具有帶有單層光學(xué)涂層的窗的經(jīng)蝕刻小面激光器的制造方法
【專利摘要】具有帶有單層光學(xué)涂層的窗的經(jīng)蝕刻小面激光器。一種邊緣發(fā)射經(jīng)蝕刻小面光學(xué)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有：襯底；作用多量子阱MQW區(qū)域，其形成于所述襯底上；及脊形波導(dǎo)，其形成于所述MQW區(qū)域上方，沿實質(zhì)上縱向方向在波導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面與波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻末端小面之間延伸。用于形成其中安置所述經(jīng)蝕刻末端小面的窗的掩模層由直接安置于所述脊形波導(dǎo)上的單一電介質(zhì)材料組成。由制成第二掩模的相同電介質(zhì)材料的不多于一個層組成的光學(xué)涂層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經(jīng)蝕刻末端小面。
【專利說明】具有帶有單層光學(xué)涂層的窗的經(jīng)蝕刻小面激光器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體來說涉及光學(xué)半導(dǎo)體裝置。更特定來說，本發(fā)明涉及具有帶有單層光學(xué)涂層的窗的經(jīng)蝕刻小面激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)收發(fā)器是基于光纖的電信及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵組件。光學(xué)收發(fā)器包含例如激光器的光電子光源及例如光電二極管的光電子光接收器，且還可包含與所述激光器及光電二極管相關(guān)聯(lián)的各種電子電路。舉例來說，可包含用于響應(yīng)于從電子系統(tǒng)接收的電子信號而驅(qū)動激光器的驅(qū)動器電路?？砂糜谔幚碛晒怆姸O管產(chǎn)生的信號并將輸出信號提供到電子系統(tǒng)的接收器電路。通常還包含光學(xué)透鏡。
[0003]一般來說，存在兩種類型的半導(dǎo)體激光器裝置:邊緣發(fā)射激光器及垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。VCSEL的優(yōu)勢是可在晶片級而非芯片級上經(jīng)濟地對其進行測試。VCSEL的另一優(yōu)勢是其界限清楚的光斑大小，此促進到光纖的高耦合效率，而不需要提供光束形狀校正，因此促進經(jīng)濟的封裝。邊緣發(fā)射激光器也具有若干優(yōu)勢，例如穩(wěn)健的可靠性及高輸出光學(xué)功率。很可能出于這些原因，邊緣發(fā)射激光器仍保持為高速光學(xué)收發(fā)器中的最常使用的半導(dǎo)體激光器。為了測試邊緣發(fā)射激光器，必須對晶片進行劃線及劈切以進行單芯片測試。也就是說，必須將晶片切割成條、給其涂覆高反射(HR)或抗反射(AR)涂層，且接著將其切割成將進行測試及選擇的單一芯片。因此，測試邊緣發(fā)射激光器的過程可為相對不經(jīng)濟的。
[0004]一種用以減少邊緣發(fā)射激光器芯片成本的方式涉及一種通常稱為經(jīng)蝕刻小面的工藝。在經(jīng)蝕刻小面 激光器中，反饋鏡為經(jīng)蝕刻小面而非經(jīng)劈切小面。經(jīng)蝕刻小面促進在晶片級而非條級上給小面涂覆高反射層或替代地抗反射層。(例如，參見皮特?費帝格(PeterVettiger)等人的 IEEE 量子電子學(xué)報(IEEE Journal of Quantum Electronics),第 27 (6)期，1991年6月，第1319頁。)最小化反射損耗并提供均勻的涂層厚度需要鏡樣的蝕刻輪廓。
[0005]邊緣發(fā)射激光器可具有脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)或掩埋式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。制作脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的工藝不像制作掩埋式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的工藝那樣復(fù)雜。對于自然冷卻式激光器，作用芯層通常由含鋁多量子阱(MQW)層制成。在此激光器中，脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)比掩埋式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有利，因為脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不具有經(jīng)蝕刻MQW區(qū)域或遭受鋁氧化。
