TWI573172B - 邊射型半導體雷射元件及其製作方法、以及具有該邊射型半導體雷射元件之晶條 - Google Patents

邊射型半導體雷射元件及其製作方法、以及具有該邊射型半導體雷射元件之晶條 Download PDF

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邊射型半導體雷射元件及其製作方法、以及具有該邊射型半導體雷射 元件之晶條
本發明係有關於一種光電元件的製作方法，尤指一種邊射型半導體雷射二極體的製作方法。
半導體雷射(semiconductor laser)或稱雷射二極體(laser diode)具有體積小、消耗功率低、反應快、耐衝擊、壽命長、效率高及價格低等優點，因此被廣泛的應用於光電系統產品中，例如：光波通信、資訊系統、家用電器、精密測量及光纖通信。
配合參閱第一圖(A)，為習知之邊射型(edge emitting)半導體雷射元件之立體圖。該邊射型半導體雷射元件900包含一半導體基板902，以及利用磊晶技術依序形成於該半導體基板902上之一第一披覆層(cladding layer)904、一活性層(active layer)906、一第二披覆層908及一上蓋層910；其中，該上蓋層910及該第二披覆層908被適當地蝕刻並形成一脊狀平台(ridge masa)920。該上蓋層910及該第二披覆層908上依序形成一保護層912及一電極層914，該半導體基板902的背面則形成有另一電極層916。
同時配合參閱第一圖(B)，為習知之邊射型半導體雷射元件之側視圖。該邊射型半導體雷射元件900的側面包含有二相對的刻面(facet)930，該二刻面930係設置有一鍍膜(facet coating)940，以保護該邊射型半導體雷射元件 900並增加光射出的效率。並且，較佳地，該其中之一刻面930之鍍膜940可以為一抗反射膜，另一刻面930之鍍膜940則為一高反射膜，使由該邊射型半導體雷射元件900發出的光線由設置該抗反射膜的刻面930射出。
習知之邊射型半導體雷射元件在鍍製上述鍍膜前，係將已設置有上述第一披覆層904、活性層906、第二披覆層908、上蓋層910、保護層912及金屬層914、916之呈晶圓狀的半導體基板902劈裂成複數之晶條90，使產生二相對的刻面930。接著，將該等晶條90與複數個間隔件(spacer bar)80沿著一軸線A交錯堆疊，如第一圖(C)所示，於本實施例中，該二刻面930之間的距離大約為250微米(μm)，該等間隔件80的寬度為240μm，藉以使該鍍膜940可以完整附著於該二刻面930。接著，使用電子束蒸鍍(Electron Beam Evaporation,E-beam Evaporation)技術於該等刻面930形成該鍍膜940。之後，再將該等晶條90及該等間隔件80分離後，再將各該晶條90劈裂成為複數個晶粒狀之邊射型半導體雷射元件900。
然而，該等間隔件80的購置及貯存係增加該邊射型半導體雷射元件900的製作成本，並且，堆疊及分離該等晶條90及該等間隔件80係增加該邊射型半導體雷射元件10的製作工時。
鑒於先前技術所述，本發明之一目的，在於提供一種邊射型半導體雷射元件，該邊射型半導體雷射元件可以有 效地降低整體製作成本。
本發明之另一目的，在於提供一種邊射型半導體雷射元件之製作方法，無須間隔件即可以有效地於邊射型半導體雷射元件的刻面形成鍍膜。
為達上述目的，本發明提供一種邊射型半導體雷射元件，其包括有：一半導體基板，其具有包括一下表面；其中，該邊射型雷射元件具有一第一端面及相對於該第一端面之一第二端面，且定義有一寬度方向其係垂直貫穿於該第一端面與該第二端面、以及一高度方向其係垂直貫穿於該下表面且與該寬度方向垂直；一半導體層，形成於該半導體基板上，該半導體層係包含有一邊射型半導體雷射電路其可被施加一預定電流時在該第一端面與該第二端面兩者其中之一發出一雷射；以及至少一凸柱，形成於該半導體層上，該凸柱係於該高度方向上自該半導體層再凸伸出一預定高度，使該凸柱成為該邊射型半導體雷射元件於該高度方向上實質最高處。
