本实用新型关于一种高导热性金属键合结构，特别是指一种容易散热、元件可以有较小的残存应力、维持原来的结构而不会发生宏观的翘曲与剥离现象、避免微观晶格缺陷的产生与传播，以及能够增强光线反射的高导热性金属键合结构与该结构的制作方式。
背景技术：
按，面射型雷射(verticalcavitysurface-emittinglaser，vcsel)顾名思义其雷射系由晶粒表面垂直发射出来，主要利用上、下两个dbr镜层(distributedbraggreflector，简称dbr，也称为分布式布拉格反射镜层)形成雷射共振腔。
如图1所示，首先，在一以砷化镓(galliumarsenide，简称gaas)为基材所构成的雷射晶片基材上，以分子束磊晶法(molecularbeamepitaxy，简称mbe)或有机金属气相沉积法(metalorganicchemicalvapordeposition，简称mocvd)由下而上依序形成：以砷化镓为基材所构成的一基底91、直接积层于该基底91上方的一第一镜层92、直接积层于该第一镜层92的一活化层94(activelayer)及直接积层于该活化层94上方的一第二镜层96，另外设有一金属接触层(图未标号)直接积层于该第二镜层96上方。以水气氧化法(wetoxidation)所制作的面射型雷射为例，该基底91是一n型砷化镓(n+gaas或n-gaas)基底，该第一镜层92是一n型分布式布拉格反射镜层(distributedbraggreflector，简称n-dbr)，且该第二镜层96是一p型分布式布拉格反射镜层(简称p-dbr)。面射型雷射便是利用分别位于该活化层94的上方及下方的该第二镜层96及该第一镜层92作为反射镜面，进而产生共振腔(resonantcavity)发出雷射光。通常，该第二镜层96及该第一镜层92的材质包含有不同铝摩尔百分比的砷化铝镓(algaas)的多层结构。接着，将前述的面射型雷射(vcsel)连接到一印刷电路板p上，如此一来即可运用其特性运用在数据通讯、光连接器、光列印机、光资讯、扫描器或者光感测等相关设备。
由于vcsel元件在运作时会产生高热，因此必须透过该基底91将热引导至该印刷电路板p之后，再散发到外部环境以进行整个vcsel元件的散热。然而，上述习用vcsel元件存在有下列的缺失：1.该基底91由砷化镓所构成，砷化镓的热传导系数(thermalconductivity)为46w/m•k，而与该基底91直接接触的该印刷电路板p由环氧树脂所制造，该印刷电路板p的热传导系数为0.2w/m•k，该印刷电路板p的热传导系数是该基底91的热传导系数的1/230，因此从vcsel元件所产生的高热会在该基底91累积而无法顺利地被引导至该印刷电路板p，累积在该基底91的高热会造成整个vcsel元件运作效率下降之外，还可能导致vcsel元件烧毁；2.该基底91(砷化镓基底)的热膨胀系数(coefficientofthermalexpansion，cte)为6.8x10-6/k，该印刷电路板p的热膨胀系数为67.1x10-6/k，该印刷电路板p的热膨胀系数是砷化镓的热膨胀系数的9.9倍，换言之该印刷电路板p比该基底91容易产生热膨胀而产生更多的变形，因此在长期使用下，vcsel元件会从该印刷电路板p往该基底91翘曲，甚至造成该印刷电路板p与该基底91剥离，导致vcsel元件故障损坏。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的即在于提供一种高导热性金属键合结构，主要是在一vcsel元件下方设置一用于导热或/及反光的反光金属层及钼金属层。利用反光金属层的高反射率来降低非主出光面dbr的磊晶层对数，并透过钼金属层与钼金属层所连接的基板之间的高的热传导系数数值，使vcsel元件在发光时产生的热量很容易导出到外部环境以进行整个vcsel元件的散热。另外，借由钼金属层与基板之间的的热膨胀系数数值相当接近，钼金属层及基板所产生的线性热膨胀的量也相当接近，vcsel元件可以有较小的残存应力，维持原来的结构而不会发生宏观的翘曲与剥离现象，或避免微观晶格缺陷的产生与传播，可增加了vcsel元件的使用寿命。
