一种半导体激光器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体激光器及其制作方法，该方法包括：在衬底的第一表面上形成外延层，制得外延片；在外延片上形成脊形图形掩膜层；将形成脊形图形掩膜层的外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀；通入第二气体，在外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层；去除外延片上的脊形图形掩膜层；其中，保护气及第二气体为非含氧气体。通过将形成脊形图形掩膜层的外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀，从而可以使得外延层在刻蚀时，刻蚀面及刻蚀壁不会被氧化；且在刻蚀完成后，在外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层，可以进一步通过防氧化层将刻蚀面及刻蚀壁遮盖的方式防止外延片在拿出反应室后刻蚀面及刻蚀壁被空气氧化。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器及其制作方法
本专利技术涉及激光器
，具体涉及一种半导体激光器及其制作方法。
技术介绍
半导体激光器是一种重要的光电器件，在工业、国防等领域具有广泛的应用。半导体激光器的侧向波导结构包括增益波导结构、脊型波导结构、掩埋波导结构等，其中最常见是脊型波导结构。传统的脊型波导结构的制作方法如下：半导体激光器晶圆片生长完成后，进行光刻得到光刻胶掩膜，然后使用湿法腐蚀外延层制作脊型结构，最后再去掉光刻胶。传统的脊型波导结构的制作方法存在如下问题：半导体激光器的波导层和限制层通常采用含铝材料(如AlGaAs，AlGaInP等)等易氧化的材料，在使用湿法腐蚀制作脊型会导致含Al材料暴露在溶液以及空气中，导致含Al材料发生氧化。当半导体激光器处于工作状态时，在热、光、电的刺激下，这些氧原子可能会向半导体激光器的发光区移动，引发器件失效。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器及其制作方法，以解决传统脊型波导结构制作方法会导致易氧化材料在制作过程中容易发生氧化的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器的制作方法，包括：在衬底的第一表面上形成外延层，制得外延片；在外延片上形成脊形图形掩膜层；将形成脊形图形掩膜层的外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀；通入第二气体，在外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层；去除外延片上的脊形图形掩膜层；其中，保护气及第二气体为非含氧气体。可选地，将形成脊形图形掩膜层的外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀，包括：将形成脊形图形掩膜层的外延片置于具有第一预设温度、第一预设流量的保护气的MOCVD反应室中进行刻蚀，刻蚀气体为CBr4或CCl4。可选地，第一预设温度的范围为650℃－850℃，保护气为AsH3，第一预设流量为10sccm－300sccm，刻蚀气体通过H2载入，刻蚀气体的流量为100sccm－1000sccm。可选地，在通入第二气体，在外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层之前，半导体激光器的制作方法还包括：关闭刻蚀气体，将反应室的温度调节至第二预设温度，将保护气的流量调节至第二预设流量。可选地，第二气体为TMGa，第二预设温度为500℃－700℃，第二预设流量为10sccm-120sccm。可选地，半导体激光器的制作方法还包括：在外延片上形成绝缘层，并制作电极。可选地，掩膜层的材料为SiN，在外延片上形成脊形图形掩膜层，包括：利用PECVD在外延片的第一表面沉积SiN；利用光刻、刻蚀将脊形图形转移到SiN上，形成脊形图形掩膜层。可选地，外延层包括自下而上的缓冲层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层、接触层，在衬底的第一表面上形成外延层，包括：将衬底放入MOCVD反应室内，逐层生长缓冲层、下限制层、下波导层、有源层、上波导层、上限制层、接触层。可选地，外延片刻蚀的深度至上限制层。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种半导体激光器，包括：衬底；外延层，设置在衬底上，外延层包括脊形波导结构；防氧化层，设置在脊形波导结构的外表面，脊形波导结构和防氧化层通过如第一方面或第一方面任意实施方式中的半导体的激光器的制作方法形成。