[0006]通常使用保護掩模而通過電感耦合等離子(ICP)工藝來蝕刻經(jīng)蝕刻小面激光器中的小面。此工藝是在形成波導(dǎo)之后執(zhí)行的。然而，此脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的脊的存在會給制作此激光器引入兩個主要困難:小面質(zhì)量及小面涂層(特別是關(guān)于小面涂層厚度)。
[0007]關(guān)于制作脊形波導(dǎo)激光器中的小面質(zhì)量的問題，幾乎不可能在脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上具有平滑的鏡樣蝕刻輪廓，因為ICP工藝中的掩模邊緣受非平面脊形結(jié)構(gòu)的干擾。在ICP工藝中產(chǎn)生的小面的質(zhì)量很大程度地取決于掩模輪廓。在S.C.霍斯特(S.C.Horst)等人的“通過等離子增強化學(xué)氣相沉積而沉積于具有電感耦合等離子經(jīng)蝕刻小面的GaAs-AlGaAs半導(dǎo)體激光器上的高反射率電介質(zhì)鏡(High-reflectance dielectric mirrors depositedby Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition on GaAs-AlGaAs SemiconductorLasers with Inductively Coupled Plasma Etched Facets) ” (IEEE 光子技術(shù)快報(IEEEPhotonics technology Letters),第 12 (10)期，2000 年 10 月，第 1325-1327 頁)中，使用苯并環(huán)丁烯(BCB)層來首先對脊進行平面化，且接著在所述BCB層上沉積并界定Si02掩模。
[0008]上述工藝的關(guān)鍵特征是將非平面脊轉(zhuǎn)移到平面表面的BCB回蝕工藝。然而，所述工藝實際上是復(fù)雜且耗時的，其需要若干個步驟=BCB涂覆、熱固化及BCB回蝕、后續(xù)接著Si02層沉積、光學(xué)光刻、Si02干蝕刻、ICP蝕刻及最后BCB涂層的移除。提供垂直掩模輪廓使得ICP蝕刻工藝產(chǎn)生垂直脊形輪廓是困難的。此外，BCB殘余物的移除可成問題。
[0009]制作具有脊形波導(dǎo)的經(jīng)蝕刻小面激光器中的另一主要問題涉及小面涂覆且特定來說小面涂層厚度控制。為了恰當(dāng)?shù)募す馄鞑僮?，必須施加用于法布?珀羅(FP)激光器的高反射(HR)涂層或用于分布式反饋(DFB)激光器的抗反射(AR)涂層。通常通過經(jīng)由等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)在整個晶片上沉積Si02/SiNx層對來施加此類涂層。然而，非平面脊形結(jié)構(gòu)導(dǎo)致“陰影效應(yīng)”，其抑制對脊附近的涂覆層厚度的精確控制。為了恰當(dāng)?shù)腄FB激光器操作，通常施加具有？波長厚度(或其奇數(shù)倍)的AR涂覆層。
[0010]如圖1-3(未按比例繪制)中所圖解說明，已知的脊形波導(dǎo)激光器結(jié)構(gòu)10包含使用保護掩模(未展示)直接制作于所述結(jié)構(gòu)上的經(jīng)蝕刻窗12。術(shù)語“窗”指代從表面向下蝕刻到襯底的區(qū)域。如下文進一步詳細地描述，由窗12界定的小面涂覆有HR或AR涂層材料，此取決于所得結(jié)構(gòu)是將作為FP激光器還是DFB激光器。在此制作工藝中，脊形結(jié)構(gòu)14的“陰影效應(yīng)”通常不利地影響掩模界定、ICP蝕刻及小面涂覆。
[0011]通常使用多 掩模層(未展示)來在MQW層7上方制作例如脊形結(jié)構(gòu)14的結(jié)構(gòu)。將可為BCB層的第一掩模與回蝕工藝一起使用來對脊進行平面化。接著，在BCB表面上沉積Si02掩模。然而，此雙掩模妨礙提供對于使用ICP工藝獲得垂直蝕刻輪廓來說為基本的垂直掩模輪廓。此外，此多掩模工藝實際上是復(fù)雜且耗時的，其涉及若干個步驟:BCB涂覆、熱固化、回蝕、BCB上的Si02沉積、光學(xué)光刻、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE) Si02蝕刻、BCB蝕刻、ICP半導(dǎo)體蝕刻、Si02移除、BCB移除及小面涂覆。在小面涂覆之前的最后步驟(即，移除BCB層)通常并非完全有效，因此留下妨礙Si02或金屬粘附的BCB殘余物。
