[发明专利]具有带有单层光学涂层的窗的经蚀刻小面激光器

说明书

技术领域

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

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。

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。

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(Peter Vettiger)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。

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。

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)。

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 deposited by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition on GaAs-AlGaAs Semiconductor Lasers with Inductively Coupled Plasma Etched Facets)”(IEEE光子技术快报(IEEE Photonics 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SiO2掩模。

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SiO2层沉积、光学光刻、SiO2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。