於一實施例中，該邊射型半導體雷射元件更包含一第一電極層、至少一凸柱、一第一反射層及一第二反射層。該半導體層包含一設置於該半導體基板上方之第一披覆層、一設置於該第一披覆層上方之主動層及一設置於該主動層上方之第二披覆層，該第二披覆層具有一脊狀平台。該第一電極層設置於該脊狀平台及該第二披覆層，該凸柱設置於該第一電極層上方。該第一反射層設置於該第一端 面，該第二反射層設置於該第二端面。其中，該凸柱係提供堆疊複數之邊射型半導體雷射元件時，於相鄰的二邊射型半導體雷射元件之間產生一間隙。
於一實施例中，該凸柱的該預定高度為1至10微米。
於一實施例中，該凸柱係使用下列其中之一材料製作而成：金屬材料、以及介電材料。
為達上述目的，本發明提供一種具有邊射型半導體雷射元件之晶條，該晶條係定義有一延伸方向，且該晶條包括有排列於該延伸方向上之複數個邊射型半導體雷射元件；其中，於該複數個邊射型半導體雷射元件中至少有一個以上之該邊射型半導體雷射元件係包含有如上所述之至少一凸柱。
為達上述目的，本發明還提供了一種邊射型半導體雷射元件之製作方法，包括下列步驟：(A)提供一半導體基板，該半導體基板具有包括一下表面；(B)藉由一半導體製程在該半導體基板上形成複數個邊射型半導體雷射元件；各個該邊射型半導體雷射元件係分別具有一第一端面及相對於該第一端面之一第二端面，且定義有一寬度方向其係垂直貫穿於該第一端面與該第二端面、以及一高度方向其係垂直貫穿於該下表面且與該寬度方向垂直；並且，於該複數個邊射型半導體雷射元件中至少有一個以上之該邊射型半導體雷射元件係更包含有：一半導體層，形成於該半導體基板上，該半導體層係 包含有一邊射型半導體雷射電路其可被施加一預定電流時在該第一端面與該第二端面兩者其中之一發出一雷射；以及至少一凸柱，形成於該半導體層上，該凸柱係於該高度方向上自該半導體層再凸伸出一預定高度，使該凸柱成為該邊射型半導體雷射元件於該高度方向上實質最高處；(C)將該半導體基板劈裂成為複數個晶條，各該晶條中係包含至少一個具有該凸柱之該邊射型半導體雷射元件；(D)沿著一軸線推疊該等晶條，使各該晶條之該凸柱可抵頂與其相鄰另一該晶條的該下表面；(E)於該複數個晶條之該第一端面及該第二端面分別鍍一第一反射層及一第二反射層；以及(F)將各該晶條劈裂成為複數之該邊射型半導體雷射元件。
於一實施例中，於步驟(B)所述之該半導體製程更包括有下列步驟：(b1)提供一半導體層，該半導體層設置於該半導體基板之上，該半導體層依序包含一第一披覆層、一主動層、一第二披覆層以及一上蓋層；(b2)於該第二披覆層及該上蓋層形成一脊狀平台；(b3)形成一保護層於該脊狀平台周圍；(b4)形成複數第一電極層於該脊狀平台及該第二披覆層；(b5)設置複數個凸柱於該第一電極層；以及 (b6)設置一第二電極層於該半導體基板相反設置該半導體層之一側。
於一實施例中，該凸柱係以下列方式其中之一所製作而成：使用金屬材料通過電鍍技術或物理蒸鍍方式形成於該第一電極層、及使用介電材料通過蒸鍍技術形成於該第一電極層。於另一實施例中，該凸柱係形成於該保護層上。
於一實施例中，本發明之邊射型半導體雷射元件係形成至少一凸柱於該第一電極層上方，如此一來，無須間隔件即可以達成晶條的堆疊，進而降低整體成本的支出。
參閱隨附圖示，本發明之目的、特徵及優點將透過本發明之較佳實施例之以下闡釋性及非限制性詳述描述與以更好地理解，在隨附圖示中，相同參考數字係用於同一元件或類似元件。
配合參閱第二圖，為本發明第一實施例之邊射型半導體雷射元件之製作方法之流程圖。該邊射型雷射半導體雷射元件10之製作方法細述如下：步驟S500(配合參閱第三圖(A))，提供一半導體基板110，該半導體基板110係為一晶圓，並具有一上表面112及一相反於該上表面112之下表面114。