[0012]為了提供良好的抗反射性質(zhì)，通常給由窗12界定的小面涂覆一對或一對以上的Si02及SiNx層。圖2B及3B中分別放大地展示圖2A及3A的部分9及19。如圖2B及3B中所圖解說明，AR涂層材料可包括(舉例來說)兩個Si02/SiNx涂覆層對，即，四個涂覆層:底部或第一 SiNx涂覆層11 ;第一涂覆層11上方的第二 Si02涂覆層13 ;第二涂覆層13上方的第三SiNx涂覆層15 ;及第三涂覆層15上方的頂部或第四Si02涂覆層17。Si02/SiNx涂覆層對的總厚度或組合厚度通常被選擇為？波長的奇數(shù)倍且足夠厚以幫助最小化寄生電容。出于這些原因，具有兩個Si02/SiNx涂覆層對而非僅單一 Si02/SiNx涂覆層對并不罕見。
[0013]雖然此4層涂層可有利地提供良好抗反射性質(zhì)及低寄生電容，但此4層涂層可給進一步的裝置制作步驟提出若干問題。在制作DFB激光器時，進一步的制作步驟通常包含在脊形結(jié)構(gòu)14上形成電接觸窗并向所述電接觸窗施加金屬區(qū)域。通常使用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)來形成所述電接觸窗。由于RIE工藝以不同速率蝕刻Si02及SiNx涂層，因此RIE工藝可使經(jīng)蝕刻涂層表面具有凹痕紋理，如圖2C中所圖解說明。此凹痕表面紋理可致使若干層從彼此剝離或以其它方式妨礙金屬粘附。
[0014]將需要提供一種具有高小面質(zhì)量的小面、穩(wěn)定的小面涂層產(chǎn)率、低的寄生電容、優(yōu)化的涂層設(shè)計及最少的制作挑戰(zhàn)的脊形半導(dǎo)體激光器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的實施例涉及一種邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其包含:襯底；多量子阱(MQff)區(qū)域，其形成于所述襯底上；及脊形波導(dǎo)，其沿實質(zhì)上縱向方向在安置于第一窗中的波導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面與安置于第二窗中的波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻末端小面之間延伸。所述脊形波導(dǎo)形成于所述襯底的表面上在所述MQW區(qū)域上方。所述第一及第二窗沿深度方向從所述脊形波導(dǎo)延伸到所述襯底且穿過所述MQW區(qū)域。掩模層由直接安置于所述脊形波導(dǎo)上的單一電介質(zhì)材料組成。所述邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置進一步具有光學(xué)涂層，所述光學(xué)涂層由組成第二掩模的相同電介質(zhì)材料的不多于單一層組成。此光學(xué)涂覆層直接安置于所述第二掩模上且還直接安置于第一及第二窗上以涂覆所述經(jīng)蝕刻末端小面。所述邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置進一步包含金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域沿深度方向延伸穿過所述光學(xué)涂層及所述掩模層中的接觸開口，使得所述金屬區(qū)域與所述脊形波導(dǎo)的一部分接觸。
[0016]本發(fā)明的實施例還涉及一種用于制作邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置的方法。所述方法包含:在襯底上形成MQW區(qū)域；在所述MQW區(qū)域上方形成第一掩模，其中所述第一掩模界定沿實質(zhì)上縱向方向在第一波導(dǎo)第一末端與第一波導(dǎo)第二末端之間延伸的第一脊形波導(dǎo)區(qū)域；形成對應(yīng)于所述第一脊形波導(dǎo)區(qū)域的第一脊形波導(dǎo)；直接在所述第一脊形波導(dǎo)上形成由單一電介質(zhì)材料組成的第二掩模；通過所述第二掩模執(zhí)行移除工藝以移除第一 MQW區(qū)域及襯底的部分以產(chǎn)生沿深度方向從所述第一脊形波導(dǎo)延伸到所述襯底且穿過所述第一 MQW區(qū)域的窗，所述窗界定第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面；直接在所述第二掩模上且直接在所述窗上施加光學(xué)涂層以涂覆所述第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面，所述光學(xué)涂層由所述第二掩模的所述電介質(zhì)材料的不多于一個層組成；穿過所述光學(xué)涂層及所述第二掩模蝕刻第一接觸開口以暴露所述第一脊形波導(dǎo)；及施加與通過第一接觸窗暴露的所述第一脊形波導(dǎo)的一部分接觸的第一金屬區(qū)域。
[0017]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在審閱以下各圖及詳細描述后將或?qū)⒆兊妹髁似渌到y(tǒng)、方法、特征及優(yōu)勢。打算使所有此類額外系統(tǒng)、方法、特征及優(yōu)勢均包含在此描述內(nèi)、歸屬于本說明書的范圍且由所附權(quán)利要求書予以保護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]參考以下圖式可更好地理解本發(fā)明。圖式中的組件未必是按比例繪制的，而重點放在清晰地圖解說明本發(fā)明的原理上。
