專(zhuān)利名稱(chēng)：緊湊芯片中的長(zhǎng)半導(dǎo)體激光腔的制作方法
緊湊芯片中的長(zhǎng)半導(dǎo)體激光腔
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)根據(jù)35USC 119(e)，要求受益于2010年10月25號(hào)提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/406，529，其公開(kāi)的內(nèi)容全部被引入作為參考。
背景技術(shù)：
1、本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及半導(dǎo)體二極管激光器，且更具體地涉及使用通過(guò)蝕刻面形成的全內(nèi)反射表面以在緊湊芯片中安裝長(zhǎng)腔激光器。
2、相關(guān)技術(shù)描述半導(dǎo)體激光器 通常是在晶片上，通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)形成具有平行于基底表面有源層的外延結(jié)構(gòu)而在基板上生長(zhǎng)合適的層疊半導(dǎo)體材料來(lái)制造的。然后用多種半導(dǎo)體加工工具處理晶片來(lái)生產(chǎn)激光光學(xué)腔，包括有源層和附在半導(dǎo)體材料上的金屬觸點(diǎn)。激光面通常形成在激光空腔端部，通過(guò)沿著其晶體結(jié)構(gòu)切割半導(dǎo)體材料來(lái)界定激光光學(xué)腔的邊緣或端部，以便在觸點(diǎn)上施加偏置電壓時(shí)，所產(chǎn)生的電流流過(guò)有源層，使光子在與電流流動(dòng)相垂直的方向上從有源層腔面邊緣發(fā)射出來(lái)。由于切割半導(dǎo)體材料以形成激光腔面，腔面的位置與方向受到限制；此外，一旦晶片被切割，通常是小片的，使得傳統(tǒng)的光刻技術(shù)不能輕易的被用來(lái)進(jìn)一步加工激光器。前述和其他由使用切割腔面造成的難點(diǎn)，導(dǎo)致了通過(guò)蝕刻形成半導(dǎo)體激光腔面工藝的發(fā)展。這種在美國(guó)專(zhuān)利4，851，368描述的工藝，也允許激光器單片地與其他光子器件集成在同一基底上，其公開(kāi)的內(nèi)容在此引用以供參考。這項(xiàng)工作被進(jìn)一步延伸，并且一種基于蝕刻腔面的脊激光器工藝被公開(kāi)在1992年5月的IEEE量子電子學(xué)期刊，第28卷，第5期，第1227-1231頁(yè)，其公開(kāi)的內(nèi)容在此引用以供參考。通過(guò)以大于空腔內(nèi)用于光傳播臨界角的角度利用蝕刻腔面，光學(xué)腔中全內(nèi)反射(TIR)表面的構(gòu)造還被公開(kāi)在寬域激光器的美國(guó)專(zhuān)利4，851，368和用于脊型激光器的美國(guó)專(zhuān)利5，031，190，它們的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合到本發(fā)明中作為參考。高功率半導(dǎo)體激光器對(duì)許多應(yīng)用具有重要意義，如光學(xué)存儲(chǔ)應(yīng)用。由于半導(dǎo)體激光器功率需求的增加，制造商們已經(jīng)簡(jiǎn)單地增加激光器芯片的空腔長(zhǎng)度，如從美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2006/0274802的

圖1所示，其中芯片長(zhǎng)度超過(guò)2000 μ m來(lái)滿足雙層DVD應(yīng)用的400mW功率需要。其公開(kāi)的內(nèi)容被并入本文作為參考的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2006/0274802指出:“高功率激光器被要求提高光學(xué)記錄盤(pán)的寫(xiě)入速度，且因此，為了獲得高功率，增加激光諧振器長(zhǎng)度是絕對(duì)必要的。這種情況下，有一個(gè)問(wèn)題:芯片尺寸的增加導(dǎo)致芯片成本的增加?！贝藢?zhuān)利申請(qǐng)還在脊形激光器二極管中間引入了錐形多模干擾(MMI)波導(dǎo)，允許芯片長(zhǎng)度減少至1300 μ m用于300mW輸出，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度大約是用于標(biāo)準(zhǔn)脊形激光器(沒(méi)有錐形MMI)的芯片長(zhǎng)度的2/3。