具有布置在沟槽区内的阴极金属层的半导体激光器的制造方法
【专利说明】
【发明内容】
[0001]本文描述的各实施例一般涉及在诸如热辅助磁记录之类的应用中使用的半导体激光器。在一个实施例中，激光二极管包括衬底和布置在衬底上的结层。结层形成激光二极管的量子阱。激光二极管包括结表面，该结表面具有延伸通过结层至衬底的至少一个沟道。至少一个沟道界定阳极区和阴极区。阴极电结被布置在阴极区的结表面上，而阳极电结被布置在该结表面上并耦合至阳极区的结层。阴极金属层被布置在沟道的至少沟槽区内。阴极金属层将衬底耦合至阴极电结。
[0002]在另一实施例中，激光二极管包括结表面，所述结表面具有沿激光二极管的激光输出方向延伸的两个狭长沟道。结表面包括:布置在两个狭长沟道之间的阳极区内的阳极电结；以及布置在阳极区外的一个或多个阴极区内的两个或更多个阴极电结。激光二极管包括布置在结表面下的结层。结层在阳极区形成量子阱。激光二极管包括在结层下的衬底。狭长沟道在沟槽区延伸通过结层至衬底。阴极金属层延伸入沟槽区。阴极金属层将衬底耦合至两个或更多个阴极电结。
[0003]各实施例的这些和其它特征和方面可参照下面的详细说明和附图得以理解。
附图简述
[0004]下面参照附图进行讨论，其中使用相同附图标记来表示多个图中相似/相同的部件。
[0005]图1A-1C是根据示例性实施例的硬盘驱动器滑动件组件的立体图；
[0006]图2A和图2B分别是根据一示例性实施例的激光二极管的仰视图和立体图；
[0007]图3A和图3B是根据示例性实施例的激光二极管的横截面图；
[0008]图4是示出根据示例性实施例的过程的流程图；
[0009]图5-图7是示出根据各示例性实施例的阴极通路配置的激光二极管的横截面图；
[0010]图8是示出根据另一示例性实施例的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0011]本公开涉及在诸如热辅助磁记录(HAMR)之类的应用中使用的光学器件。HAMR设备使用热量来克服超顺磁效应，如果不这样的话，超顺磁效应可能限制典型磁记录介质(例如硬驱盘)的数据面密度。这种介质上的记录涉及在通过磁写头进行写入时对介质的一小部分进行加热。热量可从诸如激光二极管之类的相干光源产生。光学器件可被集成到硬驱动器滑动件以将能量从激光二极管引导至介质。
[0012]取得微小有限热点的一种方法是使用光近场换能器(NFT)，例如位于硬驱动器滑动件的空气承载表面附近的等离子体光学天线或腔。光从光源(例如激光二极管)投射到光波导中，所述光波导从具有不同折射率的芯层和覆层起被构建在滑动件中。波导可包括在芯层和覆层的相应折射率之间的高对比性。在波导中传播的光可被引导至聚光元件，例如平面固体浸没镜(PS頂)，该聚光元件可将能量汇集到光学NFT中。在其它配置中，波导可将光传递至NFT而不使用聚焦元件，即直接传递。
[0013]NFT可以是形成在滑动件内的集成光学设备。集成光学器件的场关联于光学设备在衬底上的构造，有时结合电子器件以产生功能性系统或子系统。例如，光可经由使用层沉积技术在衬底上构建的集成光波导在器件之间传递。这些波导可使用第一材料作为芯层形成，所述芯层由作为覆层的第二材料围绕。其它光学器件可以相同方式被形成，包括前述的NFT 和 PSIM0
[0014]在HAMR滑动件中，光被投射到这些集成光学器件中，其目的是在记录过程中传递光能以加热介质。将光投射入滑动件的一种方式是从自由空间经由被制造在滑动件内的光栅耦合器，这被称为自由空间光传递。自由空间光传递组件可利用位于驱动头外部的激光器。为HAMR记录提供光能的另一种方式是与滑动件一体地形成/组装激光光源(例如激光二极管)。这种配置在这里被称为滑动件内激光器或滑动件上激光器。可在晶片级或滑动件级制造阶段中构建滑动件内激光器和滑动件上激光器光组件。
