具有布置在溝槽區(qū)內(nèi)的陰極金屬層的半導(dǎo)體激光器的制造方法
【專利說明】

【發(fā)明內(nèi)容】

[0001]本文描述的各實(shí)施例一般涉及在諸如熱輔助磁記錄之類的應(yīng)用中使用的半導(dǎo)體激光器。在一個(gè)實(shí)施例中，激光二極管包括襯底和布置在襯底上的結(jié)層。結(jié)層形成激光二極管的量子阱。激光二極管包括結(jié)表面，該結(jié)表面具有延伸通過結(jié)層至襯底的至少一個(gè)溝道。至少一個(gè)溝道界定陽極區(qū)和陰極區(qū)。陰極電結(jié)被布置在陰極區(qū)的結(jié)表面上，而陽極電結(jié)被布置在該結(jié)表面上并耦合至陽極區(qū)的結(jié)層。陰極金屬層被布置在溝道的至少溝槽區(qū)內(nèi)。陰極金屬層將襯底耦合至陰極電結(jié)。
[0002]在另一實(shí)施例中，激光二極管包括結(jié)表面，所述結(jié)表面具有沿激光二極管的激光輸出方向延伸的兩個(gè)狹長(zhǎng)溝道。結(jié)表面包括:布置在兩個(gè)狹長(zhǎng)溝道之間的陽極區(qū)內(nèi)的陽極電結(jié)；以及布置在陽極區(qū)外的一個(gè)或多個(gè)陰極區(qū)內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)陰極電結(jié)。激光二極管包括布置在結(jié)表面下的結(jié)層。結(jié)層在陽極區(qū)形成量子阱。激光二極管包括在結(jié)層下的襯底。狹長(zhǎng)溝道在溝槽區(qū)延伸通過結(jié)層至襯底。陰極金屬層延伸入溝槽區(qū)。陰極金屬層將襯底耦合至兩個(gè)或更多個(gè)陰極電結(jié)。
[0003]各實(shí)施例的這些和其它特征和方面可參照下面的詳細(xì)說明和附圖得以理解。
附圖簡(jiǎn)述
[0004]下面參照附圖進(jìn)行討論，其中使用相同附圖標(biāo)記來表示多個(gè)圖中相似/相同的部件。
[0005]圖1A-1C是根據(jù)示例性實(shí)施例的硬盤驅(qū)動(dòng)器滑動(dòng)件組件的立體圖；
[0006]圖2A和圖2B分別是根據(jù)一示例性實(shí)施例的激光二極管的仰視圖和立體圖；
[0007]圖3A和圖3B是根據(jù)示例性實(shí)施例的激光二極管的橫截面圖；
[0008]圖4是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的過程的流程圖；
[0009]圖5-圖7是示出根據(jù)各示例性實(shí)施例的陰極通路配置的激光二極管的橫截面圖；
[0010]圖8是示出根據(jù)另一示例性實(shí)施例的過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本公開涉及在諸如熱輔助磁記錄(HAMR)之類的應(yīng)用中使用的光學(xué)器件。HAMR設(shè)備使用熱量來克服超順磁效應(yīng)，如果不這樣的話，超順磁效應(yīng)可能限制典型磁記錄介質(zhì)(例如硬驅(qū)盤)的數(shù)據(jù)面密度。這種介質(zhì)上的記錄涉及在通過磁寫頭進(jìn)行寫入時(shí)對(duì)介質(zhì)的一小部分進(jìn)行加熱。熱量可從諸如激光二極管之類的相干光源產(chǎn)生。光學(xué)器件可被集成到硬驅(qū)動(dòng)器滑動(dòng)件以將能量從激光二極管引導(dǎo)至介質(zhì)。
[0012]取得微小有限熱點(diǎn)的一種方法是使用光近場(chǎng)換能器(NFT)，例如位于硬驅(qū)動(dòng)器滑動(dòng)件的空氣承載表面附近的等離子體光學(xué)天線或腔。光從光源(例如激光二極管)投射到光波導(dǎo)中，所述光波導(dǎo)從具有不同折射率的芯層和覆層起被構(gòu)建在滑動(dòng)件中。波導(dǎo)可包括在芯層和覆層的相應(yīng)折射率之間的高對(duì)比性。在波導(dǎo)中傳播的光可被引導(dǎo)至聚光元件，例如平面固體浸沒鏡(PS頂)，該聚光元件可將能量匯集到光學(xué)NFT中。在其它配置中，波導(dǎo)可將光傳遞至NFT而不使用聚焦元件，即直接傳遞。
[0013]NFT可以是形成在滑動(dòng)件內(nèi)的集成光學(xué)設(shè)備。集成光學(xué)器件的場(chǎng)關(guān)聯(lián)于光學(xué)設(shè)備在襯底上的構(gòu)造，有時(shí)結(jié)合電子器件以產(chǎn)生功能性系統(tǒng)或子系統(tǒng)。例如，光可經(jīng)由使用層沉積技術(shù)在襯底上構(gòu)建的集成光波導(dǎo)在器件之間傳遞。這些波導(dǎo)可使用第一材料作為芯層形成，所述芯層由作為覆層的第二材料圍繞。其它光學(xué)器件可以相同方式被形成，包括前述的NFT 和 PSIM0
[0014]在HAMR滑動(dòng)件中，光被投射到這些集成光學(xué)器件中，其目的是在記錄過程中傳遞光能以加熱介質(zhì)。將光投射入滑動(dòng)件的一種方式是從自由空間經(jīng)由被制造在滑動(dòng)件內(nèi)的光柵耦合器，這被稱為自由空間光傳遞。自由空間光傳遞組件可利用位于驅(qū)動(dòng)頭外部的激光器。為HAMR記錄提供光能的另一種方式是與滑動(dòng)件一體地形成/組裝激光光源(例如激光二極管)。這種配置在這里被稱為滑動(dòng)件內(nèi)激光器或滑動(dòng)件上激光器?？稍诰?jí)或滑動(dòng)件級(jí)制造階段中構(gòu)建滑動(dòng)件內(nèi)激光器和滑動(dòng)件上激光器光組件。
