CN117791297A - 半导体激光器的电极的制备方法及电极 - Google Patents

Abstract

本申请公开了半导体激光器的电极的制备方法及电极，该方法包括：对第一晶圆进行沉积处理，以使第一晶圆的表面附着第一金属膜，得到第二晶圆；对第二晶圆进行电镀处理，以使第一金属膜上附着第二金属膜，得到第三晶圆，其中，第三晶圆已剥离光刻胶；对第三晶圆依次进行涂光刻胶和光刻处理，以形成第二光刻图形，得到第四晶圆；对第四晶圆进行沉积处理，以使第四晶圆的表面附着第三金属膜，对附着第三金属膜的第四晶圆进行剥离处理，得到半导体激光器的电极。通过电镀方式在第一金属膜外又附着第二金属膜，使得第一金属膜和第二金属膜贴合紧密，相当于加厚了第一金属层，使得金属电极的热容量变大，提高了半导体激光器的电极散热性。

Description

半导体激光器的电极的制备方法及电极

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体激光器的电极的制备方法及电极。

背景技术

目前半导体激光器芯片的电极制作，多采用的是金属半导体的欧姆接触方式，金属与P型半导体和N型半导体接触时，两种材料间的势垒并不相同。故为了金属与半导体之间形成欧姆接触，降低接触势垒，必须选取合适的工艺和金属材料。

金属与半导体形成欧姆接触的工艺目前业内主要有三种，电子束蒸发、热蒸发与磁控溅射。电子束蒸发与热蒸发的原理类似，其中电子束蒸发是利用电子枪产生的电子撞击金属靶材，将金属加热至气态，随后附着到半导体表面；热蒸发则是利用钨丝对靶材进行加热。这两种方式加热的金属原子在设备中具有一定的方向性，例如运动方向垂直于晶圆表面与半导体进行接触，而脊波导往往呈现倒台形状，这使得金属原子接触到脊波导下方区域的几率减小，形成空腔，如图1所示，脊波导下放区域存在空腔不利于激光器芯片的散热。磁控溅射工艺，是将惰性气体例如氩气、氮气等气体电离至等离子状态，在磁场的作用下轰击金属靶材，被轰击出来的金属原子会四处运动最终附着到半导体表面。这种方式撞击出来的金属原子是各项同性的，运动不具有特定的方向性，故脊波导正面，侧壁都能够均匀的附着上金属原子的，但磁控溅射的合金效果比较差，这会使金属与半导体欧姆接触位置的电阻增大，使得激光器芯片的发热量增多。

综上，金属与半导体形成欧姆接触的工艺方法制作的半导体激光器的电极散热性比较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半导体激光器的电极的制备方法及电极，主要目的在于解决现有的金属与半导体形成欧姆接触的工艺方法制作的半导体激光器的电极散热性比较差的问题。

为解决上述问题，本申请提供一种半导体激光器的电极的制备方法，包括：

对第一晶圆进行沉积处理，以使所述第一晶圆的表面附着第一金属膜，得到第二晶圆，其中，所述第一晶圆上形成有第一光刻图像和脊波导；

对第二晶圆进行电镀处理，以使所述第一金属膜上附着第二金属膜，得到第三晶圆，其中，所述第三晶圆已剥离光刻胶；

对第三晶圆依次进行涂光刻胶处理和光刻处理，以形成第二光刻图形，得到第四晶圆；

对第四晶圆进行沉积处理，以使所述第四晶圆的表面附着第三金属膜，对附着第三金属膜的第四晶圆进行剥离处理，得到半导体激光器的电极。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述对第二晶圆进行电镀处理，包括：

将阳极和所述第二晶圆浸没在电镀槽中的电镀液内，所述阳极被配置成与所述第二晶圆的表面相对，在所述第二晶圆和所述阳极之间进行具有恒定电流值的电镀电流的供给。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述电镀液的温度范围为110-150℃，所述第二晶圆表面通过的电流密度范围为2.0-4.0mA/cm²，所述第二金属膜的厚度范围为0.3-0.7um。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述对第一晶圆进行沉积处理，包括：

采用电子束蒸发方式、热蒸发方式或磁控溅射方式在所述第一晶圆的表面镀成第一金属膜。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述对第四晶圆进行沉积处理，包括：

采用电镀方式或化学镀方式在所述第四晶圆的表面镀成第三金属膜。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述第三金属膜的厚度范围为0.8-1.2um。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述对第一晶圆进行沉积处理之前，所述电极制备方法还包括：

