具有带有单层光学涂层的窗的经蚀刻小面激光器的制造方法
【专利摘要】具有带有单层光学涂层的窗的经蚀刻小面激光器。一种边缘发射经蚀刻小面光学半导体结构具有：衬底；作用多量子阱MQW区域，其形成于所述衬底上；及脊形波导，其形成于所述MQW区域上方，沿实质上纵向方向在波导第一经蚀刻末端小面与波导第二经蚀刻末端小面之间延伸。用于形成其中安置所述经蚀刻末端小面的窗的掩模层由直接安置于所述脊形波导上的单一电介质材料组成。由制成第二掩模的相同电介质材料的不多于一个层组成的光学涂层直接安置于所述第二掩模上且直接安置于所述窗上以涂覆所述经蚀刻末端小面。
【专利说明】具有带有单层光学涂层的窗的经蚀刻小面激光器【技术领域】
[0001]本发明大体来说涉及光学半导体装置。更特定来说，本发明涉及具有带有单层光学涂层的窗的经蚀刻小面激光器。
【背景技术】
[0002]光学收发器是基于光纤的电信及数据通信网络中的关键组件。光学收发器包含例如激光器的光电子光源及例如光电二极管的光电子光接收器，且还可包含与所述激光器及光电二极管相关联的各种电子电路。举例来说，可包含用于响应于从电子系统接收的电子信号而驱动激光器的驱动器电路。可包含用于处理由光电二极管产生的信号并将输出信号提供到电子系统的接收器电路。通常还包含光学透镜。
[0003]一般来说，存在两种类型的半导体激光器装置:边缘发射激光器及垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL的优势是可在晶片级而非芯片级上经济地对其进行测试。VCSEL的另一优势是其界限清楚的光斑大小，此促进到光纤的高耦合效率，而不需要提供光束形状校正，因此促进经济的封装。边缘发射激光器也具有若干优势，例如稳健的可靠性及高输出光学功率。很可能出于这些原因，边缘发射激光器仍保持为高速光学收发器中的最常使用的半导体激光器。为了测试边缘发射激光器，必须对晶片进行划线及劈切以进行单芯片测试。也就是说，必须将晶片切割成条、给其涂覆高反射(HR)或抗反射(AR)涂层，且接着将其切割成将进行测试及选择的单一芯片。因此，测试边缘发射激光器的过程可为相对不经济的。
[0004]一种用以减少边缘发射激光器芯片成本的方式涉及一种通常称为经蚀刻小面的工艺。在经蚀刻小面 激光器中，反馈镜为经蚀刻小面而非经劈切小面。经蚀刻小面促进在晶片级而非条级上给小面涂覆高反射层或替代地抗反射层。(例如，参见皮特?费帝格(PeterVettiger)等人的 IEEE 量子电子学报(IEEE Journal of Quantum Electronics),第 27 (6)期，1991年6月，第1319页。)最小化反射损耗并提供均匀的涂层厚度需要镜样的蚀刻轮廓。
[0005]边缘发射激光器可具有脊形波导结构或掩埋式波导结构。制作脊形波导结构的工艺不像制作掩埋式波导结构的工艺那样复杂。对于自然冷却式激光器，作用芯层通常由含铝多量子阱(MQW)层制成。在此激光器中，脊形波导结构比掩埋式波导结构有利，因为脊形波导结构不具有经蚀刻MQW区域或遭受铝氧化。
[0006]通常使用保护掩模而通过电感耦合等离子(ICP)工艺来蚀刻经蚀刻小面激光器中的小面。此工艺是在形成波导之后执行的。然而，此脊形波导结构中的脊的存在会给制作此激光器引入两个主要困难:小面质量及小面涂层(特别是关于小面涂层厚度)。
[0007]关于制作脊形波导激光器中的小面质量的问题，几乎不可能在脊形波导结构上具有平滑的镜样蚀刻轮廓，因为ICP工艺中的掩模边缘受非平面脊形结构的干扰。在ICP工艺中产生的小面的质量很大程度地取决于掩模轮廓。在S.C.霍斯特(S.C.Horst)等人的“通过等离子增强化学气相沉积而沉积于具有电感耦合等离子经蚀刻小面的GaAs-AlGaAs半导体激光器上的高反射率电介质镜(High-reflectance dielectric mirrors depositedby Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition on GaAs-AlGaAs SemiconductorLasers with Inductively Coupled Plasma Etched Facets) ” (IEEE 光子技术快报(IEEEPhotonics technology Letters),第 12 (10)期，2000 年 10 月，第 1325-1327 页)中，使用苯并环丁烯(BCB)层来首先对脊进行平面化，且接着在所述BCB层上沉积并界定Si02掩模。