[0015]HAMR设备可能需要将多种光学设备集成到滑动件中，连同诸如读-写头之类的磁光器件。在一种配置中，滑动件内激光器设备可通过在滑动件制造过程中将单独的激光二极管器件组装至滑动件而形成。这可能需要在滑动件制造过程中执行额外的组装和测试操作。可能要求这些组装和测试操作的精确性和可靠性以确保大规模制造的可接受产率。
[0016]根据一示例性实施例的滑动件内激光器设备100的一个例子示出于图1A的立体图中。在该例中，边缘发射激光二极管102被集成到滑动件100的后缘表面104。激光二极管102与HAMR读/写头106集成。读/写头106的一个边缘位于滑动件100的空气承载表面108。空气承载表面108在设备操作过程中被保持在移动介质表面(未示出)附近。激光二极管102提供电磁能以在介质接近读/写头106所在位置附近的点加热介质表面。例如波导110之类的光耦合器件被一体地(例如经由层沉积)形成在滑动件设备100内以将光从激光器102传递至介质。
[0017]在该例中，激光二极管102凹入到形成在滑动件100的后表面104内的空腔112内。空腔112的底部包括安装表面113，该安装表面113与激光二极管102的下表面(例如下面描述的表面202)形成接口。安装表面113包括焊料隆起114，该焊料隆起114与形成在激光器102上的相应隆起/盘形成接口。这些焊料隆起114有利于将激光器102接合至滑动件110，为激光器102提供电连接，并可提供其它功能。例如，焊料隆起114可帮助对激光器102散热，确保在激光器102的发射边缘117处的输出刻面116与波导110的正确对准等等。
[0018]在其它配置中，可将类似于激光二极管102的激光二极管布置在滑动件的顶表面上，例如与空气承载表面相对的表面上。激光二极管102可直接接合到滑动件顶部上的盘，或经由被称为基台的中间结构被附连。在任一配置中，当激光二极管102的盘被接合至滑动件或基台的配合盘时，激光二极管102的输出刻面与滑动件的波导耦合器对准。
[0019]在另一配置中，激光光源被形成或组装在滑动件的外表面上。这种配置在这里被称为滑动件上激光器(LoS)。可在晶片级或滑动件级制造阶段中构建滑动件上激光器光组件。现在参见图1B，立体图示出了根据示例性实施例的滑动件上激光器设备120的一个例子。激光器120包括在滑动件本体121顶上并在滑动件本体121的后缘124附近的激光二极管122。激光二极管122提供电磁能以在接近HAMR读/写头126附近的点加热介质表面，读/写头126位于朝向介质的表面128。朝向介质的表面128在设备工作期间被保持在移动介质表面(未示出)附近。
[0020]例如波导130之类的光耦合器件被一体地形成在滑动件本体121内以将光从激光器122传递至介质。例如，波导130和近场换能器(NFT) 132可位于读/写头126附近以在写操作期间提供介质的局部加热。在该例中，激光二极管122可以是边缘发射设备，光通过镜或类似设备被反射入波导130。
[0021]在图1C中，立体图示出了根据示例性实施例的滑动件上激光器设备140的另一个例子。滑动件组件140包括具有朝向介质的表面148和顶表面149的滑动件本体141。朝向介质的表面148在设备操作过程中被保持在移动介质表面(未示出)附近。读/写头区域146位于朝向介质的表面148靠近滑动件本体141的后缘144的位置。读/写头区域146包括相应的一个或多个读换能器和写换能器以及将小能量束引导到介质表面上的光学器件(例如近场换能器)。能量由耦合至基台154的激光器(例如激光二极管)142提供，基台154和激光器142均耦合至滑动件本体141的顶表面149。
[0022]激光二极管142将光引至滑动件本体141的光学接口(例如波导输