[0019]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)蝕刻小面脊形波導(dǎo)激光器結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
[0020]圖2A是沿著圖1的線2-2的截面圖。
[0021]圖2B是圖2A的區(qū)域的放大。
[0022]圖2C類似于圖2B，其展示在進一步處理之后的區(qū)域。[0023]圖3A是沿著圖1的線3-3的截面圖。
[0024]圖3B是圖3A的區(qū)域的放大。
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的經(jīng)蝕刻小面激光器結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。
[0026]圖5是圖4的經(jīng)蝕刻小面激光器結(jié)構(gòu)的俯視平面圖。
[0027]圖6是沿著圖5的線6-6的截面圖。
[0028]圖7是圖6的區(qū)域的放大。
[0029]圖8是沿著圖5的線8-8的截面圖。
[0030]圖9是圖8的區(qū)域的放大。
[0031]圖10類似于圖9，其展示在進一步處理之后的區(qū)域。
[0032]圖11是圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法的流程圖。 [0033]圖12圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第一步驟。
[0034]圖13圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第二步驟。
[0035]圖14圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第三步驟。
[0036]圖15圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第四步驟。
[0037]圖16是展示示范性制作方法中的第一掩模的示意性平面圖。
[0038]圖17圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第五步驟。
[0039]圖18圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第六步驟。
[0040]圖19圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第七步驟。
[0041]圖20圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第八步驟。
[0042]圖21圖解說明用于制作經(jīng)蝕刻小面激光器的示范性方法中的第九步驟。
[0043]圖22是圖解說明將經(jīng)蝕刻小面激光器結(jié)構(gòu)與另一此類結(jié)構(gòu)分離的示意性俯視平面圖。
[0044]圖23是圖22的經(jīng)蝕刻小面激光器結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0045]圖24是沿著圖23的線24_24的截面圖。
【具體實施方式】
[0046]如圖4_7(未按比例繪制)中所圖解說明，在本發(fā)明的說明性或示范性實施例中，經(jīng)蝕刻小面激光器結(jié)構(gòu)16包含第一波導(dǎo)部分18及第二波導(dǎo)部分20。雖然出于清晰的目的在以下示范性實施例中描述僅兩個鄰接波導(dǎo)部分18及20，但應(yīng)理解可在半導(dǎo)體晶片上形成許多此類鄰接波導(dǎo)部分且接著將其彼此分離。
[0047]以下文所描述的方式，在半導(dǎo)體襯底22上以平行于襯底22的主平面的定向形成第一波導(dǎo)部分18及第二波導(dǎo)部分20。第一波導(dǎo)部分18包含第一脊形波導(dǎo)24。第一波導(dǎo)部分18進一步包含在第一波導(dǎo)部分18的第一末端處的第一窗27中的第一經(jīng)蝕刻末端小面26及在第一波導(dǎo)部分18的第二末端處的第二窗42中的第二經(jīng)蝕刻末端小面28。第一脊形波導(dǎo)24沿與縱向軸30大體對準(zhǔn)的方向在第一波導(dǎo)部分18的第一與第二末端之間延伸。第一脊形波導(dǎo)24沿此方向延伸的距離在本文中稱為其“長度”。術(shù)語“寬度”指代垂直于長度的方向。注意，第一波導(dǎo)部分18的用作末端波導(dǎo)的第一經(jīng)蝕刻末端小面26及第二經(jīng)蝕刻末端小面28比第一脊形波導(dǎo)24寬。類似地，第二波導(dǎo)部分20包含第二脊形波導(dǎo)32。