使用全內(nèi)反射(TIR)表面的前期工作包括以下內(nèi)容:“Rectangular andL-shaped GaAs-AlGaAs lasers with very high quality etched facets，，， AppliedPhysics letters，第54卷，第493頁(yè)，使用了 45° TIR蝕刻面來(lái)展示寬域L型激光器；iiContinous-Wave operation and mirror loss of a U-shaped GaAs/AlGaAs laser diodewith two totally refecting mirrors”，Applied Physics letters，第 56 卷，第 1617頁(yè)，描述了具有兩個(gè)TIR蝕刻面的寬域激光器，使用了被切割的前后腔面；“CW operationof folded-cavity semiconductor lasers with etched turning mirros，，，ElectronicLetters，第28卷，第21頁(yè)，描述了使用具有切割的后腔面的80和5μπι脊寬的脊形激光器的折疊空腔；“Precise determination of turning mirror loss using GaAs/AlGaAs lasers with up to ten 90° intracavity turning mirrors，，，IEEE PhotonicsTechnology Letters,第4卷,第24頁(yè),利用了具有切割的前后腔面的10 μ m脊寬的寬脊激光器。市場(chǎng)不斷要求對(duì)給定的晶片增加芯片數(shù)量用于各種高功率應(yīng)用，如DVD和藍(lán)光讀
/寫(xiě)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用由蝕刻腔面形成的全內(nèi)反射(TIR)表面，大半導(dǎo)體激光腔被放置在相對(duì)較短長(zhǎng)度的芯 片里。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用三個(gè)45度角TIR表面以連接界定激光腔的脊形或掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)(BH)波導(dǎo)的四段，沿著矩形半導(dǎo)體芯片的周邊邊界形成了激光腔。在其他實(shí)施例中，甚至使用更多的TIR腔面和波導(dǎo)段或節(jié)段以制造甚至更長(zhǎng)的矩形或四邊螺旋結(jié)構(gòu)形狀的激光腔。這些結(jié)構(gòu)首先被限制在相鄰波導(dǎo)區(qū)間隔中，如果其中間隙過(guò)小，可能導(dǎo)致波導(dǎo)區(qū)間不被期望的耦合。但是，使用相鄰節(jié)段之間的蝕刻凹槽已經(jīng)被證明可減少這種耦合效應(yīng)。在螺旋結(jié)構(gòu)空腔的第二個(gè)限制是，螺旋中心區(qū)域中開(kāi)口區(qū)域的尺寸必須考慮最小接合焊盤(pán)直徑或?qū)挾?如50 μ m)。但是，如果結(jié)合焊盤(pán)放置在至少一部分激光腔上，就可以消除開(kāi)口區(qū)域的需求。
附圖簡(jiǎn)述從本發(fā)明的下列詳細(xì)描述結(jié)合以下被簡(jiǎn)要描述的附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清地理解本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。圖1是來(lái)自美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2006/0274802的圖，說(shuō)明了用于⑶和DVD應(yīng)用的脊型
