【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，尤其涉及半导体激光器及其制造方法。
技术介绍
1、分布式反馈(distributed feedback，dfb)激光器内置有光栅，光栅上形成有包括光栅覆盖层、势垒渐变层和欧姆接触层在内的各功能层。电流自dfb顶面注入后，有源区内电子-空穴复合，辐射出能量相应的光子，这些光子将受到有源层表面每一条光栅的布拉格反射，实现动态单纵模工作。
2、现有技术在ingaasp光栅上形成光栅覆盖层(cladding layer)的过程中，较高的工艺温度有助于减少生长缺陷，提高光栅覆盖层的质量。但是高温容易使ingaasp光栅中的p析出而导致ingaasp光栅容易分解和变形,从而影响激光器的出光效率和出光功率。如果使用较低的工艺温度，光栅覆盖层容易产生显著的生长缺陷，诸如分布集中且分布广的副产物颗粒聚集，会影响dfb的功能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种半导体激光器的制造方法以及使用该制造方法得到的半导体激光器，能够在不高于600摄氏度温度下在ingaasp光栅上以较快的生长速率连续生长光栅覆盖层，从而减轻或避免ingaasp光栅的分解变形以及颗粒积聚的生长缺陷。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的半导体激光器的制造方法包括以下步骤：
3、s0：提供反应室和位于所述反应室内的原始器件，所述原始器件包括n型inp衬底，以及在所述n型inp衬底上自下而上顺次层设的下光场限制层、有源层、上光场限制层和光栅，所述光栅为inga
4、s1：控制所述反应室内为540摄氏度以上且不高于600摄氏度的反应温度以及3千帕～7千帕的反应压力，向所述反应室内提供磷源和铟源从而在所述光栅上以10纳米/分钟～15纳米/分钟的生长速率形成厚度不超过5纳米的本征inp覆盖层；
5、s2：控制所述反应室内为590摄氏度以上且不高于600摄氏度的反应温度和所述反应压力，向所述反应室内提供所述磷源、所述铟源和锌源从而在所述本征inp覆盖层上以10纳米/分钟～15纳米/分钟的生长速率顺次形成p型低掺杂inp覆盖层和p型高掺杂inp覆盖层并包埋所述光栅；
6、s3：在所述p型高掺杂inp覆盖层上顺次形成p型掺杂的势垒渐变层和p型掺杂的欧姆接触层，或者在所述p型高掺杂inp覆盖层上顺次形成腐蚀停止层、所述p型掺杂的势垒渐变层和所述p型掺杂的欧姆接触层。
7、本专利技术所述半导体激光器的制造方法有益效果在于：通过所述步骤s1在所述反应室内在540摄氏度以上且不高于600摄氏度的反应温度以及3千帕～7千帕的反应压力下，在所述光栅上形成厚度不超过5纳米的本征inp覆盖层，并控制所述本征inp覆盖层的生长速率为10纳米/分钟～15纳米/分钟，以及通过所述步骤s2控制所述反应室内在590摄氏度以上且不高于600摄氏度的反应温度和前述的所述反应压力下，在所述本征inp覆盖层上以10纳米/分钟～15纳米/分钟的生长速率顺次形成p型低掺杂inp覆盖层和p型高掺杂inp覆盖层，减轻或避免了ingaasp光栅的分解变形以及颗粒积聚的生长缺陷。
8、可选的，执行所述步骤s1、所述步骤s2和所述步骤s3的过程中，控制所述原始器件绕所述光栅的轴线旋转。
9、可选的，控制所述原始器件以400转/分钟～700转/分钟的速率旋转。
10、可选的，执行所述步骤s1前，控制所述反应室内温度为高于100摄氏度且低于500摄氏度的处理温度，且所述反应室内的压力为所述反应压力，向所述反应室内提供所述磷源，以对所述原始器件进行不低于6分钟的除水氧处理。
11、可选的，所述除水氧处理的步骤执行完毕后，控制所述反应室内以0.9摄氏度/秒～2.5摄氏度/秒的速率升温至不高于540摄氏度后，向所述反应室内补充提供所述铟源，然后控制所述反应室内升温至所述反应温度，再执行所述步骤s1。
12、可选的，所述处理温度为450摄氏度以上并低于500摄氏度，所述除水氧处理的时间为6-10分钟。
13、可选的，所述步骤s1中，向所述反应室内提供磷源和铟源的步骤包括，控制所述磷源和所述铟源的流量分别为1000sccm～1800sccm和1000sccm～2000sccm，以及由所述磷源和所述铟源组成的反应混合物的ⅴ/ⅲ比大于150且小于300。
14、可选的，所述步骤s2中，所述p型低掺杂inp覆盖层的厚度不超过5纳米，所述本征inp覆盖层、所述p型低掺杂inp覆盖层和所述p型高掺杂inp覆盖层的厚度之和比所述光栅的厚度厚10-40纳米。
15、可选的，所述步骤s2中，向所述反应室内提供所述磷源、所述铟源和锌源的步骤包括：
16、s21：控制所述磷源、所述铟源和所述锌源的流量分别为1000sccm～1800sccm，1000sccm-1500sccm和30sccm-90sccm，由所述磷源和所述铟源组成的反应混合物的ⅴ/ⅲ比大于150且小于300直至形成所述p型低掺杂inp覆盖层；
