一种掩埋AlGaInAs DFB激光器的制作方法技术

本发明专利技术涉及光电子技术领域，提供了一种掩埋AlGaInAs DFB激光器的制作方法，包括S1～S8八个步骤。本发明专利技术的一种掩埋AlGaInAs DFB激光器的制作方法，通过采用非选择性湿法腐蚀和选择性湿法腐蚀相结合的方法，无需使用高温离子刻蚀设备，制作工艺简单，成本较低，同时避免高温离子刻蚀带来的损伤，保证有源层AlGaInAs无损伤缺陷，降低AlGaInAs氧化的风险，同时在电流阻挡层生长前通过高温热处理消除AlGaInAs侧向的氧化薄层，保证后续电流阻挡层的生长质量，以实现高可靠性的AlGaInAs DFB激光器。

【技术实现步骤摘要】
一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法
本专利技术涉及光电子
，具体为一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法。
技术介绍
DFB激光器主要有两种结构：(1)脊形波导RWG结构；(2)掩埋异质结BH结构。与传统的RWG结构相比，BH结构一方面能够通过掩埋低折射率InP材料对有源区进行光限制，同时掩埋PN反向电流阻挡层对有源区进行载流子限制，从而具有较小阈值电流和发散角，能够更好的应用于光器件耦合。此外，由于脊形通过PN掩埋和接触层掩埋生长得到较好的保护，与传统RWG结构相比，具有更好的抗静电及封装冲击特性，能够更好的保证可靠性。对于BH结构激光器，有源层通常有两种材料体系，一种材料体系为InGaAsP，另一种材料体系为AlGaInAs。与InGaAsP材料体系相比，AlGaInAs导带带阶(ΔEc＝0.72ΔEg)远大于InGaAsP/InP的导带带阶(ΔEc＝0.4ΔEg)，横向上对有源区电子的限制更强，具有更好的温度特性，更好的适合10Gbps及以上DFB激光器。由于BH结构激光器制作过程涉及多次外延生长，工艺过程较为复杂，外延生长对外延片表面状态具有严格的要求，特别是AlGaInAsDFB激光器，AlGaInAs材料体系中Al容易氧化，若无法消除Al的氧化，AlGaInAs激光器的良好的温度特性和可靠性将无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法，通过采用非选择性湿法腐蚀和选择性湿法腐蚀相结合的方法，无需使用高温离子刻蚀设备，制作工艺简单，成本较低，同时避免高温离子刻蚀带来的损伤，保证有源层AlGaInAs无损伤缺陷，降低AlGaInAs氧化的风险，同时在电流阻挡层生长前通过高温热处理消除AlGaInAs侧向的氧化薄层，保证后续电流阻挡层的生长质量，以实现高可靠性的AlGaInAsDFB激光器。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法，包括如下步骤：S1，在N型磷化铟衬底上依次生长N型InP缓冲层、多量子阱结构、P型InP层、InGaAsP光栅层及InP光栅层，制得外延片；S2，在所述外延片的外表面涂覆光刻胶，该光刻胶作为保护层，对光刻胶进行一次处理后获得分布反馈布拉格光栅，接着对该光刻胶进行二次处理，形成光栅图形；S3，将涂覆了光刻胶并经过处理后的外延片进行光栅掩埋生长，依次获得P型InP层及本征InGaAsP层；S4，于所述本征InGaAsP层采用掩膜层进行脊形掩膜光刻，形成脊条和掩膜区域，并通过非选择性湿法腐蚀液和选择性腐蚀液进行脊形腐蚀，以形成两个凹槽；S5，对两个凹槽进行650～750℃的高温处理，从而在每一凹槽靠近底部处生长第一电流阻挡层，在每一凹槽靠近顶部处生长第二电流阻挡层，所述第一电流阻挡层为P型InP层，所述第二电流阻挡层为N型InP层；S6，将腐蚀后所述脊条上形成的介质膜去除，并采用InGaAsP选择性腐蚀液来腐蚀本征InGaAsP层，并在两个所述凹槽的所述第二电流阻挡层上依次外延生长P型InP覆盖层和P型InGaAs接触层；S7，再次采用光刻胶作为掩膜层，并对S6步骤中获得的整体进行非选择性腐蚀，以形成双沟；S8，完成非选择性腐蚀后，在整体的顶部生长二氧化硅或氮化硅介质膜，并进行P面电极制作，N面减薄及电极制作，解理，以及端面镀膜。