掩埋结构半导体激光器及其制备方法技术

本公开提供一种掩埋结构半导体激光器及其制备方法，方法包括：在衬底上依次叠设生长有源层和盖层；在盖层上制作介质掩模；根据介质掩模在盖层上覆盖的掩模图形，刻蚀掩模图形以外区域的盖层和有源层至衬底，暴露部分衬底并形成一固定结构；在固定结构相对两侧暴露部分衬底的区域生长掩埋结构；去除部分介质掩模，暴露部分盖层；在掩埋结构和暴露的盖层上生长接触层，以使接触层包围剩余的介质掩模形成凹陷部。该制备方法通过普通的接触光刻工艺制作，有效降低了半导体激光器的工艺复杂度，同时减少了半导体激光器的制作成本。同时减少了半导体激光器的制作成本。同时减少了半导体激光器的制作成本。

【技术实现步骤摘要】
掩埋结构半导体激光器及其制备方法


[0001]本公开涉及光电子器件
，更具体地，涉及掩埋结构半导体激光器及其制备方法及其半导体激光器。

技术介绍

[0002]掩埋结构半导体激光器具有阈值电流低、发光效率高、功耗小及特征温度高等优点，在光纤通信系统中有重要的应用价值。在多数应用掩埋结构半导体激光器的场景中，要求激光器具有单纵模工作特性，为此通常需要在激光器中制作光栅结构。常见的光栅制作技术包括电子束曝光及全息曝光等，这些制作技术通常需要专门的设备，因此在较大程度上增加了激光器制作的工艺复杂度，使得掩埋结构半导体激光器具有较高的制作成本。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本公开提供了掩埋结构半导体激光器及其制备方法及其半导体激光器，以解决上述问题。
[0004]本公开的一个方面提供了掩埋结构半导体激光器及其制备方法，包括：在衬底上依次叠设生长有源层和盖层；在盖层远离有源层一端的表面制作介质掩模；根据介质掩模在盖层上覆盖的掩模图形，刻蚀掩模图形以外区域的盖层和有源层至衬底，暴露部分衬底并形成一固定结构；在固定结构相对的两侧生长掩埋结构；去除部分介质掩模，暴露部分盖层；在掩埋结构和暴露的盖层上生长接触层，以使接触层包围剩余的介质掩模形成凹陷部。
[0005]可选地，采用氢氟酸或干刻的方法去除部分介质掩模。
[0006]可选地，在盖层上制作呈条形状覆盖的介质掩模，去除部分介质掩模后，剩余的介质掩模呈矩形状且间隔排列在盖层上。
[0007]可选地，采用接触光刻工艺在盖层上制作介质掩模。
[0008]可选地，方法还包括：在衬底和有源层之间制备缓冲层。
[0009]可选地，介质掩模的材料为SiO2或SiN。
[0010]可选地，掩埋结构为反向PN结结构，或，掩埋结构采用半绝缘半导体材料。
[0011]可选地，衬底的材料可以采用InP、GaAs或GaN；缓冲层的材料为InP。
[0012]可选地，有源层的材料为InGaAsP或InGaAlAs，盖层的材料为InP。
[0013]本公开另一方面提供一种掩埋结构半导体激光器，包括：
[0014]衬底，以及依次叠设于衬底上的缓冲层、有源层、盖层、介质掩模和接触层；其中，缓冲层、有源层、盖层被刻蚀至衬底，暴露部分衬底并形成一固定结构；固定结构相对的两侧设置有掩埋结构；介质掩模设于盖层远离有源层一端的表面；接触层包围介质掩模形成凹陷部。
[0015]在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0016]该制备方法通过在接触层材料生长前采用普通接触光刻技术制作介质掩膜以达成单纵模工作，有效降低了激光器的制作难度，同时使得掩埋结构半导体激光器的制作成
本降低。
附图说明
[0017]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0018]图1示意性示出了根据本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器制备方法的流程图。
[0019]图2A示意性示出了根据本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器的初始材料结构示意图；
[0020]图2B示意性示出了根据本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器在制备过程中根据掩模图形刻蚀后的示意图；
[0021]图2C示意性示出了根据本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器的掩模结构的生长示意图；
[0022]图2D示意性示出了根据本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器中介质掩模被部分去除的结构示意图；
