本发明专利技术公开了一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，包括：选择一磷化铟衬底1；在该衬底1上依次外延生长缓冲层2、多量子阱有源区3；在多量子阱有源区3的表层采用全息曝光刻蚀制作均匀光栅4；在均匀光栅4上生长包层5和电接触层6；采用常规光刻、刻蚀工艺，在电接触层6上制作出脊波导结构7；在制作的脊波导结构7上生长一层钝化层8；采用常规光刻开出正面电极窗口后，在钝化层8上溅射钛、金金属薄膜；在金属薄膜上涂覆光刻胶，一次光刻出正面电极图形9和薄膜电阻压焊电极图形10以及薄膜电阻区11；二次光刻、选择腐蚀形成钛薄膜热电阻条11；磷化铟衬底1减薄后在衬底1的背面制作背面电极12，完成管芯制作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电子器件领域，特别涉及一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法。
技术介绍
在现代高速光通信系统中，波长可调谐激光器是光通信网络与系统的关键器件。其目前有广泛的应用市场前景，例如大气监测、测量、传感等领域。此外它是高速大容量光通信系统、波分复用、时分复用系统中的关键部件，不仅可用作DWDM光源，还可用作分组交换网、接入网以及快速波长转换等系统的重要光源。半导体分布反馈(DFB)激光器具有优良的动态单纵模特性，制作工艺成熟，器件性能稳定，可靠性高，是目前光纤通信系统最主要的光源。DFB激光器的输出波长由光栅周期及有效折射率决定，而波长调谐方式主要包括注入电流调谐和温度调谐。温度调谐较之电流调谐的最大优点是在宽的波长调谐过程中，不会出现线宽扩展现象，温度的升高引起半导体材料折射率及带隙变化，从而导致激光器输出波长发生改变。最早的温度调谐是通过改变激光器芯片中的热沉温度来实现波长的调谐，这样的技术简单，但是由于是间接的热传递作用方式，一方面波长调谐效率低，另一方面调谐速度较慢。近几年随着相关技术的发展，在DFB激光器脊波导一侧制作单片集成薄膜电阻的方式逐渐成熟起来。这种集成薄膜电阻的技术，由于其靠近多量子阱有源区，使得热调谐效率大大提高。迄今，已有多个研究小组通过集成薄膜电阻的方式制作了波长可调谐DFB激光器，例如 IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS1992Vol.4，321-323 以及 ELECTRONICSLETTERS 2003Vol.39N0.25等。几乎所有研究者都采用钼金属来制作薄膜电阻，但是由于钼金属没有相应的腐蚀液来制作薄膜电阻条图形，需要采用带胶剥离(Lift-off)等技术来实现。而且结合激光器的P电极(钛钼金)图形制作，其需要分两次金属溅射和两步Lift-off技术来制作，工艺相对复杂。
技术实现思路
如上所述，目前的可调谐激光器，其热电阻条均是采用钼Pt等金属来制作的，而钼Pt不易刻蚀，需要带胶剥离，这样需要两次蒸发金属，来完成整个可调谐激光器的制作，且其电阻较小，需要很高的调谐电流，不利于实际应用。为解决上述问题本专利技术公开了一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法。本专利技术公开的器件较之集成钼金属薄膜电阻的方式，可以简化器件制作工艺、降低制作成本。本专利技术提供一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，其包括如下制作步骤:步骤1:在衬底上依次外延生长缓冲层、多量子阱有源区；步骤2:在多量子阱有源区的表层采用全息曝光刻蚀制作均匀光栅；步骤3:在均匀光栅上生长包层和电接触层；步骤4:在电接触层上刻蚀脊波导结构；步骤5:在所述脊波导结构上生长钝化层；步骤6:在钝化层上依次溅射钛、金金属薄膜；步骤7:通过一次刻蚀所述钛、金金属薄膜，而形成由钛和金金属构成的正面电极图形和薄膜电阻压焊电极图形；步骤8:通过二次刻蚀所述钛、金金属薄膜，而由钛金属构成的钛薄膜热电阻条；步骤9:将所述衬底减薄后在其背面制作背面电极，完成所述可调谐DFB激光器的管芯制作。其中磷化铟衬底I为N型或P型，掺杂浓度为5X1017-5X1018cm_3，晶面为(100)。其中多量子阱有源区3包括依次生长的下波导层31、芯层32和上波导层33。其中多量子阱有源区3中的芯层32的材料为铟镓砷磷，厚度为70-120纳米。其中制作的均匀光栅4的周期根据器件的发射波长而确定。其中所述的刻蚀制作脊波导结构7，其刻蚀深度到包层5的表面，其结构为单脊波导，脊波导宽度为2-4um。其中所述的钝化层8为采用PECVD生长的二氧化硅或氮化硅薄膜，厚度为350_400nmo其中所述的钛、金金属薄膜，其厚度分别为150-300nm和400-500nm。其中所述的正面电极图形9和薄膜电阻压焊电极图形为矩形图形，其长和宽尺寸为50-1OOum之间。其中所述的钛薄膜电阻条11长度为300-350um，宽度为5-20um，距离脊波导结构7中心的距离为20-30um。本专利技术提出的上述方法采用钛金属来制作薄膜电阻，采用钛金来制作P电极的技术，只需要一次金属溅射(钛金薄膜)和普通的光刻工艺即可同时制作出激光器的P电极和集成的钛薄膜电阻(包括压焊电极)，且Ti的电阻率远高于Pt的，这样其电流调谐效率远高于其他集成热阻条的器件。本专利技术公开的单片集成钛薄膜制作热调谐DFB激光器的方法简化了制作工艺，降低了制作成本。通过合理设计钛薄膜电阻的尺寸和位置，可以获得所需的波长调谐效率和范围。