一种双波长单片集成二极管及其制作方法技术

一种双波长单片集成二极管及其制作方法，利用对接生长的方式，采用三次外延生长来实现三段式的结构，从而实现双波长的单片集成的超辐射发光二极管，其利用光致发光谱波长更长的多量子阱MQW1作为公共吸收区，两端分别集成不同波长的多量子阱MQW1，多量子阱MQW2来作为有源增益区。还提供一种采用上述方法制作的双波长单片集成二极管。采用本发明专利技术制作的边发射的超辐射发光二极管，在波导方向生长不同能带间隙的波长的材料，可以实现分开生长，而且不存在晶格匹配的问题，可以实现低波纹效应、宽光谱、大功率、多波长的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种双波长单片集成二极管及其制作方法
本专利技术属于半导体发光器件领域，涉及光电子器件的制造工艺，更具体地，涉及一种双波长的单片集成的自发辐射发光二极管器件的结构及其工艺制作方法。
技术介绍
超辐射发光二极管(SuperluminescentEmittingDiode,SLEDorSLD)是一种自发辐射的单程放大的光电子器件，超辐射为可以放大的自发辐射(ASE)，是增益介质在强激发状态下的一种定向辐射现象，在正向电流注入时，有源区的电子跃迁到价带后与空穴复合产生释放光子，这种自发辐射的光子在单程腔长内传播后增益，从而达到单程增益放大的效果。超辐射发光二极管的光电特性的性能介于激光器LD和发光二极管LED之间，与普通的LED相比，SLD/SLED能够提高光谱宽度，提供更高的输出功率，SLD/SLED的输出光有低相干性和较宽光谱。由于超辐射发光二极管的这种宽光谱、短相干的特性，使得在很多领域都有超辐射发光二极管的应用，例如光纤陀螺仪和传感仪。然而现有的多波长SLD/SLED光源受光源体积以及结构设计的限制，在很多集成度要求高的器件上不适用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长单片集成二极管，所述二极管为超辐射发光二极管芯片，包括衬底和在衬底上依次生长的有源区下光限制层、有源区、有源区上光限制层；其特征在于：所述有源区包括第一有源区和第二有源区，所述第一有源区具有采用第一能带间隙的波长材料形成的第一多量子阱区域MQW1；所述第二有源区上具有采用第二能带间隙的波长材料形成的第二多量子阱区域MQW2；/n其中，第二能带间隙大于第一能带间隙；/n所述第一有源区和第二有源区采用二次外延的对接生长方式制作形成；/n所述第一多量子阱区域MQW1包括吸收区MQW1和有源增益区MQW1；所述第二多量子阱区域MQW2包括有源增益区MQW2；所述吸收区MQW1位于所述有源...

【技术特征摘要】
1.一种双波长单片集成二极管，所述二极管为超辐射发光二极管芯片，包括衬底和在衬底上依次生长的有源区下光限制层、有源区、有源区上光限制层；其特征在于：所述有源区包括第一有源区和第二有源区，所述第一有源区具有采用第一能带间隙的波长材料形成的第一多量子阱区域MQW1；所述第二有源区上具有采用第二能带间隙的波长材料形成的第二多量子阱区域MQW2；
其中，第二能带间隙大于第一能带间隙；
所述第一有源区和第二有源区采用二次外延的对接生长方式制作形成；
所述第一多量子阱区域MQW1包括吸收区MQW1和有源增益区MQW1；所述第二多量子阱区域MQW2包括有源增益区MQW2；所述吸收区MQW1位于所述有源增益区MQW1和有源增益区MQW2之间的波导光路上。


2.如权利要求1所述的一种双波长单片集成二极管，其特征在于：所述有源区上光限制层的上方依次设置有生长间隔层、腐蚀停止层、包覆层、欧姆接触层。


3.如权利要求2所述的一种双波长单片集成二极管，其特征在于：所述第一有源区上第一多量子阱区域MQW1上未覆盖欧姆接触层的部分作为所述吸收区MQW1，覆盖有欧姆接触层的部分作为所述有源增益区MQW1；所述第二有源区上第二多量子阱MQW2覆盖有欧姆接触层以作为有源增益区MQW2。


4.如权利要求3所述的一种双波长单片集成二极管，其特征在于：所述欧姆接触层上设置有第一金属电极层；所述衬底背面设置有第二金属电极层；芯片两侧镀有AR增透膜。


5.如权利要求1-4中任一项所述的一种双波长单片集成二极管，其特征在于：第一多量子阱区域MQW1对应的光致发光谱波长λ1=1550nm；第二多量子阱区域MQW2对应的光致发光谱波长λ2=1310nm。


6.如权利要求2-4中任一项所述的一种双波长单片集成二极管，其特征在于：所述衬底为n型InP衬底；所述间隔层为InP间隔层；所述腐蚀停止层为InGaAsP；所述包覆层为InP、所述欧姆接触层为InGaAs。


7.如权利要求6所述的一种双波长单片集成二极管，其特征在于：所述有源增益区MQW1、吸收区MQW1和有源增益区MQW2形成的波导光路为脊行双沟结构的弯曲波导。


8.一种双波长单片集成二极管的制作方法，所述二极管为超辐射发光二极管，其特征在于包括步骤：
S110、制作一次外延片；在衬底上依次生长有源区下光限制层、第一有源区、有源区上光限制层；该第一有源区上具有采用第一能带间隙的波长材料形成的第一多量子阱区域MQW1；
S120、准备对接生长；在步骤S110中制作的一次外延片上生长第一掩膜，通过刻蚀第一掩膜来暴露第一区域，该第一区域为准备进行对接生长的区域，依次局部选择腐蚀去掉该一次外延片上与该第一区域对应的有源区上光限制层，有源区以及有源区下光限制层；
S130、对接生长二次外延片；通过控制对接生长的气体流量、气体分压，在衬底的第一区域上依次外延生长与该一次外延片对应的有源区下光限制层、第二有源区、有源区上光限制层；该第二有源区上具有采用第二能带间隙的波长材料形成的第二多量子阱区域MQW2；
其中，第二能带间隙大于第一能带间隙；
S140、去除第一掩膜，清洗完成对接生长的二次外延片；
S150、第三次外延生长；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明洋，王任凡，
申请(专利权)人：武汉敏芯半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42