本实用新型所采用的技术手段如下所述。
依据前述本实用新型的主要目的，提供一种高导热性金属键合结构，其包含有：一基底、设置于该基底上方的一第一镜层、设置于该第一镜层上方的一活化层及设置于该活化层上方的一第二镜层，该基底为砷化镓基底；其特征在于，该基底下方设置有一钼金属层。
依据上述技术特征，其中，该钼金属层下方接设一基板。
依据上述技术特征，其中，该基板为氮化铝基板或氧化铝基板。
依据上述技术特征，其中，该基底设置一容置空间，于该容置空间内部设置有一反光金属层；该反光金属层为铝层、金层、银层、铜层、铁层、钛层、镍层或铬层。
依据上述技术特征，其中，该第二镜层内部设有一氧化孔，该容置空间对应设置于该氧化孔下方。
依据上述技术特征，其中，该容置空间的直径大于、小于或等于该氧化孔的直径。
依据上述技术特征，其中，该反光金属层与该第一镜层的间更设置一增强层。
依据上述技术特征，其中，该增强层延伸至该反光金属层与该基底之间。
依据上述技术特征，其中，该增强层由二氧化硅层、氮化硅层或二氧化硅与氮化硅的混合层所构成。
依据上述技术特征，其中，该基底与该钼金属层之间更设置有一黏着层。
依据上述技术特征，其中，该黏着层为一geau层、一ni层及一au层的积层体。
依据上述技术特征，其中，该黏着层包含：设置于该基底下方的一geau层、设置于该geau层下方的一ni层及设置于该ni层下方的一au层；且，该钼金属层设置于该au层下方。
依据上述技术特征，其中，该基底设置一容置空间，于该容置空间内部设置有一反光金属层；该反光金属层与该第一镜层之间更设置一增强层，该增强层延伸至该反光金属层与该基底之间；该基底与该钼金属层之间更设置有一黏着层。
依据前述本实用新型的主要目的，另提供一种高导热性金属键合结构的制造方法，适用于制造依据上述技术特征所述的高导热性金属键合结构，该高导热性金属键合结构的制造方法依序包含有下列步骤：准备vcsel晶片步骤、减薄步骤、蚀刻步骤、装置增强层步骤、填反光金属步骤、装置黏着层步骤及装置钼层步骤。
依据前述本实用新型的主要目的，再提供一种高导热性金属键合结构的制造方法，适用于制造依据上述技术特征所述的高导热性金属键合结构，该高导热性金属键合结构的制造方法依序包含有下列步骤：准备vcsel晶片步骤、设置临时支撑基板步骤、减薄步骤、蚀刻步骤、装置增强层步骤、填反光金属步骤、装置黏着层步骤、装置钼层步骤及移除临时支撑基板步骤。
附图说明
图1为习知vcsel雷射元件构造图。
图2为本实用新型第一实施例的构造图。
图3为本实用新型第一实施例于钼金属层下方设置基板的结构图。
图4为本实用新型第一实施例于基底与钼金属层之间设有黏着层的结构图。
图5为本实用新型第一实施例于黏着层形成三层原位的结构图。
图6为本实用新型第一实施例于基板下方设置载体的结构图。
图7为本实用新型第二实施例构造图。
图8为用以说明第二实施例构造的一种制造方法的剖视图。
图9为用以说明第二实施例构造的一种制造方法的制造流程图。
图10为用以说明第二实施例构造的另一种制造方法的剖视图。
图11为用以说明第二实施例构造的另一种制造方法的制造流程图。
图号说明：
本实用新型
10基底
11增强层
12反光金属层
13容置空间
20第一镜层
30活化层
40第二镜层
41临时支撑基板
50钼金属层
51黏着层
511geau层
512ni层
513au层
60基板
71载体
p1准备vcsel晶片步骤
p2设置临时支撑基板步骤
p3减薄步骤
p4蚀刻步骤
p5装置增强层步骤
p6填反光金属步骤
p7装置黏着层步骤
p8装置钼层步骤
p9移除临时支撑基板步骤
s1准备vcsel晶片步骤
s2减薄步骤
s3蚀刻步骤
s4装置增强层步骤
s5填反光金属步骤
s6装置黏着层步骤
s7装置钼层步骤
习用
91基底
92第一镜层
94活化层
96第二镜层
p印刷电路板。
具体实施方式
