一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构及制作方法技术

本发明专利技术提供一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构，包括在N型衬底上顺序层叠的N型缓冲层、N型下限制层、下波导层、有源层、上波导层、P型上限制层、P型高掺杂层和N型隔离层，所述N型隔离层和P型高掺杂层上设有电流注入窗口，所述电流注入窗口设有在所述P型高掺杂层和P型上限制层中行进的脊波导，所述脊波导包括脊形台面和沟槽，所述有源层的发光窗口位于所述电流注入窗口下，除所述电流注入窗口下的有源层发光窗口对应的脊形台面外，剩余面均设有SiO2隔离膜。本发明专利技术还提供一种前述脊波导芯片结构的制作方法。本发明专利技术能有效改善芯片的电流限制能力，增强器件的电隔离能力，同时减少SiO2隔离膜的厚度，降低后工序的工艺难度。

【技术实现步骤摘要】
一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构及制作方法
本专利技术属于脊波导芯片领域，具体涉及一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构及制作方法。
技术介绍
在超辐射发光二极管(superluminescentdiode，SLD)等半导体光源芯片的结构设计和制作工艺中，电隔离非常重要，其可以降低电流泄漏等非辐射复合电流，提高器件的光电参数和可靠性。脊波导结构芯片的优点是可采用一次外延完成芯片外延层生长，工艺技术相对容易，也适用于批量生产，因此广泛采用。在脊波导结构芯片中，它的电隔离与通常的半导体工艺的电隔离相同，采用SiO2薄膜或SiO2与SiNx的复合膜。电隔离薄膜的厚度与制作工艺有关，在国外，其厚度通常在400～500纳米；而在国内，为了达到比较满足的电隔离效果，其厚度通常在600～700纳米。但是，本专利技术的专利技术人经过研究发现，现有采用SiO2薄膜作为电隔离膜，会存在以下问题：1)SiO2薄膜厚度较大(600～700纳米)时，会加大芯片解理工序的难度，需要增大划片压力等参数；2)芯片解理增大划片压力时，金刚刀划片处会存在一定的机械损伤(损伤处离有源层有足够的距离，通常情况下，不会影响芯片的参数和可靠性)，可能会导致损伤处出现电隔离膜与芯片分离的现象，使芯片局部表面裸露。因此一般情况下，脊波导结构的LD(半导体激光器)或SLD等光源芯片均采用正装焊方式，以此避免采用倒装焊方式时芯片裸露处会出现短路而失效的现象发生，因而不能满足更多客户的应用需求(如采用倒装焊方式)。
技术实现思路
针对现有脊波导结构芯片中，采用SiO2薄膜作为电隔离膜时，由于SiO2薄膜的厚度较大，会加大芯片解理工序的难度，需要增大划片压力等参数；同时芯片解理增大划片压力时，金刚刀划片处会存在一定的机械损伤，可能会导致损伤处出现电隔离膜与芯片分离的现象，使芯片局部表面裸露出现短路失效的技术问题，本专利技术提供一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构，包括在N型衬底上顺序层叠的N型缓冲层、N型下限制层、下波导层、有源层、上波导层、P型上限制层、P型高掺杂层和N型隔离层，所述N型隔离层和P型高掺杂层上设有电流注入窗口，所述电流注入窗口设有在所述P型高掺杂层和P型上限制层中行进的脊波导，所述脊波导包括脊形台面和沟槽，所述有源层的发光窗口位于所述电流注入窗口下，除所述电流注入窗口下的有源层发光窗口对应的脊形台面外，剩余面均设有SiO2隔离膜。进一步，所述SiO2隔离膜的厚度为350-450纳米，N型隔离层的厚度为90-110纳米，P型高掺杂层的厚度为290-310纳米，P型上限制层的厚度为1140-1160纳米。进一步，所述电流注入窗口的深度为200-300纳米。本专利技术提供的能提高电隔离能力的脊波导芯片结构中，在所述P型高掺杂层上生长有N型隔离层，因而在芯片表面非电流注入区有一个反向偏置的PN结，与所述SiO2隔离膜共同起电隔离作用，可以有效改善芯片的电流限制能力，增强器件的电隔离能力，同时所述N型隔离层的设置有助于减少SiO2隔离膜的厚度，因而降低了后工序如解理、烧焊等由于SiO2隔离膜厚度较大带来的工艺难度，进而可以根据应用要求，采用正装焊(P面朝上)或倒装焊(P面朝下)的烧焊方式，均可获得较高的成品率。本专利技术还提供一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构的制作方法，包括以下步骤：S1、采用MOCVD工艺，在所述N型衬底上一次顺序生长N型缓冲层、N型下限制层、下波导层、有源层、上波导层、P型上限制层、P型高掺杂层和N型隔离层；S2、在所述N型隔离层和P型高掺杂层上形成电流注入窗口；S3、在所述电流注入窗口形成在所述P型高掺杂层和P型上限制层中行进的脊波导，所述脊波导包括脊形台面和沟槽；S4、在除所述电流注入窗口下的有源层发光窗口对应的脊形台面外，剩余面上形成SiO2隔离膜。进一步，其中形成所述电流注入窗口和脊波导包括通过刻蚀形成。进一步，所述电流注入窗口具体包括通过ICP刻蚀形成，其刻蚀形成的所述电流注入窗口深度为200-300纳米。进一步，用于刻蚀形成所述电流注入窗口的光刻单元板的长度和宽度，均比形成所述电流注入窗口的长度和宽度多17-23微米。本专利技术提供的能提高电隔离能力的脊波导芯片结构的制作方法中，所述芯片结构采用MOCVD工艺一次生长完成，在所述P型高掺杂层上形成N型隔离层，因而在芯片表面非电流注入区有一个反向偏置的PN结，与所述SiO2隔离膜共同起电隔离作用，可以有效改善芯片的电流限制能力，增强器件的电隔离能力，同时所述N型隔离层的设置有助于减少SiO2隔离膜的厚度，因而降低了后工序如解理、烧焊等由于SiO2隔离膜厚度较大带来的工艺难度，进而可以根据应用要求，采用正装焊(P面朝上)或倒装焊(P面朝下)的烧焊方式，均可获得大于95％的成品率；采用同样的规范对器件进行了考核，筛选成品率均大于85％，满足要求。附图说明图1是本专利技术实施例提供的具有反向偏置PN结的芯片结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的刻蚀出电流注入窗口的芯片结构示意图。图3是本专利技术实施例提供的刻蚀出脊波导结构的芯片结构示意图。图4是本专利技术实施例提供的用于刻蚀形成电流注入窗口的光刻板结构示意图(局部)。图5是本专利技术实施例提供的具有反向偏置PN结的SLD管芯结构示意图。图中，1、脊波导芯片结构；101、N型衬底；102、N型缓冲层；103、N型下限制层；104、下波导层；105、有源层；106、上波导层；107、P型上限制层；108、P型高掺杂层；109、N型隔离层；110、SiO2隔离膜；111、P面金属层；112、N面金属层；11、电流注入窗口；12、脊波导；121、脊形台面；122、沟槽；2、光刻板；21、光刻单元板。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“深度”、“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。请参考图5所示，一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构1，包括在N型衬底101上顺序层叠的N型缓冲层102、N型下限制层103、下波导层104、有源层105、上波导层106、P型上限制层107、P型高掺杂层108和N型隔离层109，所述N型隔离层109和P型高掺杂层108上设有电流注入窗口11，所述电流注入窗口11设有在所述P型高掺杂层108和P型上限制层107中行进的脊波导12，所述脊波导12包括脊形台面121和沟槽122，所述有源层105的发光窗口D位于所述电流注入窗口11下，除所述电流注入窗口11下的有源层发光窗口D对应的脊形台面121外，剩余面均设有SiO2隔离膜110。本专利技术提供的能提高电隔离能力的脊波导芯片结构中，在所述P型高掺杂层上生长有N型隔离层，因而在芯片表面非电流注入区有一个反向偏置的PN结，与所述SiO2隔离膜共同起电隔离作用，可以有效改善芯片的电流限制能力，增强器件的电隔离能力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构，其特征在于，包括在N型衬底上顺序层叠的N型缓冲层、N型下限制层、下波导层、有源层、上波导层、P型上限制层、P型高掺杂层和N型隔离层，所述N型隔离层和P型高掺杂层上设有电流注入窗口，所述电流注入窗口设有在所述P型高掺杂层和P型上限制层中行进的脊波导，所述脊波导包括脊形台面和沟槽，所述有源层的发光窗口位于所述电流注入窗口下，除所述电流注入窗口下的有源层发光窗口对应的脊形台面外，剩余面均设有SiO2隔离膜。