步驟S502，於該半導體基板110上依序形成構成複數個邊射型半導體雷射元件10所需的半導體層120。該半導體層120包含依序成長於該半導體基板110之該上表面112之一第一披覆層(cladding layer)122、一主動層 (active layer)124、一第二披覆層126以及一上蓋層128；該第一披覆層122、該主動層124、該第二披覆層126及該上蓋層128係利用習知之磊晶(Epitoxy)成長技術依序成長於該半導體基板110之該上表面112，在此則不予贅述。其中該第一披覆層122的導電性與該半導體基板100的導電性相同，該第二披覆層126的導電性與該第一披覆層122的導電性相反。例如：若提供N型半導體基板，則形成於N型第一披覆層及P型的第二披覆層；若提供P型半導體基板，則形成P型第一披覆層及N型第二披覆層。
步驟S504，於該上蓋層208上方形成一遮蔽層130，該遮蔽層130可例如使用電漿輔助化學氣相沉積(plasma enhance chemical vapor deposition,PECVD)技術形成於該上蓋層128上方。
步驟S506(配合參閱第三圖(B))，設置一第一光阻(photoresist)層200於該遮蔽層130上方，並以微影(photolithography)技術於該第一光阻層200上形成所需之一第一光阻圖案，使部分之該遮蔽層130裸露出來。其中，該第一光阻200可以例如使用旋轉塗佈技術形成於該遮蔽層130上方。
接著，配合參閱第三圖(C)，利用反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching,RIE)技術蝕刻裸露部分之該遮蔽層130及位於該遮蔽層130下方之該半導體層120，使形成一脊狀平台(ridge masa)129。於本實施例中，該脊狀平台129的寬度，亦即脊狀寬度(ridge width)w較佳地為1~5 微米(μm)。接著，移除該第一光阻層200，並且，例如使用濕式蝕刻法移除該遮蔽層130(步驟S507)，如第三圖(D)所示。
步驟S508(配合參閱第三圖(E))，在半導體層120上形成一保護層132，該保護層132較佳地可以使用介電質，例如二氧化係(SiO2)製作而成。接著，於該保護層132上設置一第二光阻層202，並以微影技術於該第二光阻層202形成一第二光阻圖案，使位於該脊狀平台129上方之該保護層132裸露出來。
接著，利用反應性離子蝕刻技術蝕刻位於該脊狀平台129上方的保護層132，使該脊狀平台129裸露出來，如第三圖(F)所示。並且，移除該第二光阻層202。
步驟S510(配合參閱第三圖(G))，設置一第三光阻層204於該保護層132及該脊狀平台129，並以微影技術於該第三光阻層204形成所需之第三光阻圖案，並使該脊狀平台129及部分之該保護層132裸露出來。
接著，在裸露之該脊狀平台129及該保護層132上方形成一金屬層134，如第三圖(H)所示。該金屬層134較佳地可以使用電子束蒸鍍(E-beam evaporation)技術形成於該脊狀平台129及該保護層132，使產生歐姆接觸(ohmic contact)，該金屬層134較佳地為正極金屬層，且可以為鈦(Titanium,Ti)、鉑(Platinum,Pt)或金(Gold,Au)。並且，移除該第三光阻層204。
步驟S512(配合參閱第三圖(I))，於該保護層132及該金屬層134上方形成一導電層136。
步驟S514，(配合參閱第三圖(J))，設置一第四光阻層206於該導電層136上方，並以微影技術於該第四光阻層206形成所需之第四光阻圖案，使對應設置於該金屬層134上方之該導電層136裸露出來。
接著，利用電鍍技術形成一第一電極層138於裸露之該導電層136，如第三圖(K)所示，該第一電極層138的厚度較佳地為1.5μm。並且，移除該第四光阻層206。
步驟S516(配合參閱第三圖(L))，設置一第五光阻層208，並以微影技術於該第五光阻層208形成所需之第五光阻圖案，並裸露部分之該第一電極層138。
配合參閱第三圖(M)，設置複數之凸柱300於裸露之該第一電極層138，該等凸柱300的高度較佳地為2.8~3.5μm，於本實施例中，該等凸柱300為金屬凸柱，並利用電鍍技術或物理蒸鍍方式形成於該第一電極層138。並且，移除該第五光阻層208。
步驟S518(配合參閱第三圖(N))，設置一第六光阻層210，並以微影技術於該第六光阻層210形成所需之第六光阻圖案，並裸露部分之該導電層136。