半導(dǎo)體激光器所需的空腔長(zhǎng)度。圖2A至2D示出了被安裝在芯片內(nèi)的2000 μ m長(zhǎng)蝕刻腔面脊型波導(dǎo)激光腔，全部為250 μ m寬，使用:(a)沒(méi)有全內(nèi)反射(TIR)腔面，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為2010 μ m ; (b)四個(gè)TIR腔面，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為585 μ m ; (c)八個(gè)TIR腔面，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為325 μ m ; (d) 12個(gè)TIR腔面，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為240 μ m。圖3示出了具有使用圍繞在芯片的外圍的45°入射角TIR腔面的激光腔的芯片，使得光線在每個(gè)TIR腔面反射后，經(jīng)歷90°角的改變。圖4A至4C示出了脊-脊(RR)間隔，空腔長(zhǎng)度，和接合焊盤(pán)寬度或直徑效果的實(shí)例，而芯片長(zhǎng)度和寬度分別保持恒定于300 μ m和250 μ m, TIR腔面的數(shù)量保持恒定于8個(gè)，并且在后腔面存在恒定的50 μ m縫隙，圖4D是組合圖表，說(shuō)明了 RR間隔，空腔長(zhǎng)度，接合焊盤(pán)寬度之間的關(guān)系。圖5A至5C示出了當(dāng)RR間隔保持恒定于16 μ m,接合焊盤(pán)直徑保持恒定于100 μ m,芯片寬度保持恒定于250 μ m, TIR腔面數(shù)量保持恒定于8個(gè)，且具有恒定的50 μ m后腔面縫隙時(shí)，芯片長(zhǎng)度的效果。圖是組合圖表，說(shuō)明了空腔長(zhǎng)度與芯片長(zhǎng)度之間的關(guān)系。圖6A和圖6B是對(duì)分別具有0.40 μ m和0.50 μ m殘余上包層厚度的脊型波導(dǎo)的Ex模型輪廓的圖形化描述。圖6C和圖6D圖形化地顯示了間隔5 μ m的兩個(gè)脊型波導(dǎo)之間的功率交換，其中圖6C示出了 0.40 μ m殘余上包層厚度的結(jié)果，而圖6D示出了 0.50 μ m殘余上包層厚度的結(jié)果。圖7A示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其中在兩個(gè)相鄰脊型波導(dǎo)之間引入凹槽以減少相鄰脊型波導(dǎo)間的光耦合。圖7B圖形化地示出了當(dāng)使用了凹槽時(shí)相鄰脊型波導(dǎo)間被減少的耦合。圖8示出了本發(fā)明的實(shí)施例，其中圍繞芯片的外圍使用45°安裝角TIR腔面的第一激光腔與沒(méi)有任何TIR腔面的第二激光腔一起使用。圖9示出了位于基底上的第一外延激光器結(jié)構(gòu)，以及位于第一外延激光器結(jié)構(gòu)上的第二外延激光器結(jié)構(gòu)，例如，它可以在圖8的實(shí)施例中被使用。
本發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在轉(zhuǎn)向本發(fā)明的更詳細(xì)描述，圖2A至2D示出了幾個(gè)安裝在激光器芯片上，全部250 μ m寬，2000 μ m長(zhǎng)蝕刻腔面脊型激光腔的實(shí)施例。圖2B至2D示出了實(shí)施例，其空腔長(zhǎng)度明顯長(zhǎng)于芯片長(zhǎng)度。如圖2A所示，沒(méi)有任何全內(nèi)反射(TIR)腔面，芯片長(zhǎng)度稍長(zhǎng)于空腔長(zhǎng)度，因?yàn)槭褂昧宋g刻腔面并且在不破壞蝕刻腔面情況下，芯片不能在蝕刻腔面處被精確的單獨(dú)分開(kāi)(singulated)。圖2B中的實(shí)例包含四個(gè)TIR腔面并導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為585 μ m。圖2C示出的實(shí)力具有八個(gè)TIR腔面，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為325 μ m，而圖2D中的實(shí)例具有12個(gè)TIR腔面，導(dǎo)致芯片長(zhǎng)度為240 μ m。通過(guò)使用更多的TIR腔面，明顯減少了芯片的大小，允許從指定的晶片生產(chǎn)更多的芯片。通過(guò)使用始于芯片外圍周邊的矩形螺旋形空腔，最小數(shù)量的TIR腔面可以獲得 最大空腔長(zhǎng)度。因?yàn)槊總€(gè)TIR腔面都與一些損耗相關(guān)，所以希望減少空腔內(nèi)的TIR腔面。