【技术特征摘要】
1.一种能提高电隔离能力的脊波导芯片结构，其特征在于，包括在N型衬底上顺序层叠的N型缓冲层、N型下限制层、下波导层、有源层、上波导层、P型上限制层、P型高掺杂层和N型隔离层，所述N型隔离层和P型高掺杂层上设有电流注入窗口，所述电流注入窗口设有在所述P型高掺杂层和P型上限制层中行进的脊波导，所述脊波导包括脊形台面和沟槽，所述有源层的发光窗口位于所述电流注入窗口下，除所述电流注入窗口下的有源层发光窗口对应的脊形台面外，剩余面均设有SiO2隔离膜；所述电流注入窗口为一个凹槽，所述凹槽的底部终止于所述P型高掺杂层。2.根据权利要求1所述的能提高电隔离能力的脊波导芯片结构，其特征在于，所述SiO2隔离膜的厚度为350-450纳米，N型隔离层的厚度为90-110纳米，P型高掺杂层的厚度为290-310纳米，P型上限制层的厚度为1140-1160纳米。3.根据权利要求1所述的能提高电隔离能力的脊波导芯片结构，其特征在于，所述电流注入窗口的深度为200-300纳米。4.一种根据权利要求1所述的能提高电隔离能力的脊波导芯片结构的制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐祖荣，周勇，陈文胜，段利华，吴天伟，田坤，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;85