光学器件中的或与之相关的改进制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的光学器件（１１０），诸如激光器、调制器、放大器、开关等。本发明专利技术提供一种光学器件（１１０），包括：光学有源区（１５０），其具有输入／输出端（１６５）；以及，光学无源区（１５５，１６０），其从该光学有源区（１５０）的输入／输出端（１６５，１７０）延伸至该器件（１１０）的输入／输出端（１７５，１８０）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学器件，并且尽管不限于，但特别涉及光学有源或光电器件，例如激光器、调制器、放大器、开关等。
技术介绍
通常，在III/V族半导体晶片上制造边发射半导体激光器件或其它边缘输入/输出半导体光电器件时，期望将该器件的输入或输出小面(facet)垂直于或平行于晶片的晶体解理面对齐。经常不能精确地进行这样的对齐，并且通常在形成于晶片上的器件的图案与邻近小面的解理面之间有角度偏移。这种现象既是术语“跑出(run-out)”，并且对从晶片上制造器件的产量产生影响。“跑出”可被理解为由解理晶体面累积起来的离开在晶片上制造的器件的图案的距离。由于对于眼切缝的所有的器件，切缝不会在相同的位置，因此会对从给定的晶片上制造器件的产量产生影响。由于如此形成的器件小面无法与接触图案在器件上形成的期望位置相符而产生了明显的问题。然而，为确保每个器件的预期运转，其有源区(即接触部分之一所处的位置)必须按设计的方式操作。另外，在具有接触层的器件中，该接触层为诸如相对厚的金镀板(例如2至3微米)，将器件从晶片切出导致接触层可能易于脱层(delaminate)的问题。已知提供一种器件，其具有用作接触焊垫、吸热装置、应力减轻装置和器件处理保护装置的金属部分，例如金层。再另外，在设置小面涂层时(例如在激光二极管上)，通常一些涂层可能交叠在该器件的其它表面上。这导致了该器件的这一被交叠的部分与电接触部相绝缘。因此，如果在这种情况下尝试所谓的“结侧下(junction sidedown)”结合时，无法获得通过该交叠部分与该器件的良好的电和热交流。本专利技术的目的就在于消除或至少减轻现有技术中的前述问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种光学有源器件，包括光学有源区，其具有输入/输出端；以及光学无源区，其从该光学有源区的所述输入/输出端延伸至该器件的输入/输出端。优选该光学有源区包括电接触部，该电接触部的端部与该器件的输入/输出端隔开。优选该光学有源器件包括形成于该光学有源区和光学无源区上的光波导，诸如脊形波导。优选该电接触部设置在该波导的一部分上，该部分包括该光学有源区或包括于该光学有源区中。该光学有源器件可从激光器、光调制器、光放大器和光开关等中选取。根据本专利技术第一方面的第一实施例，提供一种光学有源器件，包括光学有源区，其具有输出端；以及光学无源区，其从该光学有源区的所述输出端延伸至该器件的输出端。此第一实施例特别适用于半导体激光二极管。根据本专利技术第一方面的第二实施例，提供一种光学有源器件，包括光学有源区，其具有输入端和输出端；第一光学无源区，其从该光学有源区的所述输入端延伸至该器件的输入端；以及第二光学无源区，其从该光学有源区的所述输出端延伸至该器件的输出端。在最优选的形式中，该光学有源器件为优选在III/V族材料体系中制造的半导体器件，该III/V族半导体材料体系诸如例如基本工作在600至1300nm的波长范围的砷化镓(GaAs)或基本工作在1200至1700nm波长范围的磷化铟(InP)。例如，该材料可为AlGaAs或InGaAsP。优选该光学无源区或该光学无源区中的一个在该光学有源器件的输出处。优选该半导体器件可以为单片结构。还优选该半导体器件可以生长于或形成于衬底上。更加优选地，该半导体器件包括夹在第一(或下)光学覆层或电荷载流子限制层与第二(或上)光学覆层或电荷载流子限制层之间的有源芯层。该芯层和该覆层可以一同形成板层波导。应理解，此处使用的“上”和“下”是为了方便参照，而并非意味该层的特别优选设置。实际上，在使用中，该器件可以采用倒置的布置。