本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其是一種基于vcsel的半導(dǎo)體激光器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、vcsel(vertical-cavity?surface-emitting?laser，垂直腔面發(fā)射激光器)最初用于光通信領(lǐng)域，如應(yīng)用于光模塊等；之后逐步應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域的3d感測方面，如人臉識別等。2017年某手機(jī)品牌廠商將其用在人臉識別模組，自此開始受到消費(fèi)電子領(lǐng)域的大規(guī)模關(guān)注，開始進(jìn)入手機(jī)、智能門鎖、掃地機(jī)器人、無人駕駛、ar/vr等領(lǐng)域市場。

2、目前，在對產(chǎn)品進(jìn)行封裝中，一般需要在vcsel芯片表面進(jìn)一步配置擴(kuò)散板(diffuser)，保證封裝產(chǎn)品發(fā)出面型投射光的同時增加可探測空間范圍。工藝流程一般為：vcsel芯片和擴(kuò)散板獨(dú)立制備完成后，封裝中先將vcsel芯片固定在3d支架內(nèi)部，之后將擴(kuò)散板固定于3d支架的臺階表面得到滿足發(fā)光角度需求的封裝產(chǎn)品。該種封裝方式存在的問題主要體現(xiàn)在：一方面，3d支架的成本高；另一方面，將擴(kuò)散板貼于3d支架表面上時不易控制，難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服以上不足，本發(fā)明提供了一種基于vcsel的半導(dǎo)體激光器及其制備方法，有效解決現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器工藝復(fù)雜、成本高、難度大等問題。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種基于vcsel的半導(dǎo)體激光器，包括：

4、vcsel芯片，具備發(fā)光表面；

5、擴(kuò)散板，固化于所述vcsel芯片的發(fā)光表面；所述擴(kuò)散板表面形成有一微透鏡結(jié)構(gòu)，所述微透鏡結(jié)構(gòu)包括緊密排布的微型透鏡。

6、另一方面，本發(fā)明提供了一種基于vcsel的半導(dǎo)體激光器制備方法，包括：

7、提供與壓膜機(jī)上模具適配的下模具，所述下模具中包括模具底板，所述模具底板中形成有緊密排布的微型圓弧凹槽結(jié)構(gòu)；

8、將一表面形成有倒裝vcsel芯片的晶圓片固定于壓膜機(jī)的上模具上；

9、在所述壓膜機(jī)的下模具中形成一層離型劑；

10、于所述離型劑表面填充定量的高分子材料；

11、將所述壓膜機(jī)的上模具和下模具進(jìn)行合模，并對高分子材料進(jìn)行初步固化；

12、將表面固化有高分子材料的晶圓片從壓膜機(jī)中取出，并對所述高分子材料進(jìn)行進(jìn)一步固化，在vcsel芯片的發(fā)光表面形成擴(kuò)散板，所述擴(kuò)散板表面形成有一微透鏡結(jié)構(gòu)；

13、對所述晶圓片進(jìn)行切割得到單顆半導(dǎo)體激光器。

14、本發(fā)明提供的基于vcsel的半導(dǎo)體激光器及其制備方法，利用相互對合的上模具和下模具，將制備擴(kuò)散板的工序和擴(kuò)散板封裝到vcsel晶圓的工序合二為一，使擴(kuò)散板在固化過程中直接形成于vcsel晶圓表面，通過工藝整合，合并了傳統(tǒng)工藝中的多個獨(dú)立步驟，不僅大大節(jié)約了制造及封裝成本，還有效節(jié)約了生產(chǎn)流程；通過一體成型的方式在vcsel芯片表面形成擴(kuò)散板，無需使用粘結(jié)膠水對擴(kuò)散板進(jìn)行固定，降低了由于粘合不牢固、膠水老化等導(dǎo)致的風(fēng)險，大大提升了可靠性，有利于提高工作效率和產(chǎn)品良率，且便于對半導(dǎo)體激光器出光角度的調(diào)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.一種基于vcsel的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述微透鏡結(jié)構(gòu)中，各微型透鏡為類半球形透鏡。

3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述擴(kuò)散板的水平視場角范圍為15°~180°，垂直視場角范圍為15°~180°。

4.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述擴(kuò)散板由高分子材料制備而成。

5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述擴(kuò)散板由環(huán)氧樹脂、硅樹脂、ppa、pet、亞克力中的一種或多種制備而成。

6.一種基于vcsel的半導(dǎo)體激光器制備方法，其特征在于，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體激光器制備方法，其特征在于，所述微透鏡結(jié)構(gòu)包括緊密排布的微型透鏡，且各微型透鏡為類半球形透鏡。

8.如權(quán)利要求6或7所述的半導(dǎo)體激光器制備方法，其特征在于，所述擴(kuò)散板的水平視場角范圍為15°~180°，垂直視場角范圍為15°~180°。

9.如權(quán)利要求6或7所述的半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述擴(kuò)散板由環(huán)氧樹脂、硅樹脂、ppa、pet、亞克力中的一種或多種制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于VCSEL的半導(dǎo)體激光器及其制備方法，其中，半導(dǎo)體激光器中包括：VCSEL芯片，具備發(fā)光表面；擴(kuò)散板，固化于VCSEL芯片的發(fā)光表面；擴(kuò)散板表面形成有一微透鏡結(jié)構(gòu)，微透鏡結(jié)構(gòu)包括緊密排布的微型透鏡。利用相互對合的上模具和下模具，將制備擴(kuò)散板的工序和擴(kuò)散板封裝到VCSEL晶圓的工序合二為一，通過工藝整合，合并了傳統(tǒng)工藝中的多個獨(dú)立步驟，不僅大大節(jié)約了制造及封裝成本，還有效節(jié)約了生產(chǎn)流程，有利于提高工作效率和產(chǎn)品良率，且便于對半導(dǎo)體激光器出光角度的調(diào)節(jié)。

技術(shù)研發(fā)人員：江柳楊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西省晶能半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6