接著，利用濕式蝕刻裸露部分之導電層136，如第三圖(O)所示。並且，移除該第六光阻層210。
步驟S520(配合參閱第三圖(P))，設置一第七光阻層212，並以微影技術於該第七光阻層212形成所需之第七光阻圖案，並裸露部分之該保護層132；該第七光阻層212較佳地為厚膜光阻AZ4620。
接著，利用反應性離子蝕刻該保護層132及該保護層 132下方之該半導體基板110形成複數之切割路徑R，如第三圖(Q)所示。
步驟S522(配合參閱第三圖(R))，利用研磨機研磨該半導體基板110的下表面104，使薄化該半導體基板110；並於研磨完成後，於該半導體基板110的下表面114設置一第二電極層140，該第二電極層140較佳地為負極金屬層。
步驟S524(配合參閱第三圖(S))，依照該半導體基板110的立方晶格特性，將該半導體基板110劈裂(cleave)成複數之晶條(bar)150。該晶條150係定義有一延伸方向，且該晶條150分別包括有排列於該延伸方向上之複數個邊射型半導體雷射元件10。該晶條150具有一第一端面102及一相對於該第一端面102之第二端面104，其中該第一端面104及該第二端面104係為該邊射型半導體雷射元件10之刻面(facet)。並且，各該晶條150所包含的複數個邊射型半導體雷射元件10中必須至少有一個以上之該邊射型半導體雷射元件10是包含有至少一凸柱300；換句話說，各該晶條150中可以包含一個或多個凸柱300。並且，若該晶條150包含一凸柱300，則該凸柱300較佳地係位於該晶條150的中心位置，若該晶條150包含兩個以上的凸柱300，則該等凸柱300較佳地呈等間距地設置於該晶條150之該第一電極層138上方。於本實施例中，各該晶條150以包含多個凸柱300為例。
步驟S526(配合參閱第三圖(T))，將該等晶條150沿著一軸線A堆疊，如此一來，該晶條150之該凸柱300 係抵頂於相鄰之晶條150之該第二電極層140，並使得該晶條150之該第一電極層138與相鄰之晶條150的第二電極層140之間具有一間隙D，該間隙D的高度係等於該凸柱300的高度，為1~10μm。倘若此間隙D的高度(也就是凸柱300的高度)小於1μm時，則會造成沒有鍍膜線(Over-Coated Film)的疑慮與缺失，且在堆疊多個晶條150時其脊部元件也會有被壓傷的可能。而當間隙D的高度(也就是凸柱300的高度)大於10μm時，則過大的間隙又會使鍍膜線太長、太厚而浪費鍍膜成本。
之後，利用電子束蒸鍍技術分別於該第一端面102及該第二端面104鍍製一第一反射層152及一第二反射層154；其中，該第一反射層152及該第二反射層154可以具有相同的反射率(Reflectance)，或者，該第一反射層152及該第二反射層154可以具有不相同的反射率。於本實施例中，該第一反射層152的反射率小於該第二反射層154的反射率。
步驟S528，將各該晶條152劈裂成為複數之邊射型半導體雷射元件10，如第四圖所示。該邊射型半導體雷射元件10具有一第一端面102及相對於該第一端面102之一第二端面104。該邊射型半導體雷射元件10包含一半導體基板110及一半導體層120。該半導體基板110具有一上表面112及一下表面114。並且，該邊射型半導體雷射元件10定義有一寬度方向其係垂直貫穿於該第一端面102與該第二端面104、以及一高度方向其係垂直貫穿於該下表面114且與該寬度方向垂直。該半導體層120設 置於該半導體基板110之該上表面112。該半導體層120包含有一邊射型半導體雷射電路其可被施加一預定電流時在該第一端面102與該第二端面1044兩者其中之一發出一雷射。於本實施例中，該半導體層120包含一第一披覆層122、一主動層124以及一第二披覆層126。該第一披覆層122設置於該半導體基板110上方，該主動層124設置於該第一披覆層122及該第二披覆層126之間，該第二披覆層126具有一脊狀平台129。