附图说明图1是本专利技术中单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的结构示意图；图2是本专利技术中单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器结构的俯视图；图3是本专利技术中单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法流程图。具体实施例方式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，对本专利技术进一步详细说明。图1示出了本专利技术中单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的结构示意图，图2示出了本专利技术中单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的俯视图。参照图1和图2所示，本专利技术提供一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法。管芯是激光器的核心部分，其经过封装(加入驱动电路、TEC等外围设备)后形成激光器器件。因此通常所说的激光器制作即指管芯的制作。本专利技术公开的单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，包括如下步骤:步骤1:选择一磷化铟衬底1，其中磷化铟衬底I为N型或P型，其掺杂浓度为5 X IO17 5X1018cm_3。步骤2:在磷化铟衬底I上依次外延生长缓冲层2、多量子阱有源区3，所述多量子阱有源区3包括依次生长的下波导层31、芯层32和上波导层33，该多量子阱有源区3中的芯层32的材料为铟镓砷磷，厚度为70-120纳米。步骤3:在多量子阱有源区3的表层即上波导层33上采用全息曝光刻蚀制作均匀光栅4，其为在上波导层33上刻槽形成的周期性沟槽，所述光栅4的周期根据器件的发射波长而确定。步骤4:在均匀光栅4上生长包层5和电接触层6，所述包层为所述光栅4的盖层，其将所述光栅4的沟槽填满，然后在所述包层上外延所述电接触层6。步骤5:采用常规光刻、刻蚀工艺，在电接触层6上制作出脊波导结构7，其腐蚀深度到包层5的表面，其结构为单脊波导，脊波导宽度为2-4um。步骤6:在制作的脊波导结构7上生长一层钝化层8，所述钝化层为采用PECVD生长的二氧化硅或氮化硅薄膜，厚度为350-400nm。其中，附图1是完成制作后的器件效果图，因为刻蚀了脊波导结构，所以电接触层只留下了附图标记6所指的部分，其两侧的电接触层被刻蚀掉后，再生长钝化层8。步骤7:采用常规光刻开出正面电极窗口后，在钝化层8上采用磁控溅射或电子束蒸发依次溅射钛、金金属薄膜，所述的钛、金金属薄膜，其厚度分别为150-300nm和400_500nmo步骤8:—次光刻、选择腐蚀掉部分所述钛、金金属薄膜后，在钝化层8上留下由钛和金金属构成的管芯正面电极图形9和薄膜电阻压焊电极图形10，管芯正面电极图形9和薄膜电阻压焊电极图形为矩形图形，其长和宽尺寸为50-100um之间。步骤9: 二次光刻、选择腐蚀掉薄膜电阻条上的金金属后，在钝化层8上留下由本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，包括如下步骤：步骤1：在衬底上依次外延生长缓冲层、多量子阱有源区；步骤2：在多量子阱有源区的表层采用全息曝光刻蚀制作均匀光栅；步骤3：在均匀光栅上生长包层和电接触层；步骤4：在电接触层上刻蚀脊波导结构；步骤5：在所述脊波导结构上生长钝化层；步骤6：在钝化层上依次溅射钛、金金属薄膜；步骤7：通过一次刻蚀所述钛、金金属薄膜，而形成由钛和金金属构成的正面电极图形和薄膜电阻压焊电极图形；步骤8：通过二次刻蚀所述钛、金金属薄膜，而由钛金属构成的钛薄膜热电阻条；步骤9：将所述衬底减薄后在其背面制作背面电极，完成所述可调谐DFB激光器的管芯制作。
【技术特征摘要】
1.一种单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，包括如下步骤: 步骤1:在衬底上依次外延生长缓冲层、多量子阱有源区； 步骤2:在多量子阱有源区的表层采用全息曝光刻蚀制作均匀光栅； 步骤3:在均匀光栅上生长包层和电接触层； 步骤4:在电接触层上刻蚀脊波导结构； 步骤5:在所述脊波导结构上生长钝化层； 步骤6:在钝化层上依次溅射钛、金金属薄膜； 步骤7:通过一次刻蚀所述钛、金金属薄膜，而形成由钛和金金属构成的正面电极图形和薄膜电阻压焊电极图形； 步骤8:通过二次刻蚀所述钛、金金属薄膜，而由钛金属构成的钛薄膜热电阻条； 步骤9:将所述衬底减薄后在其背面制作背面电极，完成所述可调谐DFB激光器的管芯制作。2.按权利要求1所述的单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，其特征在于，所述衬底为N型或P型磷化铟衬底，掺杂浓度为5 X IO17 5X 1018cm_3。3.按权利要求1所述的单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，其特征在于，多量子阱有源区包括依次生长的下波导层、芯层和上波导层。4.按权利要求3所述的单片集成钛薄膜热电阻可调谐DFB激光器的制作方法，其特征在于，所述芯层的材料为铟镓砷磷，厚度为70-120纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：张灿，梁松，朱洪亮，
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：
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