[發明專利]一種高速集成DFB半導體激光器芯片及制備方法

有效

• 申請號: 201810441768.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108400523B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 薛賢旺;薛賢銓;孫全意
• 申請（專利權）人: 廈門市炬意科技有限公司
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/34;H01S5/343
• 代理公司: 廈門荔信律和知識產權代理有限公司 35282
• 代理人: 楊光

1.一種高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述高速集成DFB半導體激光器芯片包括：

襯底層、激光器結構、介質層、探測器結構、BCB層；

所述激光器結構與所述探測器結構分別生長在所述襯底層上的兩側；在所述激光器結構與所述探測器結構之間生長所述介質層，且所述介質層位于所述襯底層上，所述BCB層填充在所述探測器結構的四周，且位于所述襯底層上。

2.根據權利要求1所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述高速集成DFB半導體激光器芯片還包括：P型金屬和N型金屬，所述N型金屬蒸鍍在所述激光器結構與所述探測器結構的背面，所述P型金屬分別蒸鍍在所述激光器結構和所述探測器結構的上表面，形成歐姆接觸。

3.根據權利要求1所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述激光器結構由底到頂依次生長包括：第一緩沖層、下波導層、多量子阱有源層、上波導層、空間層、光柵層、光柵覆蓋層、過渡層、第一電接觸層。

4.根據權利要求3所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述第一緩沖層為1.4μm的N-InP緩沖層；所述下波導層為100nm的InAlGaAs下波導層；所述多量子阱有源層生長5對周期為16nm的AlGaInAs應變多量子阱；所述上波導層為100nm的InAlGaAs上波導層；所述空間層為110nm的P-InP空間層；所述光柵層為35nm的InGaAsP光柵層；所述光柵覆蓋層為1.8μm的P-InP光柵覆蓋層；所述過渡層為50nm的P-InGaAsP過渡層；所述第一電接觸層為200nm摻雜濃度2×10¹⁹cm^-3的P-InGaAs電接觸層。

5.根據權利要求4所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述探測器結構由底到頂依次生長包括：第二緩沖層、第一結構層、吸收層、第二結構層、第二電接觸層。

6.根據權利要求5所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述第二緩沖層為1.2μm的N-InP緩沖層；所述第一結構層為300nm的N-InP結構層；所述吸收層為50nm的InGaAsP吸收層；所述第二結構層為200nm的P-InGaAsP結構層；所述第二電接觸層為200nm的P-InGaAs電接觸層。

7.根據權利要求6所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述激光器結構的所述多量子阱有源層與所述探測器結構的所述吸收層位于同一高度。

8.根據權利要求1所述的高速集成DFB半導體激光器芯片，其特征在于，所述高速集成DFB半導體激光器芯片還包括：高透膜和高反膜，所述高透膜蒸鍍在所述激光器結構的出光端面；所述高反膜蒸鍍在所述探測器的背光端面。

9.一種權利要求1-8任一項所述的高速集成DFB半導體激光器芯片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

在襯底層上表面的一側生長激光器結構；

在襯底層上表面、所述激光器結構的一側生長SiO₂介質層，光刻形成探測器生長區域，在所述探測器生長區域進行外延生長探測器結構；

在所述探測器結構的四周，采用干法刻蝕、濕法腐蝕相結合的工藝，腐蝕至襯底層，并填充BCB膠形成BCB層，以實現所述激光器結構和所述探測器結構的電隔離作用；

制備脊型波導的激光器結構、蒸鍍P型金屬、減薄、蒸鍍N型金屬、解離、光學鍍膜，高速集成DFB半導體激光器芯片的制備。

10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述制備脊型波導的激光器結構、蒸鍍P型金屬、減薄、蒸鍍N型金屬、解離、光學鍍膜，高速集成DFB半導體激光器芯片的制備，具體包括：

采用光刻方法制備激光器結構為脊型波導結構；

分別對所述脊型波導結構和所述探測器結構的表面進行開孔，蒸鍍P型金屬，形成歐姆接觸；

減薄所述激光器結構與所述探測器結構至厚度為110μm，然后在所述激光器結構與所述探測器結構的背面蒸鍍N型金屬；

解離并對所述激光器結構的出光端面蒸鍍高透膜，所述探測器結構的背光端面蒸鍍高反膜，以提高接收光的效率，高速集成DFB半導體激光器芯片的制備。