[發明專利]一種選區聚合物鍵合硅基混合激光器及其制備方法

無效

• 申請號: 201110140205.6
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102244367A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 秦國剛;洪濤;李艷平;冉廣照;陳娓兮
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22;H01S5/323
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

1.一種選區聚合物鍵合硅基混合激光器，其特征在于包括刻蝕有鍵合區和光耦合區的SOI層；所述SOI層上設有一多區層，所述多區層從左到右依次為鍵合用聚合物、硅阻擋墻、空氣隙、硅波導、空氣隙、硅阻擋墻、鍵合用聚合物；所述多區層上設有n型III-V族材料層；所述n型III-V族材料層上與所述硅波導對應部位設有一多層結構，所述多層結構從下至上依次為第一SCH層、MQW層、第二SCH層、p型III-V族材料層、p型腐蝕阻擋層、p型歐盟接觸層；在所述n型III-V族材料層上所述多層結構左右兩側間隔設定距離處分別有一n型III-V族材料的歐姆接觸層。

2.如權利要求1所述的激光器，其特征在于所述多區層中的鍵合用聚合物、硅阻擋墻、空氣隙、硅波導厚度均相等。

3.如權利要求2所述的激光器，其特征在于所述硅波導兩側的空氣隙寬度相等。

4.如權利要求1或2或3所述的激光器，其特征在于所述p型腐蝕阻擋層為InGaAs層，所述第一SCH層為n型SCH層、第二SCH層為p型SCH層，所述p型III-V族材料層的材料為InP。

5.如權利要求1或2或3所述的激光器，其特征在于所述鍵合用聚合物為BCB或SOG。

6.一種選區聚合物鍵合硅基混合激光器制備方法，其步驟為：

1)在SOI硅片的硅膜上刻蝕出硅波導和鍵合區，并在硅波導與鍵合區之間刻蝕一硅阻擋墻；

2)在SOI上旋涂一層鍵合用聚合物，然后將硅波導與其兩邊硅阻擋墻內的鍵合用聚合物去除；

3)外延生長方法在一襯底上依次外延p型腐蝕阻擋層、p型III-V族材料層、第二SCH層、MQW層、第一SCH層、n型III-V族材料層，制備半導體激光器結構；

4)將半導體激光器結構以n型III-V族材料層為鍵合面鍵合到步驟2)處理后的SOI硅片硅波導區和鍵合區上；

5)去除半導體激光器結構的襯底，然后刻蝕所述半導體激光器結構的p型腐蝕阻擋層、p型III-V族材料層、第二SCH層、MQW層、第一SCH層，得到一多層結構；所述多層結構位于在所述n型III-V族材料層上與所述硅波導對應部位；

6)在所述多層結構左右兩側間隔設定距離處分別制備一n型III-V族材料的歐姆接觸層，在所述多層結構上方制備一p型歐姆接觸層。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述多層結構的制備方法為：

1)在所述p型腐蝕阻擋層上甩一層光刻膠，在光刻機下對硅波導和擋墻套刻，并顯影、定影；

2)在光刻好的所述p型腐蝕阻擋層上沉積一掩蔽層，并剝離掩蔽層兩側的光刻膠；

3)將掩蔽層以外區域的p型腐蝕阻擋層、p型III-V族材料層、第二SCH層、MQW層、第一SCH層全部刻蝕掉，得到所述多層結構。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟6)的實現方法為：

1)采取套刻的辦法，用光刻膠蓋住所述多層結構上的掩蔽層及其所述對層結構兩側的設定區域；

2)在所述n型III-V族材料層以及光刻膠上蒸發一層n型III-V族材料的歐姆接觸層；

3)剝離光刻膠及其上面的n型歐姆接觸層，去除所述掩蔽層；

4)采取套刻的辦法，用光刻膠蓋住所述多層結構以外的部分；

5)在所述多層結構頂部以及光刻膠上蒸發一層P型歐姆接觸層；

6)剝離光刻膠及其上面的P型歐姆接觸層。

9.如權利要求7或8所述的方法，其特征在于所述鍵合用聚合物為BCB或SOG；所述掩蔽層為SiN層。

10.如權利要求6或7或8所述的方法，其特征在于所述p型腐蝕阻擋層為InGaAs層，所述第一SCH層為n型SCH層、第二SCH層為p型SCH層，所述p型III-V族材料層的材料為InP。