多腔刻蚀端面ＤＦＢ激光器制造技术

半导体芯片具有至少两个ＤＦＢ刻蚀端面激光腔，其中一组端面具有ＡＲ涂层，第二组刻蚀端面具有ＨＲ涂层，从而相对于光栅具有不同的相对位置。这可在每一个刻蚀端面和光栅之间产生相位差，光栅改变两个激光腔的工作特性，使得至少一个激光器提供可接受的性能。因此，两腔设置极大地提高了芯片制造的成品率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及刻蚀端面光子器件，且更具体地涉及多腔刻蚀端面DFB激光器件。
技术介绍
通常，通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)在衬底上生长合 适的半导体材料层以形成平行于衬底表面的具有有源层的外延结构，由此在晶片上制造半 导体激光器。该晶片接着经过各种半导体加工工具的加工，从而制作出包含有源层以及包 含贴附在半导体材料上的金属接触的激光光学腔。激光器端面通常形成在激光腔的末端， 通过沿其晶体结构切开半导体材料来定义激光光学腔的边缘或末端，以便当偏置电压施加 至触点时，产生的电流流过有源层，从而在垂直于电流流动的方向上从有源层的端面边缘 发出光子。由于切开半导体材料来形成激光端面，因此端面的位置和取向就受到限制，而 且，一旦晶片被切开，其通常是切开为小片，所以不能简便地应用常规的光刻技术来进一步 处理激光器。采用切开的端面所引起的前述及其他困难导致了通过刻蚀来形成半导体激光器 反射端面的工艺的发展。该工艺在美国专利4851368中描述，在此通过引用并入其公开的 内容，还允许激光器与其他光子器件一起单片地集成在同一衬底上。这一工作被进一步的 扩展，基于刻蚀端面的脊形激光工艺被公开在IEEE《量子电子学》杂志(卷28，第5期，第 1227-1231页，1992年5月)和US申请第11/356203中，在此通过引用并入其公开内容。分布反馈(DFB)激光器采用分布衍射光栅来产生单波长输出。端面和光栅的 相对位置在这些激光器的性能中至关重要，如Streifer等人在题为“分布反馈激光器上 的纵向模式的外部反射效应(Effect of External Reflector on LongitudinalModes ofDistributed Feedback Lasers) ”(IEEE《量子电子学》杂志，卷 QE-11，第 154 至 161 页， 1975年4月)中的论述。遗憾的是，切开的端面仅可被置于仅有数微米的期望位置之内，从 而导致在端面和光栅之间的随机相位的变化，并因此导致激光器的性能和特性的不可预见 性。因此，这些激光器由于设计而成品率有限。DFB激光器的关键性能特征是该器件是否工作在单纵模(SLM)以及其是否具有 高的边模抑制比(SMSR)。该相位变化对成品率的影响由Kinoshita等人在题为“具有轴 向平整化内场的SLM DFB激光器的成品率分析(Yield analysis ofSLM DFB lasers with an axially-flattened internal field) ”(IEEE《量子电子学》杂志卷 QE-25，第 1324 至 1332页，1989年6月)和David等人在题为“增益耦合DFB激光器和指数耦合及相移DFB 激光器的比较基于空间空穴烧毁校正成品率的比较(Gain-coupled DFB lasers versus index-coupled and phase shifted DFBlasers -.a comparison based on spatial hole burning corrected yeild) "(IEEE《量子电子学》杂志，卷 QE-27，第 1714 至 1723 页，1991 年6月)中论述。DFB激光器可通过光刻定义刻蚀端面来加工，但是光刻系统的对准精度连同光栅与刻蚀端面的布局之间的角度偏差不足以确切地说明整个晶片的端面和光栅之间的相位。 由于非常希望得到高成品率的DFB激光器，因此需要能解决上述问题的用于制作刻蚀端面 半导体DFB激光器的改进结构和方法
技术实现思路
