一种25G抗反射激光器的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种25G抗反射激光器的制备工艺，包括基板和和依次设置在基板上的有源区、第一包层和衍射光栅层，第一包层和衍射光栅层一端设置有端面刻蚀区，端面刻蚀区底部位于基板内，且端面刻蚀区内生长有抗反射层；衍射光栅层和抗反射层上依次覆盖有第二包层、接触层和p‑金属电极层，基板下表面镀有n‑金属电极层，抗反射层的一端镀上抗反射镀膜层，另一端镀上高反射镀膜层。本发明专利技术的制备工艺实现简单且不改变激光器本身原有的特性，通过使端面的光波导层与有源区层形成上下错位，使得光在沿原路返回时不会进入有源区，解决了输出端光反射对有源区造成的扰动问题，且在封装过程中不用再使用价格昂贵的光隔离器件，降低了封装的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种25G抗反射激光器的制备工艺
本专利技术属于半导体激光器芯片的制备工艺
，具体涉及一种25G抗反射激光器的制备工艺。
技术介绍
对于高速(25G速率)远距离传输的激光器来说，它们主要应用于5G基站，数据中心等网路环境，具有速率快，传输距离长等特点。但是，高速的(25G速率)边发射激光器在使用过程中会存在反射光造成有源区扰动的问题，反射光进入有源区后，会造成光信号在传输中出现误码，为了解决这样的问题，对芯片激光器进行封装时，可以在激光器的出光端装置光隔离器，它不仅可以使光通过，还可以有效的阻止反射光进入激光器内，从而实现了抗反射的效果。然而，封装采用的光隔离器主要来源于进口，而且价格昂贵，封装工艺难度大大增加。对于5G基站和数据中心来说，如果所用的芯片全部需要封装光隔离器的话，估计封装的成本至少要增加一亿美金，这不仅增加了网路系统的构建成本，而且降低了封装效率。目前高速(25G速率)激光器芯片的制备工艺主要采用刻蚀工艺与二次长晶工艺，从而达到SSC-LD(SpotSizeConverter-LaserDiode)的集成制备。现有的技术方案可以改善激光器的发散角，提高激光器的耦光效率，但是，现有的技术方案并没有解决反射光造成有源区谐振扰动的问题。
技术实现思路
为了解决光反射造成的有源区谐振扰动问题，本专利技术提供一种25G抗反射激光器的制备方法，抗反射原理是出光端端面刻蚀区域生长可调整组分的In1-xGaxAsyP1-y材料，有利于将有源区的光引导传输至出光端；且低温二次生长光波导材料与有源区形成上下错位，使反射回来的光无法传输至有源区，改善了光反射造成的有源区谐振扰动问题。为达到上述目的，本专利技术所述一种25G抗反射激光器的制备工艺，包括以下步骤：步骤1：在InP基板上依次沉积有源区层和光栅层，在光栅层表面沉积一层掩模层，然后采用光刻技术刻蚀掩模层将需要刻蚀的区域露出，然后再采用干刻技术刻蚀出端面刻蚀区；端面刻蚀区底部距离有源区的下端面为0.3um～1.5um；步骤2：在端面刻蚀区沉积一层In1-xGaxAsyP1-y材料作为光波导层，然后再生长InP覆盖层，整个光波导层和InP覆盖层作为抗反射层；光波导层的厚度为300nm～500nm，且光波导层和InP覆盖层的厚度之和与端面刻蚀区深度相同；步骤3：在衍射光栅层与抗反射层上方依次沉积第二包层与接触层，第二包层的材料为p-InP，接触层的材料为InGaAs；步骤4：首先使用PECVD技术在步骤3得到的产品上形成一层SiO2作为绝缘层，在绝缘层上形成脊波导图案，然后通过刻蚀形成脊波导结构，之后再去除脊波导上表面的SiO2，露出接触层，在接触层与绝缘层上方形成p-金属电极层；之后将InP基板背面减薄抛光，镀上n-金属电极层；切割后在有抗反射层的一端镀上抗反射镀膜层，另一端镀上高反射镀膜层，得到抗反射的激光器芯片。进一步的，步骤1中，干刻采用电感耦合等离子体设备，刻蚀气源为Cl2，H2和Ar，流量为分别为7sccm，40sccm和20sccm。进一步的，步骤1中，掩模层的材料为Si3N4或SiO2。进一步的，步骤1中，在InP基板上采用金属有机气相沉积的方法沉积有源区层和光栅层。进一步的，步骤1中，在光栅层表面用等离子体增强型化学气相沉积的方法沉积一层掩模层。进一步的，步骤2中，采用金属有机气相沉积在端面刻蚀区沉积In1-xGaxAsyP1-y，0.05≤x≤0.5，0.1≤y≤0.9。进一步的，步骤2中，长晶所需材料为砷烷，磷烷，三甲基铟和三甲基镓，其中，Ⅴ族元素与Ⅲ族元素摩尔比为其中：Ⅴ族与Ⅲ族元素单位为mol/min。进一步的，步骤2中，沉积光波导层和InP覆盖层时的环境温度为600℃～650℃。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：本专利技术抗反射激光器制备工艺中，端面刻蚀采用的干刻技术具有刻蚀速率均匀，刻蚀选择性，垂直性优异的特点。采用干刻技术刻蚀，可以使二次长晶的光波导层与有源区的上下错位界面位于同一垂直面，避免有源区和光波导层的水平错位造成的光损耗。通过调整Ⅴ族元素与Ⅲ族元素摩尔比例来调整In1-xGaxAsyP1-y中的组分，其中Ⅴ族元素与Ⅲ族元素摩尔比为x，y的范围为0.05≤x≤0.5，0.1≤y≤0.9，同时Ⅴ族元素与Ⅲ族元素摩尔比例可以调整InGaAsP的波长和应力，使光波导层可以对有源区的出光进行引导，使光沿着光波导层从出光端面发出，避免了大量的光在InP覆盖层中被折射散掉。如果Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的摩尔比小于调整的InGaAsP光波导层的波长太短，对有源区的出光没有引导作用，不能使光顺利的沿着光波导层从出光端面发出，并且会使Ⅲ族元素摩尔量增大，由于Ⅲ族元素为金属源，导致长晶时出现缺陷和亮点。如果Ⅴ族元素与Ⅲ族元素的摩尔比大于调整的InGaAsP光波导层的波长太长，有源区的光在经过光波导层时会被大量吸收，导致了出光功率不足，同时也造成了Ⅴ族元素的浪费。光波导层沉积时的环境温度为600℃～650℃，低温环境长晶时，纵向的生长速率比横向的生长速率慢，可以生长厚度均匀的光波导层。本专利技术的制备工艺方法简单可控，在制备过程中并没有改变激光器的有源区材料和出光路径，所以并没有改变激光器本身的特性；二次长晶时调整的光波导材料组分可以有效的引导有源区的出光沿着光波导层传输，从而使光在出光端可以集中发出，并不会出现耦光控制的问题。附图说明图1为本专利技术制备的激光器示意图；图2a为抗反射激光器芯片制作过程中工序一结束后的结构示意图；图2b为抗反射激光器芯片制作过程中工序二结束后的结构示意图；图2c为抗反射激光器芯片制过程中工序三结束后的结构示意图；图2d为抗反射激光器芯片制过程中工序四结束后的结构示意图；图3为端面刻蚀区生长结构示意图；图4为三种实施例条件下，不同L2深度反射光损耗图。附图中：10-基板，11-有源区，12-第一包层，13-衍射光栅层，14-掩模层，15-端面刻蚀区，21-InP覆盖层，20-光波导层，30-第二包层，31-接触层，40-p-金属电极层，41-n-金属电极层，42-高反射镀膜层，43-抗反射镀膜层。具体实施方式为了使本专利技术的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术。一种25G抗反射分布反馈式激光器，通过在端面刻蚀区域采用MOCVD技术生长与有源区形成上下错位的光波导材料方式，来减小由空气中反射回来的光对激光器有源区光源谐振产生的扰动，具有较高的抗反射效率，本专利技术制备工艺简单稳定，可以大幅提高产出芯片的良率，同时也降低了客户封装过程中的成本。首先介绍25G抗反射激光器的结构，参照图1，一种25G抗反射分布反馈式激光器，图中箭头所在位置为出光端。包括基板10和自下至上依次设置在基板10上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种25G抗反射激光器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：在InP基板上依次沉积有源区层(11)和光栅层(13)，在光栅层(13)表面沉积一层掩模层(14)，然后采用光刻技术刻蚀掩模层(14)将需要刻蚀的区域露出，然后再采用干刻技术刻蚀出端面刻蚀区(15)；端面刻蚀区(15)底部距离有源区的下端面为0.3um～1.5um；/n步骤2：在端面刻蚀区(15)沉积一层In

