CN111725701A - 分布反馈式面发射激光器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光器技术领域，提供了一种分布反馈式面发射激光器，包括由上而下依次布设的衬底、中间层、接触层以及金属层，激光器还包括掩埋在中间层靠近所述接触层的部分中的光栅层。还提供一种分布反馈式面发射激光器的制作方法，包括如下步骤：S1，由上而下依次布设衬底、上包层、上波导层、有源层、下波导层、下包层、接触层以及金属层；S2，在所述下包层中制作光栅层，或者是在所述下波导层中制作光栅层，或者是在所述下包层和所述下波导层之间制作光栅层。本发明通过将光栅层掩埋在中间层靠近接触层的部分中，能够完全保证接触层不被损伤，使工艺处理可靠，容错率高，从而明显有效地提高良率。
Description
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，具体为一种分布反馈式面发射激光器及其制作方法。
背景技术
现有技术中，常常将光栅层设在整个激光器结构的正极一侧，且位于正极表面，其实现是通过刻蚀接触层和部分包层。
而由于高参杂的接触层会产生对光的强吸收，所以接触层需要做的很薄，以减小吸收，比如，厚度不超过15个纳米，这就会导致在刻蚀和清洗的过程中很容易被损伤，甚至被彻底腐蚀，造成不能够形成良好的欧姆接触；另外，因为光栅的制作需要刻蚀至部分包层，而靠近表面的包层材料多为高铝组分的化合物，比如铝镓砷Al(x)Ga(1-x)As，x>50％，从而容易造成裸露的高铝组分的在工艺过程中被氧化，造成不能够形成良好的欧姆接触。
另外，得到的结构是光栅形状的高效反射镜，平整度不高，进而导致光的极化度不高，键合质量不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布反馈式面发射激光器及其制作方法，通过将光栅层掩埋在中间层靠近接触层的部分中，能够完全保证接触层不被损伤，使工艺处理可靠，容错率高(不再脆弱)，从而明显有效地提高良率。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种分布反馈式面发射激光器，包括由上而下依次布设的衬底、中间层、接触层以及金属层，所述激光器还包括掩埋在所述中间层靠近所述接触层的部分中的光栅层。
进一步，所述中间层包括由上至下依次布设的上包层、上波导层、有源层、下波导层以及下包层，所述上包层布设于所述衬底的下方，所述下包层布设于所述接触层的上方。
进一步，所述光栅层掩埋在所述下包层中。
进一步，所述光栅层掩埋在所述下波导层中。
进一步，所述光栅层掩埋在所述下包层和所述下波导层之间。
进一步，还包括用于控制所述光栅层的刻蚀深度的阻挡层。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种分布反馈式面发射激光器的制作方法，包括如下步骤：
S1，由上而下依次布设衬底、上包层、上波导层、有源层、下波导层、下包层、接触层以及金属层；
S2，在所述下包层中制作光栅层，或者是在所述下波导层中制作光栅层，或者是在所述下包层和所述下波导层之间制作光栅层。
进一步，在所述S2步骤中，采用两次光栅再生技术来将二阶光栅掩埋在所述下包层中、所述下波导层或者所述下包层和所述下波导层之间。
进一步，采用湿法和/或干法刻蚀，然后进行二次再生长，从而实现光栅的制作。
进一步，在无铝材料上进行光栅再生长或者是在有铝材料上进行光栅再生长；在有铝材料上进行光栅再生长时，利用内部实时腐蚀和清洗进行再生长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过将光栅层掩埋在中间层靠近接触层的部分中，能够完全保证接触层不被损伤，使工艺处理可靠，容错率高(不再脆弱)，从而明显有效地提高良率。
2、光栅掩埋在结构内部，可以大大提高芯片表面的平整度，甚至可以得到完美的平整度，从而能够实现完全的镜面反射，进而保证了贴片质量，避免由于之前发明的表面的平整度不好导致的光的极化度不高，键合质量不高的隐患。
