[发明专利]一种条形掩埋分布反馈半导体激光器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光通信用光电子器件的制作方法，尤其涉及一种光波长为1490nm条形掩埋分布反馈半导体激光器的制作方法。

背景技术

半导体激光器从侧向进行载流子限制和光场限制方式，主要有脊形波导(RWG)和掩埋异质结(BH)两种结构。BH结构由于侧向材料大的折射率差，形成强的折射率导引，可以对载流子和光场进行更好的限制，因而具有阈值电流低、工作温度范围宽以及远场发散角小的特性；同时BH结构具有有源层尺寸小的特点（其宽度应小于1.6um），有稳定的侧模控制作用。

BH结构的制作需要进行多次外延生长，工艺比较复杂，在制作的过程中会带来诸多的不可靠性因素。外延生长对基片的表面状态具有高的要求，尤其是在不同的晶面上同时生长的情况下技术要求更高。本发明提供一种进行条形掩埋前的表面处理、平衡不同晶面上磷化铟（InP）的生长状态方法。由于外延片的有源材料增益峰值有一定的分布范围，为了达到布拉格光栅波长和外延片有源材料增益峰之间比较稳定的去谐量，以提高高低温稳定工作的激光器的成品率，需要不同的布拉格光栅波长和材料增益峰范围进行匹配。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有波长渐变的分布反馈布拉格光栅的条形掩埋分布反馈半导体激光器的制作方法。

为达到上述目的，本发明提供一种条形掩埋分布反馈半导体激光器的制作方法，其特征在于，其包括有如下步骤：

1）首先进行一次外延，形成一次外延片，该一次外延片具有有源层，该有源层以铟镓砷磷材料制成，且该有源层采用应变补偿多周期量子阱阱层、垒层结构；

2）利用单光束球面光全息光刻技术在一次外延片上制作波长渐变的分布反馈布拉格光栅，并利用金属有机化合物化学气相沉积技术进行二次外延，分别生长第二P型InP层与P型InGaAsP保护层，使光栅掩埋；

3）利用等离子化学气相沉积淀积形成SiO₂掩膜层，采用光刻技术和反应离子刻蚀工艺制作SiO₂掩膜条，并利用反应离子刻蚀工艺和两步湿法腐蚀工艺制作脊形条；

4）利用金属有机化合物化学气相沉积技术进行三次外延，外延生长第三P型InP层及N型InP层，以掩埋脊形条；

5）去除SiO₂掩膜条以及P型InGaAsP保护层，利用金属有机化合物化学气相沉积方式在外延片整个表面生长P型InP盖层与P+型InGaAs接触层；

6）大双沟限制泄漏电流及PN结散热结构制作，淀积SiO₂绝缘介质膜，制作P面电极，衬底减薄，制作N面电极，端面蒸镀光学膜，最后制成激光器芯片。

所述一次外延片由下至上依次还包括有N型InP衬底及采用金属有机物化学气相淀积方法生长的N型InP缓冲层、晶格匹配的InGaAsP下限制层、晶格匹配的InGaAsP上限制层、第一P型InP层、P型InGaAsP光栅层及P型InP保护层，所述有源层为应变多量子阱层，该应变多量子阱层位于晶格匹配的InGaAsP下限制层与晶格匹配的InGaAsP上限制层之间。

所述应变多量子阱层有9对量子阱，阱宽为6nm，压应变为0.9%，垒宽为7nm，张应变为0.5%，多量子阱的光致发光波长为1475nm；所述第一P型InP层厚度为70 nm；所述P型InGaAsP光栅层厚度为30nm，波长为1300nm；所述P型InP保护层厚度为5nm。

在所述步骤2）中，波长渐变的分布反馈布拉格光栅调节波长的范围为1488nm～1492nm。

在所述步骤2）中，制作波长渐变的分布反馈布拉格光栅采用湿法腐蚀，腐蚀液使用体积比为1：1：12的HBr：HNO₃：H₂O混合液，腐蚀液温度为零摄氏度；所述第二P型InP层的厚度为100nm，所述P型InGaAsP保护层的厚度为25nm。

在所述步骤3）中，在制作脊形条时，先用反应离子刻蚀1.0～1.1um深度的外延片体材料形成脊形条，再利用Br₂：HBr：H₂O腐蚀液，在25摄氏度的温度下第一次腐蚀脊形条，形成SiO₂悬臂，使脊形条的上部宽度为1.4～1.6um，脊形条深度为1.5～1.7um，SiO₂悬臂宽度为0.9～1.1 um；通过横截面实际检查测试后，再用Br₂：HBr：H₂O腐蚀液进行第二次腐蚀，去除脊形条氧化层并达到清洗效果。