[發(fā)明專(zhuān)利]表面光柵半導(dǎo)體激光器及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010171721.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111370995B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01S5/125
• 分類(lèi)號(hào): H01S5/125;H01S5/22
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢(mèng)圓

一種表面光柵半導(dǎo)體激光器及其制作方法，包括如下步驟：在襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、量子阱層、包層及接觸層；在接觸層上沉積SiN層，并制作SiN光柵掩模；在SiN光柵掩模及裸露的接觸層上沉積SiO₂層；在SiO₂層上涂覆光刻膠，并制作光刻膠脊型條掩模；利用干法刻蝕技術(shù)去除光刻膠脊型條掩模外的SiO₂層及SiN光柵掩模；利用選擇性腐蝕SiO₂層，使SiO₂層發(fā)生側(cè)向腐蝕形成SiO₂脊波導(dǎo)掩模；去除光刻膠，在SiO₂脊波導(dǎo)掩模及SiN光柵掩模的保護(hù)下利用干法刻蝕技術(shù)刻蝕接觸層及包層，完成脊波導(dǎo)及表面光柵制作。本發(fā)明的器件位于脊波導(dǎo)兩側(cè)的表面光柵可采用普通光刻工藝實(shí)現(xiàn)，有利于降低器件制作成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電子器件領(lǐng)域，尤其涉及一種表面光柵半導(dǎo)體激光器及其制作方法。

背景技術(shù)

引入分布反饋光柵結(jié)構(gòu)是獲得單模工作的半導(dǎo)體激光器的重要手段，這種激光器稱(chēng)為分布反饋(DFB)激光器。以InGaAsP/InP材料體系為例，常規(guī)的DFB激光器光柵位于InGaAsP量子阱及InP包層材料之間。為完成器件制作需要兩次MOCVD外延生長(zhǎng)，即第一次生長(zhǎng)中獲得量子阱材料，制作光柵后在第二次外延中生長(zhǎng)InP包層材料。為簡(jiǎn)化器件制作流程，人們開(kāi)發(fā)了具有表面光柵結(jié)構(gòu)的DFB激光器。這種器件量子阱及包層材料可以在單次外延中生長(zhǎng)完成，之后制作位于器件脊型波導(dǎo)兩側(cè)的表面光柵。雖然制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但在寬度較小的脊型波導(dǎo)兩側(cè)制作光柵對(duì)加工精度的要求很高。因此，多數(shù)表面光柵激光器采用電子束曝光技術(shù)制作，但是這種設(shè)備價(jià)格昂貴，加工耗時(shí)長(zhǎng)，不利于器件的批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種表面光柵半導(dǎo)體激光器及其制作方法，以期至少部分地解決上述提及的技術(shù)問(wèn)題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

作為本發(fā)明的一方面，提供了一種表面光柵半導(dǎo)體激光器的制作方法，包括如下步驟：步驟1：在襯底上依次形成緩沖層、量子阱層、包層及接觸層；步驟2：在接觸層之上形成SiN層，將所述SiN層制作為間隔分布的多個(gè)SiN窄條，且相鄰SiN窄條之間的接觸層裸露，形成SiN光柵掩模；步驟3：在所述SiN光柵掩模及裸露的接觸層之上形成SiO₂層；步驟4：在所述SiO₂層之上涂覆光刻膠，并形成光刻膠脊型條掩模，所述光刻膠脊型條掩模沿所述多個(gè)SiN窄條的分布方向呈條形延伸；步驟5：在所述光刻膠脊型條掩模的保護(hù)下利用干法刻蝕技術(shù)去除所述光刻膠脊型條掩模之外的SiO₂層及SiN光柵掩模；步驟6：選擇性腐蝕所述光刻膠脊型條掩模下的SiO₂層，使所述SiO₂層發(fā)生側(cè)向腐蝕而形成SiO₂脊波導(dǎo)掩模，且在所述SiO₂脊波導(dǎo)掩模的兩側(cè)裸露出部分的所述SiN光柵掩模；步驟7：去除光刻膠后，在所述SiO₂脊波導(dǎo)掩模及SiN光柵掩模的保護(hù)下利用干法刻蝕技術(shù)刻蝕所述接觸層及包層，完成脊型波導(dǎo)及表面光柵制作；步驟8：在去除所述SiO₂脊波導(dǎo)掩模及SiN光柵掩模后，得到表面光柵半導(dǎo)體激光器。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種利用如上所述的表面光柵半導(dǎo)體激光器的制作方法制成的表面光柵半導(dǎo)體激光器。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的表面光柵半導(dǎo)體激光器及其制作方法具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明結(jié)合使用兩種干法刻蝕掩模，即SiN光柵掩模和SiO₂脊波導(dǎo)掩模，使器件位于脊波導(dǎo)兩側(cè)的表面光柵可采用普通光刻工藝實(shí)現(xiàn)，有利于降低器件制作成本；

(2)分別選用SiN和SiO₂作為掩模材料，確保腐蝕形成SiO₂脊波導(dǎo)掩模時(shí)具有較高的選擇性，在形成兩種掩模過(guò)程中對(duì)激光器結(jié)構(gòu)影響較小。

附圖說(shuō)明