进一步，所述S1步骤、所述S3步骤、所述S5步骤、所述S6步骤以及所述S8步骤中的生长方式均采用金属有机化学气相沉积设备进行生长。进一步，所述S5步骤中的高温处理采用所述金属有机化学气相沉积设备进行。进一步，所述S5步骤中，采用的非选择性腐蚀液为HBr、H2O2和H2O组成的混合腐蚀液，各成分体积比为50:0.5:80；采用的选择性腐蚀液为H3PO4、H2O2和H2O组成的混合腐蚀液，各成分体积比为5:1:50。进一步，在所述S2步骤中，一次处理的方式具体为：全息曝光法，或电子束缚光及显影法；二次处理的方式具体为：反应离子刻蚀技术和光栅湿法腐蚀技术。进一步，所述反应离子刻蚀技具体为：采用的反应气体为CH4/H2混合气体，其中CH4流量为8～12sccm，H2流量为30～50sccm，射频功率为50～150W，反应气压为30～50mTorr，反应温度为20～25℃，反应时间为4～6分钟。进一步，所述光栅湿法腐蚀技术所用的腐蚀液为HBr、H2O2和H2O组成的混合腐蚀液，各成分体积比为21:0.5:1600。进一步，所述S6步骤中，采用的InGaAsP选择性腐蚀液为H3PO4、H2O2和H2O组成的混合腐蚀液，各成分体积比为5:1:10，腐蚀时间为1～2min。进一步，生长的所述多量子阱结构包括下限制层，位于所述下限制层上方的上限制层，以及位于所述上限制层和所述下限制层之间的多量子阱层；所述下限制层和所述上限制层的厚度均在50～100nm之间，所述多量子阱层的厚度在100～200nm之间。进一步，在所述S4步骤中，采用的掩膜层为一次生长二氧化硅膜或氮化硅膜；在所述S6中，去除的介质膜为氧化硅膜或氮化硅膜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过采用非选择性湿法腐蚀和选择性湿法腐蚀相结合的方法，无需使用高温离子刻蚀设备，制作工艺简单，成本较低，同时避免高温离子刻蚀带来的损伤，保证有源层AlGaInAs无损伤缺陷，降低AlGaInAs氧化的风险，同时在电流阻挡层生长前通过高温热处理消除AlGaInAs侧向的氧化薄层，保证后续电流阻挡层的生长质量，以实现高可靠性的AlGaInAsDFB激光器。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法的步骤流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的一次外延多量子阱的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的光栅光刻后的截面示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的光刻刻蚀和腐蚀后的截面示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的光栅掩埋后的截面示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的脊条及掩膜区域成型后的截面示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的脊形非选择性和选择性湿法腐蚀后截面示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的脊形掩埋生长电流阻挡层的截面示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法制作的InP覆盖层及InGaAs接触层生长后的截面示意图；附图标记中：1-N型磷化铟衬底；2-N型InP缓冲层；3-多量子阱结构；4-P型InP层；5-InGaAsP光栅层；6-InP光栅层；7-光刻胶；8-光栅掩埋P型InP层；9-本征InGaAsP层；10-脊条；11-掩膜区域；12-第一电流阻挡层；13-第二电流阻挡层；14-P型InP覆盖层；15-P型InGaAs接触层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩埋AlGaInAs