一种半导体激光器的制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体激光器的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在半导体衬底层上形成有源层；在有源层背离半导体衬底层的一侧形成上半导体包层；在上半导体包层背离有源层的一侧形成图形化的掩膜层；形成用于限定脊形区的凹槽，包括：以掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理；刻蚀去除被氧化的上半导体包层。本发明专利技术的制备方法可以同时满足窄线宽的脊型波导的侧壁较好的垂直性和较低的粗糙度。型波导的侧壁较好的垂直性和较低的粗糙度。型波导的侧壁较好的垂直性和较低的粗糙度。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器领域，具体涉及一种半导体激光器的制备方法。

技术介绍

[0002]半导体激光器以半导体材料形成有源区，有源区受激发生电磁辐射，以激射出激光，实现其光学性能。其中，量子点激光器具有低阈值电流、高调制速率、高温度稳定、低线宽增强因子和高抗反射等优异性，成为当前激光领域研究的焦点之一。量子点激光器可用于窄线宽光纤激光器或固体激光器的泵浦，也可用于相干光通信，传感等领域。
[0003]量子点激光器中的核心部分是光学增益芯片，用来提供光学增益。为更好地实现对增益芯片的有源区内的载流子及光波的限制，常在该增益芯片的半导体外延片上刻蚀出脊型波导，以脊型波导的顶部作为电流注入位置。为了实现激光的单模输出以及波长的稳定输出，脊型波导的宽度需要做到足够窄。以GaAs基量子点激光器为例，对于窄波导的量子点激光器增益芯片的加工，通常工业中有两种加工方式，一种是使用湿法刻蚀，例如，使用硫酸与双氧水的混合溶液或者磷酸与双氧水的混合溶液进行蚀刻，湿法刻蚀为各向同性刻蚀，在刻蚀过程中会发生侧向刻蚀，最终导致刻蚀后的形状与掩膜的形状不一致，不能用于制作窄线宽的脊型波导；另外一种是使用干法刻蚀，例如，使用氯化硼、氩气或氯气产生的等离子体轰击刻蚀区，干法刻蚀是各向异性的刻蚀技术，由于在各个方向上的刻蚀速度不同，因而具有良好的准直性，可以应用于制作窄线宽的脊型波导，但是，由于干法刻蚀中等离子体具有较高的能量，等离子体轰击后会在材料表面产生较大的粗糙度，直接影响芯片晶圆加工的过程的良率和芯片的可靠性。
[0004]综上，现有技术的制备方法不能同时满足窄线宽的脊型波导的侧壁较好的垂直性和较低的粗糙度。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的制备方法不能同时满足窄线宽的脊型波导的侧壁较好的垂直性和较低的粗糙度的缺陷，从而提供一种半导体激光器的制备方法。
[0006]本专利技术提供一种半导体激光器的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在半导体衬底层上形成有源层；在有源层背离半导体衬底层的一侧形成上半导体包层；在上半导体包层背离有源层的一侧形成图形化的掩膜层；形成用于限定脊形区的凹槽，包括：以掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理；刻蚀去除被氧化的上半导体包层。
[0007]可选的，氧化处理的步骤包括：采用氧等离子体对上半导体包层进行氧化。
[0008]可选的，氧等离子体形成采用的工艺参数包括：源射频功率大于或等于100W。
[0009]可选的，氧等离子体形成采用的工艺包括电感耦合等离子体工艺，工艺参数包括：偏置射频功率为30W～100W。
[0010]可选的，刻蚀去除被氧化的上半导体包层的工艺包括湿法刻蚀工艺。
[0011]可选的，形成用于限定脊形区的凹槽的过程中，重复执行对上半导体包层进行氧化处理、以及刻蚀去除被氧化的上半导体包层的步骤。
[0012]可选的，脊形区的宽度为1.5μm～5μm。
[0013]可选的，半导体激光器的制备方法还包括：在形成掩膜层之前，在上半导体包层背离有源层的一侧表面形成接触层；在上半导体包层背离有源层的一侧形成图形化的掩膜层的步骤为：在接触层背离上半导体包层的一侧形成图形化的掩膜层；形成用于限定脊形区的凹槽的方法还包括：以掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理之前，以掩膜层为掩膜对接触层进行氧化处理；刻蚀去除被氧化的接触层。
[0014]可选的，以掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理之前，重复执行对接触层进行氧化处理、以及刻蚀去除被氧化的接触层的步骤。
[0015]可选的，形成上半导体包层的步骤包括：在有源层背离半导体衬底层的一侧依次形成上波导层和上限制层；以掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理、刻蚀去除被氧化的上半导体包层的过程包括：以掩膜层为掩膜对上限制层进行氧化处理；刻蚀去除被氧化的上限制层。
[0016]可选的，以掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理、刻蚀去除被氧化的上半导体包层的过程还包括：以掩膜层为掩膜对上波导层进行氧化处理；刻蚀去除被氧化的上波导层。
