一种DFB激光芯片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种DFB激光芯片及其制备方法，其不同之处在于，包括以下步骤：步骤1：选择一n型InP衬底；步骤2：在所述衬底上依次外延生长缓冲层、下波导层、量子阱有源区、上波导层、下隔离层、腐蚀截止层、上隔离层和光栅层；步骤3：在所述光栅层中制作折射率耦合型光栅，形成双光栅结构；步骤4：二次外延光栅覆盖层、上包覆层和接触层；步骤5：在所述接触层和上包层中刻蚀出激光器波导结构并生长绝缘层；步骤6：刻蚀所述绝缘层形成电流注入窗口；步骤7：在p型表面沉积金属形成p面电极，n面衬底减薄后沉积金属形成n面电极，完成制备。本发明专利技术提高了DFB器件成品率。本发明专利技术提高了DFB器件成品率。本发明专利技术提高了DFB器件成品率。

【技术实现步骤摘要】
一种DFB激光芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种DFB激光芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]分布反馈（DFB）激光器具有较好的单模特性，在通讯、传感等很多领域有着广泛的应用，是一种非常重要的激光光源。表征激光器单模特性的边模抑制比与多个物理参数相关，其中，其与光栅耦合因子的关系尤为直接。如果光栅耦合因子较小，边模抑制比就会很低，单模特性差。而如果光栅耦合因子较大，双模激射的概率明显增大，同样单模特性也很差，此外还会带来严重的空间烧孔效应，进一步减小边模抑制比。所以控制合理的光栅耦合因子尤为关键。
[0003]光栅耦合因子由制作DFB激光器过程中设计和工艺环节共同决定。按理论设计好了合适的光栅耦合因子后，在工艺环节由于刻蚀很难做到光栅侧壁完全陡直，整片上光栅占空比，刻蚀深度完全一致等多种因素的影响，实际制作的光栅耦合因子会与设计值有差别，且在整片上不一致。这就导致生产的DFB激光器由于光栅耦合因子的差别成品率降低。
[0004]鉴于此，为克服上述技术缺陷，提供一种DFB激光芯片及其制备方法成为本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种DFB激光芯片及其制备方法，提高了DFB器件成品率。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种DFB激光芯片的制备方法，其不同之处在于，包括以下步骤：步骤1：选择一n型InP衬底；步骤2：在所述衬底上依次外延生长缓冲层、下波导层、量子阱有源区、上波导层、下隔离层、腐蚀截止层、上隔离层和光栅层；步骤3：在所述光栅层中制作两种不同占空比的折射率耦合型光栅，形成双光栅结构；步骤4：二次外延光栅覆盖层、上包覆层和接触层；步骤5：在所述接触层和上包覆层中刻蚀出激光器波导结构并生长绝缘层，所述激光器波导结构有两个；步骤6：刻蚀所述绝缘层形成电流注入窗口；步骤7：在p型表面沉积金属形成p面电极，n面衬底减薄后沉积金属形成n面电极，完成制备。
[0007]按以上技术方案，所述缓冲层和上包覆层的材料为InP。
[0008]按以上技术方案，所述下波导层和上波导层的材料为AlGaInAs，厚度为100nm-500nm。
[0009]按以上技术方案，所述量子阱有源区为多个量子阱结构，量子阱为压应变的阱，阱
厚为6nm-10nm。
[0010]按以上技术方案，其中的量子垒为压应变的垒，垒厚为15nm-20nm，光致发光谱波长为1300-1500nm。
[0011]按以上技术方案，所述下隔离层和上隔离层的材料为InP。
[0012]按以上技术方案，所述光栅层的材料为InGaAsP，厚度为15nm-35nm，光致发光谱波长为1200-1500nm。
[0013]按以上技术方案，所述两种光栅曝光时选择的占空比不同，得到的光栅耦合系数不同。
[0014]按以上技术方案，其中的光栅刻蚀采用干法刻蚀，把曝光时控制的占空比转移到光栅层中。
[0015]一种根据上述制备方法制备的DFB激光芯片，其不同之处在于：其由下至上依次包括n型InP衬底、缓冲层、下波导层、量子阱有源区、上波导层、下隔离层、腐蚀截止层、上隔离层、光栅层、光栅覆盖层、上包覆层和接触层，还包括位于n型InP衬底下方的n面电极和位于接触层上方的p面电极，所述光栅层中包括两种不同占空比的光栅。