3、采用阻挡层，可以精确地控制光栅的刻蚀深度，同时不用担心接触层被损伤或被彻底腐蚀的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分布反馈式面发射激光器的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种分布反馈式面发射激光器的示意图(有阻挡层)；
附图标记中：1-衬底；20-上包层；21-上波导层；22-有源层；23-下波导层；24-下包层；3-接触层；4-金属层；5-光栅层；6-阻挡层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例提供一种分布反馈式面发射激光器，包括由上而下依次布设的衬底1、中间层、接触层3以及金属层4，所述激光器还包括掩埋在所述中间层靠近所述接触层3的部分中的光栅层5。优选的，所述中间层包括由上至下依次布设的上包层20、上波导层21、有源层22、下波导层23以及下包层24，所述上包层20布设于所述衬底1的下方，所述下包层24布设于所述接触层3的上方。在本实施例中，通过通过将光栅层5掩埋在中间层靠近接触层3的部分中，能够完全保证接触层3不被损伤，使工艺处理可靠，容错率高(不再脆弱)，从而明显有效地提高良率，可以大大提高芯片表面的平整度，甚至可以得到完美的平整度，从而能够实现完全的镜面反射，进而保证了贴片质量，避免由于之前发明的表面的平整度不好导致的光的极化度不高，键合质量不高的隐患。而之所以能够保护到接触层3，是因为光栅的刻蚀和制作不发生在表面的接触层3，而是在内部的波导层和/或包层。
具体地，分为三种结构：
第一种，即所述光栅层5掩埋在所述下包层24中，在这种结构形式中，光栅层5掩埋在下包层24中，避免了制作在接触层3，进而保护了接触层3。
第二种，即所述光栅层5掩埋在所述下波导层23中，在这种结构形式中，光栅层5掩埋在下波导层23中，也避免了制作在接触层3，进而保护了接触层3。
第三种，即所述光栅层5掩埋在所述下包层24和所述下波导层23之间，在这种结构形式中，光栅层5掩埋在下包层24和所述下波导层23之间，也避免了制作在接触层3，进而保护了接触层3。
以上三种结构形式均能够解决现有技术中因为将光栅层5设在接触层3所带来的众多缺陷。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，还包括用于控制所述光栅层5的刻蚀深度的阻挡层6。在本实施例中，采用阻挡层6，可以精确地控制光栅的刻蚀深度，同时不用担心接触层3被损伤或被彻底腐蚀的问题。如图2所示，将阻挡层6设于下波导层23和下包层24之间，可以通过上下设定其位置来控制光栅的刻蚀深度，而且该刻蚀层是跟着光栅层5设定的部位(即上述的三种情况)来决定的。
作为本发明实施例的优化方案，采用两次光栅再生长技术来将二阶光栅掩埋在结构中，该技术有别于传统的基于磷化铟材料的长波长激光器(典型波长如1310nm和1550nm)，而是在基于砷化镓材料，比如，再生长是在铝镓砷或铟钾铝砷上实现。具体地，采用湿法和/或干法刻蚀，然后进行二次再生长(在光栅上的晶体再生长)，从而实现光栅的制作。这种掩埋的光栅，因为距离表面较远，从而能够保证器件表面的平整度，进而保证贴片质量，避免由于传统激光器的表面的平整度不好导致的极化度不高，键合质量不高的隐患。
作为本发明实施例的优化方案，采用掩埋式光栅，可以在无铝材料上进行光栅再生长，也可以在有铝材料上进行光栅再生长，因为裸露的铝组分极易被氧化，因此利用内部实时腐蚀(腐蚀掉氧化层)和清洗，即可在铝材料上的高质量的光栅进行再生长。
作为本发明实施例的优化方案，所述衬底1为砷化镓衬底或磷化铟衬底。所述接触层3为高参杂半导体材料层，其中参杂浓度很高，比如～1E20/cm3。所述金属层4为金层或合金层，镀在激光器的正极表面的金或合金，一方面起到导电的作用，另一方面还起到光反射镜的作用，从而使在谐振腔中震荡激射，并被二阶光栅改变了近90度的方向的光，在半导体和合金形成的界面被反射，输出光是从激光器的负极(N型参杂的一侧，即背面)发出。所述有源层22为多量子阱层或单量子阱层。输出激光为980/1310/1550纳米。上包层20或下包层24均采用铝镓砷，铟镓(砷)磷等。阻挡层6采用铟钾砷磷薄层。
实施例二：
本实施例二与上述的实施例一一致。