該邊射型半導體雷射元件10更包含一保護層132、一金屬層134、一導電層136、一第一電極層138及至少一凸柱300。該保護層132設置於該脊狀平台129周緣，該金屬層134設置於該脊狀平台129及該第二披覆層126，該導電層136設置於該金屬層134上方，該第一電極層138設置於該導電層136上方。該凸柱300設置於該半導體層120上，且該凸柱300係於該高度方向上自該半導體層120的頂面再向上凸伸出一預定高度1~10μm，使該凸柱300的頂面成為整個該邊射型半導體雷射元件10於該高度方向上實質最高處。並且，於本實施例中，該凸柱300於該寬度方向上則係分別與該第一端面102與該第二端面104相隔一第一間距與一第二間距，且該第一間距與該第二間距可以是大於1μm。於本實施例中，該凸柱300係設於該半導體層120之該第一電極層138上方。該凸柱300使用金屬材質通過電鍍技術形成於該第一電極層138上方，且該凸柱300的該預定高度約為1~10μm，並且，該凸柱300之頂面必須高於該邊射型半導體雷射元 件10之任一元件的高度。
該邊射型半導體雷射元件10更包含有：一第二電極層140設置於該半導體基板110之該下表面104，一第一反射層152設置於該第一端面102，以及一第二反射層154設置於該第二端面104。其中該第一反射層152的反射率可以相同於該第二反射層154的反射率，或者，該第一反射層152的反射率可以不同於該第二反射層154的反射率，於本實施例中，該第一反射層152的反射率小於該第二反射層154的反射率。
當一電流施加於該邊射型半導體雷射元件10之該第一電極層138及該第二電極層140且該主動層124被激發時，一雷射光線係於該第一反射層152及該第二反射層154形成之共振腔內來回震盪，並由該第一端面102或該第二端面104向外出射；於本實施例中，由於該第一反射層152的反射率小於該第二反射層154的反射率，因此，該雷射光線係由該第一端面104向外出射。
配合參閱第五圖，為本發明第二實施例之邊射型雷射半導體雷射元件之製作方法。其中步驟S600~S614係與上述第一實施例之邊射型半導體雷射元件之製作方法的步驟S500~S514相同，在此則不予贅述，且該步驟S600~S614係對應第三圖(A)~(K)。
步驟S616(配合參閱第六圖(A))，設置一第八光阻層400於該第一電極層138，並以微影技術於該第八光阻層400形成所需之第八光阻圖案並裸露部分之該第一電極層138。
接著，設置複數之凸柱310於該第八光阻層400及裸露之該第一電極層138，如第六圖(B)所示，該等凸柱310的高度為1~10μm；其中該等凸柱500較佳地為介電材料，並使用蒸鍍技術或PECVD技術形成於該第八光阻層400及該第一電極層138。
接著，剝離設置於該第八光阻層400上之該保護層500並移除該第八光阻層400，如第六圖(C)所示。
步驟S618(配合參閱第六圖(D))，設置一第九光阻層402，並以微影技術於該第九光阻層402形成所需之第九光阻圖案，並裸露部分之該導電層136。
接著，利用濕式蝕刻裸露部分之該導電層136，如第六圖(E)所示。並且，移除該第九光阻層402。
步驟S620(配合參閱第六圖(F))，設置一第十光阻層404，並以微影技術於該第十光阻層404形成所需之第十光阻圖案，並裸露部分之該保護層132，該第十光阻層404較佳地為厚膜光阻AZ4620。
接著，利用反應性離子蝕刻於保護層132及位於該保護層132下方之該半導體基板110形成複數之切割路徑R，如第六圖(G)所示。
步驟S620(配合參閱第六圖(H))，利用研磨機研磨該半導體基板110之該下表面104，使薄化該半導體基板110；並於研磨完成後，於該下表面104設置一第二電極層140(步驟S622)，該第二電極層140較佳地為負極金屬層。接著，依照該半導體基板110的立方晶格特性，將該半導體基板110劈裂(cleave)成複數之晶條(bar)150(步驟 S624)，各該晶條150具有一第一端面102及一相對於該第一端面104之第二端面104，該第一端面102及該第二端面102係沿著一第一軸線A延伸，且該第一端面102及該第二端面104為雷射共振腔之刻面。並且，各該晶條150必須包含至少一凸柱310。其中，各該晶條150可以包含一個或多個凸柱310，若該晶條150包含一凸柱310，則該凸柱310較佳地係位於該晶條150的中心位置，若該晶條150包含兩個以上的凸柱310，則該等凸柱310較佳地呈等間距地設置於該晶條150之該第一電極層138上方；於本實施例中，各該晶條150以包含多個凸柱310為例。