该半导体器件可包括形成于至少该第二覆层中的脊形，该脊形在使用中作为光波导，从而横向地限制该半导体器件中的光学模式。优选该有源芯层可包括激光材料，该激光材料可以由量子阱(QW)结构构成或包括量子阱(QW)结构，该量子阱(QW)结构构造为该光学有源区，该光学有源区由该脊形限制。该至少一个光学无源区或每个至少一个光学无源区可以与该光学有源区横向宽度相同。优选该光学无源区可包括该芯层内的第一成分无序材料。在一种改动中，该光学有源区可由包括该芯层内的第二成分无序材料的横向区域横向地定界。有利地，该第一和第二成分无序材料基本相同。优选该成分无序材料可通过量子阱混杂(QWI)技术形成。该QWI技术可清除该有源芯层内量子阱的量子阱限制。更加优选地，该QWI技术可以基本上无杂质。该QWI区域可被“蓝移”，即在以电流泵浦的光学有源区与该QWI光学无源区的带隙之间存在通常至少为20至30meV，并且有可能是100meV或更大的差异。该光学无源区可具有比该光学有源区更高的带隙能量，并且因此具有比该光学有源区更低的吸收。因此，在电学地驱动该光学有源区时，该光学无源区限制了器件体端部的散热。通常该无源区的长度可在10至100微米之间。优选该器件还包括电接触材料的各个层，该电接触材料的各个层与至少一部分的该第二覆层的上表面，和该第一覆层的(下)表面，或者更加优选地，该衬底的下表面相接触。该接触材料中的一个可包括前述的电接触部，并且设置于该脊形的上表面上。根据本专利技术的第二方面，提供一种材料晶片，其具有形成于其上的至少一个并且优选是多个光学有源器件，该光学有源器件或每个该光学有源器件包括光学有源区，其具有输入/输出端；以及光学无源区，其从该光学有源区的所述输入/输出端延伸至该器件的输入/输出端，至少该光学器件中的一些可彼此基本横向关联地形成于所述晶片上。并且至少该光学器件中的一些可彼此基本纵向关联地形成于所述晶片上。根据本专利技术的第三方面，提供一种光学有源器件，从根据本专利技术第二方面的材料的晶片切下。根据本专利技术的第四方面，提供一种制造至少一个光学有源器件的方法，包括步骤(a)设置材料晶片；(b)在该材料晶片上形成该光学有源器件或每个该光学有源器件，该器件或每个该器件包括光学有源区，其具有输入/输出端；以及光学无源区，其从该光学有源区的所述输入/输出端延伸至该器件的输入/输出端；(c)从所述晶片上切下该光学有源器件或每个该光学有源器件，包括在临近该光学有源器件的输入端和/或输出端或基本与该光学有源器件的输入端和/或输出端一致的晶片材料解理面处切开晶片的步骤。步骤(a)可包括步骤按顺序形成第一光学覆层或电荷载流子限制层；光学有源或芯层(其可包括光学和电学有源层，其中可选地形成量子阱(QW)结构)；以及第二光学覆层或电荷载流子限制层。对于每个器件，步骤(b)可包括在该光学有源层内形成该光学无源区；从该第二覆层的至少一部分形成脊形，从而限制该光学有源增益区，以及至少一个该光学无源区。该第一覆层、光学有源层和第二覆层可通过诸如分子束外延(MBE)和金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)的已知技术生长的。优选该无源区可通过量子阱混杂(QWI)技术形成，该QWI技术优选包括在该无源区中产生空位，或者可包括将离子注入或扩散入该无源区中，并进一步包括退火以建立具有比量子阱结构更大的带隙的光学有源层(其可以包括激光材料)的成分无序区。该无源区因此可通过量子阱混杂(QWI)形成。优选该脊形通过诸如干法或湿法蚀刻的已知蚀刻技术形成。优选该第一覆层形成于衬底上。优选，该光学无源区可通过产生无杂质空位形成，并且更加优选地，可使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学有源器件，包括：　　　　光学有源区，其具有输入／输出端；以及　　　　光学无源区，其从该光学有源区的所述输入／输出端延伸至该器件的输入／输出端。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格J汉密尔顿，
申请(专利权)人：格拉斯哥大学理事会，
类型：发明
国别省市：GB[英国]