17、s22：控制所述磷源和所述铟源各自的流量不变，控制所述锌源的流量为30sccm～120sccm直至形成所述p型高掺杂inp覆盖层。
18、可选的，所述步骤s21还包括控制所述锌源的流量以30sccm～90sccm的速率增加，所述步骤s22还包括控制所述锌源的流量以30sccm-120sccm的速率增加。
19、可选的，所述步骤s3中，所述p型掺杂的势垒渐变层包括顺次层设的p型掺杂的inp层和p型掺杂的ingaasp层。
20、可选的，所述p型掺杂的inp层的掺杂浓度为2×1017/立方厘米～1×1018/立方厘米，厚度为70纳米～2微米，所述p型掺杂的ingaasp层的掺杂浓度为5×1017/立方厘米～2.5×1018/立方厘米，厚度为20纳米～45纳米。
21、可选的，所述步骤s3中，形成所述势垒渐变层和所述欧姆接触层的步骤包括：
22、s31：形成本征inp层、本征ingaasp层以及本征欧姆接触层；
23、s32：向所述反应室内提供保护介质并控制所述反应室内的温度为500摄氏度～540摄氏度，压力为10千帕～40千帕后，向所述本征欧姆接触层顶面提供流量为90sccm～540sccm的所述锌源并控制锌扩散的深度不超所述本征inp层、所述本征ingaasp层以及所述本征欧姆接触层三者厚度之和；
24、s33：控制所述保护介质的流量高于所述锌源的流量以及所述反应室内的温度为150摄氏度～400摄氏度后，将所述保护介质切换为惰性介质并提供至所述反应室内，并控制所述惰性介质的流量与所述锌源的流量相当；
25、s34：将所述反应室内的温度快速调整至150摄氏度以下。
26、可选的，所述步骤s34中，控制所述反应室内的温度以0.9～2.5摄氏度/秒的速率升温至420摄氏度～450摄氏度后维持5～10分钟，再控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体激光器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，执行所述步骤S1、所述步骤S2和所述步骤S3的过程中，控制所述原始器件绕所述光栅的轴线旋转。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，控制所述原始器件以400转/分钟～700转/分钟的速率旋转。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，执行所述步骤S1前，控制所述反应室内温度为高于100摄氏度且低于500摄氏度的处理温度，且所述反应室内的压力为所述反应压力，向所述反应室内提供所述磷源，以对所述原始器件进行不低于6分钟的除水氧处理。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述除水氧处理的步骤执行完毕后，控制所述反应室内以0.9摄氏度/秒～2.5摄氏度/秒的速率升温至不高于540摄氏度后，向所述反应室内补充提供所述铟源，然后控制所述反应室内升温至所述反应温度，再执行所述步骤S1。
6.根据权利要求4所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述处
7.根据根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中，向所述反应室内提供磷源和铟源的步骤包括，控制所述磷源和所述铟源的流量分别为1000sccm～1800sccm和1000sccm～2000sccm，以及由所述磷源和所述铟源组成的反应混合物的Ⅴ/Ⅲ比大于150且小于300。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述P型低掺杂InP覆盖层的厚度不超过5纳米，所述本征InP覆盖层、所述P型低掺杂InP覆盖层和所述P型高掺杂InP覆盖层的厚度之和比所述光栅的厚度厚10-40纳米。
9.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，向所述反应室内提供所述磷源、所述铟源和锌源的步骤包括：
10.根据权利要求9所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S21还包括控制所述锌源的流量以30sccm～90sccm的速率增加，所述步骤S22还包括控制所述锌源的流量以30sccm-120sccm的速率增加。
11.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述P型掺杂的欧姆接触层的掺杂浓度高于所述P型掺杂的势垒渐变层的掺杂浓度，所述P型掺杂的势垒渐变层包括顺次层设的P型掺杂的InP层和P型掺杂的InGaAsP层。
12.根据权利要求11所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述P型掺杂的InP层的掺杂浓度为2×1017/立方厘米～1×1018/立方厘米，厚度为70纳米～2微米，所述P型掺杂的InGaAsP层的掺杂浓度为5×1017/立方厘米～2.5×1018/立方厘米，厚度为20纳米～45纳米，所述P型掺杂的欧姆接触层的掺杂浓度为1.5×1019/立方厘米～3×1019/立方厘米。