【技术特征摘要】
1.一种25G抗反射激光器的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在InP基板上依次沉积有源区层(11)和光栅层(13)，在光栅层(13)表面沉积一层掩模层(14)，然后采用光刻技术刻蚀掩模层(14)将需要刻蚀的区域露出，然后再采用干刻技术刻蚀出端面刻蚀区(15)；端面刻蚀区(15)底部距离有源区的下端面为0.3um～1.5um；
步骤2：在端面刻蚀区(15)沉积一层In1-xGaxAsyP1-y材料作为光波导层(20)，然后再生长InP覆盖层(21)，整个光波导层(20)和InP覆盖层(21)作为抗反射层；光波导层(20)的厚度为300nm～500nm，且光波导层(20)和InP覆盖层(21)的厚度之和与端面刻蚀区(15)深度相同；
步骤3：在衍射光栅层(13)与抗反射层上方依次沉积第二包层(30)与接触层(31)，第二包层(30)的材料为p-InP，接触层(31)的材料为InGaAs；
步骤4：首先使用PECVD技术在步骤3得到的产品上形成一层SiO2作为绝缘层，在绝缘层上形成脊波导图案，然后通过刻蚀形成脊波导结构，之后再去除脊波导上表面的SiO2，露出接触层(31)，在接触层(31)与绝缘层上方形成p-金属电极层(40)；之后将InP基板(10)背面减薄抛光，镀上n-金属电极层(41)；切割后在有抗反射层的一端镀上抗反射镀膜层(43)，另一端镀上高反射镀膜层(42)，得到抗反射的激光器芯片。


2.根据权利要求1所述的一种25G抗反...

【专利技术属性】
技术研发人员：董延，李马惠，潘彦廷，
申请(专利权)人：陕西源杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61