[0017]可选的，在上半导体包层背离有源层的一侧形成图形化的掩膜层的工艺包括：在上半导体包层背离有源层的一侧形成初始掩膜层；对初始掩膜层进行图形化处理形成掩膜层。
[0018]可选的，半导体激光器的制备方法还包括：形成凹槽之后，去除掩膜层。
[0019]本专利技术的半导体激光器的制备方法具有以下有益效果：
[0020]1.本申请的半导体激光器的制备方法，以所述掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理，之后再刻蚀去除被氧化的上半导体包层。以所述掩膜层为掩膜对上半导体包层进行氧化处理的过程中，被氧化的区域受到掩膜层的限制，被氧化的上半导体包层的材料和被掩膜层覆盖的上半导体包层的材料不同，能使得在刻蚀去除被氧化的上半导体包层的过程中，对被氧化的上半导体包层和被掩膜层覆盖的上半导体包层具有较大的刻蚀选择比，刻蚀去除被氧化的上半导体包层的位置也能精确的限定，降低脊形区的侧刻蚀的程度。其次，在刻蚀去除被氧化的上半导体包层的过程中，对被氧化的上半导体包层和被掩膜层覆盖的上半导体包层具有较大的刻蚀选择比，避免在形成凹槽的过程中直接用高能量的等离子体轰击，这样使得形成的凹槽的侧壁的粗糙度降低。
[0021]2.本申请的半导体激光器的制备方法，采用氧等离子体对上半导体包层进行氧化，具有良好的准直性；氧等离子体在轰击刻蚀区的同时，与刻蚀区的材料发生氧化反应，操作方便，耗时时间短。
[0022]3.本申请的半导体激光器的制备方法，采用湿法刻蚀工艺去除被氧化的上半导体包层，能够减小对未氧化的材料表面的损伤，实现较小的粗糙度，有利于提高半导体激光器的可靠性。
[0023]4.本申请的半导体激光器的制备方法，形成用于限定脊形区的凹槽的过程中重复执行对上半导体包层进行氧化处理、以及刻蚀去除被氧化的上半导体包层的步骤，可以使
得每次进行氧化处理的部分上半导体包层的厚度较小，有利于对该部分厚度的上半导体包层进行充分氧化，并且，在刻蚀去除被氧化的上半导体包层的过程中，每次去除的厚度较小，这样容易去除，进一步降低高能量的刻蚀损伤或降低侧刻蚀的程度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
[0025]图1为本专利技术实施例的半导体激光器的制备方法的流程图；
[0026]图2至图6为本专利技术一实施例的半导体激光器制备过程的结构示意图；
[0027]图7至图11为本专利技术另一实施例的半导体激光器制备过程的结构示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]100
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半导体衬底层；200
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下半导体包层；300
‑
有源层；400
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的制备方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层上形成有源层；在所述有源层背离所述半导体衬底层的一侧形成上半导体包层；在所述上半导体包层背离所述有源层的一侧形成图形化的掩膜层；形成用于限定脊形区的凹槽，包括：以所述掩膜层为掩膜对所述上半导体包层进行氧化处理；刻蚀去除被氧化的上半导体包层。2.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氧化处理的步骤包括：采用氧等离子体对所述上半导体包层进行氧化。3.根据权利要求2所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述氧等离子体形成采用的工艺参数包括：源射频功率大于或等于100W；优选的，所述氧等离子体形成采用的工艺包括电感耦合等离子体工艺，工艺参数包括：偏置射频功率为30W～100W。4.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述刻蚀去除被氧化的上半导体包层的工艺包括湿法刻蚀工艺。5.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，形成用于限定脊形区的凹槽的过程中，重复执行对所述上半导体包层进行氧化处理、以及刻蚀去除被氧化的上半导体包层的步骤。6.根据权利要求1所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，所述脊形区的宽度为1.5μm～5μm。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的半导体激光器的制备方法，其特征在于，还包括：在形成所述掩膜层之前，在所述上半导体包层背离所述有源层的一侧表面形成接触层；在所述上半导体包层背离所述有源层的一侧形成图形化的掩膜层的步骤为：在所述接触层背离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：发明
国别省市：