[發明專利]一種小發散角激光器及其制備工藝

有效

• 申請號: 201710439725.4
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107154580B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李馬惠;潘彥廷;師宇晨;王興;穆瑤;衛思逸;張海超
• 申請（專利權）人: 陜西源杰半導體技術有限公司
• 主分類號: H01S5/028
• 分類號: H01S5/028
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種小發散角激光器，其特征在于，包括基板(10)和依次設置在基板(10)上的有源區(11)、第一包層(12)和衍射光柵層(13)，第一包層(12)和衍射光柵層(13)一端設置有端面刻蝕區(15)，端面刻蝕區(15)底部位于基板(10)內，且端面刻蝕區(15)內生長有發散角改善層(20)；衍射光柵層(13)和發散角改善層(20)上依次覆蓋有第二包層(30)、接觸層(31)和p-金屬電極層(40)，基板(10)下表面鍍有n-金屬電極層(41)，發散角改善層(20)的一端鍍上抗反射鍍膜層(43)，激光器在與發散角改善層所在端相對的另一端鍍上高反射鍍膜層(42)；端面刻蝕區(15)的長度L_s為5～20um；端面刻蝕區(15)的刻蝕底面距有源區底面的深度D_b為0*D_q-1.5*D_q，D_q為有源區(11)的厚度；端面刻蝕區(15)在波導方向的側面與刻蝕底面的夾角α的角度為110°～90°。

2.根據權利要求1所述的一種小發散角激光器，其特征在于，發散角改善層(20)為絕緣型InP材料。

3.根據權利要求1所述的一種小發散角激光器，其特征在于，端面刻蝕區(15)的長度L_s為15um，端面刻蝕區(15)的刻蝕底面距有源區底面的深度D_b與有源區(11)的厚度D_q相等。

4.一種小發射角激光器的制備工藝，其特征在于，包括以下工序：

工序一：在已經制作好的光柵(grating)表面用等離子體增強型化學氣相沉積的方法(PECVD)沉積一層端面刻蝕的掩模層(14)，然后采用光刻技術將刻蝕區域露出，即端面刻蝕區(15)的頂面，首先采用干刻蝕的方式，將露出區域刻蝕至有源區(11)下方；然后使用含有Br、HBr和H₂O的刻蝕溶液進行刻蝕，干刻蝕側壁角度保持在103°～90°，刻蝕后，刻蝕區域底部距有源區(11)下表面的距離為有源區(11)厚度的0～1.5倍，且在波導方向刻蝕側面與底面夾角為110°～90°；

工序二，采用SAG技術使用MOCVD沉積一層絕緣型InP包層作為發散角改善層(20)，其中：發散角改善層(20)的沉積溫度比有源區(11)生長的溫度高10～30℃，發散角改善層(20)的厚度為端面刻蝕總深度的1-1.8倍；

工序三，使用MOCVD方法在衍射光柵層(13)與發散角改善層(20)上方依次沉積InP包層(30)與InGaAs接觸層(31)；

工序四，在工序三后，首先使用通用光刻技術在晶圓上方形成波導結構，然后在其表面使用PECVD形成一層絕緣層，之后再去除波導上表面的絕緣層，露出InGaAs接觸層(31)，然后在InGaAs接觸層(31)與絕緣層上方形成p-金屬電極層(40)，之后將InP基板(10)背面減薄拋光至100um，鍍上n-金屬電極層(41)；晶圓經過切割后在有發散角改善層(20)的一端鍍上抗反射鍍膜層(43)，另一端鍍上高反射鍍膜層(42)，至此，工藝完成，得到改善發散角的激光器芯片。

5.根據權利要求4所述的一種小發射角激光器的制備工藝，其特征在于，掩模層(14)的材料為Si₃N₄或SiO₂。

6.根據權利要求4所述的一種小發射角激光器的制備工藝，其特征在于，工序一的刻蝕溶液中，Br：HBr：H2O＝1：5：x，其中x范圍是3-10。

7.根據權利要求4所述的一種小發射角激光器的制備工藝，其特征在于，工序一中：

端面刻蝕區(15)的長度L_s為5～20um；

端面刻蝕區(15)的刻蝕底面距有源區底面的深度D_b為0*D_q-1.5*D_q，D_q為有源區(11)的厚度；

端面刻蝕區(15)在波導方向的側面與刻蝕底面的夾角α的角度為110°～90°。