[發明專利]一種倒臺結構的脊波導激光器芯片制作方法

在審

• 申請號: 202110689159.9
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113422294A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 周鵬;張林建;鮑輝
• 申請（專利權）人: 江蘇索爾思通信科技有限公司
• 主分類號: H01S5/22
• 分類號: H01S5/22
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 張玲

本發明涉及一種倒臺結構的脊波導激光器芯片制作方法，包括，在外延片的表面生長SiO₂層；利用RIE蝕刻SiO₂層和InGaAs接觸層，并形成兩條具有所設定間距的溝槽，溝槽為直槽；利用RIE蝕刻溝槽底部的InGaAsP PQ層；使用第一蝕刻液蝕刻InGaAsP PQ層下方的InP空間層，并在兩條溝槽之間形成直臺結構的脊條，第一蝕刻液采用設定比例的HCl與H₃PO₄混合而成；在溝槽內加入第二蝕刻液，利用第二蝕刻液將直臺結構的脊條蝕刻為倒臺結構，第二蝕刻液采用設定比例的HBr與H₃PO₄混合而成；本方法，采用先蝕刻直臺結構再蝕刻倒臺結構的方式制作脊條，可以大大降低工藝難度和成本，不僅可以減少HBr的侵泡時間，避免蝕刻出鋸齒形貌，有利于增強蝕刻效果、提高后續芯片的可靠性。

技術領域

本發明涉及芯片制造技術領域，具體涉及一種倒臺結構的脊波導激光器芯片制作方法。

背景技術

隨著光通信系統的發展，低損耗、大容量、長距離已成為光纖傳輸系統的發展方向，而半導體激光器芯片是光通信系統的核心。半導體激光器芯片根據對側向載流子和光場限制方式，主要有脊波導(RWG)和掩埋異質結(BH)兩種結構，其中，脊波導(RWG)結構只需一次外延生長，工藝簡單，不用刻蝕有源區，制作周期和成本較低，在寬工作溫度范圍、低寄生電容和高可靠性等方面也存在潛在優勢，因此受到眾多公司的廣泛研究和關注。

現有的脊波導半導體激光器芯片中，脊條通常分為直臺結構和倒臺結構，由于直臺結構的脊波導激光器，閾值電流較高，串聯電阻較高，阻抗大，無法滿足高頻散熱的需求，存在高頻散熱問題，不能夠應用于高頻激光器，而倒臺結構的脊波導激光器，可以有效降低閾值電流，同時也可以降低阻抗，增大金屬接觸面積，從而有利于降低能量損失，并有利于提高散熱能力，可以應用于高頻激光器，尤其是可以應用于25G以及100G高頻激光器設計上。

然而，現有倒臺結構的脊波導激光器芯片的制造工藝中，通常利用HBr與H₃PO₄比例混合后的蝕刻液在外延片上蝕刻溝槽，以便形成倒臺結構的脊條，比如，中國專利CN109412020 A所公開的一種倒臺型高速半導體激光器芯片及其制備方法中，就是采用48％HBr和H₃PO₄按照2:1的體積比混合而成的蝕刻液來進行蝕刻，在蝕刻過程中，外延片浸泡HBr的時間會比較長，如果外延片存在缺陷，蝕刻液會侵入進外延缺陷，導致蝕刻出鋸齒形貌，此外，由于外延片表面的InGaAs層是用于接觸金屬并用于形成歐姆接觸的接觸層，HBr對外延片表面的InGaAs接觸層有影響，尤其是當InGaAs接觸層被蝕刻后，不僅會影響閾值電流，而且會導致暗電流變大，從而能嚴重影響后續芯片的可靠性，亟待解決。

發明內容

本發明第一方面要解決現有倒臺結構的脊波導激光器芯片制作工藝中，單純采用HBr與H₃PO₄比例混合后的蝕刻液蝕刻溝槽，存在工藝難度大、外延片浸泡HBr的時間長，容易蝕刻出鋸齒形貌、且影響InGaAs接觸層，導致暗電流變大，嚴重影響后續芯片的可靠性等問題，提供了一種激光器芯片制作方法，采用先蝕刻直臺結構再蝕刻倒臺結構的方式制作倒臺結構的脊波導激光器芯片，可以大大降低工藝難度，不僅可以減少HBr的侵泡時間，避免蝕刻出鋸齒形貌，而且可以有效降低HBr對表面InGaAs接觸層的影響，有利于提高后續芯片的可靠性，主要構思為：

一種倒臺結構的脊波導激光器芯片制作方法，包括：

在外延片的表面生長SiO₂層；

利用RIE蝕刻SiO₂層和InGaAs接觸層，并形成兩條溝槽，所述溝槽為直槽，且兩條溝槽之間具有所設定的間距；

利用RIE蝕刻溝槽底部的InGaAsP PQ層；