具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，包括InP衬底以及从上到下依次设置在InP衬底上的InGaAsP刻蚀停止层、第二InP包覆层、InGaAsP衍射光栅层、第三InP包覆层和有源区，所述InGaAsP刻蚀停止层上设置有脊波导，脊波导的剖面形状为倒梯形，通过设置倒台结构的脊波导，在同样的发光宽度下，金属接触层面积远大于传统接触层面积，减少了能量损；同时由于横截面积增加，可以有效降低芯片高速调制下的阻抗，对于更高速率的25G，100G半导体激光器芯片设计都是具有极大的好处。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体激光器
，涉及一种具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片。
技术介绍
脊型半导体激光器中的脊波导(Ridge-Waveguide，RWG)根据刻蚀工艺的不同，可制造出直台(Vertical-Mesa，VM〉以及倒台(Reversed-Mesa，RM〉等形状之结构，从研究中得知，相较于传统的直台结构脊波导激光器，倒台结构脊波导激光器具有更低的阈值电流，更小的串联电阻和热电阻。
技术实现思路
针对现有的技术缺陷，本技术提供了一种具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，本技术通过设置倒台结构的脊波导，在同样的发光宽度下，金属接触层面积远大于传统接触层面积，减少了金属与半导体的接触电阻，同时也因为倒台结构上宽下窄的形状，减少了芯片的体电阻；在此基础上，由于等效阻抗的减少，激光器芯片在高速调制时，时间滞后效果明显减少。所以采用该结构的意义不仅在于提升现在2.5G芯片的高频高温特性，而且可以在未来10G，25G，和100G芯片上使用，极大提升芯片特性。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，包括InP衬底以及从上到下依次设置在InP衬底上的InGaAsP刻蚀停止层、第二InP包覆层、InGaAsP衍射光栅层、第三InP包覆层和有源区，所述InGaAsP刻蚀停止层上设置有脊波导，脊波导的剖面形状为倒梯形。所述脊波导的剖面形状左右对称。所述脊波导包括从上到下依次堆叠的掩膜层、InGaAs接触层和第一InP包覆层12。所述掩膜层和InGaAs接触层的外侧面为原子级别光滑面。所述掩膜层为SiO2层或Si3N4层，掩膜层的厚度为200nm。所述脊波导的顶面宽度为底面宽度的2倍。所述InGaAsP刻蚀停止层上均匀分布有若干脊波导。所述脊波导的两侧面为<111>晶格面。与现有技术相比，本技术产品至少具有以下有益效果，本技术通过设置倒台结构的脊波导，倒台结构脊波导和金属电极接触面积较直台结构大，散热效果较佳，串联电阻和热电阻也较直台结构小，倒梯形的倒台结构使得注入有源区的电流扩散效应降低，因而得到更低的阈值电流，在同样的发光宽度下，金属接触层面积远大于传统接触层面积，减少了金属与半导体的接触电阻，减少了能量损耗；同时也因为倒台结构上宽下窄的形状，减少了芯片的体电阻；在此基础上，由于等效阻抗的减少，激光器芯片在高速调制时，时间滞后效果明显减少，所以采用该结构的意义不仅在于提升现在2.5G芯片的高频高温特性，而且可以在未来10G、25G和100G芯片上使用，极大提升芯片特性。进一步的，脊波导侧壁原子级别光滑，有效的降低了光在脊波导中的散射，能量损耗小。附图说明图1是本技术的脊型半导体激光器芯片结构示意图。附图中：10-掩膜层，11-InGaAs接触层，12-第一InP包覆层，13-InGaAsP刻蚀停止层，14-第二InP包覆层，15-InGaAsP衍射光栅层，16-第三InP包覆层，17-有源区，18-InP衬底，20-脊波导。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步阐述。如图1所示，具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，包括InP衬底18以及从上到下依次设置在InP衬底18上的InGaAsP刻蚀停止层13、第二InP包覆层14、InGaAsP衍射光栅层15、第三InP包覆层16和有源区17，所述InGaAsP刻蚀停止层13上均匀分布有若干脊波导20，脊波导20的剖面形状为倒梯形，脊波导20的剖面形状左右对称，脊波导20的顶面宽度为底面宽度的2倍，脊波导20包括从上到下依次堆叠的掩膜层10、InGaAs接触层11和第一InP包覆层12，脊波导20的掩膜层10和InGaAs接触层11的外侧面为原子级别光滑面，所述掩膜层10为200nm厚的SiO2层或Si3N4层。本技术通过设置倒台结构的脊波导，倒台结构脊波导和金属电极接触面积较直台结构大，散热效果较佳，串联电阻和热电阻也较直台结构小，倒梯形的倒台结构使得注入有源区的电流扩散效应降低，因而得到更低的阈值电流，在同样的发光宽度下，金属接触层面积远大于传统接触层面积，减少了金属与半导体的接触电阻，减少了能量损耗；同时也因为倒台结构上宽下窄的形状，减少了芯片的体电阻；在此基础上，由于等效阻抗的减少，激光器芯片在高速调制时，时间滞后效果明显减少，所以采用该结构的意义不仅在于提升现在2.5G芯片的高频高温特性，而且可以在未来10G、25G和100G芯片上使用，极大提升芯片特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，其特征在于，包括InP衬底(18)以及从上到下依次设置在InP衬底(18)上的InGaAsP刻蚀停止层(13)、第二InP包覆层(14)、InGaAsP衍射光栅层(15)、第三InP包覆层(16)和有源区(17)，所述InGaAsP刻蚀停止层(13)上设置有脊波导(20)，脊波导(20)的剖面形状为倒梯形。

【技术特征摘要】
1.具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，其特征在于，包括InP衬底(18)以及从上到下依次设置在InP衬底(18)上的InGaAsP刻蚀停止层(13)、第二InP包覆层(14)、InGaAsP衍射光栅层(15)、第三InP包覆层(16)和有源区(17)，所述InGaAsP刻蚀停止层(13)上设置有脊波导(20)，脊波导(20)的剖面形状为倒梯形。2.根据权利要求1所述的具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，其特征在于，所述脊波导(20)的剖面形状左右对称。3.根据权利要求1所述的具有倒台结构脊波导的半导体激光器芯片，其特征在于，所述脊波导(20)包括从上到下依次堆叠的掩膜层(10)、InGaAs接触层(11)和第一InP包覆层(12)。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李马惠，穆瑶，
申请(专利权)人：陜西源杰半导体技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61