[0015]HAMR設(shè)備可能需要將多種光學(xué)設(shè)備集成到滑動(dòng)件中，連同諸如讀-寫頭之類的磁光器件。在一種配置中，滑動(dòng)件內(nèi)激光器設(shè)備可通過在滑動(dòng)件制造過程中將單獨(dú)的激光二極管器件組裝至滑動(dòng)件而形成。這可能需要在滑動(dòng)件制造過程中執(zhí)行額外的組裝和測(cè)試操作?？赡芤筮@些組裝和測(cè)試操作的精確性和可靠性以確保大規(guī)模制造的可接受產(chǎn)率。
[0016]根據(jù)一示例性實(shí)施例的滑動(dòng)件內(nèi)激光器設(shè)備100的一個(gè)例子示出于圖1A的立體圖中。在該例中，邊緣發(fā)射激光二極管102被集成到滑動(dòng)件100的后緣表面104。激光二極管102與HAMR讀/寫頭106集成。讀/寫頭106的一個(gè)邊緣位于滑動(dòng)件100的空氣承載表面108?？諝獬休d表面108在設(shè)備操作過程中被保持在移動(dòng)介質(zhì)表面(未示出)附近。激光二極管102提供電磁能以在介質(zhì)接近讀/寫頭106所在位置附近的點(diǎn)加熱介質(zhì)表面。例如波導(dǎo)110之類的光耦合器件被一體地(例如經(jīng)由層沉積)形成在滑動(dòng)件設(shè)備100內(nèi)以將光從激光器102傳遞至介質(zhì)。
[0017]在該例中，激光二極管102凹入到形成在滑動(dòng)件100的后表面104內(nèi)的空腔112內(nèi)。空腔112的底部包括安裝表面113，該安裝表面113與激光二極管102的下表面(例如下面描述的表面202)形成接口。安裝表面113包括焊料隆起114，該焊料隆起114與形成在激光器102上的相應(yīng)隆起/盤形成接口。這些焊料隆起114有利于將激光器102接合至滑動(dòng)件110，為激光器102提供電連接，并可提供其它功能。例如，焊料隆起114可幫助對(duì)激光器102散熱，確保在激光器102的發(fā)射邊緣117處的輸出刻面116與波導(dǎo)110的正確對(duì)準(zhǔn)等等。
[0018]在其它配置中，可將類似于激光二極管102的激光二極管布置在滑動(dòng)件的頂表面上，例如與空氣承載表面相對(duì)的表面上。激光二極管102可直接接合到滑動(dòng)件頂部上的盤，或經(jīng)由被稱為基臺(tái)的中間結(jié)構(gòu)被附連。在任一配置中，當(dāng)激光二極管102的盤被接合至滑動(dòng)件或基臺(tái)的配合盤時(shí)，激光二極管102的輸出刻面與滑動(dòng)件的波導(dǎo)耦合器對(duì)準(zhǔn)。
[0019]在另一配置中，激光光源被形成或組裝在滑動(dòng)件的外表面上。這種配置在這里被稱為滑動(dòng)件上激光器(LoS)。可在晶片級(jí)或滑動(dòng)件級(jí)制造階段中構(gòu)建滑動(dòng)件上激光器光組件?，F(xiàn)在參見圖1B，立體圖示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的滑動(dòng)件上激光器設(shè)備120的一個(gè)例子。激光器120包括在滑動(dòng)件本體121頂上并在滑動(dòng)件本體121的后緣124附近的激光二極管122。激光二極管122提供電磁能以在接近HAMR讀/寫頭126附近的點(diǎn)加熱介質(zhì)表面，讀/寫頭126位于朝向介質(zhì)的表面128。朝向介質(zhì)的表面128在設(shè)備工作期間被保持在移動(dòng)介質(zhì)表面(未示出)附近。
[0020]例如波導(dǎo)130之類的光耦合器件被一體地形成在滑動(dòng)件本體121內(nèi)以將光從激光器122傳遞至介質(zhì)。例如，波導(dǎo)130和近場(chǎng)換能器(NFT) 132可位于讀/寫頭126附近以在寫操作期間提供介質(zhì)的局部加熱。在該例中，激光二極管122可以是邊緣發(fā)射設(shè)備，光通過鏡或類似設(shè)備被反射入波導(dǎo)130。
[0021]在圖1C中，立體圖示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的滑動(dòng)件上激光器設(shè)備140的另一個(gè)例子?；瑒?dòng)件組件140包括具有朝向介質(zhì)的表面148和頂表面149的滑動(dòng)件本體141。朝向介質(zhì)的表面148在設(shè)備操作過程中被保持在移動(dòng)介質(zhì)表面(未示出)附近。讀/寫頭區(qū)域146位于朝向介質(zhì)的表面148靠近滑動(dòng)件本體141的后緣144的位置。讀/寫頭區(qū)域146包括相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)讀換能器和寫換能器以及將小能量束引導(dǎo)到介質(zhì)表面上的光學(xué)器件(例如近場(chǎng)換能器)。能量由耦合至基臺(tái)154的激光器(例如激光二極管)142提供，基臺(tái)154和激光器142均耦合至滑動(dòng)件本體141的頂表面149。
[0022]激光二極管142將光引至滑動(dòng)件本體141的光學(xué)接口(例如波導(dǎo)輸