圖3示出了在芯片12上形成的激光器10，其中脊或掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)(BH)波導(dǎo)的四個(gè)段14定義了激光腔16，并且這些段14放置在靠近使用三個(gè)TIR腔面18的激光器芯片12的外圍周邊?？涨?6也包括蝕刻前腔面20和蝕刻后腔面22。優(yōu)選地，TIR腔面18被放置在與段14呈45°，使得每個(gè)TIR腔面18的入射角都是45°，并且光線在TIR腔面18反射之后，在方向上經(jīng)過(guò)90°的改變。優(yōu)選地通過(guò)脊或掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)(BH)波導(dǎo)與圖3中由a指示的芯片12的一側(cè)之間的距離界定激光腔16的橫向位置。距離a是確保把晶片變成芯片的切割過(guò)程不會(huì)損傷波導(dǎo)的關(guān)鍵。脊形波導(dǎo)或BH波導(dǎo)的寬度如b所示。產(chǎn)生的空腔16是四邊形結(jié)構(gòu)，優(yōu)選的呈矩形，盡管較小的TIR腔面角度變化可能導(dǎo)致空腔結(jié)構(gòu)不具有一個(gè)真正的矩形形狀。此外，間隙c是有意保留為在4個(gè)段的終點(diǎn)的后腔面22與第一段14的脊或BH之間的。這個(gè)間隙的理由是避免不希望的反射到達(dá)后腔面22，實(shí)例的a，b和c的值分別是20 μ m，2 μ m，和50 μ m。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，脊形波導(dǎo)寬度的尺寸小于3μπι以確保單橫向模式操作。BH波導(dǎo)僅支持單橫向模式。圖4Α至4C示出當(dāng)芯片長(zhǎng)度和寬度分別保持恒定于300 μ m和250 μ m, TIR腔面的數(shù)量保持恒定于8個(gè)，并存在恒定的間隙50 μ m(參數(shù)C)時(shí)，相鄰脊形波導(dǎo)(盡管只在此討論相鄰脊形波導(dǎo)，可以理解的是也可以使用相鄰的BH波導(dǎo))、空腔長(zhǎng)度和接合焊盤(pán)寬度之間的距離的效果的實(shí)例。圖4A所示的實(shí)例具有脊-脊(RR)間距為ΙΟμπι，這導(dǎo)致空腔長(zhǎng)度為1920 μ m，接合焊盤(pán)寬度為130 μ m。圖4B所示的實(shí)例的RR間距為20 μ m，這導(dǎo)致空腔長(zhǎng)度為1720 μ m，接合焊盤(pán)寬度為80 μ m。最后，圖4C所示的實(shí)例的RR間距為30 μ m，這導(dǎo)致空腔長(zhǎng)度為1520 μ m，接合焊盤(pán)間距為30 μ m。前述RR間距、空腔長(zhǎng)度和接合焊盤(pán)寬度之間的關(guān)系在圖4D的圖和表中不出。

圖5A至5C示出當(dāng)相鄰脊形波導(dǎo)間的距離保持恒定于16 μ m,接合焊盤(pán)直徑保持恒定于100 μ m，芯片寬度保持恒定于250 μ m，TIR腔面的數(shù)量保持恒定于8個(gè)，存在恒定間隙50 μ m(參數(shù)c)時(shí)，不同長(zhǎng)度空腔對(duì)芯片長(zhǎng)度影響的三個(gè)實(shí)例。圖5A中，芯片長(zhǎng)度為200 μ m,空腔長(zhǎng)度1300 μ m ;圖5B中，芯片長(zhǎng)度為300 μ m,空腔長(zhǎng)度為1800 μ m ;且圖5C中，芯片長(zhǎng)度為400 μ m,空腔長(zhǎng)度為2300 μ m。前述空腔長(zhǎng)度和芯片長(zhǎng)度之間的關(guān)系在圖中的表格和圖中示出。實(shí)踐中，使用目前的導(dǎo)線接合器粘合直徑小于50 μ m的接合焊盤(pán)變得非常困難。接合焊盤(pán)可被放置在至少一部分激光腔上，且消除了放置接合焊盤(pán)的空間。相比美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2006/0274802中的現(xiàn)有技術(shù)，其中芯片長(zhǎng)度只能減少33%，我們可以看到，根據(jù)本發(fā)明所述方式使用TIR，顯著減少芯片長(zhǎng)度是可能的，例如減少83%。這允許在給定的晶片上制造明顯更多的芯片，從而大幅減少成本。圖3示出沒(méi)有相鄰脊形波導(dǎo)或相鄰BH波導(dǎo)存在的情況，而圖2B示出了相鄰脊形波導(dǎo)存在于矩形螺旋形腔面中，并且他們之間的距離成為需考慮的因素的情況。圖6A至6D示出了 808納米激光器導(dǎo)致兩個(gè)相鄰脊間耦合情況的橫向波束分布的重要性。