请参阅图2，本实用新型的高导热性金属键合结构主要包含有：一基底10、设置于该基底10上方的一第一镜层20、设置于该第一镜层20上方的一活化层30及设置于该活化层30上方的一第二镜层40，该基底10为由砷化镓(galliumarsenide，简称gaas)所构成的砷化镓基底；另外设有一金属接触层(图未标号)直接积层于第二镜层40上方。该基底10、该第一镜层20、该活化层30及该第二镜层40构成一面射型雷射(verticalcavitysurface-emittinglaser，vcsel)元件。本实用新型的高导热性金属键合结构，其特征在于，该基底10下方设置有一钼(moly，mo)金属层50。其中，该基底10是一n型砷化镓(n-typegaas，n+gaas或n-gaas)基底，该第一镜层20是一n型分布式布拉格反射镜层(n-typedistributedbraggreflector，简称n-dbr)，且该第二镜层40是一p型分布式布拉格反射镜层(p-typedistributedbraggreflector，简称p-dbr)。当然，也可以采用该第一镜层20是p-dbr，该第二镜层40是n-dbr的实施方式。
如图3所示，本实用新型的高导热性金属键合结构更可以于该钼金属层50下方接设一基板60，该基板60可以为氮化铝(aln)基板或氧化铝(al2o3)基板。该基底10由砷化镓所构成的砷化镓基底，砷化镓的热传导系数为46w/m•k，该钼金属层50的热传导系数为135w/m•k，而该基板60为氮化铝基板时，该基板60的热传导系数为40w/m•k。由于该基底10、该钼金属层50、该基板60的热传导系数数值相当高，因此从vcsel元件所产生的高热传导到该基底10后，热很容易地被传导到该钼金属层50，接着热也很容易地从该钼金属层50被传导到该基板60。因此，从vcsel元件所产生的高热传导到该基底10后，热很容易地依序从该基底10、该钼金属层50、该基板60导出到外部环境以进行整个vcsel元件的散热。所以，相对于先前技术而言，本实用新型的高导热性金属键合结构中，vcsel元件所产生的热不会累积在该基底10，这不但提高了整个vcsel元件的运作效率，而且还避免了vcsel元件被烧毁的风险。
另外，该基底10由砷化镓所构成的砷化镓基底，砷化镓的热膨胀数为6.8x10-6/k，该钼金属层50的热膨胀系数为5.1x10-6/k，而该基板60为氮化铝基板时，该基板60的热膨胀系数为4.5x10-6/k。由于该基底10、该钼金属层50及该基板60的热膨胀系数数值相当接近，因此从vcsel元件所产生的高热被传导到该基底10、该钼金属层50及该基板60后，该基底10、该钼金属层50及该基板60所产生的线性热膨胀(linearthermalexpansion)的量也相当接近。所以，相对于先前技术而言，本实用新型的高导热性金属键合结构在长期使用下，该基底10、该钼金属层50及该基板60依然维持原来的结构而不会发生翘曲与剥离现象，因此vcsel元件可以维持良好运作。
如图4及图5，在本实用新型较佳的实施方式为该钼金属层50是一钼金属片，为了增进该基底10与该钼金属层50之间的结合强度，因此在该基底10与该钼金属层50之间更设置有一黏着层51。如图5所示，该黏着层51能选用锗金(geau)、镍(ni)、金(au)当作该黏着层51的材料，也就是说该黏着层51为geau层、ni层及au层的积层体。更进一步地，该黏着层51透过蒸镀、溅镀或电镀的方式将geau、ni、au依序形成于该基底10上方形成一三层原位(in-situ)的结构，其中该黏着层51包含：设置于该基底10下方的一geau层511、设置于该geau层511下方的一ni层512及设置于该ni层512下方的一au层513。该钼金属层50则设置于该au层513下方。
如图6所示，本实用新型实际运用在一产品的示意图，该产品由上而下依序具备：该第二镜层40、该活化层30、该第一镜层20、该基底10、该黏着层51、该钼金属层50、该基板60及连接于该基板60下方的一载体71，该载体71可以为一机壳，该机壳较佳为金属机壳。利用该钼金属层50容易导热且不容易热膨胀的特性，应用本实用新型的高导热性金属键合结构的该产品，能够将vcsel元件所产生的高热快速传导至该基板60，接着热迅速地从该基板60被传导到金属机壳所制成的该载体71，所以增加了vcsel元件的使用寿命。
