[发明专利]一种倒台结构的脊波导激光器芯片制作方法

说明书

本发明涉及一种倒台结构的脊波导激光器芯片制作方法，包括，在外延片的表面生长SiO₂层；利用RIE蚀刻SiO₂层和InGaAs接触层，并形成两条具有所设定间距的沟槽，沟槽为直槽；利用RIE蚀刻沟槽底部的InGaAsP PQ层；使用第一蚀刻液蚀刻InGaAsP PQ层下方的InP空间层，并在两条沟槽之间形成直台结构的脊条，第一蚀刻液采用设定比例的HCl与H₃PO₄混合而成；在沟槽内加入第二蚀刻液，利用第二蚀刻液将直台结构的脊条蚀刻为倒台结构，第二蚀刻液采用设定比例的HBr与H₃PO₄混合而成；本方法，采用先蚀刻直台结构再蚀刻倒台结构的方式制作脊条，可以大大降低工艺难度和成本，不仅可以减少HBr的侵泡时间，避免蚀刻出锯齿形貌，有利于增强蚀刻效果、提高后续芯片的可靠性。

技术领域

本发明涉及芯片制造技术领域，具体涉及一种倒台结构的脊波导激光器芯片制作方法。

背景技术

随着光通信系统的发展，低损耗、大容量、长距离已成为光纤传输系统的发展方向，而半导体激光器芯片是光通信系统的核心。半导体激光器芯片根据对侧向载流子和光场限制方式，主要有脊波导(RWG)和掩埋异质结(BH)两种结构，其中，脊波导(RWG)结构只需一次外延生长，工艺简单，不用刻蚀有源区，制作周期和成本较低，在宽工作温度范围、低寄生电容和高可靠性等方面也存在潜在优势，因此受到众多公司的广泛研究和关注。

现有的脊波导半导体激光器芯片中，脊条通常分为直台结构和倒台结构，由于直台结构的脊波导激光器，阈值电流较高，串联电阻较高，阻抗大，无法满足高频散热的需求，存在高频散热问题，不能够应用于高频激光器，而倒台结构的脊波导激光器，可以有效降低阈值电流，同时也可以降低阻抗，增大金属接触面积，从而有利于降低能量损失，并有利于提高散热能力，可以应用于高频激光器，尤其是可以应用于25G以及100G高频激光器设计上。

然而，现有倒台结构的脊波导激光器芯片的制造工艺中，通常利用HBr与H₃PO₄比例混合后的蚀刻液在外延片上蚀刻沟槽，以便形成倒台结构的脊条，比如，中国专利CN109412020 A所公开的一种倒台型高速半导体激光器芯片及其制备方法中，就是采用48％HBr和H₃PO₄按照2:1的体积比混合而成的蚀刻液来进行蚀刻，在蚀刻过程中，外延片浸泡HBr的时间会比较长，如果外延片存在缺陷，蚀刻液会侵入进外延缺陷，导致蚀刻出锯齿形貌，此外，由于外延片表面的InGaAs层是用于接触金属并用于形成欧姆接触的接触层，HBr对外延片表面的InGaAs接触层有影响，尤其是当InGaAs接触层被蚀刻后，不仅会影响阈值电流，而且会导致暗电流变大，从而能严重影响后续芯片的可靠性，亟待解决。

发明内容

本发明第一方面要解决现有倒台结构的脊波导激光器芯片制作工艺中，单纯采用HBr与H₃PO₄比例混合后的蚀刻液蚀刻沟槽，存在工艺难度大、外延片浸泡HBr的时间长，容易蚀刻出锯齿形貌、且影响InGaAs接触层，导致暗电流变大，严重影响后续芯片的可靠性等问题，提供了一种激光器芯片制作方法，采用先蚀刻直台结构再蚀刻倒台结构的方式制作倒台结构的脊波导激光器芯片，可以大大降低工艺难度，不仅可以减少HBr的侵泡时间，避免蚀刻出锯齿形貌，而且可以有效降低HBr对表面InGaAs接触层的影响，有利于提高后续芯片的可靠性，主要构思为：

一种倒台结构的脊波导激光器芯片制作方法，包括：

在外延片的表面生长SiO₂层；

利用RIE蚀刻SiO₂层和InGaAs接触层，并形成两条沟槽，所述沟槽为直槽，且两条沟槽之间具有所设定的间距；

利用RIE蚀刻沟槽底部的InGaAsP PQ层；