第二波導(dǎo)部分20進一步包含在第二波導(dǎo)部分20的第一末端處的第二窗42中的第一經(jīng)蝕刻末端小面34及在第二波導(dǎo)部分20的第二末端處的第三窗29中的第二經(jīng)蝕刻末端小面36。第二脊形波導(dǎo)32沿與縱向軸30大體對準(zhǔn)的(“長度”)方向在第二波導(dǎo)部分20的第一與第二末端之間延伸。注意，第二波導(dǎo)部分20的用作末端波導(dǎo)的第一經(jīng)蝕刻末端小面34及第二經(jīng)蝕刻末端小面36比第二脊形波導(dǎo)32寬。第一波導(dǎo)部分18的第一經(jīng)蝕刻末端小面26及第二經(jīng)蝕刻末端小面28以及第二波導(dǎo)部分20的第一經(jīng)蝕刻末端小面34及第二經(jīng)蝕刻末端小面36均涂覆有單層光學(xué)涂層，如下文進一步詳細地描述。
[0048]在上述布置的情況下，經(jīng)蝕刻小面窗在平面表面上而非在反向脊上。此使用電介質(zhì)(例如，Si02或SiNx)掩模而實現(xiàn)平滑垂直蝕刻輪廓。平滑垂直蝕刻輪廓對于使得激光器裝置能夠供應(yīng)光學(xué)反饋來說為重要的。此外，通過避免脊“陰影效應(yīng)”，可容易地控制涂覆層的沉積。
[0049]在圖6-7中，注意第一脊形波導(dǎo)24及第二脊形波導(dǎo)32形成于一個或一個以上作用多量子阱(MQW)層38及40上面。雖然出于清晰的目的而個別地描述作用MQW層38及40，但其可為同一層結(jié)構(gòu)的部分或區(qū)域。當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)16在操作中時，作用MQW層38及40根據(jù)裝置功能性而產(chǎn)生增益或吸收，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知。
[0050]窗27、42及29從脊形波導(dǎo)24及32穿過作用MQW層38及40向下延伸到襯底22。第一窗27包含第一窗凹室對37。第一波導(dǎo)部分18的第一經(jīng)蝕刻末端小面26在第一窗凹室對37之間延伸且因此界定第一波導(dǎo)部分18的第一經(jīng)蝕刻末端小面26的寬度。第二窗42包含第二窗第一凹室對44及第二窗第二凹室對46。第一波導(dǎo)部分18的第二經(jīng)蝕刻末端小面28在第二窗第一凹室對44之間延伸且因此界定第一波導(dǎo)部分18的第二經(jīng)蝕刻末端小面28的寬度。第二波導(dǎo)部分20的第一經(jīng)蝕刻末端小面34在第二窗第二凹室對46之間延伸且因此界定第二波導(dǎo)部分20的第一經(jīng)蝕刻末端小面34的寬度?？勺⒁獾剑诙暗谝话际覍?4及與第二窗第 一凹室對44大體相對安置的第二窗第二凹室對46共同提供具有類似于字母“H”的形狀的第二窗42。第一波導(dǎo)部分18的第二經(jīng)蝕刻末端小面28在第二波導(dǎo)部分20的第一經(jīng)蝕刻末端小面34的對面或與其相對地安置于H形第二窗42內(nèi)。第三窗29包含第三窗凹室對39。第二波導(dǎo)部分20的第二經(jīng)蝕刻末端小面36在第三窗凹室對39之間延伸且因此界定第二波導(dǎo)部分20的第二經(jīng)蝕刻末端小面36的寬度。
[0051]每一凹室對的功能是界定寬末端脊，所述寬末端脊相應(yīng)地提供寬廣光斑大小以幫助最小化對小面的毀滅性光學(xué)損壞的可能性。此外，凹室與整個小面窗一起為每一芯片提供作用MQW層的有效隔離，因此使得可進行晶片上測量。
[0052]圖7中放大地展示圖6的與第一脊形波導(dǎo)24及第一窗27有關(guān)的一部分48。如圖7中所圖解說明，第一經(jīng)蝕刻末端小面26涂覆有由電介質(zhì)光學(xué)涂層化合物(例如，SiNx)的恰好一個層組成的光學(xué)涂層50。光學(xué)涂層50不僅涂覆經(jīng)蝕刻末端小面26、28、34及36，而且涂覆表征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)16的半導(dǎo)體材料堆疊的上表面。出于清晰的目的，在圖6中僅展示作用MQW層38及40。然而，在經(jīng)放大部分48(圖7)中所展露的進一步細節(jié)展示所述半導(dǎo)體材料堆疊不僅包含作用MQW層38而且包含直接在MQW層38的頂部上的InP層52以及直接在InP層52的頂部上的InGaAs層54。(如本文中在半導(dǎo)體材料堆疊的背景中所使用，詞語“直接”意指無任何介入層。)出于下文所描述的制作原因，類似于光學(xué)涂層50僅僅由單一電介質(zhì)化合物(例如，SiNx)組成的掩模層56直接安置于InGaAs層54的頂部上且直接在光學(xué)涂層50下方。注意，光學(xué)涂層50直接沉積于由與光學(xué)涂層50相同的材料組成的掩模層56的頂部上，如下文關(guān)于制作方法進一步詳細地描述。
