半导体激光器的结构|工艺

　　半导体激光器是指以半导体材料为工作物质的激光器，因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展。半导体激光器的体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用遍布临床、加工制造、军事，其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展Z为突出。

半导体激光器结构

　　半导体激光器外形及大小与小功率半导体三极管差不多，仅在外壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状，结区厚为几十微米，面积约小于1mm²。

　　半导体激光器的光学谐振腔是利用与p-n结平面相垂直的自然解理面(110面)构成，它有35的反射率，已足以引起激光振荡。若需增加反射率可在晶面上镀一层二氧化硅，再镀一层金属银膜，可获得95%以上的反射率。

　　一旦半导体激光器上加上正向偏压时，在结区就发生粒子数反转而进行复合。

半导体激光器工艺

　　半导体激光器的制造工艺从原理上与半导体电子器件的工艺有很多相似之处。半导体激光器的诞生需要经过很多的制造工艺步骤才能实现。尽管各种半导体激光器的结构设计不同，制造工艺存在较大的差别，但都大同小异。半导体激光器的基本工艺：衬底的选择和制备;外延生长;腐蚀;扩散、电极制作;解理或划片;装架制管;老化筛选;封装耦合;总测。

　　1、衬底的选择和制备

　　衬底的选择是半导体激光器制造的diyi步。衬底就是用于外延生长的基片。由于外延生长的质量明显地受衬底结晶质量的影响，衬底必须考虑与形成异质结材料的晶格匹配(有时也加缓冲层);具有规定的晶向及一定的偏离范围;要有适当的掺杂浓度;一定的厚度;表面和内部的缺陷密度要低，表面平整光亮，无划痕。

　　2、外延生长

　　外延生长工艺是半导体激光器制造中的核心工艺，它是决定器件性能和成品率的关键步骤。外延生长就是在衬底片上生长多层的-元或多元化合物或合金(固溶体)，以使其形成同质结或异质结。常用外延生长工艺有LPE、MOCVD、MBE等。

　　3、腐蚀

　　腐蚀是根据半导体激光器设计的结构和所用材料来制备所需各种形状的重要工艺环节。它分湿法(化学)腐蚀和干法腐蚀(等离子刻蚀，反应离子刻蚀，磁回旋共振刻蚀等)两种，各有自己的使用范围。千法腐蚀主要用作微小尺寸的精细刻蚀。

　　4、扩散

　　扩散是半导体激光器制造中十分成熟而又日益重要的一项技术。利用扩散技术可以改变半导体材料的电学、光学性质。

　　5、电极制作

　　电极制作又称欧姆接触，它的好坏不仅影响半导体激光器的功率转换，而且。直接影响器件的可靠性和寿命。

　　6、解理

　　解理技术是将金属化(欧姆接触制作)后外延芯片解理成单个芯片，并获得平行反射腔面(即F-P腔)的一项技术。

　　7、烧焊

　　烧焊是将检测合格的管芯用焊料烧结在热沉上。烧焊方法有真空烧焊和成形气体烧焊两种，主要根据焊料的性质及工艺来选择。烧焊时既要保持粘结牢固，粘润要均匀，但所用焊料又不能太多，温度不能太高，以防止焊料溢出底面破坏解理面，甚至玷污有源区。

　　8、键合

　　键合是将金丝或金箔带用超声焊或热压焊，或两者兼有的方法将电极连接在管芯上，以作电流注入的引线。

　　9、封装

　　为了提高可靠性，封装应是全金属化的，密封不漏气。某些情况下，管壳内还装有温控、光控传感器及半导体制冷器，有时还装有驱动电路，这些都视具体要求而定。

　　通过上述工艺即可得到实际应用的半导体激光器。