[發明專利]可降低閾值電流的巴條類半導體激光器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011563411.3
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112688165A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 毛森;邱智賢;毛虎;焦英豪;譚武烈
• 申請（專利權）人: 勒威半導體技術（嘉興）有限公司
• 主分類號: H01S5/12
• 分類號: H01S5/12;H01S5/20;H01S5/22
• 代理公司: 深圳市特訊知識產權代理事務所(普通合伙) 44653
• 代理人: 陸麗芳

1.一種可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，包括第一電極、第二電極、設于第一電極及第二電極之間且從第一電極朝向第二電極方向依次設置的襯底、第一限制層、第一波導層、有源層、第二波導層、第二限制層、歐姆接觸層和絕緣層，所述歐姆接觸層設有與第二限制層接觸的X射線自支撐閃耀透射光柵層，所述襯底上接觸面設有梯形臺，梯形臺橫向平行于襯底的解理面，梯形臺縱向垂直于襯底的解理面，且解理面是半導體激光器的腔面。

2.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，所述梯形臺的橫向截面與縱向截面均為等腰梯形，下底角為30-60度；梯形臺的下底面橫向長度為5-100μm，縱向長度為300-1500μm，梯形臺的高度為0.2-0.5μm。

3.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，所述梯形臺在襯底上排布的橫向周期為200-500μm，縱向周期為350-1550μm。

4.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，所述第一電極為N型電極，第一限制層為N型限制層，所述第二電極為P型電極，第二限制層為P型限制層。

5.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，所述第一波導層與第二波導層的折射率低于有源層的折射率。

6.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，所述第一波導層與第二波導層的帶隙高于有源層的帶隙。

7.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器，其特征在于，所述有源層為量子阱有源層。

8.根據權利要求1所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、在襯底上依次外延制備N型限制層、N型波導層、有源層、P型波導層、P型限制層和歐姆接觸層；

步驟二、在歐姆接觸層的中部刻蝕至出P型限制層，以形成光柵凹槽；

步驟三、根據光柵凹槽尺寸制備X射線金透射光柵；

步驟四、將X射線金透射光柵安裝入光柵凹槽；

步驟五、在歐姆接觸層上方生長一層絕緣層；

步驟六、利用光刻的方法在絕緣層上形成條狀電流注入區，電流注入區大小及位置與襯底的梯形臺上表面一致；

步驟七、在絕緣層上表面濺射第二電極，在襯底下表面蒸鍍第一電極，并進行合金；

步驟八、以襯底的梯形臺的縱向排布周期作為管芯腔長，解理成巴條，進行腔面鍍膜；

步驟九、以襯底的梯形臺的橫向排布周期作為管芯周期，解理成管芯，形成半導體激光器。

9.根據權利要求8所述可降低閾值電流的巴條類半導體激光器的制備方法，其特征在于，所述X射線金透射光柵的制備方法包括如下步驟：

S1、以SOI硅片為基底，在基底的上表面依次鍍金膜和鉻膜，在基底下表面鍍氮化硅膜，以形成基片；

S2、在基片上表面及下表面分別涂覆光刻膠，利用紫外光刻在基片上表面制作支撐結構光刻膠掩模，在基片下表面制作光柵外框光刻膠掩模；

S3、分別去除基片上表面及下表面非掩模區域的氮化硅膜和鉻膜；

S4、去除基片上表面及下表面的光刻膠；

S5、在基片上表面依次涂覆減反膜和光刻膠；

S6、全息光刻制作光刻膠光柵掩模，光柵掩模的延伸方向垂直于光柵支撐結構的延伸方向；

S7、通過反應離子刻蝕將光刻膠光柵掩模圖案轉移到減反膜中；

S8、通過離子束刻蝕將光刻膠光柵掩模圖案轉移到金膜中；

S9、清除基片上表面殘余的光刻膠、減反膜和鉻膜，并在下表面涂覆保護膠；

S10、將基片放入由氫氟酸與氧化劑組成的刻蝕液中進行金屬催化刻蝕；

S11、把基片放在鍍金電解液中，在上表面電鍍沉積金；

S12、去除基片下表面保護膠，在基片上表面涂覆保護膠；

S13、刻蝕掉底層非掩模區域單晶硅；

S14、去除上表面的保護膠；

S15、刻蝕掉頂層單晶硅；

S16、去除氮化硅及窗口內中間SiO₂層，清洗干燥，得到X射線金透射光柵。