一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法，属于半导体激光器芯片技术领域，本发明专利技术采用金属有机物化学气相沉积法外延生长应变量子阱有源区及波导结构，结合电子束曝光和干法刻蚀制作带相移光栅的激光芯片外延片，本发明专利技术中通过使用电子束曝光来制作相移光栅掩膜，达到减小器件线宽的目的，二次外延AlGaInP上cladding层及GaAs接触层以及在二次外延之前先初次外延一层100nm厚的AlGaInP层，通过控制AlGaInP层以及AlGaInP光栅层材料的比例，便于形成低损耗的相移光栅材料，从而使得制备的激光芯片具有高光束质量，窄线宽红光的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器芯片
，更具体地说，它涉及一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法。

技术介绍

[0002]激光显示具有色域大、寿命长、节能、环保等优势，是新一代重要的显示技术，红光半导体激光器则是其中的核心光源。随着激光显示产业的快速发展，人们对高纯度的红光半导体激光器的需求也不断增加。提高器件的光束质量，减小线宽已成为行业内的研究热点。
[0003]普通结构的FP腔半导体激光器输出多纵模激光，光谱很宽。分布反馈半导体是由内含布拉格光栅来实现光的反馈，能够实现单纵模激射。由于650nm波段附近的红光激光器波长短，光栅周期很小，想用全息曝光来制作一阶光栅很难。
[0004]此外，由于650nm波段附近的红光激光器材料中含有Al，对于光栅的制作和二次外延都是一大挑战。特别是在含Al材料的二次外延中，外延条件的选择对于光栅质量的影响至关重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法，解决以下技术问题：(1)普通结构的FP腔半导体激光器输出多纵模激光，光谱很宽；(2)红光激光器材料中含有Al，对于光栅的制作和二次外延都是一大挑战。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：在n型GaAs衬底上采用金属有机物化学气相沉积系统依次外延生长缓冲层、AlGaInP下cladding层、AlGaInP下波导层、应变量子阱有源区、AlGaInP上波导层、AlGaInP光栅层和InGaP层；
[0009]步骤2：生长氧硅硬掩膜；
[0010]步骤3：旋涂光刻胶；
[0011]步骤4：在光刻胶表面制作相移光栅掩膜；
[0012]步骤5：采用干法刻蚀的方法把相移光栅掩膜图形转移至AlGaInP光栅层和InGaP层中，形成光栅凹槽；
[0013]步骤6：二次外延AlGaInP上cladding层及GaAs接触层；
[0014]步骤7：在GaAs接触层和AlGaInP上cladding层中刻蚀出激光器脊波导并生长二氧化硅绝缘层；
[0015]步骤8：在二氧化硅绝缘层开出p面电极窗口；
[0016]步骤9：在p面电极窗口沉积金属，同时将n型GaAs衬底减薄后沉积金属形成n面电极。
[0017]根据本专利技术中进一步的方案，步骤4中相移光栅掩膜采用电子束曝光工艺制成。
[0018]根据本专利技术中进一步的方案，步骤6中在二次外延AlGaInP上cladding层及GaAs接触层之前先初次外延一层100nm厚的AlGaInP层，其初次外延的温度为550－600℃。
[0019]根据本专利技术中进一步的方案，步骤7中脊波导的宽度为1.8－4um。
[0020]根据本专利技术中进一步的方案，步骤9中n型GaAs衬底减薄的宽度为100－150um。
[0021]与现有方案相比，本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术采用金属有机物化学气相沉积法外延生长应变量子阱有源区及波导结构，结合电子束曝光和干法刻蚀制作带相移光栅的激光芯片外延片，通过常规光刻、钝化和刻蚀工艺制作最终制得本专利技术中GaAs基窄线宽红光激光芯片，本专利技术中通过使用电子束曝光来制作相移光栅掩膜，达到减小器件线宽的目的，二次外延AlGaInP上cladding层及GaAs接触层以及在二次外延之前先初次外延一层100nm厚的AlGaInP层，通过控制AlGaInP层以及AlGaInP光栅层材料的比例，便于形成低损耗的相移光栅材料，从而使得制备的激光芯片具有高光束质量，窄线宽红光的优点。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种GaAs基窄线宽红光激光芯片整体结构的示意图。