请参阅图7，本实用新型第二实施例的结构图，在图7的结构中本实用新型的高导热性金属键合结构除了具有容易散热、导热的特性外，进一步的可增加反射特性。请参阅图7并同时再度参阅图2，本实用新型的高导热性金属键合结构进一步的在该基底10设置一容置空间13，于该容置空间13内部设置有一反光金属层12，该反光金属层12用于反射来自该活化层30的光线，使光线再度朝上方反射，以增加整体vcsel元件的出光效率。该反光金属层12为铝层、金层、银层、铜层、铁层、钛层、镍层或铬层。在图7的实施方式中，该第二镜层40内部设有一氧化孔(图未绘出)，该氧化孔定义了vcsel元件发出雷射光的位置，该容置空间13恰对应设置于该氧化孔下方，且该容置空间的直径可选择大于、小于或等于该氧化孔的直径。此外，为了增加该反光金属层12对于来自该活化层30的光线的反射性，该反光金属层12与该第一镜层20之间更设置一增强层11，该增强层11的目的是用于增强该反光金属层12反射来自该活化层30的光线，以及加强把热从该基底10传导至该反光金属层12，再由该反光金属层12依序传导至该黏着层51、该钼金属层50及外部环境。较佳地，除了该反光金属层12与该第一镜层20之间更设置该增强层11，而且该增强层11也延伸至该反光金属层12与该基底10之间，因此该增强层11形成一倒u形的形状。该增强层11由二氧化硅(sio2)层或氮化硅(si3n4)层或二氧化硅与氮化硅的混合层所构成。
请同时参阅图8及图9，其显示图7本实用新型第二实施例结构的高导热性金属键合结构的一种制造方法，其依序包含有下列步骤。
准备vcsel晶片步骤s1：请参阅图8中(a)，准备如前所述的由该基底10、该第一镜层20、该活化层30及该第二镜层40所构成的面射型雷射(vcsel)元件。
减薄步骤s2：请参阅图8中(b)，透过机具对该基底10进行研磨或实施物理或化学方式进行蚀刻将该基底10薄型化，或者对该基底10进行研磨后接着进行蚀刻将该基底10薄型化，而薄型化的构造如图8中(b)，所述将该基底10薄型化指将该基底10的厚度降低。
蚀刻步骤s3：透过化学蚀刻的方式在该基底10形成该容置空间13，蚀刻后具有该容置空间11的结构如图8中(c)。
装置增强层步骤s4：利用蒸镀、溅镀或电镀方式在该容置空间13的表面上形成如图8中(d)的该增强层11。
填反光金属步骤s5：利用蒸镀、溅镀或电镀方式在于设有该增强层11的该容置空间13中填入该反光金属层12，形成如图8中(e)的结构。
装置黏着层步骤s6：利用蒸镀、溅镀或电镀方式在于该基底10下方设置该黏着层51，形成如图8中(f)的结构，该黏着层51为geau层、ni层及au层的积层体。
装置钼层步骤s7：将钼金属片连接于该黏着层51的下方以形成如图8中(g)的具有该钼金属层50的结构，并完成本实用新型的高导热性金属键合结构的设置。
请同时参阅图10及图11，其显示图7本实用新型第二实施例结构的高导热性金属键合结构的另一种制造方法，其依序包含有下列步骤。
准备vcsel晶片步骤p1：请参阅图10中（a），准备如前所述的由该基底10、该第一镜层20、该活化层30及该第二镜层40所构成的面射型雷射(vcsel)元件。
设置临时支撑基板步骤p2：在该第二镜层40上方设置一以硅(si)所构成的一临时支撑基板41，该临时支撑基板41为硅板，具有临时支撑基板41的结构则如图10中(b)所示。
减薄步骤p3：透过机具对该基底10进行研磨，或实施物理或化学方式进行蚀刻将该基底10薄型化，或者对该基底10进行研磨后接着进行蚀刻将该基底10薄型化，薄型化的构造如图10中(b)。
蚀刻步骤p4：透过化学蚀刻的方式在该基底10形成该容置空间13，蚀刻后具有该容置空间13的结构如图10中(c)。
装置增强层步骤p5：利用蒸镀、溅镀或电镀方式在该容置空间13的表面上形成如图10中(d)的该增强层11。
填反光金属步骤p6：利用蒸镀、溅镀或电镀方式在于设有该增强层11的该容置空间13中填入该反光金属层12，形成如图10中(e)的结构。