13.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，形成所述势垒渐变层和所述欧姆接触层的步骤包括：
14.根据权利要求13所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S32中，所述锌源的流量为90sccm～540sccm。
15.根据权利要求13所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤S34中，控制所述反应室内的温度以0.9～2.5摄氏度/秒的速率升温至420摄氏度～450摄氏度后维持5～10分钟，再控制所述反应室内的温度以0.7～1.5摄氏度/秒的速率降温至150摄氏度以下。
16.根据权利要求13所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述保护介质为砷源或氢气，所述砷源包含含砷气体，所述惰性介质为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气的至少一种。
17.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述磷源包括含磷气体，所述铟源包括含铟金属有机化合物，所述锌源包含含锌金属有机化合物。
18.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述反应室设有承载所述原始器件的承载装置，以及注入装置，所述注入装置与所述承载装置相对设置，使所述注入装置提供至所述反应室内的物质沿所述反应室轴向朝向所述光栅流动。
19.一种半导体激光器，其特征在于，采用权利要求1-18任一项所述的半导体激光器的制造方法制造而成，所述半导体激光器包含n型InP衬底，以及在所述n型InP衬...
【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，执行所述步骤s1、所述步骤s2和所述步骤s3的过程中，控制所述原始器件绕所述光栅的轴线旋转。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，控制所述原始器件以400转/分钟～700转/分钟的速率旋转。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，执行所述步骤s1前，控制所述反应室内温度为高于100摄氏度且低于500摄氏度的处理温度，且所述反应室内的压力为所述反应压力，向所述反应室内提供所述磷源，以对所述原始器件进行不低于6分钟的除水氧处理。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述除水氧处理的步骤执行完毕后，控制所述反应室内以0.9摄氏度/秒～2.5摄氏度/秒的速率升温至不高于540摄氏度后，向所述反应室内补充提供所述铟源，然后控制所述反应室内升温至所述反应温度，再执行所述步骤s1。
6.根据权利要求4所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述处理温度为450摄氏度以上并低于500摄氏度，所述除水氧处理的时间为6-10分钟。
7.根据根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤s1中，向所述反应室内提供磷源和铟源的步骤包括，控制所述磷源和所述铟源的流量分别为1000sccm～1800sccm和1000sccm～2000sccm，以及由所述磷源和所述铟源组成的反应混合物的ⅴ/ⅲ比大于150且小于300。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述p型低掺杂inp覆盖层的厚度不超过5纳米，所述本征inp覆盖层、所述p型低掺杂inp覆盖层和所述p型高掺杂inp覆盖层的厚度之和比所述光栅的厚度厚10-40纳米。
9.根据权利要求1所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，向所述反应室内提供所述磷源、所述铟源和锌源的步骤包括：
10.根据权利要求9所述的半导体激光器的制造方法，其特征在于，所述步骤s21还包括控制所述锌源的流量以30sccm～90sccm的速率增加，所述步骤s22还包括控制所述锌源的流量以30sccm-120sccm的速率增加。
11.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：童中华，林桂荣，
申请(专利权)人：楚赟精工科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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