激光器芯片及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种激光器芯片及制备方法，所述制备方法包括：提供基底；于所述基底的表面形成有源层；于所述基底上形成包括由下至上依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构；于所述有源层上形成外延结构；其中，所述叠层结构位于所述有源层及所述外延结构相对的两侧。上述依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层形成的叠层结构作为掩埋阻挡层替换传统掩埋型结构中的PN结构，降低激光器芯片的结电容，从而提升激光器的高频带宽；除此之外，叠层结构在激光器芯片中形成窄电流注入通道，激光器芯片整体形成对称波导结构，相较于传统PN结掩埋结构的电流限制通道更小，有利于电流注入。

【技术实现步骤摘要】
激光器芯片及制备方法
本专利技术涉及半导体激光器
，尤其涉及一种激光器芯片及制备方法。
技术介绍
半导体激光器有掩埋型（BurriedHeterostructure，BH）和脊波导（RidgedWaveGuide，RWG）两种波导结构。脊波导结构具有工艺简单，制作成本低的优点，但是其缺点亦很明显，阈值电流大，发光效率低，椭圆光斑耦合效率低；而掩埋型结构具有高电流注入效率和光斑耦合效率高等优势。传统的掩埋型结构的结构复杂，制作成本高，且由于其通常采用PN电流阻挡结构，掩埋型结构一般使用的反向PN结构实现电流局限，其原理是利用PN结反向不导通机制阻止电流通过，从而达到选择性电流限制作用。但是，由于PN结构结存在较大的寄生结电容，限制激光器芯片的高速调制带宽，难于应用到10Gb/s以上的高速激光器芯片制造。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述
技术介绍
中的问题，提供一种激光器芯片及制备方法。为解决上述技术问题，本申请的第一一方面提出一种激光器芯片的制备方法，包括：提供基底；于所述基底的表面形成有源层；于所述基底上形成包括由下至上依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构；于所述有源层上形成外延结构；其中，所述叠层结构位于所述有源层及所述外延结构相对的两侧。在其中一个实施例中，所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层均包括掺杂金属的InP材料层，掺杂金属包括Fe、Ru、Co或Ni。在其中一个实施例中，所述于所述基底上形成包括依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构，包括：采用金属有机气相外延沉积技术于所述有源层相对两侧的基底上及所述有源层上依次形成所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层；去除所述有源层正上方的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层，沉积所述第一半绝缘层及所述第三半绝缘层时掺杂金属源的气体流量为均10sccm-20sccm，沉积所述第二半绝缘层时掺杂金属源的气体流量为20sccm-40sccm，所述第二半绝缘层掺杂金属源的气体流量为所述第一半绝缘层掺杂金属源的气体流量或所述第三半绝缘层掺杂金属源的气体流量的两倍。在其中一个实施例中，所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层的厚度均为1um~2um。在其中一个实施例中，所述于所述基底的表面形成有源层之后且于所述基底上形成叠层结构之前，还包括于所述有源层的表面形成光栅层；并于所述基底的表面及所述光栅层的表面形成刻蚀停止层的步骤；所述于所述有源层上形成外延结构之前还包括去除所述光栅层远离所述有源层的表面的刻蚀停止层的步骤。在其中一个实施例中，所述于所述有源层上形成外延结构，包括：于所述光栅层远离所述有源层的表面及所述刻蚀停止层的表面形成导电层；于所述导电层远离所述光栅层的表面形成电极接触层。在其中一个实施例中，所述制备方法还包括：于所述叠层结构远离所述刻蚀停止层的表面形成绝缘层；于所述绝缘层远离所述叠层结构的表面及所述电极接触层远离所述导电层的表面形成第一金属电极层；于所述基底远离所述叠层结构的表面形成第二金属电极层。在其中一个实施例中，所述第二金属电极层、所述基底、所述有源层、所述刻蚀停止层、所述光栅层、所述叠层结构、所述外延结构、所述绝缘层及所述第一金属电极层形成半导体结构，所述制备方法还包括：于所述半导体结构的第一端面形成抗反射镀膜层；于所述半导体结构的第二端面形成高反射镀膜层，所述第一端面与所述第二端面相对设置。本申请的第二方面提出一种激光器芯片，包括：基底；有源层，位于所述基底的表面；叠层结构，位于所述基底上，所述叠层结构包括由下至上依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层；外延结构，位于所述有源层上；其中，所述叠层结构位于所述有源层及所述外延结构相对的两侧。在其中一个实施例中，所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层均包括掺杂金属的InP材料层，掺杂金属包括Fe、Ru、Co或Ni。在其中一个实施例中，所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层的厚度均为1um~2um。在其中一个实施例中，所述激光器芯片还包括：光栅层，覆盖所述有源层远离所述基底的表面；刻蚀停止层，位于所述叠层结构与所述基底之间、所述叠层结构与所述有源层之间及所述叠层结构与所述光栅层之间；绝缘层，覆盖所述叠层结构远离所述刻蚀停止层的表面；第一金属电极层，覆盖所述外延结构远离所述光栅层的表面；第二金属电极层，位于所述基底远离所述刻蚀停止层的表面，其中，所述第二金属电极层、所述基底、所述有源层、所述刻蚀停止层、所述光栅层、所述叠层结构、所述外延结构及所述第一金属电极层形成半导体结构；抗反射镀膜层，位于所述半导体结构的第一端面；高反射镀膜层，位于所述半导体结构的第二端面，所述第一端面与所述第二端面相对设置。在其中一个实施例中，所述外延结构包括导电层和电极接触层，所述导电层覆盖所述光栅层远离所述有源层的表面且位于刻蚀停止层的表面，所述电极接触层覆盖所述导电层远离所述光栅层的表面。于上述实施例中的激光器芯片及制备方法中，形成有源层后，在基底上形成包括由下至上依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构，并于有源层上形成外延结构；其中，叠层结构位于有源层及外延结构相对的两侧。上述依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层形成的叠层结构作为掩埋阻挡层替换传统掩埋型结构中的PN结构，降低激光器芯片的结电容，从而提升激光器的高频带宽；除此之外，叠层结构在激光器芯片中形成窄电流注入通道，激光器芯片整体形成对称波导结构，相较于传统PN结掩埋结构的电流限制通道更小，有利于电流注入；本申请结构从外延结构至有源层全面区域形成高电流限制，仅保留中间区域电流注入通道，提高有源区电流注入效率，改善光场分布对称性，从而提高芯片的发光效率及光耦合效果。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1为本申请一实施例中提供的激光器芯片的制备方法的流程示意图；图2为本申请一实施例中提供的激光器芯片的制备方法中提供基底后所得结构的截面结构示意图；图3为本申请一实施例中提供的激光器芯片的制备方法中形成有源层后所得结构的截面结构示意图；图4为本申请一实施例中提供的激光器芯片的制备方法中形成叠层结构后所得结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器芯片的制备方法，其特征在于，包括：/n提供基底；/n于所述基底的表面形成有源层；/n于所述基底上形成包括由下至上依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构；/n于所述有源层上形成外延结构；其中，所述叠层结构位于所述有源层及所述外延结构相对的两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光器芯片的制备方法，其特征在于，包括：
提供基底；
于所述基底的表面形成有源层；
于所述基底上形成包括由下至上依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构；
于所述有源层上形成外延结构；其中，所述叠层结构位于所述有源层及所述外延结构相对的两侧。