[0053]圖9中展示圖8的經(jīng)放大部分60。如圖9中所圖解說明，第一脊形波導(dǎo)24包括InP層52及InGaAs層54。注意，由于形成第一脊形波導(dǎo)24的方式,掩模層56直接安置于作用MQW層38的頂部上且直接在光學(xué)涂層50下方。并未以第一脊形波導(dǎo)24的方式以橫截面類似地展示第二脊形波導(dǎo)32，因為第二脊形波導(dǎo)32具有與第一脊形波導(dǎo)24相同的結(jié)構(gòu)(例如，半導(dǎo)體材料堆疊)。
[0054]如下文關(guān)于進一步制作步驟所描述，移除掩模層56及光學(xué)涂層50的區(qū)域以暴露用作電接觸層的InGaAs層54。如圖10中所圖解說明，類似于經(jīng)放大部分60 (圖9)的放大60’展示在此進一步制作步驟之后的InGaAs層54的經(jīng)暴露部分連同掩模層56及光學(xué)涂層50的經(jīng)暴露部分。
[0055]在圖11中圖解說明且進一步參考圖12-21來描述用于制作上述邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)16及類似結(jié)構(gòu)的方法。雖然出于清晰的目的未展示，但應(yīng)理解可對具有許多此類結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體晶片執(zhí)行所述方法。
[0056]如框62所指示且進一步參考圖12，在襯底66上形成一個或一個以上MQW層64。襯底66由例如磷化銦(InP)的適合半導(dǎo)體材料制成。注意，在具有第一及第二波導(dǎo)部分的邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置中，提供對應(yīng)的第一及第二 MQW區(qū)域。雖然在此示范性實施例中使用了 InP，但應(yīng)理解，在其它實施例中，可針對襯底66或其它層使用其它材料，包含例如砷化鎵(GaAs)、砷化鋁鎵(AlGaAs)、砷化鋁鎵銦(AlGaInAs)等材料。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員鑒于本文中的教示將能夠容易地選擇適合材料。除非另有陳述，否則描述為形成于另一層上或上方的層是直接形成于所述另一層上的。
[0057]如框68所指示且進一步參考圖13，在MQW層64上方形成InP層70及InGaAs層72。
[0058]如框76所指示且進一步參考圖14，在InGaAs層72上方形成(舉例來說)Si02的第一掩模層78。如框80所指示且進一步參考圖15及16，通過使用光刻及干蝕刻移除第一脊形波導(dǎo)區(qū)域82及第二脊形波導(dǎo)區(qū)域84而在第一掩模層78中形成第一掩模。在圖16中，陰影線區(qū)域表示Si02或其它第一掩模材料，且無陰影線區(qū)域表示穿過第一掩模的開口(即，第一脊形波導(dǎo)區(qū)域82及第二脊形波導(dǎo)區(qū)域84)。因此，第一掩模界定第一脊形波導(dǎo)區(qū)域82及第二脊形波導(dǎo)區(qū)域84。
[0059]如框86所指示且進一步參考圖17，可使用濕化學(xué)蝕刻來蝕刻第一掩模(穿過第一脊形波導(dǎo)區(qū)域82及第二脊形波導(dǎo)區(qū)域84)以形成對應(yīng)于第一脊形波導(dǎo)區(qū)域82及第二脊形波導(dǎo)區(qū)域84的第一及第二脊形波導(dǎo)。第一及第二脊形波導(dǎo)分別由若干對凹入?yún)^(qū)域88及90勾畫(圖17-18)。注意，第一及第二脊形波導(dǎo)分別形成于第一及第二 MQW區(qū)域上方。接著通過(舉例來說)濕化學(xué)蝕刻來移除第一掩模。
[0060]如框92所指示且進一步參考圖18，通過在所得第一及第二波導(dǎo)部分上方且使用光刻及干蝕刻沉積電介質(zhì)材料(例如，SiNx)層來形成第二掩模。如框94所指示，使用材料移除工藝(例如電感耦合等離子(ICP)工藝)來移除H形區(qū)域以形成上述窗42。在圖18中，陰影線區(qū)域表示第二掩模材料，且無陰影線區(qū)域表示通過此工藝蝕刻的窗42(及其部分)。(出于清晰的目的，展示僅一個此類窗42以及兩個其它此類窗的部分。)執(zhí)行ICP蝕刻工藝向下到襯底的深度，使得MQW層被移除。鏡樣蝕刻輪廓對于為激光器裝置供應(yīng)光學(xué)反饋來說為有用的。
[0061]如框98所圖解說明且進一步參考圖19，向所得結(jié)構(gòu)施加電介質(zhì)光學(xué)涂層材料(例如，SiNx)的單一層，使得窗42中的經(jīng)蝕刻小面28及34被涂覆。舉例來說，可將所述結(jié)構(gòu)(或具有許多此類結(jié)構(gòu)的晶片)放置于等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)室中。在其中使用所述方法制作DFB激光器的實例中，可以此方式施加SiNx涂層材料。在其中使用所述方法制作DFB激光器的實例中，可施加另一適合涂層材料。注意，光學(xué)涂層材料應(yīng)由與第二掩模材料相同的化合物組成。
