[发明专利]半导体激光器件

说明书

技术领域

本发明大致涉及半导体激光器件，具体涉及其中边发射激光器与反射器于同一芯片上集成在一起以形成面发射半导体激光器件的半导体激光器件。

背景技术

半导体激光器通常用在通信及数据通信网络的光学收发器中。用在这种光学收发器中的激光器通常为边发射型。用于光学收发器的边发射型激光器通过标准光刻和外延的方法在半导体晶片上被制造，被切割成芯片，并且每个芯片的一部分均被涂布反射及防反射涂层。然后可以测试成品芯片。希望制造步骤的数目最小化，并提高易测性。

终端用户通常优选垂直腔面发射激光器(VCSEL)，这是因为其无需进行束形校正，具有与光纤的较高耦合效率，由此降低了测试/封装成本。但是，目前，一些VCSEL在被制造以进行高速工作时，存在与单一模式产量控制相关的问题。

业界已经致力于将边发射器件转换为垂直发射器件。例如，美国专利号7,245,645B2揭示了一个或两个激光面，其以45度的角度被蚀刻以形成垂直反射激光束的45度镜面。但是，在该方案中，45度镜面处于激光器腔内。将蚀刻的镜面设置在激光器腔内部需要在制造过程中进行高质量的面蚀刻。在面蚀刻处理过程中发生的任何面损坏均会引起可靠性的问题，在大功率下工作尤其严重。

美国专利号5,671,243揭示了使用处于激光器腔之外的常规90度激光面，但在同一芯片中，存在反射镜，其将激光束沿表面的方向导向。因为镜形成在有源层内，故不能够调节镜的高度及位置。为此，难以或不能够对结构进行优化。

转让给本申请的申请人的美国专利号7,450,621揭示了一种克服上述很多困难的技术。该专利揭示了一种半导体器件，其中衍射透镜与边发射激光器在同一芯片上集成。衍射透镜以单片形式与边发射激光器集成在磷化铟(InP)衬底材料上。将衍射透镜以单片形式集成在其中集成有边发射激光器的同一芯片上要求执行多次电子束光刻(EBL)曝光以及干法蚀刻处理，由此会增加器件的制造成本。

希望提供一种面发射半导体器件，其实现边发射激光器的功能以获得与其相关的优点，并且具有较低的制造及测试成本。

发明内容

本发明涉及面发射半导体激光器件以及用于制造该器件的方法。该器件包括衬底，其具有上表面及下表面；布置在衬底上的多个半导体层，形成在半导体层中以产生具有激射波长的激光的边发射激光器，形成在半导体层中的沟道；设置在沟道中的聚合物材料，以及布置在聚合物材料的大致面对激光器的第二端面的斜侧面上的反射器。在激光器工作过程中，离开第二端面的激光的至少一部分沿与衬底的上表面大致垂直的方向被反射器反射。

制造方法包括在衬底上沉积或生长多个半导体层，在一个或多个半导体层中形成半发射激光器以生成具有激射波长的激光，在半导体层中形成沟道，并且在沟道中设置聚合物材料，在聚合物材料的大致面对激光器的第二端面的斜侧面上形成反射器。

参考以下描述、附图及权利要求，本发明的这些及其他特征及优点将变的清楚。

附图说明

图1A示出了根据示例性、说明性实施例的面发射半导体激光器件的俯视立体图。

图1B示出了沿图1A中的线A-A’所取的图1A所示的面发射半导体激光器件的侧视平面图。

图2A示出了根据另一说明性实施例的面发射半导体激光器件的俯视立体图。

图2B示出了沿图2A中的线A-A’所取的图2A所示的面发射半导体激光器件的侧视平面图。

图3是图2A及图2B中所示的面发射半导体激光器件的一部分的俯视平面图。

图4A-图4H一起示出了处理步骤次序，其可被用于制造图1A-2B所示的面发射半导体激光器件。

具体实施方式

本发明涉及面发射半导体激光器件，其中形成在半导体材料中的边发射激光器以及形成在聚合物材料中的反射器在面发射半导体激光器件中被集成在一起。该器件包括形成在布置在半导体衬底上的半导体材料的各层中的边发射激光器、布置在与其中形成有边发射激光器的层横向相邻的衬底上的聚合物材料、以及形成在聚合物材料的与边发射激光器的激光器槽面对的聚合物材料的斜面内或上的反射器。传播离开边发射激光器的激光器槽的激光被反射器以大致垂直于反射器上的激光入射角的角度反射，由此使得光沿与其表面大致垂直的方向被导离面发射半导体激光器件。