圖6A和6B描述的模式分布分別針對(duì)0.40 μ m和0.50 μ m殘余上包層厚度。脊外部的剩余上包層的厚度被稱(chēng)為殘余上包層厚度。在這些圖中，兩種輪廓模式都是4個(gè)輪廓，為0.1，0.2，0.3和0.4的電場(chǎng)幅度EX。Ex的峰值被歸一化為I。最內(nèi)側(cè)輪廓是0.4，最外側(cè)輪廓是0.1。當(dāng)脊被間隔開(kāi)20μπι或更多時(shí)，基本上0.40μπι殘余上包層厚度的脊之間沒(méi)有耦合，而0.50 μ m殘余上包層厚度的脊之間只有非常少量耦合。但是，如圖6C和6D中的圖形所示，其示出了當(dāng)RR間距是5 μ m時(shí)，兩個(gè)近距離脊之間的功率交換，在脊之間出現(xiàn)了大量耦合，特別是在具有0.50 μ m殘余上包層厚度的脊之間(圖6D)。為了解決前述緊密間隔的相鄰脊的耦合問(wèn)題，可以使用圖7A所示技術(shù)。例如，圖7A示出了激光器結(jié)構(gòu)50的局部剖視圖，其根據(jù)圖4A至4C和圖5A至5C示出的本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行配置。激光器結(jié)構(gòu)50包括至少第一和第二相鄰脊波導(dǎo)52和54，它們彼此隔開(kāi)的間距為距離RR。為了減少兩個(gè)脊波導(dǎo)52和54之間的耦合，在脊波導(dǎo)52和54之間的激光器基底58中形成凹槽56。凹槽56有預(yù)定的蝕刻深度和寬度。圖7B所示圖形與顯示了沒(méi)有凹槽的相同結(jié)構(gòu)的結(jié)果的圖6D的圖形對(duì)比，兩個(gè)相鄰脊之間的耦合影響被顯著降低了。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可應(yīng)用于不同材料系統(tǒng)的激光器結(jié)構(gòu)。下面描述了三個(gè)這種結(jié)構(gòu)的例子，所有這些已表明考慮蝕刻腔面。制造具有n-1np包層、n-AIGalnAs SCH (分離限制異質(zhì)結(jié)構(gòu))層、AIGalnAs應(yīng)變多量子阱有源層、P-AIGalnAs SCH層、p-lnP包層和高摻雜p_InGaAs接觸層的晶片，依次形成于η-型(100) Inp基底。包括5個(gè)6nm壓縮應(yīng)變的AIGalnAs量子阱的活性區(qū)域，其被IOnm拉伸應(yīng)力AIGalnAs阻擋層分開(kāi)；量子講的帶隙約為1300nm。
制造依次形成在GaAs基層上的具有2.Ομπι n-Al0.4Ga0.6As下包層；0.1 μ mAla25Gaa75As至Ala4Gaa6As下漸變區(qū)的晶片；包含單個(gè)7.5nm厚GaAs量子阱的有源區(qū)；0.1 μ m Al0 4Ga0 6As 至 Al
0.25^ .75AS 上漸變區(qū);2.Ομπι厚P-Ala4Gaa6As上包層；以及高度P-摻雜GaAs帽層的晶片。激光發(fā)射波長(zhǎng)為830nm左右。制造具有η-摻雜AlGaN的下覆蓋區(qū)、具有量子阱和InAlGaN(Al和或In可在此合成物中為零)阻擋的有源區(qū)、P-摻雜AlGaN的上包層和高度P-摻雜GaN和/或GaInN帽層的晶片。光子結(jié)構(gòu)的上和下覆蓋區(qū)域具有的折射率低于有源層的折射率。而提供GaN和/或GaInN帽層以允許歐姆接觸。盡管該示例基于在GaN基底上提供藍(lán)色激光器裝置，但應(yīng)當(dāng)理解，這些裝置可形成用于發(fā)射其他波長(zhǎng)，如綠色和放置在其他基底如藍(lán)寶石，SiC orAlN上。如美國(guó)專(zhuān)利7，408，183所描述的，其公開(kāi)的內(nèi)容在此引入作為參考，InAlGaN的結(jié)構(gòu)可具有低缺陷密度區(qū) 和高缺陷密度區(qū)。本發(fā)明的空腔可僅位于低缺陷密度區(qū)。本發(fā)明也可應(yīng)用于具有前輸出腔面和/或后腔面的激光器，其至基底被蝕刻成90±1°以使激光器是邊緣-發(fā)射或至基底45±1°以允許激光的發(fā)射垂直于基底的表面。這種結(jié)構(gòu)的描述在美國(guó)專(zhuān)利7，245，645中提供，并且美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12/725，894的公開(kāi)內(nèi)容在此引入作為參考。