提供衬底，对所述衬底进行光刻胶涂敷处理，其中，所述衬底形成有脊波导；

对涂敷光刻胶后的衬底进行曝光和显影处理，形成第一光刻图像，得到第一晶圆。

在本发明的一个实施例中，可选地，在对第二晶圆进行电镀处理之前，对第二晶圆进行光刻胶剥离处理或在对第二晶圆进行电镀处理之后，对附着第二金属膜的晶圆进行光刻胶剥离处理。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述对第三晶圆进行涂光刻胶处理和光刻处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆，包括：

对所述第三晶圆进行光刻胶涂敷处理；

对光刻胶涂敷处理后的晶圆进行曝光和显影处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆。

在本发明的一个实施例中，可选地，所述第一金属膜包含由下向上的第一层膜和第二层膜，所述第一层膜的金属为锌、钛或铬中的任一种，所述第二层膜的金属为金。

本申请还提供一种半导体激光器的电极，包括：

衬底，所述衬底上设有脊波导；

隔离层，所述隔离层设置于所述衬底的表面和所述脊波导的侧面；

第一金属层，所述第一金属层附着在所述衬底的表面和所述脊波导的侧面；

第二金属层，所述第二金属层附着在所述第一金属层上；

第三金属层，所述第三金属层附着在所述第二金属层的部分区域上。

本申请中的有益效果：本发明提供的一种半导体激光器的电极的制备方法及电极，在晶圆表面附着第一金属膜后，通过电镀方式在第一金属膜外又附着第二金属膜，使得第一金属膜和第二金属膜贴合紧密，相当于加厚了第一金属膜，使得金属电极的热容量变大，提高了半导体激光器电极的散热能力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明示例性实施例的一种半导体激光器的电极的脊波导下方区域的空腔的示意图。

图2为本发明示例性实施例的一种半导体激光器的电极的制备方法的流程图。

其中，

图1的标号如下：1-衬底；2-二氧化硅绝缘层；3-第一金属膜；4-欧姆接触点；5-空腔。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合图2描述根据本发明一些实施例提出的半导体激光器的电极的制备方法。

在一个实施例中，如图2所示，一种半导体激光器的电极的制备方法，包括：

102：对第一晶圆进行沉积处理，以使第一晶圆的表面附着第一金属膜，得到第二晶圆，其中，第一晶圆上形成有第一光刻图像和脊波导；

具体的，具有第一光刻图像的第一晶圆上有一部分表面上涂敷有光刻胶，有一部分表面裸露着衬底的半导体材料。可以采用电子束蒸发方式、热蒸发方式或磁控溅射方式在第一晶圆的表面镀成第一金属膜。例如，利用电子束蒸发方式，第一金属膜包含由下向上的第一层膜和第二层膜，第一层膜的金属为锌、钛或铬中的任一种，第二层膜的金属为金。电子束轰击金属靶材，将金属加热至气态，向上蒸发的金属与第一晶圆表面露出的半导体材料(欧姆接触点)区域或涂敷光刻胶的区域发生接触，使得第一晶圆表面附着第一金属膜。通过控制蒸发的时间可以调整不同金属层之间的厚度，由于蒸发工艺具有方向性，故会在脊波导两侧形成孔洞，如图1所示，此时整个晶圆表面都会附着上金属层。出于工艺成本考虑，半导体与第一金属的第一层欧姆接触，金属往往比较薄，散热能力较差。

在一个实施例中，对第一晶圆进行沉积处理之前，电极制备方法还包括：

提供衬底，对衬底进行光刻胶涂敷处理，其中，衬底形成有脊波导；

对涂敷光刻胶后的衬底进行曝光和显影处理，形成第一光刻图像，得到第一晶圆。

具体的，通过对具有脊波导的衬底依次进行光刻胶涂敷处理、曝光和显影处理，衬底上形成第一光刻图像，得到第一晶圆。

104：对第二晶圆进行电镀处理，以使第一金属膜上附着第二金属膜，得到第三晶圆，其中，第三晶圆已剥离光刻胶；

作为本实施例的一个实施方式，在不剥离第二晶圆表面的光刻胶与多余金属的情况下，对第二晶圆进行电镀处理，电镀处理之后第二金属膜附着在第一金属膜上，剥掉晶圆表面的光刻胶，光刻胶上附着的第一金属和第二金属也随之剥离，只有晶圆表面欧姆接触点的区域和光刻胶未涂敷的区域附着第一金属膜和第二金属膜，得到第三晶圆。由于电镀时未剥离掉多余金属，前一步骤中蒸发到晶圆表面的第一金属膜仍然保持较好状态，为电镀的致密性提供了良好条件，电镀加厚的金单质层与前一步骤中制作的金单质层贴合紧密，不产生空隙，有效缓解了脊波导下方区域存在金属孔洞产生的影响，提高了芯片的散热水平。第一金属膜

