一种多波长激光器阵列制造技术

本实用新型专利技术实施例涉及一种多波长激光器阵列，所述阵列包括衬底及在衬底上生长的多个波长不同的选择生长区域外延层，所述选择生长区域外延层自下而上依次包括缓冲层、下波导层、多量子阱、上波导层和覆盖层；在选择生长区域的覆盖层和在选择生长区域以外的区域自下而上依次包括腐蚀停止层、空间层、过渡层和欧姆接触层。该阵列实现了单片上多波长输出的激光器阵列，降低了激光器实际应用成本，减小了体积。

A multi wavelength laser array

The embodiment of the utility model relates to a multi wavelength laser array, the array includes a substrate and a plurality of selective growth region epitaxial layers with different wavelengths growing on the substrate, the selective growth region epitaxial layers successively include a buffer layer, a lower waveguide layer, a plurality of quantum wells, an upper waveguide layer and a cover layer from the bottom to the top; the cover layer in the selective growth region and the selected growth region are The outer region consists of corrosion stop layer, space layer, transition layer and ohmic contact layer from bottom to top. The array realizes the laser array with multi wavelength output on a single chip, reduces the practical application cost and volume of the laser.

【技术实现步骤摘要】
一种多波长激光器阵列
本技术属于激光器
，具体涉及一种基于选择区域外延技术制造的多波长激光器阵列。
技术介绍
随着信息技术向大容量、高集成化方向发展，在CWDM、DWDM、LANWDM等领域需用到多种符合要求的激光器，通常地，采用多波长的分立器件进行整合封装，这在实际使用时成本、能耗都相对较高，同时产品体积偏大不利于进一步的集成化。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的至少一个，本技术实施例提出了一种多波长激光器阵列，包括衬底及利用不同宽度的介质掩膜在衬底上生长的多个波长不同的选择生长区域外延层，所述选择生长区域外延层自下而上依次包括缓冲层、下波导层、多量子阱、上波导层和覆盖层；在选择生长区域的覆盖层和在选择生长区域以外的区域自下而上依次包括腐蚀停止层、空间层、过渡层和欧姆接触层。进一步，所述多量子阱在非选择生长区域生长时光致发光的波长为1290nm。进一步，所述激光器阵列还形成有双沟限制的脊形波导结构，所述脊形波导结构两侧的沟槽的深度为1μm。进一步，所述选择生长区域的宽度为15μm。进一步，所述激光器阵列还形成有Bar条。进一步，所述衬底为N-InP衬底；所述缓冲层为N-InP缓冲层，其厚度为0.8μm；所述下波导层为无掺杂AlGaInAs下波导层，其厚度为80nm；所述多量子阱为5层周期为16nm的压应变AlGaInAs多量子阱；所述上波导层为无掺杂AlGaInAs上波导层，其厚度为80nm，所述覆盖层为P-InP覆盖层，其厚度为100nm；所述腐蚀停止层为InGaAsP腐蚀停止层，其厚度为100nm；所述空间层为P-InP空间层，其厚度为1.8μm；所述过渡层为P-InGaAsP过渡层，其厚度为50nm，所述欧姆接触层为P-InGaAs欧姆接触层，其厚度为250nm。本技术实施例的有益效果：本技术实施例提出的基于选择区域外延技术制造的多波长激光器阵列，采用选择生长区域的方法实现InP/AlGaInAs多波长激光器阵列的制备，在脊型波导两侧腐蚀形成电流横向限制的沟槽，通过调整掩膜宽度或生长区域可以实现波长可调的阵列激光器制备，有效降低激光器在实际应用生产过程中的成本，提高集成化。附图说明图1是本技术实施例提出的选择生长区域的SiO2介质掩膜图形示意图；图2是本技术实施例提出的多波长激光器阵列外延结构示意图；图3是本技术实施例提出的多波长激光器阵列的脊形波导结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本技术并不局限于附图和以下实施例。