本专利技术通过提供用于制作刻蚀端面半导体DFB激光器的改进结构和方法来解决 上述问题，其中每个芯片的至少两个DFB激光腔形成得彼此接近。配置腔体，使得第一腔体 采用衍射光栅来形成第一相位，并且第二腔体采用衍射光栅来形成不同的第二相位。在优 选实施例中，该相位差是通过使激光腔中的一个腔体的长度略长于其他腔体的长度来实现 的。在刻蚀端面激光器中，由于相邻放置的两个腔体之间的端面的相对位置可被精确地确 定，所以通过少量改变两个激光腔之一的腔体长度，DFB激光器的端面和衍射光栅之间的相 位将处在或接近于至少两个激光器之一的期望范围。在本专利技术的实施中，这种解决办法的 结果是芯片成品率的大幅度提高。在优选实施例中，即使可封装更小的芯片，但是为了相对容易地封装芯片，要求的 最小芯片尺寸是约250 μ m乘250 μ m。考虑到这个面积，双DFB腔体可形成于相同的芯片覆 盖区中，或形成于比单DFB腔体略大的覆盖区中。附图说明通过下文结合附图对优选实施例的详细描述，本专利技术的前述和另外的特征及优点 对本领域技术人员来说将显而易见，附图简单的描述如下图1是根据本专利技术优选实施例的两个刻蚀端面激光腔的图像描述，其被选择为在 它们的长度上具有相对差。为了能够说明本专利技术的概念，在本附图或其他附图中，腔体的尺 寸没有按比例地示出。图2说明了在其长度中具有相对差的图1中的两个刻蚀端面激光腔如何在激光腔 的光栅和每个刻蚀端面之间产生相位差。为方便起见，腔体被显示为在光栅和刻蚀端面之 间没有任何角度偏差，由于现有制造技术的限制，所以通常存在该角度偏差。图3描述的是根据本专利技术的优选实施例对于在腔体长度中具有微小差值的多对 激光器中的每一对在多种不同的阈值电流处而得到的实验性的边模抑制比(SMSR)数据的 图示。图4示出了采用本专利技术概念的一个实验装置得到的结果，该实验装置采用在左手 边10列邻近的激光器之间具有微小的腔体长度差以及在右手边10列邻近的激光器之间具 有微小的腔体长度差的20个激光器。图5描述了根据优选实施例构成的半导体芯片，其包括在其腔体长度中具有相对 差的两个刻蚀端面DFB激光器以及用于选择性的提供电流至每个激光器的电触点。具体实施例方式本专利技术可应用于DFB半导体激光器结构，从而在制造该结构期间提高成品率。从 下文对本专利技术中优选使用的已知的激光器结构和制造技术的讨论中提供详细的专利技术构思。 如常用的，在固态脊形激光器的制造中，衬底可形成为例如III-V型化合物或其合金，其可适当的掺杂。衬底包括通过诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)的外延沉积来在其顶面上 沉积连续的层，从而形成包括有源区域的光学腔。一般地，光栅层将接近有源区域(在其 上或在其下)，并且光栅层通过电子束光刻、全息光刻或纳米压印技术被图案化为周期性结 构，接着通过刻蚀在该光栅层中形成光栅。沉积系统被用来在光栅层中的光栅顶部生长激光器结构的剩余部分，并且在DFB 激光器结构中提供分布反馈。DFB半导体激光器结构包含上部的和下部的覆层区域，其由 比有源区域的折射率更低的半导体材料形成，例如InP，并连接至有源区域。有源区域可 由InAlGaAs基的量子阱和势垒来形成。InGaAsP跃迁层可形成在上部覆层的顶部表面上。 InGaAs接触层可被用在InGaAsP跃迁层的顶部之上。光栅层通常形成在InGaAsP上，其带 隙对应的波长长于激光器的激光发射波长。例如，DFB激光器可以具有脊形类型或者具有隐埋式异质结类型，并且两种结构都 可通过这里所描述的专利技术来提高成品率。例如在由Artech出版社于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片，包括：衬底；在所述衬底上的外延激光器结构；在所述外延激光器结构中形成的包含周期性光栅的层；在所述外延结构中形成的至少第一和第二激光腔；所述第一激光腔具有至少一个刻蚀端面，该刻蚀端面与所述光栅形成第一相位；所述第二激光腔具有至少一个刻蚀端面，该刻蚀端面与所述光栅形成第二相位，所述第二相位不同于第一相位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA贝法，NS翁，M格林，C斯塔盖瑞斯库，
申请(专利权)人：宾奥普迪克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]