貼合所述硅支撐片層設(shè)置。

進一步，所述硅光芯片層還集成有氧化硅以及頂層硅，所述氧化硅、所述頂層硅以及所述散熱器沿所述半導(dǎo)體激光器層至所述硅支撐片層的方向依次布設(shè)；所述半導(dǎo)體激光器層和所述頂層硅均貼合所述氧化硅設(shè)置，所述頂層硅和所述散熱器之間具有間隔，且所述半導(dǎo)體激光器層發(fā)射的光經(jīng)過所述氧化硅導(dǎo)至所述頂層硅。

進一步，所述硅光芯片層還包括正硅酸乙酯氧化硅，所述頂層硅和所述散熱器均置于正硅酸乙酯氧化硅中，所述半導(dǎo)體激光器層產(chǎn)生的熱量依次經(jīng)過所述氧化硅、所述頂層硅、所述正硅酸乙酯氧化硅以及所述散熱器，然后從所述硅支撐片層導(dǎo)出。

進一步，所述半導(dǎo)體激光器層包括激光器諧振腔，所述激光器諧振腔的出射面粘貼在所述氧化硅上。

進一步，所述硅光芯片層還集成有氮化硅。

本發(fā)明實施例提供另一種技術(shù)方案：一種成激光器件的制備方法，包括如下步驟：

S1，預(yù)先制作硅光芯片層，并在所述硅光芯片層中集成散熱器；

S2，制作好所述硅光芯片層后，將所述硅光芯片層翻轉(zhuǎn)倒過來并結(jié)合至硅支撐片層上；

S3，去掉所述硅光芯片層的硅襯底，將半導(dǎo)體激光器層堆疊在所述硅光芯片層上；

S4，對所述半導(dǎo)體激光器層進行后續(xù)加工以完成所述集成激光器件的制備。

進一步，制作所述硅光芯片層時，在硅襯底上從下至上依次生長氧化硅、頂層硅以及所述散熱器，所述頂層硅貼合所述氧化硅設(shè)置，所述硅光芯片層翻轉(zhuǎn)倒過來并結(jié)合至硅支撐片層上，所述頂層硅和所述散熱器之間具有間隔，去掉所述硅襯底，貼合半導(dǎo)體激光器層，且所述半導(dǎo)體激光器層發(fā)射的光經(jīng)過所述氧化硅導(dǎo)至所述頂層硅。進一步，采用正硅酸乙酯氧化硅封裝平面化工藝完成所述氧化硅、所述頂層硅以及所述散熱器的封裝，以完成所述硅光芯片層的制作。

進一步，在所述S1步驟中，制作所述硅光芯片層時，在所述硅光芯片層中集成氮化硅。

進一步，在所述S4步驟中，后續(xù)加工包括刻蝕所述半導(dǎo)體激光器層堆疊和電觸點。