[0016]由上述方案，本专利技术公开了一种DFB激光芯片及其制备方法，具体为采用金属有机物化学气相沉积法外延生长有源区及波导结构，结合电子束光刻和干法刻蚀制作周期光栅形成激光外延片，通过常规光刻和刻蚀工艺制作DFB激光芯片。在同一个芯片上制作两个激光器，这两个器件的光栅占空比不同，所以得到的光栅耦合因子也不相同。采用这样方法能在一个芯片上更大概率的得到光栅耦合因子更合适的器件，因而增加了DFB器件成品率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的DFB激光芯片的base结构示意图；图2为本专利技术实施例的光栅示意图一；图3为本专利技术实施例的光栅示意图二；图4为本专利技术实施例的二次外延的示意图；图5为本专利技术实施例的DFB激光芯片整体结构的示意图；图6为本专利技术实施例的DFB激光芯片不同光栅占空比的示意图；其中：1-n型InP衬底；2-缓冲层；3-下波导层；4-量子阱有源区；5-上波导层；61-下隔离层；62-上隔离层；7-腐蚀截止层；8-光栅层；9-光栅；10-光栅覆盖层；11-上包覆层；12-接触层；13-p面电极；14-n面电极。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]在下文中，将参考附图来更好地理解本专利技术的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本专利技术的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。
[0020]如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描
述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本专利技术。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的专利技术有关。而且，并无意图受到前文的
、
技术介绍
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技术实现思路
或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的专利技术构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。
[0021]请参考图1至图6，本专利技术一种DFB激光芯片的制备方法，其不同之处在于：包括以下步骤：步骤1：选择一n型InP衬底1；步骤2：在所述衬底上依次外延生长InP缓冲层2、AlGaInAs下波导层3、量子阱有源区4、AlGaInAs上波导层5、InP下隔离层61、InGaAsP腐蚀截止层7、InP上隔离层62和InGaAsP光栅层8；步骤3：在所述光栅层8中，采用全息曝光和湿法刻蚀的方法制作不同占空比的折射率耦合型光栅9，在芯片的两个波导范围内都制作光栅9，形成双光栅结构；步骤4：二次外延InP光栅覆盖层10、InP上包覆层11和InGaAs接触层12；步骤5：在InGaAs接触层12和上包覆层11中刻蚀出激光器波导结构并生长二氧化硅绝缘层，所述激光器波导结构有两个；步骤6：刻蚀所述绝缘层形成电流注入窗口；步骤7：在p型表面沉积金属形成p面电极13，n面衬底减薄后沉积金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DFB激光芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选择一n型InP衬底；步骤2：在所述衬底上依次外延生长缓冲层、下波导层、量子阱有源区、上波导层、下隔离层、腐蚀截止层、上隔离层和光栅层；步骤3：在所述光栅层中制作两种不同占空比的折射率耦合型光栅，形成双光栅结构；步骤4：二次外延光栅覆盖层、上包覆层和接触层；步骤5：在所述接触层和上包覆层中刻蚀出激光器波导结构并生长绝缘层，所述激光器波导结构有两个；步骤6：刻蚀所述绝缘层形成电流注入窗口；步骤7：在p型表面沉积金属形成p面电极，n面衬底减薄后沉积金属形成n面电极，完成制备。2.根据权利要求1所述的DFB激光芯片的制备方法，其特征在于：所述缓冲层和上包覆层的材料为InP。3.根据权利要求1所述的DFB激光芯片的制备方法，其特征在于：所述下波导层和上波导层的材料为AlGaInAs，厚度为100nm-500nm。4.根据权利要求1所述的DFB激光芯片的制备方法，其特征在于：所述量子阱有源区为多个量子阱结构，量子阱为压应变的阱，阱厚为6nm-10nm。5.根据权利要求4所述的DFB激光芯片的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏飞，罗帅，王岩，季海铭，王文知，
申请(专利权)人：江苏华兴激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：