[0062]如框104所圖解說明且進一步參考圖20，通過光刻及干蝕刻來形成電接觸開口窗。因此，在區(qū)域106及108中沿著第一及第二脊形波導(dǎo)的部分蝕刻掉涂層及第二掩模兩者。圖10中展示此蝕刻的結(jié)果。注意與圖2C中所展示的常規(guī)結(jié)果(其中結(jié)構(gòu)具有多層光學(xué)涂層)相比在圖10中不存在凹痕表面。不存在凹痕表面促進在下一工藝步驟中金屬的良好粘附。
[0063]如框110所圖解說明且進一步參考圖21，通過(舉例來說)剝離或濺鍍工藝向區(qū)域106及108施加金屬區(qū)域112及114(例如，Ti/Pt/Au)。在區(qū)域106及108中，金屬112及114分別接觸脊形波導(dǎo)的InGaAs層54(圖10)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知，金屬區(qū)域112及114中的每一者用作激光器的電接觸墊中的一者。
[0064]促進良好金屬粘附是上述單層光學(xué)涂層勝過常規(guī)多層光學(xué)涂層(圖1-3)的第一優(yōu)勢。第二優(yōu)勢是可與光學(xué)涂層厚度無關(guān)地控制與脊形波導(dǎo)上的電介質(zhì)材料的總厚度有關(guān)的寄生電容。第三優(yōu)勢是在施加僅單一光學(xué)涂覆層的情況下比在施加多個光學(xué)涂覆層的情況下可更精確地控制經(jīng)蝕刻小面上的光學(xué)涂層厚度，因為每一連續(xù)層施加(例如，在PECVD系統(tǒng)中)引起一誤差 容限。
[0065]進一步處理可根據(jù)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的常規(guī)技術(shù)進行。舉例來說，如框116所圖解說明且進一步參考圖22-24，可穿過窗42及類似H形窗的中心在線118上切割或切開半導(dǎo)體晶片(出于清晰的目的未展示其全部)以分離出單一經(jīng)蝕刻小面激光器118。在圖24中，注意金屬區(qū)域112向下延伸穿過光學(xué)涂層50及掩模層56中的開口，使得金屬區(qū)域112接觸脊形波導(dǎo)的InGaAs層54。
[0066]上文已描述本發(fā)明的一個或一個以上說明性實施例。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明由所附權(quán)利要求書界定且不限于所描述的特定實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制作邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置的方法，其包括: 在襯底上形成第一多量子阱MQW區(qū)域； 在所述第一 MQW區(qū)域上方形成第一掩模,所述第一掩模界定沿實質(zhì)上縱向方向在第一波導(dǎo)第一末端與第一波導(dǎo)第二末端之間延伸的第一脊形波導(dǎo)區(qū)域； 形成對應(yīng)于所述第一脊形波導(dǎo)區(qū)域的第一脊形波導(dǎo)； 直接在所述第一脊形波導(dǎo)上形成由單一電介質(zhì)材料組成的第二掩模； 通過所述第二掩模執(zhí)行移除工藝以移除所述第一 MQW區(qū)域及襯底的部分以產(chǎn)生沿深度方向從所述第一脊形波導(dǎo)延伸到所述襯底且穿過所述第一 MQW區(qū)域的窗，所述窗界定第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面； 直接在所述第二掩模上且直接在所述窗上施加光學(xué)涂層以涂覆所述第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面，所述光學(xué)涂層由所述第二掩模的所述電介質(zhì)材料的不多于一個層組成； 穿過所述光學(xué)涂層及所述第二掩模蝕刻第一接觸開口以暴露所述第一脊形波導(dǎo)；及 施加與通過第一接觸窗暴露的所述第一脊形波導(dǎo)的一部分接觸的第一金屬區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述第二掩模的所述電介質(zhì)材料由SiNx組成；且 所述光學(xué)涂層由不多于一個SiNx層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中: 所述方法進一步包括在襯底上形成第二 MQW區(qū)域并形成對應(yīng)于第二脊形波導(dǎo)區(qū)域的第二脊形波導(dǎo)，其中所述第一掩模進一步形成于所述第二 MQW區(qū)域上方且進一步界定沿實質(zhì)上所述縱向方向在第二波導(dǎo)第一末端與第二波導(dǎo)第二末端之間延伸的所述第二脊形波導(dǎo)區(qū)域； 所述移除工藝移除所述第二 