[0008]上述工艺的关键特征是将非平面脊转移到平面表面的BCB回蚀工艺。然而，所述工艺实际上是复杂且耗时的，其需要若干个步骤=BCB涂覆、热固化及BCB回蚀、后续接着Si02层沉积、光学光刻、Si02干蚀刻、ICP蚀刻及最后BCB涂层的移除。提供垂直掩模轮廓使得ICP蚀刻工艺产生垂直脊形轮廓是困难的。此外，BCB残余物的移除可成问题。
[0009]制作具有脊形波导的经蚀刻小面激光器中的另一主要问题涉及小面涂覆且特定来说小面涂层厚度控制。为了恰当的激光器操作，必须施加用于法布里-珀罗(FP)激光器的高反射(HR)涂层或用于分布式反馈(DFB)激光器的抗反射(AR)涂层。通常通过经由等离子增强化学气相沉积(PECVD)在整个晶片上沉积Si02/SiNx层对来施加此类涂层。然而，非平面脊形结构导致“阴影效应”，其抑制对脊附近的涂覆层厚度的精确控制。为了恰当的DFB激光器操作，通常施加具有？波长厚度(或其奇数倍)的AR涂覆层。
[0010]如图1-3(未按比例绘制)中所图解说明，已知的脊形波导激光器结构10包含使用保护掩模(未展示)直接制作于所述结构上的经蚀刻窗12。术语“窗”指代从表面向下蚀刻到衬底的区域。如下文进一步详细地描述，由窗12界定的小面涂覆有HR或AR涂层材料，此取决于所得结构是将作为FP激光器还是DFB激光器。在此制作工艺中，脊形结构14的“阴影效应”通常不利地影响掩模界定、ICP蚀刻及小面涂覆。
[0011]通常使用多 掩模层(未展示)来在MQW层7上方制作例如脊形结构14的结构。将可为BCB层的第一掩模与回蚀工艺一起使用来对脊进行平面化。接着，在BCB表面上沉积Si02掩模。然而，此双掩模妨碍提供对于使用ICP工艺获得垂直蚀刻轮廓来说为基本的垂直掩模轮廓。此外，此多掩模工艺实际上是复杂且耗时的，其涉及若干个步骤:BCB涂覆、热固化、回蚀、BCB上的Si02沉积、光学光刻、反应性离子蚀刻(RIE) Si02蚀刻、BCB蚀刻、ICP半导体蚀刻、Si02移除、BCB移除及小面涂覆。在小面涂覆之前的最后步骤(即，移除BCB层)通常并非完全有效，因此留下妨碍Si02或金属粘附的BCB残余物。
[0012]为了提供良好的抗反射性质，通常给由窗12界定的小面涂覆一对或一对以上的Si02及SiNx层。图2B及3B中分别放大地展示图2A及3A的部分9及19。如图2B及3B中所图解说明，AR涂层材料可包括(举例来说)两个Si02/SiNx涂覆层对，即，四个涂覆层:底部或第一 SiNx涂覆层11 ;第一涂覆层11上方的第二 Si02涂覆层13 ;第二涂覆层13上方的第三SiNx涂覆层15 ;及第三涂覆层15上方的顶部或第四Si02涂覆层17。Si02/SiNx涂覆层对的总厚度或组合厚度通常被选择为？波长的奇数倍且足够厚以帮助最小化寄生电容。出于这些原因，具有两个Si02/SiNx涂覆层对而非仅单一 Si02/SiNx涂覆层对并不罕见。
[0013]虽然此4层涂层可有利地提供良好抗反射性质及低寄生电容，但此4层涂层可给进一步的装置制作步骤提出若干问题。在制作DFB激光器时，进一步的制作步骤通常包含在脊形结构14上形成电接触窗并向所述电接触窗施加金属区域。通常使用反应性离子蚀刻(RIE)来形成所述电接触窗。由于RIE工艺以不同速率蚀刻Si02及SiNx涂层，因此RIE工艺可使经蚀刻涂层表面具有凹痕纹理，如图2C中所图解说明。此凹痕表面纹理可致使若干层从彼此剥离或以其它方式妨碍金属粘附。
[0014]将需要提供一种具有高小面质量的小面、稳定的小面涂层产率、低的寄生电容、优化的涂层设计及最少的制作挑战的脊形半导体激光器。
【发明内容】