[0024]图2为本专利技术中GaAs基窄线宽红光激光芯片外延片base结构的示意图。
[0025]图3为本专利技术中旋涂光刻胶后的示意图。
[0026]图4为本专利技术中相移光栅的示意图。
[0027]图5为本专利技术中二次外延的示意图。
[0028]图中：1、n型GaAs衬底；2、缓冲层；3、AlGaInP下cladding层；4、AlGaInP下波导层；5、应变量子阱有源区；6、AlGaInP上波导层；7、AlGaInP光栅层；8、InGaP层；9、氧硅硬掩膜；10、光刻胶；11、光栅凹槽；12、AlGaInP上cladding层；13、GaAs接触层；14、二氧化硅绝缘层；15、p面电极；16、n面电极。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0030]参照图1－图5所示，本专利技术为一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法，包括如下步骤：
[0031]步骤1：在n型GaAs衬底1上采用金属有机物化学气相沉积系统依次外延生长缓冲层2、AlGaInP下cladding层3、AlGaInP下波导层4、应变量子阱有源区5、AlGaInP上波导层6、AlGaInP光栅层7和InGaP层8，形成激光芯片外延片base结构；
[0032]步骤2：生长氧硅硬掩膜9；
[0033]步骤3：旋涂光刻胶10；
[0034]步骤4：采用电子束曝光工艺在光刻胶10表面制作相移光栅掩膜，电子束曝光制作
的相移光栅掩膜能方便相移光栅的引入，从而更好的提高单模稳定性，同时可以达到减小器件线宽的目的；
[0035]步骤5：采用干法刻蚀的方法把带相移光栅掩膜图形转移至AlGaInP光栅层7和InGaP层8中，形成光栅凹槽11；
[0036]步骤6：二次外延AlGaInP上cladding层12及GaAs接触层13；
[0037]步骤7：在GaAs接触层13和AlGaInP上cladding层12中刻蚀出激光器脊波导并生长二氧化硅绝缘层14，其中，脊波导的宽度为1.8－4um；
[0038]步骤8：在二氧化硅绝缘层14开出p面电极窗口15；
[0039]步骤9：在p面电极窗口15沉积金属，同时将n型GaAs衬底1减薄100－150um后沉积金属形成n面电极16。
[0040]具体的，步骤6中在二次外延AlGaInP上cladding层12及GaAs接触层13之前先初次外延一层100nm厚的AlGaInP层，其初次外延的温度为550－600℃，通过控制AlGaInP层以及AlGaInP上cladding层12材料的比例，便于形成低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaAs基窄线宽红光激光芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在n型GaAs衬底(1)上采用金属有机物化学气相沉积系统依次外延生长缓冲层(2)、AlGaInP下cladding层(3)、AlGaInP下波导层(4)、应变量子阱有源区(5)、AlGaInP上波导层(6)、AlGaInP光栅层(7)和InGaP层(8)；步骤2：生长氧硅硬掩膜(9)；步骤3：旋涂光刻胶(10)；步骤4：在光刻胶(10)表面制作相移光栅掩膜；步骤5：采用干法刻蚀的方法把相移光栅掩膜图形转移至AlGaInP光栅层(7)和InGaP层(8)中，形成光栅凹槽(11)；步骤6：二次外延AlGaInP上cladding层(12)及GaAs接触层(13)；步骤7：在GaAs接触层(13)和AlGaInP上cladding层(12)中刻蚀出激光器脊波导并生长二氧化硅绝缘层(14)；步骤8：在二氧化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏飞，王文知，王岩，
申请(专利权)人：无锡华兴光电研究有限公司，
类型：发明
国别省市：