用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉及制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉及制备方法，其中用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，包括：一硅片；一第一二氧化硅层，其制作在硅片的正面；一第二二氧化硅层，其制作在硅片的背面；一第一金属化层，其制作在第一二氧化硅层上，该第一金属化层分为两段，其中间部位有一缝隙；一第二金属化层，其制作在第二二氧化硅层上。本发明专利技术具有热导率相差不大(硅热导率：148W/m/℃)而成本更加低廉，同时由于硅表面易于做到很高的光洁度，与半导体器件更加容易形成良好的接触，从而散热效果更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电子领域，特别是指一种，该方法涉及到大功率半导体激光器散热制冷，主要用于解决高功率半导体激光器散热封装问题。
技术介绍
散热技术是光电子和微电子器件封装技术的重要组成部分，尤其对于半导体器件来说，由于温度对半导体材料的禁带宽度、带边吸收和发射带等物理特性有重要影响，体现在宏观上，即器件的基本光电特性如功率-电流特性、光谱曲线等随着温度会发生较大的变化，如对于大功率半导体激光器列阵器件来说，随着器件温度的升高，斜率效率降低、输出功率减少、中心波长产生红移，这些特性的变化对于实际应用极为不利。所以如何将器件工作中产生的废热耗散掉是半导体光电子和微电子器件研究中重要的方向之一。大功率半导体激光器是功率型半导体光电器件中的一个典型代表，通常来说，采用高导热性能的金属材料作为热沉进行封装，比如，无氧铜或紫铜。但是在某些场合中需要对器件进行绝缘的同时散热，这时常采用的热沉材料是氧化铍或者氮化硅陶瓷。首先将陶瓷材料进行双面抛光，然后双面金属化，用陶瓷划片设备将陶瓷一面的金属化断开，焊接激光器芯片，最后引出正负电极。氧化铍陶瓷由于具有一定污染，对人体有损伤，所以一般采用氮化铝陶瓷，氮化铝陶瓷属于共价化合物，自扩散系数很小，难于烧结致密，且杂质等各种缺陷的存在对其热导率影响很大，通常使用的氮化铝陶瓷的热导率也仅为170W/m/°C。近年来随着太阳能电池研究的持续升温，硅片的价格越来越便宜，本专利技术提出一种将硅片作为散热热沉使用的制备方法，与陶瓷材料相比，热导率相差不大(硅热导率:148W/m/°C)而成本更加低廉，同时由于硅表面易于做到很高的光洁度，与半导体器件更加容易形成良好的接触，从而散热效果更好
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种，本专利技术具有热导率相差不大(娃热导率:148W/m/°C)而成本更加低廉，同时由于娃表面易于做到很高的光洁度，与半导体器件更加容易形成良好的接触，从而散热效果更好。本专利技术提供一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，包括:一硅片；一第一二氧化硅层，其制作在硅片的正面；一第二二氧化硅层，其制作在硅片的背面；—第一金属化层，其制作在第一二氧化娃层上，该第一金属化层分为两段，其中间部位有一缝隙；一第二金属化层，其制作在第二二氧化硅层上。本专利技术还提供一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉的制备方法，包括如下步骤:步骤1:取一硅片；步骤2:清洗；步骤3:在清洗后的硅片的正面及背面分别制作第一二氧化硅层和第二二氧化硅层；步骤4:在第一二氧化硅层和第二二氧化硅层上分别制作第一金属化层和第二金属化层；步骤5:在第一金属化层上制作图形，光刻，使第一金属化层形成两段结构，其两段之间刻出缝隙，完成制备。本专利技术的有益效果是:具有热导率相差不大(硅热导率:148W/m/°C )而成本更加低廉，同时由于硅表面易于做到很高的光洁度，与半导体器件更加容易形成良好的接触，从而散热效果更好。附图说明 为能更清楚地说明本专利技术，以下结合较佳实施例并配合附图详细说明如后，其中:图1为本专利技术的硅热沉的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为本专利技术的制备方法流程图。具体实施例请参阅图1和图2所示，一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，包括:一硅片1，该硅片I的厚度为100um-1000um，该硅片I为双面抛光；一第一二氧化硅层2，其制作在硅片I的正面，该第一二氧化硅层2的厚度为3000埃-1.5um,该第一二氧化娃层2为绝缘层；一第二二氧化硅层3，其制作在硅片I的背面，该第二二氧化硅层3的厚度为3000埃-1.5um,该第二二氧化硅层3为绝缘层；—第一金属化层4,其制作在第一二氧化娃层2上,该第一金属化层4分为两段,其中间部位有一缝隙41 ；一第二金属化层5，其制作在第二二氧化硅层3上。