一种半导体激光器及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种半导体激光器的制备方法，包括：制备半导体激光器的外延结构，在上接触层远离所述衬底的一侧制备第一电极层，在第一电极层远离衬底的一侧制备牺牲层，刻蚀牺牲层、第一电极层、上接触层和部分上光场限制层形成脊形结构，刻蚀剩余部分上光场限制层和牺牲层形成光栅结构，去除牺牲层，在衬底远离中间外延层的一侧制备第二电极层，对外延结构、第一电极层和第二电极层进行划片、解理、镀膜以及裂片工艺，形成半导体激光器。本发明专利技术实施例采用一次外延生长技术，且制备过程简单，有效降低半导体激光器制造成本，实现了光栅的可控制备，可降低器件的接触电阻，有效提升了器件性能和可靠性，有利于大规模生产。有利于大规模生产。有利于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及半导体光电
，尤其涉及一种半导体激光器及其制备方法。

技术介绍

[0002]常规分布式反馈(Distributed Feedback，DFB)激光器一般采用掩膜光栅，即生长完部分激光器结构后，将样品拿出反应室进行光栅制备，光栅制备后再将样品放进反应室中进行二次外延生长，这种制备方法非常复杂，且二次外延生长的界面非常容易产生沾污，严重影响了器件性能和可靠性；且制备成本很高，不利于批量生产。
[0003]现有部分DFB激光器采用一次外延生长，随后通过光栅和脊形波导同时制备的方法来制备激光器，这种结构中光栅刻蚀深度很深，需要很厚或刻蚀选择比很高的刻蚀掩膜。而常规DFB激光器的光栅线宽很小(<1μm)，采用的均是很薄的光刻胶，而光刻胶的刻蚀选择比很小，因此需将光刻胶图形转移到其它掩膜上，导致器件制备工艺复杂。另外，由于光栅刻蚀深度较深，导致光栅刻蚀的凹槽深宽比很大，严重影响了光栅凹槽侧壁的陡直性和平整度，不仅会造成光散射等损耗，还会使光栅占空比偏离设计值，从而使DFB激光器工作波长偏移，最终严重影响器件性能和生产良率。
[0004]此外，由于采用光栅和脊形波导同时制备的方法，为了提高注入效率只能在激光器制备完光栅和脊形后再通过套刻的方法制备金属电极，而套刻通常采用小尺寸去套刻大尺寸，使得实际金属电极宽度小于脊形宽度，导致激光器的串联电阻较大；同时脊形两侧的电流非注入区还会造成光吸收损耗，严重影响器件性能和可靠性。
专利技术内容
[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种半导体激光器及其制备方法，其制备工艺简单、串联电阻小、光损耗低，可大幅提升器件性能和生产良率，成本低，易于大规模生产。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器的制备方法，包括：
[0007]制备半导体激光器的外延结构，所述外延结构包括叠层设置的衬底、中间外延结构、上光场限制层和上接触层；
[0008]在所述上接触层远离所述衬底的一侧制备第一电极层；
[0009]在所述第一电极层远离所述衬底的一侧制备牺牲层；
[0010]刻蚀所述牺牲层、所述第一电极层、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成脊形结构，所述脊形结构沿第一方向延伸；所述第一方向与所述衬底所在平面平行；
[0011]刻蚀剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层形成光栅结构，所述光栅结构包括多个光栅凹槽，多个所述光栅凹槽沿所述第一方向排列，沿第二方向延伸，所述第二方向与所述衬底所在平面平行且与所述第一方向相交；
[0012]去除所述牺牲层；
[0013]在所述衬底远离所述中间外延层的一侧制备第二电极层；
[0014]对所述外延结构、所述第一电极层和所述第二电极层进行划片、解理、镀膜以及裂片工艺，形成半导体激光器。
[0015]可选的，刻蚀剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层形成光栅结构，包括：
[0016]在所述剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层表面制备光刻胶；
[0017]采用电子束曝光工艺或全息曝光工艺将光栅图案转移至所述光刻胶层；
[0018]采用干法刻蚀工艺或者湿法腐蚀工艺对所述光刻胶层暴露出的所述剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层中形成光栅结构。
[0019]可选的，去除所述牺牲层之后，还包括：
[0020]在所述第一电极层远离所述衬底一侧制备连接电极层，所述连接电极层至少覆盖所述脊形结构，所述连接电极层的厚度大于所述第一电极层的厚度。
[0021]可选的，去除所述牺牲层之后，还包括：
[0022]对所述第一电极层进行热退火，以使所述第一电极层与所述上接触层形成欧姆接触。
[0023]可选的，去除所述牺牲层之前，还包括：
[0024]制备绝缘层，所述绝缘层覆盖所述脊形结构的上表面、侧面以及脊形结构两侧的光栅结构。
[0025]可选的，在所述衬底远离所述中间外延层的一侧制备第二电极层之前，还包括：
[0026]对所述衬底进行减薄。
[0027]可选的，制备半导体激光器的外延结构，包括：
[0028]提供衬底；