DFB激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在N型磷化铟衬底上依次生长N型InP缓冲层、多量子阱结构、P型InP层、InGaAsP光栅层及InP光栅层，制得外延片；S2，在所述外延片的外表面涂覆光刻胶，该光刻胶作为保护层，对光刻胶进行一次处理后获得分布反馈布拉格光栅，接着对该光刻胶进行二次处理，形成光栅图形；S3，将涂覆了光刻胶并经过处理后的外延片进行光栅掩埋生长，依次获得P型InP层及本征InGaAsP层；S4，于所述本征InGaAsP层采用掩膜层进行脊形掩膜光刻，形成脊条和掩膜区域，并通过非选择性湿法腐蚀液和选择性腐蚀液进行脊形腐蚀，以形成两个凹槽；S5，对两个凹槽进行650～750℃的高温处理，从而在每一凹槽靠近底部处生长第一电流阻挡层，在每一凹槽靠近顶部处生长第二电流阻挡层，所述第一电流阻挡层为P型InP层，所述第二电流阻挡层为N型InP层；S6，将腐蚀后所述脊条上形成的介质膜去除，并采用InGaAsP选择性腐蚀液来腐蚀本征InGaAsP层，并在两个所述凹槽的所述第二电流阻挡层上依次外延生长P型InP覆盖层和P型InGaAs接触层；S7，再次采用光刻胶作为掩膜层，并对S6步骤中获得的整体进行非选择性腐蚀，以形成双沟；S8，完成非选择性腐蚀后，在整体的顶部生长二氧化硅或氮化硅介质膜，并进行P面电极制作，N面减薄及电极制作，解理，以及端面镀膜。...

【技术特征摘要】
1.一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在N型磷化铟衬底上依次生长N型InP缓冲层、多量子阱结构、P型InP层、InGaAsP光栅层及InP光栅层，制得外延片；S2，在所述外延片的外表面涂覆光刻胶，该光刻胶作为保护层，对光刻胶进行一次处理后获得分布反馈布拉格光栅，接着对该光刻胶进行二次处理，形成光栅图形；S3，将涂覆了光刻胶并经过处理后的外延片进行光栅掩埋生长，依次获得P型InP层及本征InGaAsP层；S4，于所述本征InGaAsP层采用掩膜层进行脊形掩膜光刻，形成脊条和掩膜区域，并通过非选择性湿法腐蚀液和选择性腐蚀液进行脊形腐蚀，以形成两个凹槽；S5，对两个凹槽进行650～750℃的高温处理，从而在每一凹槽靠近底部处生长第一电流阻挡层，在每一凹槽靠近顶部处生长第二电流阻挡层，所述第一电流阻挡层为P型InP层，所述第二电流阻挡层为N型InP层；S6，将腐蚀后所述脊条上形成的介质膜去除，并采用InGaAsP选择性腐蚀液来腐蚀本征InGaAsP层，并在两个所述凹槽的所述第二电流阻挡层上依次外延生长P型InP覆盖层和P型InGaAs接触层；S7，再次采用光刻胶作为掩膜层，并对S6步骤中获得的整体进行非选择性腐蚀，以形成双沟；S8，完成非选择性腐蚀后，在整体的顶部生长二氧化硅或氮化硅介质膜，并进行P面电极制作，N面减薄及电极制作，解理，以及端面镀膜。2.如权利要求1所述的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法，其特征在于：所述S1步骤、所述S3步骤、所述S5步骤、所述S6步骤以及所述S8步骤中的生长方式均采用金属有机化学气相沉积设备进行生长。3.如权利要求1所述的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法，其特征在于：所述S5步骤中的高温处理采用所述金属有机化学气相沉积设备进行。4.如权利要求1所述的一种掩埋AlGaInAsDFB激光器的制作方法，其特征在于，所述S5步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恩，刘建军，许海明，
申请(专利权)人：湖北光安伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42