前腔面和后腔面都是蝕刻腔面，并可使用介電層改變反射率，如美國(guó)專(zhuān)利 7，245，645 所述。圖8示出了激光器結(jié)構(gòu)100，是類(lèi)似圖3的包括第一激光腔104的第一激光器102和包含直的第二激光腔108的第二激光器106組合，兩者都在芯片110上。例如，第一激光器102形成于第一外延沉積結(jié)構(gòu)，形成具有非常長(zhǎng)的空腔104的激光器。而第二激光器106形成于第二外延沉積結(jié)構(gòu)，形成具有與芯片110長(zhǎng)度大致相同的空腔長(zhǎng)度的激光器。第一激光腔104的前腔面112和后腔面114被分別蝕刻，各自如同第二激光腔108的前腔面116和后腔面118—樣。如果需要更長(zhǎng)的長(zhǎng)度，第二激光器106可包括TIR腔面。使用這樣的芯片的例子是在雙波長(zhǎng)操作中，其中第一激光器是DVD激光器而第二激光器是CD激光器。圖9示出當(dāng)?shù)谝煌庋蛹す馄鹘Y(jié)構(gòu)200被沉積在基底202上并且第二外延激光器結(jié)構(gòu)204被沉積在第一激光外延結(jié)構(gòu)200上的情況。這種方式的外延沉積比蝕刻掉晶片上某些部分以允許第二外延結(jié)構(gòu)更加便宜，因?yàn)閮煞N外延激光器結(jié)構(gòu)是一個(gè)接一個(gè)地被沉積的。圖8的第一和第二激光器102和104的各自的前腔面112和116使用圖9的外延結(jié)構(gòu)和45±1°的蝕刻腔面。第二外延結(jié)構(gòu)從第一激光器102移除以允許觸點(diǎn)被施加在其結(jié)構(gòu)上。例如，該芯片包含用于雙波長(zhǎng)操作的廉價(jià)的雙空腔表面發(fā)射激光器，諸如在650nm的DVD和在780nm的⑶，或藍(lán)色和綠色發(fā)射激光器。雖然本發(fā)明已經(jīng)示出了優(yōu)選的實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解，可在不脫離本發(fā)明真實(shí)精神和如下述權(quán)利要求給出的范圍的情況下作出變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體芯片,包括: 具有限定了所述芯片的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度的基底； 在所述基底上的第一外延激光器結(jié)構(gòu)； 由波導(dǎo)在所述芯片上形成的第一激光腔；所述波導(dǎo)選自包括脊波導(dǎo)和掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)(BH)波導(dǎo)的組； 所述腔具有大于所述芯片長(zhǎng)度的長(zhǎng)度； 且所述腔具有被蝕刻的前輸出腔面和被蝕刻的后腔面。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述腔的至少一部分是沿著所述芯片的外圍周邊形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述波導(dǎo)與芯片邊沿間隔預(yù)定的距離。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述腔包括多個(gè)段，并且所述被蝕刻的后腔面位于距離所述腔的不同的段中的波導(dǎo)的預(yù)定距離處，而且該不同的段不是在后腔面的端部的段。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體芯片，其中選擇所述腔長(zhǎng)度以允許接合焊盤(pán)的直徑在預(yù)定值之上。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述預(yù)定距離超過(guò)50μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述被蝕刻的前腔面相對(duì)于所述基底呈45±1。角。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述被蝕刻的前腔面相對(duì)于所述基底呈90±1。角。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述腔包括一個(gè)或多個(gè)全內(nèi)反射(TIR)蝕刻腔面。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體芯片，其中每一個(gè)TIR蝕刻腔面與段的角度為45°。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述腔包含至少4個(gè)TIR蝕刻腔面，并且相鄰波導(dǎo)間的距離超過(guò)預(yù)定值。
