专利名称：具有聚合物光导的激光器和监测光电检测器的制作方法
具有聚合物光导的激光器和监测光电检测器 相关申请的交叉引用此申请依据35U.S.C 119(e)要求2007年3月5日提交的美国临时专利 申请No. 60/904,805的优先权，该申请通过引用整体结合于此。发明背景1. 发明领域本发明一般涉及分立的半导体激光器与分立的监测光电检测器(MPD) 的集成，其中来自半导体激光器的后端面的光通过聚合物光导被引导至 MPD。2. 背景技术描述通常通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE) 在衬底上生长适当层叠的半导体材料以形成平行于衬底表面的有源层来制 造半导体激光器。然后利用多种半导体加工工具处理该材料以制造包括有 源层的激光光学腔，并使金属接触点附着到半导体材料。最后，通常通过 解理该半导体材料以限定激光光学腔的边缘或末端而在激光腔的末端形成 激光反射镜端面，从而当在接触点上施加偏置电压时，所产生的流过有源 层的电流使光子沿垂直于电流流动的方向从有源层的成端面的边缘出射。现有技术公开了用于通过蚀刻形成半导体激光器的反射镜端面的工 艺，允许激光器与其它光子器件单片地集成在同一衬底上。还已知通过以 大于光学腔内传播的光的临界角的角度形成此类端面从而在该光学腔内形 成全内反射端面。通过蚀刻的反射镜或端面已经制造了新型的面发射半导体激光器。这 种激光被称为水平腔面发射激光器(HCSEL)，其在2005年4月21日公 开的美国专利申请公开No. US 2005/0083982 Al和2007年7月17日出版 的美国专利7,245,645中公开，上述专利的公开内容通过引用结合于此。半导体边发射激光器(EEL)与MPD的封装要求EEL相对于MPD以 一角度被安装在晶体管外形封装(TO)中，如
图1中所示，其示出TO罐 10的内部，其中安装有EEL 12和MPD 14。在图1的示例中，EEL 12被示 为水平地安装在垫块(submount) 16上。设置了第一、第二以及第三TO 罐引脚18、 20以及22，它们用作对EEL 12和MPD 14的电连接。示出 MPD 14垂直于中心引脚20的末端安装。设置了多个引线接合24，以使EEL 12和MPD 14与TO罐引脚18和22以及罐10互连。EEL 12的后端面面对MPD 14，从而MPD 14可监测来自该端面的光。 有时候，将MPD 14定位成稍稍偏离垂直于来自后端面的入射光束，以防 止反射回此端面。如所示，因此需要三维的封装操作来形成图1中所示的 封装，其中芯片安装和引线接合在该封装的两个不同平面内。发明概述根据本发明，分立的半导体激光器和分立的监测光电检测器(MPD) 的改进集成通过面发射激光器与MPD的简单二维封装实现。在本发明中使 用的激光器类型的输出端面相对于其衬底成45。或接近45。角，而且其后端 面相对于其衬底成90°或约90°角。优选该激光器是水平腔面发射激光器 (HCSEL)。在优选实施例中，HCSEL和MPD被安装在晶体管外形(TO)封装的 单个平面上，从而激光器的水平腔和MPD的检测器表面彼此平行。HCSEL 被安排成其后端面比HCSEL的输出端面更靠近MPD。聚合物沉积在 HCSEL的后端面和MPD检测器表面上。此聚合物被固化，从而产生光导。 来自HCSEL的后端面的光通过光导被引导到MPD的检测器表面。这允许 MPD监测来自HCSEL的后端面的光。附图简述根据本发明的优选实施例的以下详细描述以及附图，本发明的上述和 附加的特征和优点对于本领域普通技术人员将会显而易见，附图如下简单 地描述图1是封装在TO罐内的HCSEL和MPD的现有技术安排的示意图。 图2是在本发明的优选实施例中使用的HCSEL类型的示意性侧视图。 图3A是根据本发明的优选实施例而封装的HCSEL和MPD的示意性侧视图。图3B是图3A的一部分的放大。图4A是图3A中所示的器件的示意性俯视图。图4B是图4A的一部分的放大。本发明的描述现在转到本发明的更详细描述，分立的半导体激光器和分立的监测光 电检测器(MPD)的改进集成通过面发射激光器与MPD的简单二维封装实 现。优选该面发射激光器是水平腔面发射激光器(HCSEL)。图2示出在本发明的优选实施例中使用的该类型的HCSEL 100。 HCSEL 100包括衬底102，在其上形成有包括水平腔105的激光器结构104。 在腔105的一端有输出端面106，其定位成相对于衬底102成45。或接近45。 角。在腔105的另一端有后端面108，其定位成相对于衬底102成90。或接 近卯。角。在之前提到的已公开专利申请(US 2005/0083982 Al)中具体示 教了此HCSEL 100，具体参考该申请的图5的器件。图3A示出TO罐150，诸如通常用于封装垂直腔面发射激光器 (VCSEL)的TO-46。与其中封装具有用于安装激光器和MPD的两个不同 表面的图1的现有技术TO IO不同，图3中的TO罐150仅具有一个用于 器件安装的优选为平坦的内表面152。图2的HCSEL 100首先安装在垫块 154上，然后将垫块154安装在TO罐150的内表面152上。