MQW區(qū)域及襯底的部分，且所述窗界定在所述第一波導(dǎo)第二末端處的所述第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面及在所述第二波導(dǎo)第一末端處的第二波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面； 直接在所述第二掩模上且直接在所述窗上施加光學(xué)涂層以涂覆所述第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面進一步涂覆所述第二波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面；且 所述方法進一步包括穿過所述光學(xué)涂層蝕刻第二接觸窗以暴露所述第二脊形波導(dǎo)，并施加與通過所述第二接觸窗暴露的所述第二脊形波導(dǎo)的一部分接觸的第二金屬區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述窗具有由第一對凹室及與所述第一對凹室相對的第二對凹室界定的“H”形狀，所述第一波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面在所述第一對凹室之間延伸，且所述第二波導(dǎo)經(jīng)蝕刻末端小面在所述第二對凹室之間延伸。
5.一種邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其包括: 襯底； 第一多量子阱MQW區(qū)域，其形成于所述襯底上 '及 第一脊形波導(dǎo)，其沿實質(zhì)上縱向方向在安置于第一窗中的第一波導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面與安置于第二窗中的第一波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻末端小面之間延伸，所述第一脊形波導(dǎo)形成于所述襯底的表面上在所述第一 MQW區(qū)域上方，所述第一及第二窗沿深度方向從所述第一脊形波導(dǎo)延伸到所述襯底且穿過所述第一 MQW區(qū)域； 掩模層，其由直接安置于所述第一脊形波導(dǎo)上的單一電介質(zhì)材料組成；光學(xué)涂層，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導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面，且直接安置于所述第二窗上以涂覆所述第一波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻小面，所述光學(xué)涂層由所述第二掩模的電介質(zhì)材料的不多于一個層組成；及 第一金屬區(qū)域，其沿所述深度方向延伸穿過所述光學(xué)涂層及所述掩模層中的第一接觸開口，所述第一金屬區(qū)域與所述第一脊形波導(dǎo)的一部分接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其進一步包括: 第二 MQW區(qū)域，其形成于所述襯底上； 第二脊形波導(dǎo)，其沿實質(zhì)上所述縱向方向在安置于所述第二窗中的第二波導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面與安置于第三窗中的第二波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻末端小面之間延伸，所述第二脊形波導(dǎo)形成于所述襯底的表面上在所述第二 MQW區(qū)域上方，其中所述掩模層進一步直接安置于所述第二脊形波導(dǎo)上，且其中所述光學(xué)涂層直接安置于所述第二窗上以進一步涂覆所述第二波導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面且進一步直接安置于所述第三窗上以涂覆所述第二波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻小面；及 第二金屬區(qū)域，其沿所述深度方向延伸穿過所述光學(xué)涂層及所述掩模層中的第二接觸開口，所述第二金屬區(qū)域接觸所述第二脊形波導(dǎo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊緣發(fā)射光學(xué)半導(dǎo)體裝置，其中所述第二窗具有由第一對凹室及與所述第一對凹室相對的第二對凹室界定的“H”形狀，所述第一波導(dǎo)第二經(jīng)蝕刻末端小面在所述第一對凹室之間延伸，且所述第二波導(dǎo)第一經(jīng)蝕刻末端小面在所述第二對凹室之間延伸。
【文檔編號】H01S5/22GK104022441SQ201410065721
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】方瑞禹, 朱莉安娜·莫若羅, 賈馬爾科·羅西, 羅伯托·帕洛提, 阿里桑德羅·斯塔諾, 賈恩卡洛·梅內(nèi)吉尼 申請人:安華高科技通用Ip(新加坡)公司