一种25G抗反射分布反馈式激光器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种25G抗反射分布反馈式激光器，包括基板和和依次设置在基板上的有源区、第一包层和衍射光栅层，第一包层和衍射光栅层一端设置有端面刻蚀区，端面刻蚀区底部位于基板内，且端面刻蚀区内生长有抗反射层；衍射光栅层和抗反射层上依次覆盖有第二包层、接触层和p‑金属电极层，基板下表面镀有n‑金属电极层，抗反射层的一端镀上抗反射镀膜层，另一端镀上高反射镀膜层。本实用新型专利技术的结构设计其制备方法成熟，工艺实现简单且不改变激光器本身原有的特性，通过使端面的光波导层与有源区层形成上下错位，使得光在沿原路返回时不会进入有源区，解决了输出端光反射对有源区造成的扰动问题，且在封装过程中不用再使用价格昂贵的光隔离器件，降低了封装的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种25G抗反射分布反馈式激光器
本技术属于半导体芯片结构
，具体涉及一种25G抗反射分布反馈式激光器。
技术介绍
目前应用于高速(25G速率)远距离传输的激光器芯片一般都是激光器集成SSC(SpotSizeConverter,SSC)的结构，也称之为SSC-LD(SpotSizeConverter-LaserDiode)。利用波导改善输出端光斑的结构称之为光斑大小转换器(SpotSizeConverter,SSC)，而具备SSC-LD的好处在于改善了激光器的发散角，更加有利的将输出光耦合至光纤中，并大幅度的降低利用封装改善耦光上的难度与成本。然而对于SSC-LD(SpotSizeConverter-LaserDiode)集成激光器来说，在使用过程中的一个重大问题就是出光端面与空气交界面的光反射问题。在使用中，激光器出光端面发出的光会在空气中反射并进入到激光器芯片的有源区，造成了激光器光源的谐振扰动，大幅降低高速光信号传输距离，或使信号传输中出现误码。因此在封装过程中，封装厂不得不采用昂贵的光隔离器件解决光反射造成的问题，这样就造成了封装厂的封装成本增加以及效率降低。
技术实现思路
为了解决光反射造成的光源谐振扰动问题，本技术提供一种出光端刻蚀区域生长与有源区形成上下错位的波导材料实现改善光的反射造成的光源谐振扰动问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是一种抗反射激光器，包括基板，所述基板上设置有有源区、第一包层和衍射光栅层，端面设置有刻蚀区域，刻蚀区域内依次生长光波导层和InP层，其中光波导层和InP层整体作为抗反射层，光波导层的上端面低于有源区的下端面，抗反射层的上端面与衍射光栅层的上端面在同一水平面上。衍射光栅层和抗反射层上依次覆盖有第二包层、接触层和p-金属电极层，基板下表面镀有n-金属电极层。端面刻蚀区的长度L1为15μm～50μm。端面刻蚀区的底部生长一层波长为1.2μm，厚度为Dq的InGaAsP光波导层，再生长InP材料至端面刻蚀顶部，其中Dq为300nm～500nm，整个波长为1.2μm的InGaAsP层和InP层作为抗反射层。端面刻蚀区域底部的波长为1.2μm的InGaAsP光波导层的上端面低于有源区的下端面，且波长为1.2μm的InGaAsP光波导上端面距有源区底面的垂直距离L2为0μm～1μm。芯片光波导结构采用脊波导结构。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：本技术芯片的的抗反射区域的波长为1.2μm的InGaAsP光波导层在水平方向上与芯片的有源区层形成上下错位。芯片出光端在空气中反射回来的光在经过波导层后不会进入有源区，改善了反射光造成有源区扰动的问题，实现了有效的抗反射效果。激光器芯片在封装过程中不需要昂贵的光隔离器件，提高了客户封装效率及减少了封装成本。激光器的结构可采用目前简单成熟的工艺即可制作，并不改变激光器本身的特性，且不存在光波导形貌与耦光控制问题。进一步的，光波导层的厚度Dq为300nm～500nm，在此厚度范围内可以达到良好的光波导效果。进一步的，端面刻蚀区的刻蚀底面距有源区底面的垂直距离L2为0μm～1μm。可以有效的形成有源区与光波导的偏离。进一步的，光波导层的长度L1为15μm～50μm，此长度范围可以有效的增大反射光沿光波导层反向传输时的光损耗。进一步的，激光器的光波导结构采用脊波导结构，此结构有高功率、远距离传输等优点。