装置黏着层步骤p7：利用蒸镀、溅镀或电镀方式在于该基底10下方设置该黏着层51，形成如图10中(f)的结构，该黏着层51为geau层、ni层及au层的积层体。
装置钼层步骤p8：将钼金属片连接于该黏着层51的下方以形成如图10中(g)的具有该钼金属层50的结构。
移除临时支撑基板步骤p9：移除设置在该第二镜层40上方的该临时支撑基板41，并完成本实用新型的高导热性金属键合结构的设置如图10中(h)所示。
因此，本实用新型的可以获得的优点如下：1.钼金属层容易将vcsel元件产生的热量导出，可增加产品寿命；2.vcsel元件有较小的残于应力，减少晶格缺陷的产生和传播，缓和翘曲或剥离的情况；3.反光金属层反射来自活化层的光线，使光线再度朝上方反射，增加整体vcsel元件的出光效率。
1.一种高导热性金属键合结构，其包含有：一基底(10)、设置于该基底(10)上方的一第一镜层(20)、设置于该第一镜层(20)上方的一活化层(30)及设置于该活化层(30)上方的一第二镜层(40)；其特征在于，该基底(10)下方设置有一钼金属层(50)，该基底(10)设置一容置空间(13)，于该容置空间(13)内部设置有一反光金属层(12)。
2.权利要求1所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该钼金属层(50)下方接设一基板(60)。
3.权利要求2所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该基板(60)为氮化铝基板或氧化铝基板。
4.权利要求1所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该基底(10)为砷化镓基底。
5.权利要求1所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该第二镜层(40)内部设有一氧化孔，该容置空间(13)对应设置于该氧化孔下方。
6.权利要求5所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该容置空间的直径大于、小于或等于该氧化孔的直径。
7.权利要求4所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该反光金属层(12)与该第一镜层(20)之间设置一增强层(11)。
8.权利要求7所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该增强层(11)延伸至该反光金属层(12)与该基底(10)之间。
9.权利要求7所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该增强层(11)由二氧化硅层、氮化硅层或二氧化硅与氮化硅的混合层所构成。
10.权利要求1所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该基底(10)与该钼金属层(50)之间设置有一黏着层(51)。
11.权利要求10所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该黏着层(51)为一geau层(511)、一ni层(512)及一au层(513)的积层体。
12.权利要求10所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该黏着层(51)包含：设置于该基底(10)下方的一geau层(511)、设置于该geau层(511)下方的一ni层(512)及设置于该ni层(512)下方的一au层(513)；且，该钼金属层(50)设置于该au层(513)下方。
13.权利要求1所述的高导热性金属键合结构，其特征在于，该反光金属层(12)与该第一镜层(20)之间设置一增强层(11)，该增强层(11)延伸至该反光金属层(12)与该基底(10)之间；该基底(10)与该钼金属层(50)之间设置有一黏着层(51)。
技术总结