[0023]图2E示意性示出了根据本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器的接触层的生长示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]10
‑
衬底；20
‑
有源层；30
‑
盖层；40
‑
介质掩模；41
‑
剩余的介质掩模；50
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掩埋结构；60
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接触层；61
‑
凹陷部。
具体实施方式
[0026]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0027]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0028]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0029]图1示意性示出了本公开实施例提供的一种掩埋结构半导体激光器制备方法的流程图，图2A
‑
图2E示意性示出了本公开实施例提供的掩埋结构半导体激光器制备方法各操作对应的结构图。
[0030]如图1所示，结合图2A
‑
图2E，该制备方法例如可以包括操作操作S101～操作S105。
[0031]在操作S101，在衬底10上依次叠设生长有源层20、盖层30和介质掩模40。
[0032]在本公开的一实施例中，可以在盖层30的中心位置处制作呈条形状覆盖的介质掩
模40。此外，可以采用接触光刻工艺在盖层30上制作介质掩模40，有效降低器件制作难度和制作成本。制备得到的结构如图2A所示。
[0033]在操作S102，根据介质掩模40在盖层30上覆盖的掩模图形，刻蚀掩模图形以外区域的盖层30和有源层20至衬底10。
[0034]在本公开的一实施例中，有源层和盖层被部分刻蚀后，暴露部分衬底10并形成一固定结构；可以将该固定结构设置为底部宽、顶部窄的梯形结构，也可以根据实际需要将盖层30和有源层20刻蚀为其他形状的结构，在此不做限定。制备得到的结构如图2B所示。
[0035]在操作S103，在固定结构相对的两侧生长掩埋结构50。
[0036]在本公开的一实施例中，有源层和盖层被部分刻蚀后，需严格清洗器件表面后再在衬底上生长掩埋结构50。此外，掩埋结构50为反向PN结结构，或，掩埋结构50采用半绝缘半导体材料。制备得到的结构如图2C所示。
[0037]在操作S104，去除部分介质掩模40，暴露部分盖层30。
[0038]在本公开的一实施例中，可以采用氢氟酸或干刻的方法去除部分介质掩模40。
[0039]剩余的介质掩模41宽度为w，各剩余的介质掩模41之间的宽度为d，w和d均为微米量级，其数值范围可根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掩埋结构半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：在衬底(10)上依次叠设生长有源层(20)、盖层(30)和介质掩模(40)；根据所述介质掩模(40)在所述盖层(30)上覆盖的掩模图形，刻蚀所述掩模图形以外区域的所述盖层(30)和有源层(20)至所述衬底(10)，暴露部分所述衬底(10)并形成一固定结构；在所述固定结构相对的两侧生长掩埋结构(50)；去除部分所述介质掩模(40)，暴露部分所述盖层(30)；在所述掩埋结构(50)和暴露的所述盖层(30)上生长接触层(60)，以使所述接触层(60)包围剩余的所述介质掩模(40)形成凹陷部(61)。2.根据权利要求2所述的掩埋结构半导体激光器的制备方法，其特征在于，在所述盖层(30)上制作呈条形状覆盖的所述介质掩模(40)，去除部分所述介质掩模(40)后，所述剩余的介质掩模(41)呈矩形状且间隔排列在所述盖层(30)上。3.根据权利要求1所述的掩埋结构半导体激光器的制备方法，其特征在于，采用接触光刻工艺在所述盖层(30)上制作所述介质掩模(40)。4.根据权利要求1所述的掩埋结构半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述衬底(10)和所述有源层(20)之间制备缓冲层。5.根据权利要求1所述的掩埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁松，郭竟，朱旭愿，李振宇，
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：