电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，包括：在衬底表面上依次生长缓冲层和有源层，其中，有源层包括第一有源层和作为激光器区有源层的第二有源层；刻蚀掉第一有源层，并对接生长调制器区有源层；在作为激光器区有源层的第二有源层上制作光栅；在调制器区有源层上和作为激光器区有源层的第二有源层上依次生长包层和接触层，并利用包层和接触层制作脊型波导；刻蚀掉脊型波导两侧的调制器区有源层，得到刻蚀后剩余的调制器区有源层；刻蚀掉调制器区和激光器区之间的接触层，并进行氦离子注入，形成电隔离沟；制作调制器区和激光器区的P型电极，以及对衬底背面进行减薄后制作N型电极。进行减薄后制作N型电极。进行减薄后制作N型电极。

【技术实现步骤摘要】
电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法


[0001]本专利技术涉及光电子器件领域，特别涉及一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法。

技术介绍

[0002]随着电吸收调制激光器(EML)在光通信系统中的广泛应用，以及人们对光通信系统中数据传输和处理的要求越来越高，也就对EML激光器芯片的性能提出了更高的要求，特别是调制器和激光器之间的电隔离，直接影响着EML激光器芯片的光谱的线宽和EML激光器芯片之间的热串扰。通常的电隔离采用刻蚀去掉激光器和调制器之间的接触层，并进行氦离子注入，实现两个功能器件之间的电隔离，其隔离电阻能够达到几十千欧姆量级。几十千欧的隔离度不能有效地阻止激光器和调制器之间的热串扰和电串扰，仅能获得大于100MHz的线宽。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为了避免激光器和调制器之间的热串扰和电串扰带来的不利影响，本专利技术提供了一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，以实现其大于200千欧姆的隔离电阻，有效地实现热隔离和电隔离，提高电吸收调制激光器芯片的光谱线宽的性能。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，包括：在衬底表面上依次生长缓冲层和有源层，其中，有源层包括第一有源层和作为激光器区有源层的第二有源层；刻蚀掉第一有源层，并对接生长调制器区有源层；在作为激光器区有源层的第二有源层上制作光栅；在调制器区有源层上和作为激光器区有源层的第二有源层上依次生长包层和接触层，并利用包层和接触层制作脊型波导；刻蚀掉脊型波导两侧的调制器区有源层，得到刻蚀后剩余的调制器区有源层；刻蚀掉调制器区和激光器区之间的接触层，并进行氦离子注入，形成电隔离沟；制作调制器区和激光器区的P型电极，以及对衬底背面进行减薄后制作N型电极。
[0005]根据本专利技术的实施例，其中，调制器区有源层的带隙波长小于作为激光器区有源层的第二有源层的带隙波长。
[0006]根据本专利技术的实施例，其中，得到刻蚀后剩余的调制器区有源层分别位于脊型波导的两侧；每一侧得到刻蚀后剩余的调制器区有源层的宽度大于脊型波导的宽度。
[0007]根据本专利技术的实施例，其中，有源层包括光栅层和多量子阱；有源层的最上部为光栅层，用于制作光栅材料；光栅层下为多量子阱。
[0008]根据本专利技术的实施例，其中，光栅层为InGaAsP；多量子阱为相同的材料，为InGaAsP或者InGaAlAs。
[0009]根据本专利技术的实施例，其中，多量子阱包括第一分别限制层、第二分别限制层及第一分别限制层和第二分别限制层之间的多量子阱层。
[0010]根据本专利技术的实施例，其中，调制器区有源层包括多个层叠设置的量子阱，量子阱
为相同的材料，为InGaAsP或者InGaAlAs。
[0011]根据本专利技术的实施例，其中，量子阱包括第三分别限制层、第四分别限制层及第三分别限制层和第四分别限制层之间的多量子阱层。
[0012]根据本专利技术的实施例，其中，包层为P型掺杂的InP层，厚度为1.5～1.8μm；接触层为P型掺杂的InGaAs层，厚度为180～220nm。
[0013]根据本专利技术的实施例，其中，刻蚀包括电感耦合等离子体刻蚀、干法刻蚀。
[0014]根据本专利技术提供的一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，通过采用刻蚀去掉调制器区脊型波导两侧的有源层，再刻蚀掉调制器区和激光器区两个功能区之间的接触层及进行氦离子注入，能够实现大于200千欧姆的电隔离度，避免调制器和激光器之间的热串扰和电串扰带来的不利影响，有效地实现热隔离和电隔离，获得小于9MHz的线宽，提高电吸收调制激光器芯片的光谱线宽的性能。
附图说明
[0015]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法流程示意图；