[0015]本发明的实施例涉及一种边缘发射光学半导体装置，其包含:衬底；多量子阱(MQff)区域，其形成于所述衬底上；及脊形波导，其沿实质上纵向方向在安置于第一窗中的波导第一经蚀刻末端小面与安置于第二窗中的波导第二经蚀刻末端小面之间延伸。所述脊形波导形成于所述衬底的表面上在所述MQW区域上方。所述第一及第二窗沿深度方向从所述脊形波导延伸到所述衬底且穿过所述MQW区域。掩模层由直接安置于所述脊形波导上的单一电介质材料组成。所述边缘发射光学半导体装置进一步具有光学涂层，所述光学涂层由组成第二掩模的相同电介质材料的不多于单一层组成。此光学涂覆层直接安置于所述第二掩模上且还直接安置于第一及第二窗上以涂覆所述经蚀刻末端小面。所述边缘发射光学半导体装置进一步包含金属区域，所述金属区域沿深度方向延伸穿过所述光学涂层及所述掩模层中的接触开口，使得所述金属区域与所述脊形波导的一部分接触。
[0016]本发明的实施例还涉及一种用于制作边缘发射光学半导体装置的方法。所述方法包含:在衬底上形成MQW区域；在所述MQW区域上方形成第一掩模，其中所述第一掩模界定沿实质上纵向方向在第一波导第一末端与第一波导第二末端之间延伸的第一脊形波导区域；形成对应于所述第一脊形波导区域的第一脊形波导；直接在所述第一脊形波导上形成由单一电介质材料组成的第二掩模；通过所述第二掩模执行移除工艺以移除第一 MQW区域及衬底的部分以产生沿深度方向从所述第一脊形波导延伸到所述衬底且穿过所述第一 MQW区域的窗，所述窗界定第一波导经蚀刻末端小面；直接在所述第二掩模上且直接在所述窗上施加光学涂层以涂覆所述第一波导经蚀刻末端小面，所述光学涂层由所述第二掩模的所述电介质材料的不多于一个层组成；穿过所述光学涂层及所述第二掩模蚀刻第一接触开口以暴露所述第一脊形波导；及施加与通过第一接触窗暴露的所述第一脊形波导的一部分接触的第一金属区域。
[0017]所属领域的技术人员在审阅以下各图及详细描述后将或将变得明了其它系统、方法、特征及优势。打算使所有此类额外系统、方法、特征及优势均包含在此描述内、归属于本说明书的范围且由所附权利要求书予以保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]参考以下图式可更好地理解本发明。图式中的组件未必是按比例绘制的，而重点放在清晰地图解说明本发明的原理上。
[0019]图1是根据现有技术的经蚀刻小面脊形波导激光器结构的示意性透视图。
[0020]图2A是沿着图1的线2-2的截面图。
[0021]图2B是图2A的区域的放大。
[0022]图2C类似于图2B，其展示在进一步处理之后的区域。[0023]图3A是沿着图1的线3-3的截面图。
[0024]图3B是图3A的区域的放大。
[0025]图4是根据本发明的示范性实施例的经蚀刻小面激光器结构的示意性透视图。
[0026]图5是图4的经蚀刻小面激光器结构的俯视平面图。
[0027]图6是沿着图5的线6-6的截面图。
[0028]图7是图6的区域的放大。
[0029]图8是沿着图5的线8-8的截面图。
[0030]图9是图8的区域的放大。
[0031]图10类似于图9，其展示在进一步处理之后的区域。
[0032]图11是图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法的流程图。 [0033]图12图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第一步骤。
[0034]图13图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第二步骤。
[0035]图14图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第三步骤。
[0036]图15图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第四步骤。
[0037]图16是展示示范性制作方法中的第一掩模的示意性平面图。
[0038]图17图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第五步骤。