[0029]在所述衬底一侧制备缓冲层；
[0030]在所述缓冲层远离所述衬底一侧制备下光场限制层；
[0031]在所述下光场限制层远离所述衬底一侧制备下波导层；
[0032]在所述下波导层远离所述衬底一侧制备有源区；
[0033]在所述有源区远离所述衬底一侧制备上波导层；
[0034]在所述上波导层远离所述衬底一侧制备上光场限制层；
[0035]在所述上光场限制层远离所述衬底一侧制备上接触层。
[0036]可选的，所述牺牲层的材料包括SiO2、SiN、Ni、Cr、ITO、Ti、Al、Al2O3、Si、多晶硅以及光刻胶中的任至少一种。
[0037]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种半导体激光器，采用本专利技术实施例提供的制备方法制备得到；
[0038]所述半导体激光器包括：
[0039]外延结构，所述外延结构包括叠层设置的衬底、中间外延结构、上光场限制层和上接触层；
[0040]位于所述上接触层远离所述衬底的一侧制备第一电极层；所述第一电极、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成脊形结构，所述脊形结构沿第一方向延伸；所述第一方向与所述衬底所在平面平行；
[0041]位于剩余部分所述上光场限制层中，且分别位于所述脊形结构两侧的光栅结构，所述光栅结构包括多个光栅凹槽，多个所述光栅凹槽沿所述第一方向排列，沿第二方向延
伸，所述第二方向与所述衬底所在平面平行且与所述第一方向相交；
[0042]位于所述衬底远离所述中间外延层一侧的第二电极层。
[0043]可选的，所述光栅凹槽的深度为100-500nm。
[0044]本专利技术实施例提供的半导体激光器制备方法将激光器外延结构的脊形波导和光栅分开制备，先制备脊形结构，后在脊形结构两侧制备光栅，大大减小了光栅的刻蚀深度，降低了光栅的刻蚀深宽比，有效提升光栅的保真度，有利于精确调控DFB激光器的工作波长，降低了器件制备工艺难度，实现了光栅的可控制备，有利于大规模生产；此外，本专利技术实施例首先在外延片表面制备电极，随后再通过刻蚀制备脊形波导等，使得电极层与脊形结构等宽，大幅增加电极与外延层的接触面积，显著降低器件的接触电阻，有效提升了器件性能和可靠性。
附图说明
[0045]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0046]图1为专利技术实施例一提供的一种半导体激光器的制备方法的流程图；
[0047]图2是本专利技术实施例提供的一种其中半导体激光器的外延结构截面示意图；
[0048]图3是本专利技术实施例提供的一种第一电极层制备完成后的半导体激光器外延结构截面示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：制备半导体激光器的外延结构，所述外延结构包括叠层设置的衬底、中间外延结构、上光场限制层和上接触层；在所述上接触层远离所述衬底的一侧制备第一电极层；在所述第一电极层远离所述衬底的一侧制备牺牲层；刻蚀所述牺牲层、所述第一电极层、所述上接触层和部分所述上光场限制层形成脊形结构，所述脊形结构沿第一方向延伸；所述第一方向与所述衬底所在平面平行；刻蚀剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层形成光栅结构，所述光栅结构包括多个光栅凹槽，多个所述光栅凹槽沿所述第一方向排列，沿第二方向延伸，所述第二方向与所述衬底所在平面平行且与所述第一方向相交；去除所述牺牲层；在所述衬底远离所述中间外延层的一侧制备第二电极层；对所述外延结构、所述第一电极层和所述第二电极层进行划片、解理、镀膜以及裂片工艺，形成半导体激光器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，刻蚀剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层形成光栅结构，包括：在所述剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层表面制备光刻胶；采用电子束曝光工艺或全息曝光工艺将光栅图案转移至所述光刻胶层；采用干法刻蚀工艺或者湿法腐蚀工艺对所述光刻胶层暴露出的所述剩余部分所述上光场限制层和所述牺牲层中形成光栅结构。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，去除所述牺牲层之后，还包括：在所述第一电极层远离所述衬底一侧制备连接电极层，所述连接电极层至少覆盖所述脊形结构，所述连接电极层的厚度大于所述第一电极层的厚度。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，去除所述牺牲层之后，还包括：对所述第一电极层进行热退火，以使所述第一电极层与所述上接触层形成欧姆接触。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，去除所述牺牲层之前，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝明，王涛，张鹏，
申请(专利权)人：因林光电科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：