步驟S626(配合參閱第六圖(I))，將該等晶條150沿著一軸線A堆疊，如此一來，該晶條150之該凸柱310係抵頂於相鄰之晶條150之該第二電極層140，並使得該晶條150之該第一電極層138與相鄰之晶條150的第二電極層140之間具有一間隙D，該間隙D的高度係等於該凸柱300的高度，為1~10μm。
之後，利用電子束蒸鍍技術分別於該第一端面102及該第二端面104分別鍍上一第一反射層152及一第二反射層154；其中，該第一反射層152及該第二反射層154可以具有相同的反射率，或者，該第一反射層152及該第二反射層154可以具有不相同的反射率。於本實施例中，該第一反射層152的反射率小於該第二反射層154的反射率。
最後，將各該晶條152劈裂成為複數之邊射型半導體 雷射元件20(步驟S628)，如第七圖所示。該邊射型半導體雷射元件20大致與上述第一實施例之邊射型半導體雷射元件10相同，其不同之處在於其凸柱310係使用介電質材料通過蒸鍍技術或MOCVD技術形成於該第一電極層138上方，用以作為該晶條150之該第一端面102及該第二端面104鍍製該第一反射層152及該第二反射層154時，避免相鄰二晶條150直接地接觸，如此一來，即可以在無須使用習知技術所述之額外的間隔件以間隔相鄰的二晶條150，進而降低整體製作成本。
雖然，於前述各實施例中，該些凸柱300、310是形成於第一電極層138上；但是，於圖中未示之另一實施例中，本發明之該些凸柱也可以是形成於該晶條150中所含之若干邊射型半導體雷射元件10、20的該保護層132上而非位於第一電極層138上。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。
<先前技術>
80‧‧‧間隔件
90‧‧‧晶條
900‧‧‧邊射型半導體雷射元件
902‧‧‧半導體基板
904‧‧‧第一披覆層
906‧‧‧主動層
908‧‧‧第二披覆層
910‧‧‧上蓋層
912‧‧‧保護層
914、916‧‧‧電極層
920‧‧‧脊狀平台
930‧‧‧刻面
940‧‧‧鍍膜
<本發明>
10、20‧‧‧邊射型半導體雷射元件
102‧‧‧第一端面
104‧‧‧第二端面
110‧‧‧半導體基板
112‧‧‧上表面
114‧‧‧下表面
120‧‧‧半導體層
122‧‧‧第一披覆層
124‧‧‧主動層
126‧‧‧第二披覆層
128‧‧‧上蓋層
129‧‧‧脊狀平台
130‧‧‧遮蔽層
132‧‧‧保護層
134‧‧‧金屬層
136‧‧‧導電層
138‧‧‧第一電極層
140‧‧‧第二電極層
150‧‧‧晶條
152‧‧‧第一反射層
154‧‧‧第二反射層
200‧‧‧第一光阻層
202‧‧‧第二光阻層
204‧‧‧第三光阻層
206‧‧‧第四光阻層
208‧‧‧第五光阻層
210‧‧‧第六光阻層
212‧‧‧第七光阻層
300、310‧‧‧凸柱
400‧‧‧第八光阻層
402‧‧‧第九光阻層
404‧‧‧第十光阻層
S500~S528、S600~S628‧‧‧步驟
R‧‧‧切割路徑
w‧‧‧脊狀寬度
A‧‧‧軸線
第一圖A為習知之邊射型半導體雷射元件之立體圖。
第一圖B為習知之邊射型半導體雷射元件之剖視圖。
第一圖C為習知之邊射型半導體雷射元件及間隔件之堆疊示意圖。
第二圖為本發明第一實施例之邊射型半導體雷射元 件之製作方法流程圖。
第三圖(A)~(T)為本發明第一實施例之邊射型半導體雷射元件之製作方法之側視流程圖。
第四圖為本發明第一實施例之邊射型半導體雷射元件之立體圖。
第五圖為本發明第二實施例之邊射型半導體雷射元件之製作方法之流程圖。
第六圖(A)~(I)為本發明第二實施例之邊射型半導體雷射元件之製作方法之側視流程圖。
第七圖為本發明第二實施例之邊射型半導體雷射元件之立體圖。
10‧‧‧邊射型半導體雷射元件
110‧‧‧半導體基板
112‧‧‧上表面
114‧‧‧下表面