[0039]图18图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第六步骤。
[0040]图19图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第七步骤。
[0041]图20图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第八步骤。
[0042]图21图解说明用于制作经蚀刻小面激光器的示范性方法中的第九步骤。
[0043]图22是图解说明将经蚀刻小面激光器结构与另一此类结构分离的示意性俯视平面图。
[0044]图23是图22的经蚀刻小面激光器结构的透视图。
[0045]图24是沿着图23的线24_24的截面图。
【具体实施方式】
[0046]如图4_7(未按比例绘制)中所图解说明，在本发明的说明性或示范性实施例中，经蚀刻小面激光器结构16包含第一波导部分18及第二波导部分20。虽然出于清晰的目的在以下示范性实施例中描述仅两个邻接波导部分18及20，但应理解可在半导体晶片上形成许多此类邻接波导部分且接着将其彼此分离。
[0047]以下文所描述的方式，在半导体衬底22上以平行于衬底22的主平面的定向形成第一波导部分18及第二波导部分20。第一波导部分18包含第一脊形波导24。第一波导部分18进一步包含在第一波导部分18的第一末端处的第一窗27中的第一经蚀刻末端小面26及在第一波导部分18的第二末端处的第二窗42中的第二经蚀刻末端小面28。第一脊形波导24沿与纵向轴30大体对准的方向在第一波导部分18的第一与第二末端之间延伸。第一脊形波导24沿此方向延伸的距离在本文中称为其“长度”。术语“宽度”指代垂直于长度的方向。注意，第一波导部分18的用作末端波导的第一经蚀刻末端小面26及第二经蚀刻末端小面28比第一脊形波导24宽。类似地，第二波导部分20包含第二脊形波导32。第二波导部分20进一步包含在第二波导部分20的第一末端处的第二窗42中的第一经蚀刻末端小面34及在第二波导部分20的第二末端处的第三窗29中的第二经蚀刻末端小面36。第二脊形波导32沿与纵向轴30大体对准的(“长度”)方向在第二波导部分20的第一与第二末端之间延伸。注意，第二波导部分20的用作末端波导的第一经蚀刻末端小面34及第二经蚀刻末端小面36比第二脊形波导32宽。第一波导部分18的第一经蚀刻末端小面26及第二经蚀刻末端小面28以及第二波导部分20的第一经蚀刻末端小面34及第二经蚀刻末端小面36均涂覆有单层光学涂层，如下文进一步详细地描述。
[0048]在上述布置的情况下，经蚀刻小面窗在平面表面上而非在反向脊上。此使用电介质(例如，Si02或SiNx)掩模而实现平滑垂直蚀刻轮廓。平滑垂直蚀刻轮廓对于使得激光器装置能够供应光学反馈来说为重要的。此外，通过避免脊“阴影效应”，可容易地控制涂覆层的沉积。
[0049]在图6-7中，注意第一脊形波导24及第二脊形波导32形成于一个或一个以上作用多量子阱(MQW)层38及40上面。虽然出于清晰的目的而个别地描述作用MQW层38及40，但其可为同一层结构的部分或区域。当半导体结构16在操作中时，作用MQW层38及40根据装置功能性而产生增益或吸收，如所属领域的技术人员众所周知。
[0050]窗27、42及29从脊形波导24及32穿过作用MQW层38及40向下延伸到衬底22。第一窗27包含第一窗凹室对37。第一波导部分18的第一经蚀刻末端小面26在第一窗凹室对37之间延伸且因此界定第一波导部分18的第一经蚀刻末端小面26的宽度。第二窗42包含第二窗第一凹室对44及第二窗第二凹室对46。第一波导部分18的第二经蚀刻末端小面28在第二窗第一凹室对44之间延伸且因此界定第一波导部分18的第二经蚀刻末端小面28的宽度。第二波导部分20的第一经蚀刻末端小面34在第二窗第二凹室对46之间延伸且因此界定第二波导部分20的第一经蚀刻末端小面34的宽度。可注意到，第二窗第一凹室对44及与第二窗第 一凹室对44大体相对安置的第二窗第二凹室对46共同提供具有类似于字母“H”的形状的第二窗42。第一波导部分18的第二经蚀刻末端小面28在第二波导部分20的第一经蚀刻末端小面34的对面或与其相对地安置于H形第二窗42内。第三窗29包含第三窗凹室对39。第二波导部分20的第二经蚀刻末端小面36在第三窗凹室对39之间延伸且因此界定第二波导部分20的第二经蚀刻末端小面36的宽度。
