[發(fā)明專利]窄線寬分布反饋半導(dǎo)體激光器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010139459.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN111313229B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫甲政;許博蕊;孫文惠;夏施君;袁海慶;祝寧華;班德超;劉澤秋;張晨煒;徐長(zhǎng)達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01S5/12
• 分類號(hào): H01S5/12;H01S5/22
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述激光器自下而上依次包括N面電極層、襯底層、緩沖層、下波導(dǎo)層、有源層、上波導(dǎo)層、二次外延光柵層、刻蝕自停止層、包層、歐姆接觸層、鈍化層和P面電極層；包層和歐姆接觸層構(gòu)成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；

其中，所述激光器還包括電極取樣光柵，二次外延光柵和電極取樣光柵具有相等的布拉格波長(zhǎng)；所述電極取樣光柵由歐姆接觸層、鈍化層和P面電極層構(gòu)成，鈍化層在脊波導(dǎo)上為空間周期性取樣光柵分布，使P面電極層與歐姆接觸層之間形成的歐姆接觸在脊波導(dǎo)上為取樣光柵結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述二次外延光柵的光柵結(jié)構(gòu)包括一階布拉格均勻光柵或相移光柵，占空比在40%至60%之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述電極取樣光柵的光柵階數(shù)在1至10之間，占空比在30%至70%之間，取樣長(zhǎng)度在1um至10um之間，取樣周期為10um至60um之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，

所述襯底層的材料選用InP；

所述緩沖層的材料選用摻雜了Si的InP；

所述下波導(dǎo)層的材料選用InGaAsP；

所述有源層的材料選用InGaAsP，采用多量子阱結(jié)構(gòu)；

所述上波導(dǎo)層的材料選用InGaAsP；

所述二次外延光柵層的材料選用InGaAsP；

所述刻蝕自停止層的材料選用InGaAsP；

所述包層的材料選用InGaAs；

所述歐姆接觸層的材料選用InGaAsP。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述激光器的出光面鍍有增透膜，背光面鍍有增反膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述鈍化層的厚度在200nm至250nm之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述P面電極層的厚度在300nm至500nm之間。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一所述的分布反饋半導(dǎo)體激光器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：設(shè)計(jì)一版光刻和二版光刻的版圖，一版光刻版圖為了制備出脊波導(dǎo)與溝道，二版光刻版圖為了對(duì)脊波導(dǎo)開電極窗口，并在脊波導(dǎo)上制備出空間周期性取樣光柵分布的鈍化層；

步驟2：采用MOCVD技術(shù)進(jìn)行材料生長(zhǎng)，材料生長(zhǎng)過程為依次在InP襯底層上外延生長(zhǎng)摻雜了Si的InP緩沖層，InGaAsP下波導(dǎo)層、InGaAsP有源層、InGaAsP上波導(dǎo)層、InGaAsP二次外延光柵層；

步驟3：采用全息曝光或電子束曝光技術(shù)光刻二次外延光柵，ICP刻蝕二次外延光柵層；

步驟4；采用MOCVD技術(shù)在刻蝕后的二次外延光柵層上外延生長(zhǎng)InGaAsP刻蝕自停止層、InGaAs包層、InGaAsP歐姆接觸層;

步驟5：采用PECVD技術(shù)在歐姆接觸層之上淀積200nm的SiO₂，一版光刻，RIE刻蝕SiO₂，以SiO₂作為硬掩膜，ICP刻蝕與濕法腐蝕相結(jié)合，制備出脊波導(dǎo)和溝道，BOE清洗SiO₂；

步驟6：PECVD淀積SiO₂鈍化層，厚度在200nm至250nm之間， 利用電子束曝光或紫外曝光技術(shù)進(jìn)行二版光刻，RIE刻蝕脊波導(dǎo)上的SiO₂，開電極窗口，制備出在脊波導(dǎo)上為空間周期性取樣光柵分布的鈍化層；

步驟7：P面預(yù)處理，在鈍化層之上濺射P面電極層，P面電極層的厚度在300nm至500nm之間，退火，歐姆接觸層與P面電極層形成P面歐姆接觸；

步驟8：對(duì)襯底層進(jìn)行減薄，拋光，N面預(yù)處理，在襯底層之上濺射N面電極層，N面電極層的厚度在500nm至700nm之間，退火，襯底層與N面電極層形成N面歐姆接觸；

步驟9：劃片，鍍膜，出光面鍍?cè)鐾改?，背光面鍍?cè)龇茨?，裂片?/p>