120‧‧‧半導體層
122‧‧‧第一披覆層
124‧‧‧主動層
126‧‧‧第二披覆層
128‧‧‧上蓋層
132‧‧‧保護層
136‧‧‧導電層
138‧‧‧第一電極層
140‧‧‧第二電極層
152‧‧‧第一反射層
154‧‧‧第二反射層
300‧‧‧凸柱

Claims (16)

  1. 一種邊射型半導體雷射元件，包括有：一半導體基板，其具有包括一下表面；其中，該邊射型雷射元件具有一第一端面及相對於該第一端面之一第二端面，且定義有一寬度方向其係垂直貫穿於該第一端面與該第二端面、以及一高度方向其係垂直貫穿於該下表面且與該寬度方向垂直；一半導體層，形成於該半導體基板上，該半導體層係包含有一邊射型半導體雷射電路其可被施加一預定電流時在該第一端面與該第二端面兩者其中之一發出一雷射；其中該半導體層更包括有：一第一披覆層，設置於該半導體基板上方；一主動層，設置於該第一披覆層上方；及一第二披覆層，設置於該主動層上方，該第二披覆層具有一脊狀平台；一第一電極層，設置於該脊狀平台及該第二披覆層；一第一反射層，設置於該第一端面；一第二反射層，設置於該第二端面；一金屬層，該金屬層設置於該第一電極層及該脊狀平台之間；一導電層，該導電層設置於該金屬層及該第一電極層之間；以及至少一凸柱，形成於該半導體層的該第一電極層上，該凸柱係於該高度方向上自該半導體層的該第一電極層上方再凸伸出一預定高度，使該凸柱成為該邊射型 半導體雷射元件於該高度方向上實質最高處。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之邊射型半導體雷射元件，其中：該第一反射層具有一第一反射率，該第二反射層具有一第二反射率，該第一反射率小於該第二反射率；並且，該凸柱係提供堆疊複數之邊射型半導體雷射元件時，於相鄰的二邊射型半導體雷射元件之間在該高度方向上產生一間隙。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之邊射型半導體雷射元件，更包含：一上蓋層，設置於該第二披覆層上方，並與該第二披覆層共同形成該脊狀平台；一保護層，設置於該脊狀平台周緣，且該保護層之該端面切齊該脊狀平台之頂面；及一第二電極層，設置於該半導體基板之該下表面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之邊射型半導體雷射元件，其中，該脊狀平台的脊狀寬度為1~5微米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之邊射型半導體雷射元件，其中該凸柱的該預定高度為1至10微米。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之邊射型半導體雷射元件，其中該凸柱係使用下列其中之一材料製作而成：金屬材料、以及介電材料。
  7. 一種具有邊射型半導體雷射元件之晶條，該晶條係定義有一延伸方向，且該晶條包括有排列於該延伸方向上之複數個邊射型半導體雷射元件；其中，於該複數個邊射 型半導體雷射元件中至少有一個以上之該邊射型半導體雷射元件係包含有：一半導體基板，其具有包括一下表面；其中，該邊射型雷射元件具有一第一端面及相對於該第一端面之一第二端面，且定義有一寬度方向其係垂直貫穿於該第一端面與該第二端面、以及一高度方向其係垂直貫穿於該下表面且與該寬度方向垂直；其中，該延伸方向係分別與該寬度方向及該高度方向都垂直；一半導體層，形成於該半導體基板上，該半導體層係包含有一邊射型半導體雷射電路其可被施加一預定電流時在該第一端面與該第二端面兩者其中之一發出一雷射；其中該半導體層更包括有：一第一披覆層，設置於該半導體基板上方；一主動層，設置於該第一披覆層上方；及一第二披覆層，設置於該主動層上方，該第二披覆層具有一脊狀平台；一第一電極層，設置於該脊狀平台及該第二披覆層；一第一反射層，設置於該第一端面；一第二反射層，設置於該第二端面；一金屬層，該金屬層設置於該第一電極層及該脊狀平台之間；一導電層，該導電層設置於該金屬層及該第一電極層之間；以及至少一凸柱，形成於該半導體層的該第一電極層上，該 凸柱係於該高度方向上自該半導體層的該第一電極層上方再凸伸出一預定高度，使該凸柱成為該邊射型半導體雷射元件於該高度方向上實質最高處。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具有邊射型半導體雷射元件之晶條，其中該凸柱的該預定高度為1至10微米。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之具有邊射型半導體雷射元件之晶條，其中該凸柱係使用下列其中之一材料製作而成：金屬材料、以及介電材料。