[0051]每一凹室对的功能是界定宽末端脊，所述宽末端脊相应地提供宽广光斑大小以帮助最小化对小面的毁灭性光学损坏的可能性。此外，凹室与整个小面窗一起为每一芯片提供作用MQW层的有效隔离，因此使得可进行晶片上测量。
[0052]图7中放大地展示图6的与第一脊形波导24及第一窗27有关的一部分48。如图7中所图解说明，第一经蚀刻末端小面26涂覆有由电介质光学涂层化合物(例如，SiNx)的恰好一个层组成的光学涂层50。光学涂层50不仅涂覆经蚀刻末端小面26、28、34及36，而且涂覆表征半导体结构16的半导体材料堆叠的上表面。出于清晰的目的，在图6中仅展示作用MQW层38及40。然而，在经放大部分48(图7)中所展露的进一步细节展示所述半导体材料堆叠不仅包含作用MQW层38而且包含直接在MQW层38的顶部上的InP层52以及直接在InP层52的顶部上的InGaAs层54。(如本文中在半导体材料堆叠的背景中所使用，词语“直接”意指无任何介入层。)出于下文所描述的制作原因，类似于光学涂层50仅仅由单一电介质化合物(例如，SiNx)组成的掩模层56直接安置于InGaAs层54的顶部上且直接在光学涂层50下方。注意，光学涂层50直接沉积于由与光学涂层50相同的材料组成的掩模层56的顶部上，如下文关于制作方法进一步详细地描述。
[0053]图9中展示图8的经放大部分60。如图9中所图解说明，第一脊形波导24包括InP层52及InGaAs层54。注意，由于形成第一脊形波导24的方式,掩模层56直接安置于作用MQW层38的顶部上且直接在光学涂层50下方。并未以第一脊形波导24的方式以横截面类似地展示第二脊形波导32，因为第二脊形波导32具有与第一脊形波导24相同的结构(例如，半导体材料堆叠)。
[0054]如下文关于进一步制作步骤所描述，移除掩模层56及光学涂层50的区域以暴露用作电接触层的InGaAs层54。如图10中所图解说明，类似于经放大部分60 (图9)的放大60’展示在此进一步制作步骤之后的InGaAs层54的经暴露部分连同掩模层56及光学涂层50的经暴露部分。
[0055]在图11中图解说明且进一步参考图12-21来描述用于制作上述边缘发射光学半导体结构16及类似结构的方法。虽然出于清晰的目的未展示，但应理解可对具有许多此类结构的半导体晶片执行所述方法。
[0056]如框62所指示且进一步参考图12，在衬底66上形成一个或一个以上MQW层64。衬底66由例如磷化铟(InP)的适合半导体材料制成。注意，在具有第一及第二波导部分的边缘发射光学半导体装置中，提供对应的第一及第二 MQW区域。虽然在此示范性实施例中使用了 InP，但应理解，在其它实施例中，可针对衬底66或其它层使用其它材料，包含例如砷化镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)、砷化铝镓铟(AlGaInAs)等材料。所属领域的技术人员鉴于本文中的教示将能够容易地选择适合材料。除非另有陈述，否则描述为形成于另一层上或上方的层是直接形成于所述另一层上的。
[0057]如框68所指示且进一步参考图13，在MQW层64上方形成InP层70及InGaAs层72。
[0058]如框76所指示且进一步参考图14，在InGaAs层72上方形成(举例来说)Si02的第一掩模层78。如框80所指示且进一步参考图15及16，通过使用光刻及干蚀刻移除第一脊形波导区域82及第二脊形波导区域84而在第一掩模层78中形成第一掩模。在图16中，阴影线区域表示Si02或其它第一掩模材料，且无阴影线区域表示穿过第一掩模的开口(即，第一脊形波导区域82及第二脊形波导区域84)。因此，第一掩模界定第一脊形波导区域82及第二脊形波导区域84。
