一种高亮度超辐射发光二极管制造技术

超辐射发光二极管属于半导体光电子器件技术领域。现该领域已知超辐射二极管不足之处是输出功率低、光谱窄等缺点，严重限制了这类器件在相关领域中的应用。本发明专利技术之一种高亮度超辐射发光二极管，是通过在传统半导体激光器外延片Ｐ面上，经过光刻、刻蚀等工艺制作锥形光放大区、类Ｓ脊形种子光源区，光隔离槽等，并将它们集成在同一块芯片上，然后通过半导体激光器相关工艺方法制作高亮度超辐射发光二极管。该结构超辐射二极管具有输出功率高、光谱宽、发散角小等优点，对于促进这类器件在相关领域中的应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到半导体器件技术，属于半导体光电子器件

技术介绍
超辐射发光二极管(SLD)与半导体激光器相比有着更宽的发光光谱和更短的相 干长度，可以显著降低由光纤瑞利散射和非线性光克尔效应引起的噪声以及光纤传输模式 噪声；超辐射发光二极管与发光二极管相比具有输出功率高、光纤耦合效率高、响应速度 快及发散角小等优点。由于超辐射发光二极管具备以上优点，因此该类器件在光纤陀螺 (F0G)、光时域反射仪(OTDR)、域网(LAN)、光学相干层析成像技术、光波分复用(WDM)系统、 光处理技术等领域具有广泛的应用前景。然而，目前商用SLD器件的输出功率仅为几mW量 级，而高精度的光纤陀螺需要输出功率为20毫瓦以上的宽光谱光源。因此，限制了该类器 件的广泛应用。 本专利技术针对上述超辐射发光二极管的缺点，在不改变传统外延片结构基础上，提 出了一种高亮度超辐射发光二极管的新结构及相应制作方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，设计一种制作高亮度超辐射发光二极管的结构及相应制作方 法，该结构及相应制作方法具有工艺简单、效果好及成本低的优点。 这种高亮度超辐射发光二极管的特征体现在以下制作步骤(1)首先在传统半导 体激光器外延片P面上光刻出图1中11所标示区域内的图形，光刻出开口角度为4。 -8° 、 长l-3mm、窄口处宽5um的锥形，然后在锥形以外区域刻蚀0. 15-0. 25um，并在被刻蚀后的区 域表面溅射一层0. 2-0. 25um厚的氮化铝绝缘介质膜，此时未被覆盖绝缘介质膜的锥形区 为预留电注入区。(2)在图1中IO所标示的区域，即种子光源区，光刻出脊宽为5um的类S 图形，该图形为两个半径为50-150um的四分之一圆相外切所形成的。然后在类S图形以外 区域刻蚀0. 3-0. 4um，并在被刻蚀后的区域表面溅射0. 2-0. 25um厚的氮化铝绝缘介质膜， 未被覆盖绝缘介质膜的类S脊形区域为预留电注入区。(3)首先在种子光源区光刻出"八" 字形沟槽图形，然后刻蚀l. 1-1. 3um深形成光隔离沟槽，每个沟槽长大于300um，宽10um，两 沟槽距离最近处相距为IO咖，所成角度为135° ，沟槽与光放大区相距10um。在光隔离沟 槽中溅射0.2-0.25um厚的绝缘介质膜。(4)在所制作图形之上制备材料为10nm钛、50nm 铂、200nm金的P面电极。(5)沿着种子光源区与光放大区彼连处光刻出5um的条带，刻蚀 掉钛铂金层形成光放大区与种子光源区的电注入隔离带。(6)N面减薄后在其上制备材料为 25nm镍、200nm金锗、10nm钛、50nm铂、200nm金的N面电极。(7)在出光的前腔面镀透过率 大于99. 9%的增透膜，后腔面镀反射率小于20%的高反射膜。附图说明 为了进一步说明本专利技术的技术特征，以下结合附图来进一步说明，其中图1是带有类S脊形结构的超辐射种子光源区和光放大区结构集成的超辐射二极管示意图。采用 类S脊形的超辐射种子光源区和锥形受激光放大区结构，将种子光源区与光放大区集成在同一芯片上，如说明书附图所示，l为产生种子光的类S脊形结构，脊形上为电注入区；2为 光隔离沟槽；3为锥形电注入区；4为镀有高反射膜的后腔面；5为镀有高增透膜的前腔面； 6为种子光源区与光放大区的连接处，在此处制作光放大区与种子光源区的电隔离带；7为 有源区；8、9均为浅腐蚀区，镀有绝缘介质膜；10为种子光源区；11为由3、8、9构成的光放 大区。以有源层为界，如箭头所指方向，有源层以上是P型掺杂，有源层以下是n型掺杂。具体实施例方式结合图l所示，是(l)首先光刻出图1 中11所标示区域内的图形，光刻出开口角度为4。 -8° 、长l-3mm、窄口处宽5um的锥形，然 后在锥形以外区域刻蚀0. 15-0. 25um，并在被刻蚀后的区域表面溅射一层0. 2-0. 25um厚的 氮化铝绝缘介质膜，此时未被覆盖绝缘介质膜的锥形区为预留电注入区。(2)在图1中10所 标示的区域，即种子光源区，光刻出脊宽为5um的类S图形，该图形为两个半径为50-150um 的四分之一圆相外切所形成的。然后在类S图形以外区域刻蚀0. 3-0. 4um，并在被刻蚀后 的区域表面溅射O. 2-0. 