  10. 一種邊射型半導體雷射元件之製作方法，包括下列步驟：(A)提供一半導體基板，該半導體基板具有包括一下表面；(B)藉由一半導體製程在該半導體基板上形成複數個邊射型半導體雷射元件；各個該邊射型半導體雷射元件係分別具有一第一端面及相對於該第一端面之一第二端面，且定義有一寬度方向其係垂直貫穿於該第一端面與該第二端面、以及一高度方向其係垂直貫穿於該下表面且與該寬度方向垂直；並且，於該複數個邊射型半導體雷射元件中至少有一個以上之該邊射型半導體雷射元件係更包含有：一半導體層，形成於該半導體基板上，該半導體層係包含有一邊射型半導體雷射電路其可被施加一預定電流時在該第一端面與該第二端面兩者其中之一發出一雷射；以及至少一凸柱，形成於該半導體層上，該凸柱係於該高 度方向上自該半導體層再凸伸出一預定高度，使該凸柱成為該邊射型半導體雷射元件於該高度方向上實質最高處；(C)將該半導體基板劈裂成為複數個晶條，各該晶條中係包含至少一個具有該凸柱之該邊射型半導體雷射元件；(D)沿著一軸線推疊該等晶條，使各該晶條之該凸柱可抵頂與其相鄰另一該晶條的該下表面；(E)於該複數個晶條之該第一端面及該第二端面分別鍍一第一反射層及一第二反射層；以及(F)將各該晶條劈裂成為複數之該邊射型半導體雷射元件。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之邊射型半導體雷射元件之製作方法，其中，於步驟(B)所述之該半導體製程更包括有下列步驟：(b1)提供一半導體層，該半導體層設置於該半導體基板之上，該半導體層依序包含一第一披覆層、一主動層、一第二披覆層以及一上蓋層；(b2)於該第二披覆層及該上蓋層形成一脊狀平台；(b3)形成一保護層於該脊狀平台周圍；(b4)形成複數第一電極層於該脊狀平台及該第二披覆層；(b5)設置複數個凸柱於該第一電極層或該保護層兩者其中之一；以及(b6)設置一第二電極層於該半導體基板相反設置該半 導體層之一側。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之邊射型半導體雷射元件之製作方法，其中，於步驟(b2)之後，更包含有下列步驟：(b21)設置一金屬層於該脊狀平台及該第二披覆層；及(b22)設置一導電層於該脊狀平台及該第二披覆層。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之邊射型半導體雷射元件之製作方法，其中該凸柱係以下列方式其中之一所製作而成：使用金屬材料通過電鍍技術形成於該第一電極層、及使用介電材料通過蒸鍍技術形成於該第一電極層或該保護層上兩者其中之一。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之邊射型半導體雷射元件之製作方法，其中該保護層係環繞於該脊狀平台，且該保護層的端面切齊於該脊狀平台的頂面。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之邊射型半導體雷射元件之製作方法，其中各該晶條包含多個該凸柱，該等凸柱係呈等間距地設置於各該晶條之該第一電極層上或該保護層上兩者其中之一。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之邊射型半導體雷射元件之製作方法，其中該凸柱的該預定高度為1至10微米。
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