[发明专利]一种长波长InP基DFB半导体激光器管芯的制备方法

权利要求书

1.一种长波长InP基DFB半导体激光器管芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：通过MOCVD外延生长技术在N-InP衬底上依次生长N-InP缓冲层、AlGaInAs下波导层、AlGaInAs多量子阱有源层、AlGaInAs上波导层、P-InP空间层、P-InGaAsP光栅层和P-InP覆盖层，完成一次外延结构的生长；

步骤S2：在一次外延结构的P-InGaAsP光栅层上制备两种不同周期结构的光栅，并对光栅进行后续的掩埋生长；

步骤S3：在两种不同周期结构的光栅上分别制备脊型波导结构，形成管芯样品，所述脊型波导结构采用干法刻蚀和湿法腐蚀工艺制备；

步骤S4：依次对管芯样品进行P面金属、物理减薄、N面金属、合金、解离bar条和端面光学镀膜，完成管芯制备；

在步骤S1中，所述AlGaInAs多量子阱有源层为交替生长的3对光致发光波长为1270nm和1300nm的量子阱，量子阱厚度为10nm；N-InP缓冲层的厚度为0.8μm， N-AlInGaAs下波导层的厚度为100nm， AlInGaAs上波导层的厚度为100nm， P-InP空间层的厚度为150nm； P-InGaAsP光栅层的厚度为25nm， P-InP覆盖层的厚度为10nm；

在步骤S2中，采用全息曝光方法制备两种不同周期均匀光栅，其中管芯的腔长为300μm，靠近出光端面100μm区域不制备光栅，在靠近背光区域200μm的左右两侧区域制备两种不同周期光栅。

2.根据权利要求1所述的一种长波长InP基DFB半导体激光器管芯的制备方法，其特征在于，在制备光栅前采用光刻方法，去除不制备光栅区域上的光刻胶，对曝光后的样品采用湿法工艺腐蚀形成光栅，光栅制备深度为P-InGaAsP光栅层和P-InP覆盖层；然后对光栅进行表面处理，在MOCVD外延炉中外延生长P-InP光栅覆盖层、P-InGaAsP过渡层和P⁺-InGaAs欧姆接触层，完成后续的掩埋生长。

3.根据权利要求1所述的一种长波长InP基DFB半导体激光器管芯的制备方法，其特征在于，采用湿法工艺腐蚀形成光栅具体如下：采用HBr：HNO₃：H₂O腐蚀液，在冰水氛围中进行搅拌腐蚀，形成光栅，光栅深度为35nm；去除光栅表面残留的光刻胶和介质层，并依次在KOH溶液、HF溶液、异丙醇里清洗，去离子水冲洗，氮气吹干；然后将光栅放置于外延炉中进行二次生长，依次生长1.8μm P-InP光栅覆盖层、50nm P-InGaAsP过渡层和150nm P-InGaAs欧姆接触层，掺杂浓度为2×10¹⁹cm^-3。

4.根据权利要求1所述的一种长波长InP基DFB半导体激光器管芯的制备方法，其特征在于，在步骤 S3中，对制备完的外延结构表面沉积SiO₂介质层，进行光刻，采用CH₄+H₂进行RIE干法刻蚀形成脊型结构；然后采用H₃PO₄：HCl溶液对脊型进行进一步的腐蚀，腐蚀至P-InGaAsP光栅层附近，完成脊型波导的制备。

5.根据权利要求1所述的一种长波长InP基DFB半导体激光器管芯的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，对脊型波导结构在靠近背光端面处进行脊型的顶部开孔，去除表面SiO₂层，沉积SiO₂钝化层；通过电子束蒸发蒸镀P面金属Ti/Pt/Au；对脊型表面匀光刻胶进行保护，并对背面进行研磨减薄至厚度在100μm左右，电子束蒸发蒸镀N面金属Ti/Pt/Au，在N₂氛围中合金，并沿晶向进行解离成bar条，对bar条端面蒸镀光学薄膜，在出光面采用一对的Al₂O₃/Si膜，背光面采用三对的Al₂O₃/Si膜，完成管芯的制备。