请参阅图1和图2，一种分布反馈式面发射激光器的制作方法，包括如下步骤：S1，由上而下依次布设衬底、上包层、上波导层、有源层、下波导层、下包层、接触层以及金属层；S2，在所述下包层中制作光栅层，或者是在所述下波导层中制作光栅层，或者是在所述下包层和所述下波导层之间制作光栅层。在本实施例中，通过通过将光栅层5掩埋在中间层靠近接触层3的部分中，能够完全保证接触层3不被损伤，使工艺处理可靠，容错率高(不再脆弱)，从而明显有效地提高良率，可以大大提高芯片表面的平整度，甚至可以得到完美的平整度，从而能够实现完全的镜面反射，进而保证了贴片质量，避免由于之前发明的表面的平整度不好导致的光的极化度不高，键合质量不高的隐患。而之所以能够保护到接触层3，是因为光栅的刻蚀和制作不发生在表面的接触层3，而是在内部的波导层和/或包层。具体地，分为三种结构：
第一种，即所述光栅层5掩埋在所述下包层24中，在这种结构形式中，光栅层5掩埋在下包层24中，避免了制作在接触层3，进而保护了接触层3。
第二种，即所述光栅层5掩埋在所述下波导层23中，在这种结构形式中，光栅层5掩埋在下波导层23中，也避免了制作在接触层3，进而保护了接触层3。
第三种，即所述光栅层5掩埋在所述下包层24和所述下波导层23之间，在这种结构形式中，光栅层5掩埋在下包层24和所述下波导层23之间，也避免了制作在接触层3，进而保护了接触层3。
以上三种结构形式均能够解决现有技术中因为将光栅层5设在接触层3所带来的众多缺陷。
作为本发明实施例的优化方案，采用两次光栅再生长技术来将二阶光栅掩埋在结构中，该技术有别于传统的基于磷化铟材料的长波长激光器(典型波长如1310nm和1550nm)，而是在基于砷化镓材料，比如，再生长是在铝镓砷或铟钾铝砷上实现。具体地，采用湿法和/或干法刻蚀，然后进行二次再生长(在光栅上的晶体再生长)，从而实现光栅的制作。这种掩埋的光栅，因为距离表面较远，从而能够保证器件表面的平整度，进而保证贴片质量，避免由于传统激光器的表面的平整度不好导致的极化度不高，键合质量不高的隐患。
作为本发明实施例的优化方案，采用掩埋式光栅，可以在无铝材料上进行光栅再生长，也可以在有铝材料上进行光栅再生长，因为裸露的铝组分极易被氧化，因此利用内部实时腐蚀(腐蚀掉氧化层)和清洗，即可在铝材料上的高质量的光栅进行再生长。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种分布反馈式面发射激光器，其特征在于：包括由上而下依次布设的衬底、中间层、接触层以及金属层，所述激光器还包括掩埋在所述中间层靠近所述接触层的部分中的光栅层。
2.如权利要求1所述的分布反馈式面发射激光器，其特征在于：所述中间层包括由上至下依次布设的上包层、上波导层、有源层、下波导层以及下包层，所述上包层布设于所述衬底的下方，所述下包层布设于所述接触层的上方。
3.如权利要求2所述的分布反馈式面发射激光器，其特征在于：所述光栅层掩埋在所述下包层中。
4.如权利要求2所述的分布反馈式面发射激光器，其特征在于：所述光栅层掩埋在所述下波导层中。
5.如权利要求2所述的分布反馈式面发射激光器，其特征在于：所述光栅层掩埋在所述下包层和所述下波导层之间。
6.如权利要求2所述的分布反馈式面发射激光器，其特征在于：还包括用于控制所述光栅层的刻蚀深度的阻挡层。
7.一种分布反馈式面发射激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，由上而下依次布设衬底、上包层、上波导层、有源层、下波导层、下包层、接触层以及金属层；
S2，在所述下包层中制作光栅层，或者是在所述下波导层中制作光栅层，或者是在所述下包层和所述下波导层之间制作光栅层。
8.如权利要求7所述的分布反馈式面发射激光器的制作方法，其特征在于：在所述S2步骤中，采用两次光栅再生技术来将二阶光栅掩埋在所述下包层中、所述下波导层或者所述下包层和所述下波导层之间。
9.如权利要求8所述的分布反馈式面发射激光器的制作方法，其特征在于：采用湿法和/或干法刻蚀，然后进行二次再生长，从而实现光栅的制作。
10.如权利要求7所述的分布反馈式面发射激光器的制作方法，其特征在于：在无铝材料上进行光栅再生长或者是在有铝材料上进行光栅再生长；在有铝材料上进行光栅再生长时，利用内部实时腐蚀和清洗进行再生长。
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