半导体激光磊晶结构制造技术

一种半导体激光磊晶结构，包含水平共振腔、光栅层、第一光放大区与第一穿隧接面层。水平共振腔用于产生光场分布；光栅层是位于光场分布之中，以将水平方向激光改变成垂直方向激光；第一光放大区设置于半导体激光磊晶结构的出光面与水平共振腔之间；第一穿隧接面层设置于水平共振腔跟第一光放大区之间。半导体激光磊晶结构在制造时没有对位偏差问题，不但能增加良率，也降低制作的成本及制作复杂度。也降低制作的成本及制作复杂度。也降低制作的成本及制作复杂度。

【技术实现步骤摘要】
半导体激光磊晶结构


[0001]本专利技术是关于一种磊晶结构，尤其是涉及一种适合制作发散角小与出光功率大的半导体激光元件的磊晶结构。

技术介绍

[0002]半导体激光包含面射型激光(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)或边射型激光(edge emitting laser，EEL)。
[0003]EEL的优点为出光功率(optical output power)大，但缺点是发散角(divergence angle)大，如此不易与光纤耦合。虽然VCSEL的发散角小且易于光纤耦合，但出光功率很小，造成光的传播距离受限。
[0004]光纤通讯的主要光源是出光功率大的长波长的EEL，但EEL有一些问题：第一，EEL通常都与独立的半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，SOA)搭配使用，所以必须对EEL与SOA分别施加电流，导致整体的功耗较大。第二，即使不考虑制作复杂度与过高制造成本，将EEL与SOA一体化后，仍然有EEL的发散角很大与两者对位偏差的问题。

