垂直腔面激光器封装结构及封装方法与流程

1.本发明涉及垂直腔面激光器领域，尤其涉及一种垂直腔面激光器封装结构。


背景技术：

2.垂直腔面发射激光器(简称vcsel)及其阵列是一种新型半导体激光器，它是光子学器件在集成化方面的重大突破。vcsel与常规的侧向出光的端面发射激光器在结构上有着很大的不同。端面发射激光器的出射光垂直于芯片的解理平面；与此相反，vcsel的发光束垂直于芯片表面。这种光腔取向的不同导致vcsel的性能大大优于常规的端面发射激光器。
3.现有的垂直腔面激光器的封装为将垂直腔面激光器芯片与垂直腔面激光器驱动电路芯片两芯片封装堆叠在一起，该现行结构技术具有两芯片封装堆叠尺寸微缩困难，整体堆叠厚度大等缺点，不符合应用在未来5g与物联网对芯片尺寸轻薄短小的要求。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种垂直腔面激光器封装结构，旨在解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的一种垂直腔面激光器封装结构包括基板、激光器芯片以及驱动电路芯片，所述激光器芯片和所述驱动电路芯片间隔设置在所述基板上，所述基板上沉积有第一氧化物层，所述第一氧化物层上设有薄膜电晶体，所述薄膜电晶体上沉积有第二氧化物层，所述第二氧化物层上蚀刻有金属布线。
6.在一实施例中，所述第一氧化物层为二氧化硅层。
7.在一实施例中，所述第二氧化物层为二氧化硅层。
8.在一实施例中，所述薄膜电晶体通过铟镓锌氧化物制备而成。
9.在一实施例中，所述薄膜电晶体通过低温复晶矽制备而成。
10.另外，本发明还提供一种垂直腔面激光器封装结构的封装方法，所述垂直腔面激光器封装结构的封装方法用于制备如上所述的垂直腔面激光器封装结构，所述封装方法包括：在基板上制作出激光器芯片以及驱动电路芯片；在基板上沉积第一氧化物层，激光器芯片和驱动电路芯片位于所述第一氧化物层内；沉积第一氧化物层后执行化学机械平坦化制程以进行压平；在第一氧化物层上制作位于所述激光器芯片上的薄膜电晶体；在所述第一氧化物层上沉积第二氧化物层；在所述第二氧化物层上蚀刻出金属布线，所述驱动电路芯片通过所述金属布线和所述薄膜电晶体连接。
11.在一实施例中，所述在所述第二氧化物层上蚀刻出金属布线的步骤之后，所述封
装方法还包括：将所述基板反转180
°
后，对所述基板进行切割以减小所述基板的厚度。
12.本发明的技术方案中，垂直腔面激光器封装结构包括基板、激光器芯片以及驱动电路芯片，所述激光器芯片和所述驱动电路芯片间隔设置在所述基板上，所述基板上沉积有第一氧化物层，所述第一氧化物层上设有薄膜电晶体，所述薄膜电晶体上沉积有第二氧化物层，所述第二氧化物层上蚀刻有金属布线。经由连续沉积成长方体的形式完成激光器芯片以及驱动电路芯片的三维立体堆叠结构，当中不需要封装的步骤，可以省去左右并排或者上下堆叠在一起所占去的面积与厚度，能大幅减少整体大小。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
14.图1为本发明实施例的垂直腔面激光器封装结构的结构示意图。
15.附图标号说明：10、基板；20、激光器芯片；30、驱动电路芯片；40、第一氧化物层；50、薄膜电晶体；60、第二氧化物层；70、金属布线。
16.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
19.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
20.并且，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
21.本发明提供一种垂直腔面激光器封装结构。
22.如图1所示，本发明实施例提供的垂直腔面激光器封装结构包括基板10、激光器芯片20以及驱动电路芯片30，所述激光器芯片20和所述驱动电路芯片30间隔设置在所述基板10上，所述基板10上沉积有第一氧化物层40，所述第一氧化物层40上设有薄膜电晶体50，所述薄膜电晶体50上沉积有第二氧化物层60，所述第二氧化物层60上蚀刻有金属布线70。
23.在本实施例中，经由连续沉积成长方体的形式完成激光器芯片20以及驱动电路芯片30的三维立体堆叠结构，当中不需要封装的步骤，可以省去左右并排或者上下堆叠在一起所占去的面积与厚度，能大幅减少整体大小。
24.其中，所述第一氧化物层40和所述第二氧化物层60均为二氧化硅层。
25.在一可选地实施例中，所述薄膜电晶体50通过低温复晶矽制备而成。这是由于低温复晶硒薄膜电晶体50与现有的非晶硒薄膜电晶体50相比，成本更为便宜，且具有更高的解析度，且电子在复晶硒的传输速率较快，品质更为优良。此外，低温复晶硒薄膜电晶体50可在玻璃面板上嵌入驱动元件，大幅度节省另外保留驱动ic的空间，进一步缩小该封装结构的体积。
26.并且其低温的制程条件能够避免下方的激光器芯片20受到高温环境影响，裂化其效能或可靠度。当然，在另一实施例中，所述薄膜电晶体50还可以为通过铟镓锌氧化物制备而成。
27.进一步地，本发明还提供一种垂直腔面激光器封装结构的封装方法，所述垂直腔面激光器封装结构的封装方法用于制备所述的垂直腔面激光器封装结构，所述封装方法包括：在基板10上制作出激光器芯片20以及驱动电路芯片30；在基板10上沉积第一氧化物层40，激光器芯片20和驱动电路芯片30位于所述第一氧化物层40内；沉积第一氧化物层40后执行化学机械平坦化制程以进行压平；在第一氧化物层40上制作位于所述激光器芯片20上的薄膜电晶体50；在所述第一氧化物层40上沉积第二氧化物层60；在所述第二氧化物层60上蚀刻出金属布线70，所述驱动电路芯片30通过所述金属布线70和所述薄膜电晶体50连接。
28.在本实施例中，经由连续沉积成长方体的形式完成激光器芯片20以及驱动电路芯片30的三维立体堆叠结构，当中不需要封装的步骤，可以省去左右并排或者上下堆叠在一起所占去的面积与厚度，能大幅减少整体大小。
29.其中，化学机械平坦化制程能使表面平坦，让后续的电晶体制作能不受下方不规则的表面所影响。
30.进一步地，所述在所述第二氧化物层60上蚀刻出金属布线70的步骤之后，所述封装方法还包括：将所述基板10反转180
°
后，对所述基板10进行切割以减小所述基板10的厚度。
31.在本实施例中，通过对所述基板10进行切割和削薄，能够进一步缩小整体芯片的厚度，大幅减少整体大小。
32.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。