实施例1基于选择区域外延技术制造多波长激光器阵列的方法参照图1-图3，本实施例提出了一种基于选择区域外延技术制造多波长激光器阵列的制造方法，包括如下步骤：S1、在2英寸N-InP衬底1上，通过PECVD沉积150nmSiO2介质层，光刻形成直条状SiO2介质掩膜和多个直条状选择生长区域，不同SiO2宽度(参照图1)对应不同选择生长区域，优选的，所述选择生长区域的宽度为15μm；S2、通过MOCVD，在多个选择生长区域依次外延生长0.8μmN-InP缓冲层2、80nm无掺杂AlGaInAs下波导层3、压应变AlGaInAs多量子阱4、80nm无掺杂AlGaInAs上波导层5和100nmP-InP覆盖层6，优选的，所述多量子阱4无选择区域生长时光致发光波长为1290nm，更优选的，所述多量子阱为5层，周期为16nm；由于SiO2介质掩膜的宽度不同，形成多个不同波长的选择生长区域外延层；优选的，本实施例还包括步骤S3、去除SiO2介质掩膜，采用稀盐酸(1∶10)腐蚀5s，对选择生长区域的边界表面进行修饰，形成平滑的表面，去离子水冲洗，氮气吹干后，置于外延炉中烘烤，优选在650℃下烘烤30min，通过表面发生质量输运，改善选择生长区域边界表面的生长质量；S4、在步骤S3获得的样品的表面依次生长100nmInGaAsP腐蚀停止层7、1.8μmP-InP空间层8、50nmP-InGaAsP过渡层9和250nmP-InGaAs欧姆接触层10，完成外延生长；S5、外延片表面沉积150nmSiO2介质层，光刻形成SiO2介质掩膜，采用溴素系腐蚀液腐蚀掉外延片表面的P-InGaAsP过渡层9和P-InGaAs欧姆接触层10，接着采用HCl∶H3PO4腐蚀形成脊形波导结构；S6、去除SiO2介质层后，沉积150nmSiO2介质层，光刻形成SiO2介质掩膜，采用溴素系腐蚀液在脊形波导结构的两侧分别腐蚀形成电流限制沟槽，腐蚀深度为1μm；S7、去除SiO2介质掩膜，沉积400nmSiO2钝化层，脊形波导结构表面开孔，电子束蒸发Ti/Pt/AuP型金属、减薄至110μm；电子束蒸发GeAu/Ni/AuN型金属，合金形成欧姆接触，解离成bar条，电子束蒸发激光器腔面的高反膜和高透膜，完成芯片的制备。利用本实施例的方法制造的激光器阵列，由于介质掩膜的宽度不同，因此，在选择生长区域的外延生长过程中，实现了不同选择生长区域材料的组分不同，从而实现了不同的发光波长，能够获得单片多波长激光器阵列。通过上述方法，本实施例获得了单片集成多波长激光器阵列。实施例2多波长激光器阵列参照图1-图3，本实施例提出一种多波长激光器阵列，其例如由实施例1的方法制造，该阵列包括衬底1及利用不同宽度的介质掩膜在衬底上生长的多个波长不同的选择生长区域外延层，所述选择生长区域外延层自下而上依次包括缓冲层2、下波导层3、多量子阱4、上波导层5和覆盖层6；在选择生长区域的覆盖层和在选择生长区域以外的区域自下而上依次包括腐蚀停止层7、空间层8、过渡层9和欧姆接触层10。具体的，该阵列包括N-InP衬底1及在该衬底上形成的：多个选择生长区域外延层，所述选择生长区域外延层自下而上依次包括N-InP缓冲层2、无掺杂AlGaInAs下波导层3、压应变AlGaInAs多量子阱4、无掺杂AlGaInAs上波导层5和P-InP覆盖层6；在选择生长区域的覆盖层和在选择生长区域以外的区域自下而上依次包括InGaAsP腐蚀停止层7、P-InP空间层8、P-InGaAsP过渡层9和P-InGaAs欧姆接触层10。优选的，所述缓冲层的厚度为0.8μm，所述下波导层的厚度为80nm，所述多量子阱为5层，周期为16nm，所述上波导层厚度为80nm，所述覆盖层厚度为100nm，所述腐蚀停止层厚度为100nm，所述空间层厚度为1.8μm，所述过渡层厚度为50nm，所述欧姆接触层厚度为250nm。优选的，所述多量子阱在非选择生长区域生长时光致发光的波长为1290nm。优选的，所述选择生长区域的宽度为15μm。进一步，所述激光器阵列还形成有双沟限制的脊形波导结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多波长激光器阵列，其特征在于，包括衬底及在衬底上生长的多个波长不同的选择生长区域外延层，所述选择生长区域外延层自下而上依次包括缓冲层、下波导层、多量子阱、上波导层和覆盖层；在选择生长区域的覆盖层和在选择生长区域以外的区域自下而上依次包括腐蚀停止层、空间层、过渡层和欧姆接触层。/n

【技术特征摘要】
1.一种多波长激光器阵列，其特征在于，包括衬底及在衬底上生长的多个波长不同的选择生长区域外延层，所述选择生长区域外延层自下而上依次包括缓冲层、下波导层、多量子阱、上波导层和覆盖层；在选择生长区域的覆盖层和在选择生长区域以外的区域自下而上依次包括腐蚀停止层、空间层、过渡层和欧姆接触层。


2.如权利要求1所述的多波长激光器阵列，其特征在于，所述多量子阱在非选择生长区域生长时光致发光的波长为1290nm。


3.如权利要求1所述的多波长激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列还形成有双沟限制的脊形波导结构，所述脊形波导结构两侧的沟槽的深度为1μm。


4.如权利要求1所述的多波长激光器阵列，其特征在于，所述选择生长区域的宽度为15μm。

【专利技术属性】
技术研发人员：黄长统，薛正群，苏辉，刘阳，吴林福生，杨重英，
申请(专利权)人：深圳市特发信息股份有限公司，中国科学院福建物质结构研究所，福建中科光芯光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44