作为本实施例的一个实施方式，在对第二晶圆进行电镀处理之前，对附着第一金属膜的第二晶圆进行光刻胶剥离处理，光刻胶上的金属也随着剥离，也就是说第二晶圆的表面上只有欧姆接触点的区域和光刻胶未涂敷的区域才附着第一金属膜，由于第二晶圆表面除了欧姆接触点的区域和光刻胶未涂敷的区域均涂敷有隔离层，对第二晶圆进行电镀处理，电镀处理的金属不会附着在第二晶圆表面除了欧姆接触点的区域和光刻胶未涂敷的区域，只会附着在第一金属膜上，第一金属膜仍然保持较好状态，为电镀的致密性提供了良好条件，电镀加厚的金单质层与前一步骤中制作的金单质层贴合紧密，不产生空隙，有效缓解了脊波导下方区域存在金属孔洞产生的影响，提高了芯片的散热水平。

在一个实施例中，对第二晶圆进行电镀处理，包括：

将阳极和第二晶圆浸没在电镀槽中的电镀液内，阳极被配置成与第二晶圆的表面相对，在第二晶圆和阳极之间进行具有恒定电流值的电镀电流的供给。

例如，将第二晶圆与铂片一起放入电镀液中进行电镀，电镀液的温度控制为130±20℃范围，晶圆表面通过的电流密度控制为3.0±1.0mA/cm^2范围，电镀金属厚度控制为0.5±0.2um范围。

106：对第三晶圆依次进行剥离处理，涂光刻胶处理和光刻处理，以形成第二光刻图形，得到第四晶圆；

在一个实施例中，对第三晶圆进行涂光刻胶处理和光刻处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆，包括：

对第三晶圆进行光刻胶涂敷处理；

对光刻胶涂敷处理后的晶圆进行曝光和显影处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆。

具体的，第三晶圆已经剥离了光刻胶，去除了多余金属，根据预设的光刻图形，依次对第三晶圆进行匀胶、曝光、显影、后烘处理，使得晶圆上形成第二光刻图形，得到第四晶圆。

108：对第四晶圆进行沉积处理，以使第四晶圆的表面附着第三金属膜，对附着第三金属膜的第四晶圆进行剥离处理，得到半导体激光器的电极。

具体的，根据第二光刻图形对选定区域进行金属沉积，由于通过电镀处理，使第一金属膜外又附着了第二金属层，电镀加厚的金单质层与前一步骤中制作的金单质层贴合紧密，不产生空隙，相当于加厚了第一金属层，现在又附着第三金属层，虽然第三金属层与第二金属层之间存在空隙，但是由于第一金属层的增厚，使得金属电极的热容量变大，此时的空隙已不会再影响芯片的散热。

在一个实施例中，采用电镀方式或化学镀方式在第四晶圆的表面镀成第三金属膜。

作为本实施例的一个具体实时方式，第三金属膜的厚度范围为0.8-1.2um。

例如，根据第二光刻图形对对选定区域进行电镀，电镀液的温度控制在130±20℃左右，晶圆表面通过的电流密度控制在6.0±1.0mA/cm²左右，电镀厚度控制为1.0±0.2um，形成最终的金属电极。

与现有技术相比，本发明提供的一种半导体激光器的电极的制备方法，在晶圆表面附着第一金属膜后，通过电镀方式在第一金属膜外又附着第二金属膜，使得第一金属膜和第二金属膜贴合紧密，相当于加厚了第一金属膜，使得金属电极的热容量变大，提高了半导体激光器电极的散热能力。