[0016]图2示意性示出了根据本专利技术实施例的电吸收调制激光器各功能区实现电隔离的结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、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，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0018]为了避免电吸收调制激光器各功能区之间的电串扰和热串扰对其的不利影响，实现大于200千欧姆的电隔离度，提高电吸收调制激光器芯片的光谱线宽的性能，本专利技术提供了一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法。实现电隔离的电吸收调制激光器结构以及其具体实现方法流程可参照图1和图2。
[0019]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法流程示意图；图2示意性示出了根据本专利技术实施例的电吸收调制激光器各功能区实现电隔离的结构示意图。结合图1及图2对该实现方法作具体说明。
[0020]结合图1和图2所示，该实现方法包括操作S101～S107。
[0021]在操作S101，在衬底表面上依次生长缓冲层和有源层，其中，有源层包括第一有源层和作为激光器区有源层的第二有源层。
[0022]在本专利技术的实施例中，电吸收调制激光器包括激光器部分(LD)和电吸收调制器部分(EAM)，在衬底10上分别刻出激光器部分和电吸收调制器部分的掩膜图形。
[0023]根据本专利技术的实施例，刻出激光器部分和电吸收调制器部分的掩膜图形后，同时外延生长缓冲层20和有源层。其中，衬底10和缓冲层20可以为InP基材料体系。
[0024]根据本专利技术的实施例，有源层包括第一有源层和作为激光器区有源层的第二有源层30，其中，第一有源层为激光器区之外的有源层，包括调制器部分和调制器与激光器之间的部分。
[0025]根据本专利技术的实施例，第一有源层和作为激光器区有源层的第二有源层30为同一
有源层，包括光栅层和量子阱，最上部为光栅层，用于制作光栅；光栅层下为多量子阱，包括第一分别限制层、第二分别限制层及第一分别限制层和第二分别限制层之间的多量子阱层。其中，第一分别限制层为量子阱中上分别限制层，第二分别限制层为量子阱中下分别限制层。
[0026]根据本专利技术的实施例，光栅层为InGaAsP；量子阱为相同的材料，为InGaAsP或者InGaAlAs。量子阱有源层至少包括一层量子阱有源层和势垒层。
[0027]在操作S102，刻蚀掉第一有源层，并对接生长调制器区有源层。
[0028]根据本专利技术的实施例，通过二氧化硅掩膜选择性腐蚀去掉激光器区之外的有源层，即第一有源层之后，利用对接技术进行调制器区的外延生长，与激光器区对接生长调制器区有源层40。
[0029]根据本专利技术的实施例，调制器有源层40为多量子阱有源层，多量子阱有源层多个层叠设置的量子阱构成，包括第三分别限制层、第四分别限制层及第三分别限制层和第四分别限制层之间的多量子阱层。其中，第三分别限制层为量子阱中上分别限制层，第四分别限制层为量子阱中下分别限制层。多量子阱有源层为相同的材料，为InGaAsP或者InGaAlAs。多量子阱有源层至少包括一层量子阱有源层和势垒层。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，包括：在衬底表面上依次生长缓冲层和有源层，其中，所述有源层包括第一有源层和作为激光器区有源层的第二有源层；刻蚀掉所述第一有源层，并对接生长调制器区有源层；在所述作为激光器区有源层的第二有源层上制作光栅；在所述调制器区有源层上和所述作为激光器区有源层的第二有源层上依次生长包层和接触层，并利用所述包层和所述接触层制作脊型波导；刻蚀掉所述脊型波导两侧的所述调制器区有源层，得到刻蚀后剩余的调制器区有源层；刻蚀掉所述调制器区和所述激光器区之间的所述接触层，并进行氦离子注入，形成电隔离沟；制作所述调制器区和所述激光器区的P型电极，以及对所述衬底背面进行减薄后制作N型电极。2.根据权利要求1所述的电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，其中，所述调制器区有源层的带隙波长小于所述作为激光器区有源层的第二有源层的带隙波长。3.根据权利要求1所述的电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，其中，所述得到刻蚀后剩余的调制器区有源层分别位于所述脊型波导的两侧；每一侧所述得到刻蚀后剩余的调制器区有源层的宽度大于所述脊型波导的宽度。4.根据权利要求1所述的电吸收调制激光器各功能区电隔离的实现方法，其中，所述有源层包括光栅层和多量子阱；所述有源...

【专利技术属性】
技术研发人员：周代兵，梁松，赵玲娟，王圩，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：