12.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述外延結(jié)構(gòu)是InAlGaN,該InAlGaN包括高缺陷密度區(qū)和低缺陷密度區(qū)，并且其中所述腔被包含在所述低缺陷密度區(qū)之內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述前腔面和所述后腔面通過(guò)每個(gè)腔面處的介電層的沉積而具有反射率改變。
14.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，進(jìn)一步包括形成于第二外延結(jié)構(gòu)中的第二激光腔，所述第二激光器具有前蝕刻腔面和后蝕刻腔面。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述第二外延結(jié)構(gòu)被沉積在所述第一外延結(jié)構(gòu)之上。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體芯片,其中所述第二外延材料被從所述第一外延結(jié)構(gòu)的一部分中移除。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述第一激光器的所述前輸出腔面被蝕刻成相對(duì)所述基底呈45± 1°，并且所述第二激光器的所述前腔面被蝕刻成相對(duì)所述基底呈45±1°。
18.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述第一激光腔包括至少第一部分，其一般是由第一、第二、第三、第四段形成的矩形形狀，其中所述后腔面形成于所述第四段的終端處，并且間隙被形成在所述后腔面和形成所述第一段的波導(dǎo)的一部分之間。
19.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體芯片，進(jìn)一步包括在相鄰波導(dǎo)之間形成的具有預(yù)定寬度和深度的蝕刻凹槽。
20.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述第二腔包括至少一個(gè)TIR腔面。
21.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述第一激光腔具有四邊形螺旋形狀。
22.如權(quán)利要求2 1所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述第一激光腔具有矩形螺旋形狀。
全文摘要
通過(guò)使用由蝕刻面形成的全內(nèi)反射(TIR)表面，長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器腔體被放置在相對(duì)較短長(zhǎng)度的芯片里。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用成三個(gè)45度角的TIR表面來(lái)連接界定激光腔的四段脊波導(dǎo)或掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)(BH)波導(dǎo)，沿著矩形半導(dǎo)體芯片的周邊邊界形成激光腔。在其他實(shí)施例中，甚至使用更多TIR表面和波導(dǎo)段或節(jié)段，制造矩形或四邊形螺旋結(jié)構(gòu)形狀的更長(zhǎng)的激光腔。這些結(jié)構(gòu)被限制在鄰近波導(dǎo)部分的間隙中，如果其中間隙太小，會(huì)引起節(jié)段之間的不被期望的耦合。但是，使用鄰近部分之間的蝕刻凹槽已被證明可減少這種耦合效應(yīng)。
文檔編號(hào)H01S5/20GK103222137SQ201180047881
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者A·貝法爾, C·斯塔蓋瑞斯庫(kù) 申請(qǐng)人:賓奧普迪克斯股份有限公司