25um厚的氮化铝绝缘介质膜，未被覆盖绝缘介质膜的类S脊形区域 为预留电注入区。(3)首先在种子光源区光刻出"八"字形沟槽图形，然后刻蚀l. l-1.3um 深形成光隔离沟槽，每个沟槽长大于300咖，宽10um，两沟槽距离最近处相距为IO咖，所成 角度为135° ，沟槽与光放大区相距10um。在光隔离沟槽中溅射0. 2-0. 25um厚的绝缘介质 膜。(4)在所制作图形之上制备材料为10nm钛、50nm铂、200nm金的P面电极。(5)沿着种 子光源区与光放大区彼连处光刻出5um的条带，刻蚀掉钛铂金层形成光放大区与种子光源 区的电注入隔离带。(6)N面减薄后在其上制备材料为25nm镍、200nm金锗、10nm钛、50nm 铂、200nm金的N面电极。(7)在出光的前腔面镀透过率大于99. 9%的增透膜，后腔面镀反 射率小于20%的高反射膜。权利要求一种高亮度超辐射发光二极管，其制作方法特征体现在以下步骤(1)首先在传统半导体激光器外延片P面上光刻出图1中11所标示区域内的图形，光刻出开口角度为4°-8°、长1-3mm、窄口处宽5um的锥形，然后在锥形以外区域刻蚀0.15-0.25um，并在被刻蚀后的区域表面溅射一层0.2-0.25um厚的氮化铝绝缘介质膜，此时未被覆盖绝缘介质膜的锥形区为预留电注入区。(2)在图1中10所标示的区域，即种子光源区，光刻出脊宽为5um的类S图形，该图形为两个半径为50-150um的四分之一圆相外切所形成的。然后在类S图形以外区域刻蚀0.3-0.4um，并在被刻蚀后的区域表面溅射0.2-0.25um厚的氮化铝绝缘介质膜，未被覆盖绝缘介质膜的类S脊形区域为预留电注入区。(3)首先在种子光源区光刻出“八”字形沟槽图形，然后刻蚀1.1-1.3um深形成光隔离沟槽，每个沟槽长大于300um，宽10um，两沟槽距离最近处相距为10um，所成角度为135°，沟槽与光放大区相距10um。在光隔离沟槽中溅射0.2-0.25um厚的氮化铝绝缘介质膜。(4)在所制作图形之上制备材料依次为10nm钛、50nm铂、200nm金的P面电极。(5)沿着种子光源区与光放大区彼连处光刻出5um的条带，刻蚀掉钛铂金层形成光放大区与种子光源区的电注入隔离带。(6)N面减薄后在其上制备材料为25nm镍、200nm金锗、10nm钛、50nm铂、200nm金的N面电极。(7)在出光的前腔面镀透过率大于99.9％的增透膜，后腔面镀反射率小于20％的高反射膜。2. 根据权利要求1所述的一种高亮度超辐射发光二极管，其特征在于，光刻出开口角 度为4° -8° 、长l-3mm、窄口处宽5um的锥形，然后在锥形以外区域刻蚀O. 15-0. 25um，并 在被刻蚀后的区域表面溅射一层0. 2-0. 25um厚的氮化铝绝缘介质膜，此时未被覆盖绝缘 介质膜的锥形区为预留电注入区。3. 根据权利要求1所述一种高亮度超辐射发光二极管，其特征在于，光刻出脊宽为5um 的类S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高亮度超辐射发光二极管，其制作方法特征体现在以下步骤：（１）首先在传统半导体激光器外延片Ｐ面上光刻出图１中１１所标示区域内的图形，光刻出开口角度为４°－８°、长１－３ｍｍ、窄口处宽５ｕｍ的锥形，然后在锥形以外区域刻蚀０．１５－０．２５ｕｍ，并在被刻蚀后的区域表面溅射一层０．２－０．２５ｕｍ厚的氮化铝绝缘介质膜，此时未被覆盖绝缘介质膜的锥形区为预留电注入区。（２）在图１中１０所标示的区域，即种子光源区，光刻出脊宽为５ｕｍ的类Ｓ图形，该图形为两个半径为５０－１５０ｕｍ的四分之一圆相外切所形成的。然后在类Ｓ图形以外区域刻蚀０．３－０．４ｕｍ，并在被刻蚀后的区域表面溅射０．２－０．２５ｕｍ厚的氮化铝绝缘介质膜，未被覆盖绝缘介质膜的类Ｓ脊形区域为预留电注入区。（３）首先在种子光源区光刻出“八”字形沟槽图形，然后刻蚀１．１－１．３ｕｍ深形成光隔离沟槽，每个沟槽长大于３００ｕｍ，宽１０ｕｍ，两沟槽距离最近处相距为１０ｕｍ，所成角度为１３５°，沟槽与光放大区相距１０ｕｍ。在光隔离沟槽中溅射０．２－０．２５ｕｍ厚的氮化铝绝缘介质膜。（４）在所制作图形之上制备材料依次为１０ｎｍ钛、５０ｎｍ铂、２００ｎｍ金的Ｐ面电极。（５）沿着种子光源区与光放大区彼连处光刻出５ｕｍ的条带，刻蚀掉钛铂金层形成光放大区与种子光源区的电注入隔离带。（６）Ｎ面减薄后在其上制备材料为２５ｎｍ镍、２００ｎｍ金锗、１０ｎｍ钛、５０ｎｍ铂、２００ｎｍ金的Ｎ面电极。（７）在出光的前腔面镀透过率大于９９．９％的增透膜，后腔面镀反射率小于２０％的高反射膜。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔忠良，薄报学，高欣，么艳平，李梅，王玉霞，芦鹏，张斯玉，邓敏，刘国军，李占国，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]