本专利技术实施例提供的半导体激光器及其制作方法，通过在衬底的第一表面上形成外延层，制得外延片，在外延片上形成脊形图形掩膜层，将形成脊形图形掩膜层的外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀，其中，保护气为非含氧气体，从而可以使得外延层在刻蚀时，刻蚀面及刻蚀壁不会被氧化；且在刻蚀完成后，通入第二气体，在外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层，其中，第二气体为非含氧气体，可以进一步通过防氧化层将刻蚀面及刻蚀壁遮盖的方式防止外延片在拿出反应室后并进行后续工序过程中刻蚀面及刻蚀壁被空气氧化，从而减少半导体激光器工作过程中氧杂质向发光区扩散的可能性，提升半导体激光器的寿命与可靠性，从而解决传统脊型波导结构制作方法会导致易氧化材料在制作过程中容易发生氧化的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例的半导体激光器的制作方法的流程图；图2示出了本专利技术实施例的在衬底的第一表面上形成外延层后的半导体激光器的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例的制得脊形图形掩膜层后的半导体激光器的结构示意图；图4示出了本专利技术实施例的刻蚀后的半导体激光器的结构示意图；图5示出可本专利技术实施例的生长防氧化层后的半导体激光器的结构示意图；图6示出了本专利技术实施例的去除外延片上脊形图形掩膜层后的半导体激光器的结构示意图；图7示出了本专利技术实施例的在外延片上形成绝缘层及电极后的半导体激光器的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种半导体激光器的制作方法，如图1所示，包括：S101.在衬底11的第一表面上形成外延层，制得外延片；具体地，可通过外延生长、溅射、光刻、刻蚀等的方式在衬底11的第一表面形成外延层，制得外延片的结构如图2所示。外延层可以具体包括自下而上的缓冲层12、下限制层13、下波导层14、有源层15、上波导层16、上限制层17、接触层18。有源层15可以包括自下而上的下量子垒层151、量子阱层152、上量子垒层153。S102.在外延片上形成脊形图形掩膜层19；具体地，为了制得脊形波导结构，可以在外延片上先形成一层含脊形图形的掩膜层，然后通过刻蚀的方式制得脊形波导结构。可通过外延生长、沉积、溅射、光刻、刻蚀等的方式在外延片上形成脊形图形掩膜层19，制得脊形图形掩膜层的结构如图3所示。S103.将形成脊形图形掩膜层19的外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀；其中，保护气为非含氧气体。具体地，外延层中的上波导层16和上限制层17中通常含有Al，为了防止外延层刻蚀至上限制层17时，上限制层17中的Al被氧化，可将外延片刻蚀的步骤放入具有保护气的反应室中进行，从而使得上限制层17的刻蚀面和刻蚀壁处于无氧环境，从而上限制层17中的Al不会被氧化，刻蚀后的外延片中的上限制层17及接触层18中即形成了脊形波导结构，刻蚀后的外延片的结构如图4所示。S104.通入第二气体，在外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层20；其中，第二气体为非含氧气体。具体地，刻蚀完成后，需要将外延片从反应室中取出，再进行后续的工序，如果刻蚀完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器的制作方法，其特征在于，包括：/n在衬底的第一表面上形成外延层，制得外延片；/n在所述外延片上形成脊形图形掩膜层；/n将形成所述脊形图形掩膜层的所述外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀；/n通入第二气体，在所述外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层；/n去除所述外延片上的所述脊形图形掩膜层；其中，所述保护气及第二气体为非含氧气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底的第一表面上形成外延层，制得外延片；
在所述外延片上形成脊形图形掩膜层；
将形成所述脊形图形掩膜层的所述外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀；
通入第二气体，在所述外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层；
去除所述外延片上的所述脊形图形掩膜层；其中，所述保护气及第二气体为非含氧气体。


2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制作方法，其特征在于，所述将形成所述脊形图形掩膜层的所述外延片置于具有保护气的反应室中进行刻蚀，包括：
将形成所述脊形图形掩膜层的所述外延片置于具有第一预设温度、第一预设流量的保护气的MOCVD反应室中进行刻蚀，刻蚀气体为CBr4或CCl4。


3.根据权利要求2所述的半导体激光器的制作方法，其特征在于，
第一预设温度的范围为650℃－850℃，保护气为AsH3，第一预设流量为10sccm－300sccm，刻蚀气体通过H2载入，刻蚀气体的流量为100sccm－1000sccm。


4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制作方法，其特征在于，在所述通入第二气体，在所述外延片的刻蚀面及刻蚀壁上生长防氧化层之前，还包括：
关闭刻蚀气体，将所述反应室的温度调节至第二预设温度，将所述保护气的流量调节至第二预设流量。


5.根据权利要求4所述的半导体激光器的制作方...

【专利技术属性】
技术研发人员：程洋，王俊，谭少阳，苟于单，
申请(专利权)人：四川大学，苏州长光华芯光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51