本申请还提供一种半导体激光器的电极，包括：

衬底，衬底上设有脊波导；

隔离层，隔离层设置于衬底的表面和脊波导的侧面；

第一金属层，第一金属层附着在衬底的表面和脊波导的侧面；

第二金属层，第二金属层附着在第一金属层上；

第三金属层，所述第三金属层附着在所述第二金属层的部分区域上。

具体的，衬底上设有脊波导，衬底的表面和脊波导的侧面设置有隔离层，然后对设有脊波导的衬底进行光刻胶涂敷、曝光和显影处理，形成第一光刻图形。对形成有第一光刻图像的晶圆进行沉积处理，使得晶圆表面露出的半导体材料(欧姆接触点)区域或涂敷光刻胶的区域附着第一金属层，然后对附着第一金属层的晶圆进行电镀处理，使得第一金属层的表面附着第二金属层，剥掉晶圆表面的光刻胶，光刻胶上附着的金属也随之剥离，只有晶圆表面欧姆接触点的区域和光刻胶未涂敷的区域附着第一金属层和第二金属层；随后再对附着第一金属层和第二金属层的晶圆进行光刻胶涂敷、曝光和显影处理，形成第二光刻图像；然后对具有第二光刻图像的晶圆进行金属沉积处理，使得第二金属层的部分区域附着第三金属层，然后再进行光刻胶的剥离，获得半导体激光器的电极。

在一个实施例中，对附着第一金属层的晶圆进行光刻胶剥掉，光刻胶上附着的金属也随之剥离，只有晶圆表面欧姆接触点的区域和光刻胶未涂敷的区域附着第一金属层，对光刻胶剥离的晶圆进行电镀处理，使得第一金属层的表面附着第二金属层。

与现有技术相比，本发明提供的一种半导体激光器的电极，在晶圆表面附着第一金属层后，在第一金属层外又附着第二金属层，使得第一金属层和第二金属层贴合紧密，不产生空隙，相当于加厚了第一金属层，使得金属电极的热容量变大，提高了半导体激光器电极的散热能力。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，包括：

对第一晶圆进行沉积处理，以使所述第一晶圆的表面附着第一金属膜，得到第二晶圆，其中，所述第一晶圆上形成有第一光刻图像和脊波导；

对第二晶圆进行电镀处理，以使所述第一金属膜上附着第二金属膜，得到第三晶圆，其中，所述第三晶圆已剥离光刻胶；

对第三晶圆依次进行涂光刻胶处理和光刻处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆；

对第四晶圆进行沉积处理，以使所述第四晶圆的表面附着第三金属膜，对附着第三金属膜的第四晶圆进行剥离处理，得到半导体激光器的电极。

2.如权利要求1所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述对第二晶圆进行电镀处理，包括：

将阳极和所述第二晶圆浸没在电镀槽中的电镀液内，所述阳极被配置成与所述第二晶圆的表面相对，在所述第二晶圆和所述阳极之间进行具有恒定电流值的电镀电流的供给。

3.如权利要求2所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述电镀液的温度范围为110-150℃，所述第二晶圆表面通过的电流密度范围为2.0-4.0mA/cm²，所述第二金属膜的厚度范围为0.3-0.7um。

4.如权利要求1所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述对第一晶圆进行沉积处理，包括：

采用电子束蒸发方式、热蒸发方式或磁控溅射方式在所述第一晶圆的表面镀成第一金属膜。

5.如权利要求1所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述对第四晶圆进行沉积处理，包括：

采用电镀方式或化学镀方式在所述第四晶圆的表面镀成第三金属膜，其中，所述第三金属膜的厚度范围为0.8-1.2um。

6.如权利要求1所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述对第一晶圆进行沉积处理之前，所述电极制备方法还包括：

提供衬底，对所述衬底进行光刻胶涂敷处理，其中，所述衬底形成有脊波导；

对涂敷光刻胶后的衬底进行曝光和显影处理，形成第一光刻图像，得到第一晶圆。

7.如权利要求6所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，在对第二晶圆进行电镀处理之前，对第二晶圆进行光刻胶剥离处理或在对第二晶圆进行电镀处理之后，对附着第二金属膜的晶圆进行光刻胶剥离处理。

8.如权利要求1所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述对第三晶圆进行涂光刻胶处理和光刻处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆，包括：

对所述第三晶圆进行光刻胶涂敷处理；

对光刻胶涂敷处理后的晶圆进行曝光和显影处理，形成第二光刻图形，得到第四晶圆。

9.如权利要求1所述的半导体激光器的电极的制备方法，其特征在于，所述第一金属膜包含由下向上的第一层膜和第二层膜，所述第一层膜的金属为锌、钛或铬中的任一种，所述第二层膜的金属为金。

10.一种半导体激光器的电极，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底上设有脊波导；

隔离层，所述隔离层设置于所述衬底的表面和所述脊波导的侧面；

第一金属层，所述第一金属层附着在所述衬底的表面和所述脊波导的侧面；

第二金属层，所述第二金属层附着在所述第一金属层上；

第三金属层，所述第三金属层附着在所述第二金属层的部分区域上。