请参阅图3，并结合参阅图1及图2所示，本专利技术提供一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉的制备方法，包括如下步骤:步骤1:取一硅片1，该硅片I的厚度为100um-1000um，该硅片I为双面抛光；步骤2:清洗；步骤3:在清洗后的硅片I的正面及背面分别制作第一二氧化硅层2和第二二氧化娃层3 ;该第一二氧化娃层2的厚度为3000埃-1.5um,该第一二氧化娃层2为绝缘层；该第二二氧化硅层3的厚度为3000埃-1.5um，该第二二氧化硅层3为绝缘层；步骤4:在第一二氧化硅层2和第二二氧化硅层3上分别制作第一金属化层4和第二金属化层5 ；步骤5:在第一金属化层4上制作图形，光刻，使第一金属化层4形成两段结构，其两段之间刻出缝隙41，完成制备。本专利技术提出了一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，其包括硅片I ;第一二氧化硅层2，其制作在硅片I的正面；第二二氧化硅层3，其制作在硅片I的背面；第一金属化层4，其制作在第一二氧化硅层2上，该第一金属化层4分为两段，其中间部位有一缝隙41 ;第二金属化层5，其制作在第二二氧化硅层3上。其中硅片I的厚度为100um-1000um，双面抛光，可以是本征的也可以是掺杂的。第一二氧化硅层2的厚度为3000埃-1.5um，第一二氧化硅层2为绝缘层。第二二氧化硅层3的厚度为3000埃-1.5um,该第二二氧化硅层3为绝缘层。本专利技术提出了一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉的制备方法，包括如下步骤:步骤1:取一四英寸硅片，放在1000ml玻璃器皿中，倒入双氧水200ml，再缓缓倒入浓硫酸600ml，使溶液浸没整个硅片；步骤2:清洗，将玻璃器皿放到加热炉上加热20分钟后取下静置30分钟，然后将玻璃器皿放置到去离子水龙头下进行清洗，涮洗20遍，将硅片取出，吹干后待用；步骤3:在清洗后的硅片I的正面及背面分别制作第一二氧化硅层2和第二二氧化硅层3。将清洁好的硅片放到玻璃样品座上放入高温炉中进行氧化，热氧化温度为1090摄氏度，干氧时间:30分钟，湿氧时间:5小时，干氧时间:30分钟，热氧化完成后在氮气气氛下进行退火I小时，随炉降温后取片，按此条件生长的二氧化硅层厚度约为lum，根据实际需要的厚度可以调整湿氧时间长短获得；步骤4:在第一二氧化硅层2和第二二氧化硅层3上分别制作第一金属化层4和第二金属化层5。可采用电子束蒸发设备对硅片的正、反面进行金属层制备，Ti层厚度500埃，Pt层厚度1000埃，Au层厚度1500埃-5000埃；步骤5:在第一金属化层4上制作图形，光刻，然后腐蚀掉正面金属化层，使第一金属化层4形成两段结构，其两段之间刻出缝隙41。制备缝隙41也可以采用带胶剥离的方式实现，即对硅片正面进行常规光刻工艺，形成所需要的图形，光刻胶采用容易进行剥离的胶类，然后进行双面金属化工艺，最后将硅片放入培养皿中，倒入丙酮溶液，没过整个硅片，进行剥离，然后用乙醇进行涮洗10遍，吹干后完成制备。以上说明对本专利技术而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，包括：?一硅片；?一第一二氧化硅层，其制作在硅片的正面；?一第二二氧化硅层，其制作在硅片的背面；?一第一金属化层，其制作在第一二氧化硅层上，该第一金属化层分为两段，其中间部位有一缝隙；?一第二金属化层，其制作在第二二氧化硅层上。

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，包括: 一娃片; 一第一二氧化娃层，其制作在娃片的正面； 一第二二氧化硅层，其制作在硅片的背面； 一第一金属化层，其制作在第一二氧化硅层上，该第一金属化层分为两段，其中间部位有一缝隙； 一第二金属化层，其制作在第二二氧化硅层上。2.根据权利要求1所述的用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，其中硅片的厚度为 lOOum-lOOOum。3.根据权利要求2所述的用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，其中硅片为双面抛光。4.根据权利要求1所述的用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，其中该第一二氧化娃层的厚度为3000埃-1.5um,该第一二氧化娃层为绝缘层。5.根据权利要求1所述的用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉，其中该第二二氧化硅层的厚度为3000埃-1.5um，该第二二氧化硅层为绝缘层。6.一种用于大功率半导体激光器封装用的硅热沉的制备方法，包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛媛，杨富华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：