[0059]如框86所指示且进一步参考图17，可使用湿化学蚀刻来蚀刻第一掩模(穿过第一脊形波导区域82及第二脊形波导区域84)以形成对应于第一脊形波导区域82及第二脊形波导区域84的第一及第二脊形波导。第一及第二脊形波导分别由若干对凹入区域88及90勾画(图17-18)。注意，第一及第二脊形波导分别形成于第一及第二 MQW区域上方。接着通过(举例来说)湿化学蚀刻来移除第一掩模。
[0060]如框92所指示且进一步参考图18，通过在所得第一及第二波导部分上方且使用光刻及干蚀刻沉积电介质材料(例如，SiNx)层来形成第二掩模。如框94所指示，使用材料移除工艺(例如电感耦合等离子(ICP)工艺)来移除H形区域以形成上述窗42。在图18中，阴影线区域表示第二掩模材料，且无阴影线区域表示通过此工艺蚀刻的窗42(及其部分)。(出于清晰的目的，展示仅一个此类窗42以及两个其它此类窗的部分。)执行ICP蚀刻工艺向下到衬底的深度，使得MQW层被移除。镜样蚀刻轮廓对于为激光器装置供应光学反馈来说为有用的。
[0061]如框98所图解说明且进一步参考图19，向所得结构施加电介质光学涂层材料(例如，SiNx)的单一层，使得窗42中的经蚀刻小面28及34被涂覆。举例来说，可将所述结构(或具有许多此类结构的晶片)放置于等离子增强化学气相沉积(PECVD)室中。在其中使用所述方法制作DFB激光器的实例中，可以此方式施加SiNx涂层材料。在其中使用所述方法制作DFB激光器的实例中，可施加另一适合涂层材料。注意，光学涂层材料应由与第二掩模材料相同的化合物组成。
[0062]如框104所图解说明且进一步参考图20，通过光刻及干蚀刻来形成电接触开口窗。因此，在区域106及108中沿着第一及第二脊形波导的部分蚀刻掉涂层及第二掩模两者。图10中展示此蚀刻的结果。注意与图2C中所展示的常规结果(其中结构具有多层光学涂层)相比在图10中不存在凹痕表面。不存在凹痕表面促进在下一工艺步骤中金属的良好粘附。
[0063]如框110所图解说明且进一步参考图21，通过(举例来说)剥离或溅镀工艺向区域106及108施加金属区域112及114(例如，Ti/Pt/Au)。在区域106及108中，金属112及114分别接触脊形波导的InGaAs层54(图10)。如所属领域的技术人员众所周知，金属区域112及114中的每一者用作激光器的电接触垫中的一者。
[0064]促进良好金属粘附是上述单层光学涂层胜过常规多层光学涂层(图1-3)的第一优势。第二优势是可与光学涂层厚度无关地控制与脊形波导上的电介质材料的总厚度有关的寄生电容。第三优势是在施加仅单一光学涂覆层的情况下比在施加多个光学涂覆层的情况下可更精确地控制经蚀刻小面上的光学涂层厚度，因为每一连续层施加(例如，在PECVD系统中)引起一误差 容限。
[0065]进一步处理可根据所属领域的技术人员众所周知的常规技术进行。举例来说，如框116所图解说明且进一步参考图22-24，可穿过窗42及类似H形窗的中心在线118上切割或切开半导体晶片(出于清晰的目的未展示其全部)以分离出单一经蚀刻小面激光器118。在图24中，注意金属区域112向下延伸穿过光学涂层50及掩模层56中的开口，使得金属区域112接触脊形波导的InGaAs层54。
[0066]上文已描述本发明的一个或一个以上说明性实施例。然而，应理解，本发明由所附权利要求书界定且不限于所描述的特定实施例。
【权利要求】
1.一种用于制作边缘发射光学半导体装置的方法，其包括: 在衬底上形成第一多量子阱MQW区域； 在所述第一 MQW区域上方形成第一掩模,所述第一掩模界定沿实质上纵向方向在第一波导第一末端与第一波导第二末端之间延伸的第一脊形波导区域； 形成对应于所述第一脊形波导区域的第一脊形波导； 直接在所述第一脊形波导上形成由单一电介质材料组成的第二掩模； 通过所述第二掩模执行移除工艺以移除所述第一 MQW区域及衬底的部分以产生沿深度方向从所述第一脊形波导延伸到所述衬底且穿过所述第一 MQW区域的窗，所述窗界定第一波导经蚀刻末端小面； 