技术实现思路

[0005]在本专利技术的一些实施例中，一种半导体激光磊晶结构包含：水平共振腔，水平共振腔用于产生光场分布；光栅层，是在该光场分布之中，以将水平方向激光改变成垂直方向激光；第一光放大区，设置于该半导体激光磊晶结构的出光面与该水平共振腔之间；第一穿隧接面层，设置于该水平共振腔与该第一光放大区之间中。
[0006]在本专利技术的一些实施例中，一种半导体激光磊晶结构包含：水平共振腔，水平共振腔用于产生光场分布；光栅层，是在该光场分布之中，以将水平方向激光改变成垂直方向激光；第一光放大区，设置于该半导体激光磊晶结构的非出光面与该水平共振腔之间；第一反射单元，设置于该非出光面与该第一光放大区之间；第一穿隧接面层，设置于该水平共振腔与该第一光放大区之间中。
[0007]虽然水平共振腔的激光的共振方向为平行于磊晶平面，但被放大后的激光是以垂直于磊晶平面的方式放射出去，所以半导体激光磊晶结构所制作的半导体激光元件的发散角可以落在1～3度或更小，所以其发散角远小于VCSEL的发散角(VCSEL的发散角约数十度)，而且其出光功率还能优于VCSEL的出光功率。
[0008]本文提供的半导体激光磊晶结构，适合制作出应用于3D感测、光学雷达(light detection and ranging，LiDAR)或光通讯的半导体激光元件。
[0009]此外，本文的半导体激光磊晶结构的制造没有对位偏差问题，不但能增加良率，也降低制作的成本及制作复杂度。
附图说明
[0010]为让本专利技术的目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如
下：
[0011]图1为本文第一实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0012]图2为本文第二实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0013]图3a为本文第三实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0014]图3b为本文第三实施例之一衍生结构示意图。
[0015]图3c为本文第三实施例之另一衍生结构示意图。
[0016]图4为本文第四实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0017]图5为本文第五实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0018]图6为本文第六实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0019]图7为本文第七实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0020]图8a为第一光放大区包含一个量子井层的示意图。
[0021]图8b为第一光放大区包含多个多重量子井层的示意图。
[0022]图9为本文第九实施例的的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0023]图10为本文第十实施例的的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0024]【主要元件符号说明】
[0025]100,101,102,102a,102b,103,104,105,106,107,108：半导体激光磊晶结构/磊晶结构
[0026]100a：顶面
[0027]100b：底面
[0028]10：基板
[0029]30：水平共振腔
[0030]31：主动区
[0031]33：光栅层
[0032]33a：高折射率介质层
[0033]33b：低折射率介质层
[0034]50：第一光放大区
[0035]50a：量子井层
[0036]50b：第一多重量子井层
[0037]50c：第二多重量子井层
[0038]51：第二光放大区
[0039]70：第一反射单元
[0040]71：第二反射单元
[0041]73：第三反射单元
[0042]TJ1：第一穿隧接面层
[0043]TJ2：第二穿隧接面层
[0044]TJ3：第三穿隧接面层
[0045]TJ4：第四穿隧接面层
[0046]L1：第一激光
[0047]L2：第二激光
具体实施方式
[0048]以下配合图示及元件符号对本专利技术的实施方式做更详细的说明，使熟习该项技艺者在研读本说明书后能据以实施。
[0049]以下描述具体的元件及其排列的例子以简化本专利技术。当然这些仅是例子且不该以此限定本专利技术的范围。例如，在描述中提及一层在另一层之上时，其可能包括该层与该另一层直接接触的实施例，也可能包括两者之间有其他元件或磊晶层形成而没有直接接触的实施例。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号及/或符号，这些重复仅为了简单清楚地叙述一些实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定关联。
[0050]此外，其中可能用到与空间相关的用词，像是“在...下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些关系词为了便于描述附图中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。这些空间关系词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。
[0051]本专利技术说明书提供不同的实施例来说明不同实施方式的技术特征。举例而言，全文说明书中所指的“一些实施例”意味着在实施例中描述到的特定特征、结构、或特色至少包含在一实施例中。因此，全文说明书不同地方所出现的片语“在一些实施例中”所指不一定为相同的实施例。
[0052]此外，特定的特征、结构、或特色可在一个或多个的实施例中通过任何合适的方法结合。进一步地，对于在此所使用的用语“包括”、“具有”、“有”、“其中”或前述的变换，这些语意类似于用语“包括”来包含相应的特征。
[0053]此外，“层”可以是单一层或者包含是多层；而磊晶层的“一部分”可能是该磊晶层的一层或互为相邻的多层。
[0054]图1为本文第一实施例的半导体激光磊晶结构的结构示意图。
[0055]图1的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光磊晶结构，其特征在于，包含：水平共振腔，用于产生光场分布；光栅层，在该光场分布之中，以将水平方向激光改变成垂直方向激光；第一光放大区，设置于该半导体激光磊晶结构的出光面与该水平共振腔之间；以及第一穿隧接面层，设置于该水平共振腔与该第一光放大区之间。2.根据权利要求1所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，该出光面为该半导体激光磊晶结构的顶面及底面的其中之一，而该半导体磊晶磊晶结构的该顶面及该底面的另一个为该半导体激光磊晶结构的非出光面。3.根据权利要求2所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，更包含第一反射单元，该第一反射单元设置于该非出光面与该水平共振腔之间。4.根据权利要求2所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，更包含设置于该非出光面与该水平共振腔之间的第二光放大区、第二穿隧接面层与第一反射单元，其中该第二穿隧接面层设置于该第二光放大区与该水平共振腔之间，该第一反射单元是在该非出光面与该第二光放大区之间。5.根据权利要求1所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，该第一光放大区、该第一穿隧接面层或其组合不位于该光场分布中。6.根据权利要求1所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，该第一光放大区包含量子井层或多重量子井层。7.根据权利要求1所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，该第一光放大区包含两个多重量子井层与第二穿隧接面层，该第二穿隧接面层设置于该两个多重量子井层之间以电气连接该两个多重量子井层。8.根据权利要求1所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，该光栅层包含多个高折射率介质层与多个低折射率介质层，所述多个低折射率介质层为空位、半导体材料、介电材料或光子晶体。9.根据权利要求2所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，更包含第一反射单元与第二反射单元，该第一反射单元是在该非出光面与该第一光放大区之间，该第二反射单元是在该第一光放大区与该出光面之间，其中该第一反射单元的反射率大于该第二反射单元的反射率。10.根据权利要求9所述的半导体激光磊晶结构，其特征在于，该第一光放大区、该第一穿隧接面层、该第一反射单元或上述两者以上不位于该光场分布中。11.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴文长，金宇中，黄朝兴，潘建宏，吴俊煌，
申请(专利权)人：全新光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：