[發明專利]光通信用掩埋結構高線性DFB激光器芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202010167005.9
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111181005A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 薛正群;鄧仁亮;李敬波;蘇輝
• 申請（專利權）人: 福建中科光芯光電科技有限公司
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/22
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林捷;蔡學俊

本發明涉及一種光通信用掩埋結構高線性DFB激光器芯片及其制備方法，步驟如下：（1）在半絕緣襯底上生長所述激光器一次外延結構，采用全息方法制備均勻光柵，并進行光柵的再生長；（2）采用單層SiN做掩膜，形成脊型結構，并采用化學腐蝕方法形成脊波導，接著對脊波導的表面進行處理，在外延設備中依次完成電流阻擋層和最后生長；（3）在樣品表面制備P型和N型電極，形成共面電極結構，接著對激光器進行后續工藝制備完成芯片制備工藝。本發明通過對外延結構、材料生長的表面處理、芯片結構等方面進行優化調整，來實現含Al材料掩埋結構激光器的制備，并有效改善激光器可靠性優化、優化載流子注入過程、改善發熱和高溫性能。

技術鄰域：

本發明涉及一種光通信用掩埋結構高線性DFB激光器芯片及其制備方法，特別是通過對外延結構、材料生長的表面處理、芯片結構等方面進行優化調整，來實現含Al材料掩埋結構激光器的制備，并有效改善激光器可靠性優化、優化載流子注入過程、改善發熱和高溫性能。

背景技術：

高線性DFB激光器廣泛應用在有線電視、骨干網、空間光通信等領域，通常通過提高激光器的輸出功率來改善激光器的線性度，一般采用InP/InGaAsP材料系并使用掩埋結構來制備高線性激光器，然而由于InGaAsP材料結構的特性，使得其高溫的載流子限制能力相對較差；AlGaInAs材料由于其更大導帶量子阱能級差和更低的價帶量子阱能級差，使得高溫下的電子限制效果更好，同時重空穴在量子阱中的分布更均勻，從而更加利于提高器件的高溫性能；然而在常規應用上由于Al材料暴露空氣中存在氧化和可靠性的問題，因此在實際應用中InP/AlGaInAs材料系一般采用脊型結構來制備波導，這也使得這種芯片存在了載流子橫向限制能力差的問題。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種光通信用掩埋結構高線性DFB激光器芯片及其制備方法，該光通信用掩埋結構高線性DFB激光器芯片及其制備方法通過對外延結構、材料生長的表面處理、芯片結構等方面進行優化調整，來實現含Al材料掩埋結構激光器的制備，并有效改善激光器可靠性優化、優化載流子注入過程、改善發熱和高溫性能。

本發明光通信用掩埋結構高線性DFB激光器芯片的制備方法，其特征在于：（1）在半絕緣襯底上生長所述激光器一次外延結構，采用全息方法制備均勻光柵，并進行光柵的再生長；（2）采用單層SiN做掩膜，形成脊型結構，并采用化學腐蝕方法形成脊波導，接著對脊波導的表面進行處理，在外延設備中依次完成電流阻擋層生長、去除SiN；接著完成最后生長；（3）在樣品表面制備P型和N型電極，形成共面電極結構，接著對激光器進行后續工藝制備完成芯片制備工藝。

進一步的，在步驟（1）中：將兩英寸半絕緣InP襯底放入MOCVD腔體中，進行高溫的烘烤，并通入PH₃，來去除襯底表面的顆粒并改善表面生長質量；接著生長P-InP、N-InP和P-InP結構來進一步抑制電流向襯底的擴散；接著依次生長：N-InP緩沖層、N-InAlAs電子阻擋層、不摻雜AlGaInAs下波導層、AlGaInAs應變多量子阱和壘結構、不摻雜AlGaInAs上波導層、P-InAlAs電子阻擋層、P-InP間隔層、P-InGaAsP光柵層、P-InP保護層，完成一次再生長；接著在片子表面采用全息曝光和化學腐蝕的方法制備均勻光柵，光柵腐蝕深度穿透P-InGaAsP光柵層；接著生長光柵的覆蓋層結構：P-InP、P-InGaAs、P-InP，完成光柵的掩埋再生長。