直接在所述第二掩模上且直接在所述窗上施加光学涂层以涂覆所述第一波导经蚀刻末端小面，所述光学涂层由所述第二掩模的所述电介质材料的不多于一个层组成； 穿过所述光学涂层及所述第二掩模蚀刻第一接触开口以暴露所述第一脊形波导；及 施加与通过第一接触窗暴露的所述第一脊形波导的一部分接触的第一金属区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其中: 所述第二掩模的所述电介质材料由SiNx组成；且 所述光学涂层由不多于一个SiNx层组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中: 所述方法进一步包括在衬底上形成第二 MQW区域并形成对应于第二脊形波导区域的第二脊形波导，其中所述第一掩模进一步形成于所述第二 MQW区域上方且进一步界定沿实质上所述纵向方向在第二波导第一末端与第二波导第二末端之间延伸的所述第二脊形波导区域； 所述移除工艺移除所述第二 MQW区域及衬底的部分，且所述窗界定在所述第一波导第二末端处的所述第一波导经蚀刻末端小面及在所述第二波导第一末端处的第二波导经蚀刻末端小面； 直接在所述第二掩模上且直接在所述窗上施加光学涂层以涂覆所述第一波导经蚀刻末端小面进一步涂覆所述第二波导经蚀刻末端小面；且 所述方法进一步包括穿过所述光学涂层蚀刻第二接触窗以暴露所述第二脊形波导，并施加与通过所述第二接触窗暴露的所述第二脊形波导的一部分接触的第二金属区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述窗具有由第一对凹室及与所述第一对凹室相对的第二对凹室界定的“H”形状，所述第一波导经蚀刻末端小面在所述第一对凹室之间延伸，且所述第二波导经蚀刻末端小面在所述第二对凹室之间延伸。
5.一种边缘发射光学半导体装置，其包括: 衬底； 第一多量子阱MQW区域，其形成于所述衬底上 '及 第一脊形波导，其沿实质上纵向方向在安置于第一窗中的第一波导第一经蚀刻末端小面与安置于第二窗中的第一波导第二经蚀刻末端小面之间延伸，所述第一脊形波导形成于所述衬底的表面上在所述第一 MQW区域上方，所述第一及第二窗沿深度方向从所述第一脊形波导延伸到所述衬底且穿过所述第一 MQW区域； 掩模层，其由直接安置于所述第一脊形波导上的单一电介质材料组成；光学涂层，其直接安置于第二掩模上且直接安置于所述第一窗上以涂覆所述第一波导第一经蚀刻末端小面，且直接安置于所述第二窗上以涂覆所述第一波导第二经蚀刻小面，所述光学涂层由所述第二掩模的电介质材料的不多于一个层组成；及 第一金属区域，其沿所述深度方向延伸穿过所述光学涂层及所述掩模层中的第一接触开口，所述第一金属区域与所述第一脊形波导的一部分接触。
6.根据权利要求5所述的边缘发射光学半导体装置，其进一步包括: 第二 MQW区域，其形成于所述衬底上； 第二脊形波导，其沿实质上所述纵向方向在安置于所述第二窗中的第二波导第一经蚀刻末端小面与安置于第三窗中的第二波导第二经蚀刻末端小面之间延伸，所述第二脊形波导形成于所述衬底的表面上在所述第二 MQW区域上方，其中所述掩模层进一步直接安置于所述第二脊形波导上，且其中所述光学涂层直接安置于所述第二窗上以进一步涂覆所述第二波导第一经蚀刻末端小面且进一步直接安置于所述第三窗上以涂覆所述第二波导第二经蚀刻小面；及 第二金属区域，其沿所述深度方向延伸穿过所述光学涂层及所述掩模层中的第二接触开口，所述第二金属区域接触所述第二脊形波导。
7.根据权利要求6所述的边缘发射光学半导体装置，其中所述第二窗具有由第一对凹室及与所述第一对凹室相对的第二对凹室界定的“H”形状，所述第一波导第二经蚀刻末端小面在所述第一对凹室之间延伸，且所述第二波导第一经蚀刻末端小面在所述第二对凹室之间延伸。
【文档编号】H01S5/22GK104022441SQ201410065721
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】方瑞禹, 朱莉安娜·莫若罗, 贾马尔科·罗西, 罗伯托·帕洛提, 阿里桑德罗·斯塔诺, 贾恩卡洛·梅内吉尼 申请人:安华高科技通用Ip(新加坡)公司