MPD 158也直 接安装在内表面152上，接近或毗邻HCSEL 100的后端面108。替代地， HCSEL 100也可被直接安装至TO罐150的内表面152，从而排除垫块154。图3B中的放大图示出HCSEL 100和MPD 158安装在TO罐150的单 个平面上，其中HCSEL 100的后端面108比HCSEL 100的输出端面106 更接近MPD 158。采用了多个引线接合160来将HCSEL 100和MPD 158 电连接至多个TO罐引脚162。在图3A、 3B以及4B中示意性地示出的 HCSEL 100和MPD 158这两个芯片的安装和引线接合因此是在同一表面和平面中完成，这保持封装为二维而且简单。它还降低了封装成本。设置了光导164以将光从HCSEL 100的后端面108引导至MPD 158。 优选将诸如环氧树脂之类的聚合物沉积在HCSEL 100的后端面108和MPD 158表面的检测器表面166上，以形成光导164，如图3B所示。期望具有 在HCSEL100的发射波长处吸收低的聚合物。例如，对于发射1310nm的 HCSEL和基于InGaAs的MPD而言，可采用在1310 nm波长区吸收低的环 氧树脂。在本发明的实际有效实施例的制造期间，利用分配器将该环氧树 脂沉积在HCSEL 100的后端面108和MPD 158上。然后利用紫外(UV) 光将该环氧树脂固化，从而产生光导164。如图3A所示，来自HCSEL 100的后端面108的光通过光导164被引 导到MPD 158。这允许MPD 158监测来自HCSEL 100的后端面108的光。 在有效实施例中使用的聚合物的折射率约为1.5，所以绝大部分的光在如图 3A中所示的聚合物/空气界面处全内反射，从而允许光导164将来自HCSEL 100的后端面108的大部分光引导至MPD 158。在气密密封的封装中，通 常用另一种气体代替空气，不过空气与此类气体的折射率非常接近，因此 光导164的特性基本不受影响。HCSEL 100的输出端面106提供激光器输出，该输出通常通过如图3A 所示的透镜168。在对有效实施例的实验中，MPD电流和来自透镜168的 光输出给出良好的跟踪性能。可按照不同的方式将HCSEL腔定位在HCSEL芯片内。例如，US 2005/0083982 Al，尤其参考该申请的图14的器件，示教了一种HCSEL腔 被定位成使HCSEL芯片侧面均不平行于HCSEL腔。本发明与这样的 HCSEL兼容，而且还与其中至少两个芯片侧面平行于HCSEL腔的HCSEL 芯片兼容。美国专利7,245,645公开了具有透镜的HCSEL，其也可在本发明中使 用。而且，HCSEL器件可被设计成以多种方式工作，例如作为法布里一帕 罗(Fabry-Perot)激光器或分布式反馈激光器。这些激光器也能与本发明 的优选实施例一起使用。虽然己经根据优选实施例说明了本发明，但应当理解，在不背离在以下权利要求书中陈述的本发明的范围的情况下可作出多种其它变化和修改。
权利要求
1.一种电子器件，包括表面；安装在所述表面上的面发射激光器，所述激光器包括输出端面和后端面；安装在所述表面上的MPD，所述MPD具有检测器表面；以及聚合物光导，其沉积在所述激光器的所述后端面上且与所述MPD检测器表面接合。
2. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述MPD毗邻所述激光器的所述后端面。
3. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述激光器安装在垫块上。
4. 如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述激光器的所述输出端面 被引导朝向透镜。
5. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述聚合物是环氧树脂。
6. 如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述环氧树脂是UV可固化的。
7. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述表面安装在TO罐上。
8. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述表面是TO罐的内表面。
9. 如权利要求l所述的器件，其特征在于，所述后端面相对于所述MPD 检测器表面成一角度设置。
10. 如权利要求1-9中的任一项所述的器件，其特征在于，所述激光器是 水平腔面发射激光器(HCSEL)，其包括平行于所述MPD检测器表面的激光
全文摘要
一种面发射激光器(100)和监测光电检测器(MPD)158安装在TO(晶体管外形封装)罐(150)中的同一平面上。来自激光器的后端面(108)的光通过聚合物光导(164)被引导至MPD。
文档编号H01S5/00GK101627513SQ200880007029
公开日2010年1月13日 申请日期2008年3月5日 优先权日2007年3月5日
发明者A·A·贝法, J·J·范登伯格, N·S·翁 申请人:宾奥普迪克斯股份有限公司