[发明专利]用于制作半导体激光二极管的方法以及激光二极管

说明书

本公开涉及用于制作半导体激光二极管的方法以及激光二极管。一种在具有稳定波长的半导体激光器的平面部分中制作具有分布式光栅反射器(RT)的激光二极管的方法，包括：提供由基板、布置在基板上的第一包覆层、布置在第一包覆层上并适于发射辐射的有源层和布置在有源层上的第二包覆层以及接触层形成的二极管，所述包覆层适于形成异质结以允许电流到有源层中的有效注入和光学限制。制造方法提供以在器件的第一部分上产生波导以用于光学辐射的限制，并且在器件的其余部分上产生用于光反射和限制的两种不同光栅。通过光刻和随后的蚀刻来实现用于限制光学辐射的波导，而光栅的制作需要高分辨率光刻和从平面区域起的浅蚀刻。

技术领域

本发明涉及光源，具体而言涉及半导体激光二极管及其制作方法。

更详细地说，本发明涉及一种在具有稳定波长的激光器的平面部分中制作具有分布式光栅反射器(DBR，分布式布拉格反射器)的激光二极管的方法。

背景技术

布拉格光栅是窄光谱带中的反射器，其特征在于具有高折射率和低折射率的元件的周期性交替。

激光二极管是半导体二极管，其由p-i-n异质结组成的有源材料允许在由有源材料构成的半导体材料的合金的外延结构确定的波长范围内获得光学增益，并且这种异质结(光学介质)插入到对于光场谐振的腔体中。

因此，激光二极管通常具有多层结构，其从底部起包括基板、至少一个第一包覆层、有源层、至少一个第二包覆层以及最后的接触层。

通过将电流注入到结本身中来获得激光发射所需的极化反转。

激光二极管是极其有效的相干光源，具有高密度的功率和亮度，并且广泛用于光电器件中。

由半导体二极管发射的功率可以从几十或几百毫瓦(在信息传输应用中)到超过十瓦(在高功率二极管中)变化。

最常用于稳定发射波长的技术需要使用外部体积稳定器(晶体或薄膜上的布拉格光栅)。

通常，DBR激光二极管包括在有源腔体外部的波导布拉格光栅。

DBR激光二极管在例如电信之类的数个应用领域中广泛使用。

通常借助于在非平面结构上的不同制造处理来获得波导和光栅，导致许多技术复杂性。

借助于高功率激光器中的DBR光栅的波长稳定是同一申请人的现有意大利专利申请No.102016000018622(UB2016A000994)的目标。在这种解决方案中，在第二包覆层内产生限定布拉格光栅的周期性结构。

如上所述，在高功率激光器中具有分布式光栅反射器(DBR，分布式布拉格反射器)的结构提供了对发射光束的波长的精确控制，因此允许例如由不同激光二极管发射的光束的光谱组合，同时保持所得到的组合光束的质量。

允许例如通过借助光刻掩模的光刻和单个蚀刻处理来产生均匀光栅的简单处理对于该目的将是特别有效的。

然而，均匀光栅将不允许横向光学限制(在与传播方向正交的方向上)，因此意味着光束的发散，这将导致光学插入损耗。

一种可能的传统解决方案是直接在波导上实现光栅的蚀刻。然而，从技术角度来看，这样的解决方案可能变得特别困难，例如，因为它需要在非平面表面上深蚀刻具有大纵横比的光栅。蚀刻应该发生在限定波导的脊和其已经蚀刻的侧面两者上，因此已经蚀刻的侧面将位于较低的水平。

因此，在非平面表面上的光栅的深蚀刻将意味着根据被蚀刻的区域的蚀刻深度变化，需要在形成波导的脊处进行较深的蚀刻并且在其余区域中进行较浅(或没有)的蚀刻。这种解决方案非常难以实施并且在经济上不利。

这是因为器件的各个平面之间的高度差可能很大(例如，一微米附近或更大)并且例如使制造处理严重复杂化。