2.根据权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层均包括掺杂金属的InP材料层，掺杂金属包括Fe、Ru、Co或Ni。


3.根据权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述于所述基底上形成包括依次叠置的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层的叠层结构，包括：
采用金属有机气相外延沉积技术于所述有源层相对两侧的基底上及所述有源层上依次形成所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层；
去除所述有源层正上方的第一半绝缘层、第二半绝缘层及第三半绝缘层，沉积所述第一半绝缘层及所述第三半绝缘层时掺杂金属源的气体流量均为10sccm-20sccm，沉积所述第二半绝缘层时掺杂金属源的气体流量为20sccm-40sccm，所述第二半绝缘层掺杂金属源的气体流量为所述第一半绝缘层掺杂金属源的气体流量或所述第三半绝缘层掺杂金属源的气体流量的两倍。


4.根据权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述第一半绝缘层、所述第二半绝缘层及所述第三半绝缘层的厚度均为1um~2um。


5.根据权利要求1所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述于所述基底的表面形成有源层之后且于所述基底上形成叠层结构之前，还包括于所述有源层的表面形成光栅层；并于所述基底的表面及所述光栅层的表面形成刻蚀停止层的步骤；所述于所述有源层上形成外延结构之前还包括去除所述光栅层远离所述有源层的表面的刻蚀停止层的步骤。


6.根据权利要求5所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述于所述有源层上形成外延结构，包括：
于所述光栅层远离所述有源层的表面及所述刻蚀停止层的表面形成导电层；
于所述导电层远离所述光栅层的表面形成电极接触层。


7.根据权利要求5所述的激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
于所述叠层结构远离所述刻蚀停止层的表面形成绝缘层；
于所述绝缘层远离所述叠层结构的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海超，潘彦廷，李马惠，穆瑶，董延，陈发涛，刘钿，曹凡，谷润妍，
申请(专利权)人：陕西源杰半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61