附图说明图1为本技术示意图；图2a为抗反射激光器芯片制作过程中工序一结束后的结构示意图；图2b为抗反射激光器芯片制作过程中工序二结束后的结构示意图；图2c为抗反射激光器芯片制过程中工序三结束后的结构示意图；图2d为抗反射激光器芯片制过程中工序四结束后的结构示意图；图3为刻蚀区生长结构示意图；图4为不同L2深度反射光损耗图。附图中：10-基板，11-有源区，12-第一包层，13-衍射光栅层，14-掩模层，15-端面刻蚀区，21-InP覆盖层，20-光波导层，30-第二包层，31-接触层，40-p-金属电极层，41-n-金属电极层，42-高反射镀膜层，43-抗反射镀膜层。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。一种25G抗反射分布反馈式激光器，通过在刻蚀区域采用MOCVD技术生长与有源区形成上下错位的光波导材料方式，来减小由空气中反射回来的光对激光器有源区光源谐振产生的扰动，具有较高的抗反射效率，本技术制造工艺简单稳定，可以大幅提高产出芯片的良率，同时也降低了客户封装过程中的成本。参照图1，一种25G抗反射分布反馈式激光器，图中箭头所在位置为出光端。包括基板10和自下至上依次设置在基板10上的有源区11、第一包层12和衍射光栅层13，第一包层12为InP材料，第一包层12和衍射光栅层13靠近出光端的一端刻蚀出端面刻蚀区15，端面刻蚀区15底部位于基板10内，且端面刻蚀区15内生长有光波导层20和InP层21，光波导层20和InP层21作为抗反射层，光波导层20采用波长为1.2μm的InGaAsP材料；光波导层20的上端面低于有源区11的下端面，并与有源区11形成上下错位。抗反射层的上端面与衍射光栅层13的上端面在同一水平面上；衍射光栅层13和抗反射层上自下至上依次覆盖有第二包层30、接触层31和p-金属电极层40，基板10下表面镀有n-金属电极层41，抗反射层的一端镀上抗反射镀膜层43，另一端镀上高反射镀膜层42。参照图3所示，端面刻蚀区15的长度L1为15μm～50μm；端面刻蚀区15内的光波导层20的上表面距有源区底面的垂直距离L2为0μm～1μm，光波导层20的厚度Dq为300nm～500nm。本实施例中，本技术的芯片定义出光端反射光的功率为P输入功率，经刻蚀区域反向传输L1后的功率为P输出功率。根据测量P输入功率、P输出功率和光功率损耗公式：计算出了不同L2深度下光损耗结果，如图4所示。在L2范围(0nm-1000nm)内，出光端反射光反向传输L1距离后到达有源区的光损耗都均已达到了15dB，达到了反射光光损耗要求，实现了抗反射效果。图2a至图2d是本实施方案通过刻蚀与MOCVD生长技术实现抗反射激光器制造工序流程框图，本技术的制备工艺包括四个工序：工序一：端面刻蚀工艺，参见图2a，在已经制作好的grating表面用等离子体增强型化学气相沉积的方法(PECVD)沉积一层端面刻蚀的掩模层14，掩模层的材料为Si3N4或SiO2，然后采用光刻技术将需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种25G抗反射分布反馈式激光器，其特征在于，包括基板(10)，所述基板(10)上设置有有源区(11)和抗反射层，所述有源区(11)上自下至上依次设置有第一包层(12)和衍射光栅层(13)，所述抗反射层包括光波导层(20)和设置在光波导层(20)上的InP层(21)，光波导层(20)的上端面低于有源区(11)的下端面，抗反射层的上端面与衍射光栅层(13)的上端面在同一水平面上。/n

【技术特征摘要】
1.一种25G抗反射分布反馈式激光器，其特征在于，包括基板(10)，所述基板(10)上设置有有源区(11)和抗反射层，所述有源区(11)上自下至上依次设置有第一包层(12)和衍射光栅层(13)，所述抗反射层包括光波导层(20)和设置在光波导层(20)上的InP层(21)，光波导层(20)的上端面低于有源区(11)的下端面，抗反射层的上端面与衍射光栅层(13)的上端面在同一水平面上。


2.根据权利要求1所述的一种25G抗反射分布反馈式激光器，其特征在于，所述光波导层(20)的厚度Dq为300nm～500nm。


3.根据权利要求1所述的一种25G抗反射分布反馈式激光器，其特征在于，所述光波导层(20)的上端面距有源区(11)底面的...

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