CN117691470A - 一种InP基半导体激光器的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种InP基半导体激光器的制作方法，包括在InP衬底上生长含Al的量子阱材料，并划分出激光器区和无源波导区；去除无源波导区的量子阱材料；在无源波导区的InP衬底上对接生长含Al的刻蚀停止层材料、InP间隔层材料以及无源波导材料；在激光器区的量子阱材料上以及无源波导区的无源波导材料上生长包层InP材料；在包层InP材料上覆上掩膜条；采用ICP刻蚀技术以CH4/H2/O2的气氛组合对激光器区和无源波导区进行刻蚀，激光器区的刻蚀停止于量子阱材料而形成潜脊波导，无源波导区的刻蚀停止于刻蚀停止层材料而形成深脊波导。本发明可在单次ICP刻蚀中同时形成激光器区的潜脊波导及无源波导区的深脊波导，从而简化制作工艺，降低器件的制作复杂度。
Description
技术领域
本发明属于半导体激光器技术领域，具体涉及一种InP基半导体激光器的制作方法。
背景技术
光子集成芯片中经常需要制作半导体激光器与无源波导单片集成的结构，其中为了获得低阈值电流及高发光效率，激光器区域通常采用潜脊波导结构，波导刻蚀停止于量子阱材料层之上，而为了提高对光的限制能力，无源波导区域通常采用深脊波导结构，其刻蚀穿过无源波导层材料至衬底材料之中。为了获得不同深度的激光器波导与无源波导，器件制作中通常需要采用两次ICP刻蚀工艺对两个区域进行分别刻蚀，这增加了器件制作的复杂度，降低了器件制作成品率，从而提高了器件制作成本。由此，为了降低单片集成深脊无源波导的InP基半导体激光器的制作复杂度，本发明现提出一种带有ICP干法刻蚀停止层结构的InP基半导体激光器的制作方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种InP基半导体激光器的制作方法，可在单次ICP刻蚀中同时形成激光器区的潜脊波导及无源波导区的深脊波导，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种InP基半导体激光器的制作方法，包括如下步骤：
S1、在InP衬底上生长含Al的量子阱材料，并划分出激光器区和无源波导区；
S2、去除无源波导区的量子阱材料；
S3、在无源波导区的InP衬底上依次对接生长含Al的刻蚀停止层材料、InP间隔层材料以及无源波导材料；
S4、在激光器区的量子阱材料上以及无源波导区的无源波导材料上生长同一个包层InP材料；
S5、在包层InP材料上覆上掩膜条；
S6、采用ICP刻蚀技术以CH4/H2/O2的气氛组合对激光器区和无源波导区进行刻蚀，在掩膜条的配合下制作脊型波导，刻蚀完成后，激光器区的刻蚀停止于量子阱材料而形成潜脊波导，无源波导区的刻蚀停止于刻蚀停止层材料而形成深脊波导。
优选的，S2中，位于无源波导区的InP衬底的一部分随该区的量子阱材料共同被去除。
优选的，S3中，所述无源波导材料不含Al，其带隙波长小于量子阱带隙波长。
优选的，S5中，激光器区对应的掩膜条的宽度与无源波导区对应的掩膜条的宽度相同。
优选的，S5中，激光器区对应的掩膜条的宽度与无源波导区对应的掩膜条的宽度不同。
本发明的有益效果是：通过在激光器区设置含Al的量子阱材料，在无源波导区的InP衬底上设置Al的刻蚀停止层材料，可在采用ICP刻蚀技术以CH4/H2/O2的气氛组合对激光器区和无源波导区同时进行刻蚀时，使激光器区的刻蚀能够自动停止于量子阱材料而形成潜脊波导，使无源波导区的刻蚀能够自动停止于刻蚀停止层材料而形成深脊波导。以此，使得在制作该器件时只需进行一次全区域刻蚀，即可同时形成所需的潜脊波导和深脊波导，无需对两个区域分别刻蚀，从而能有效降低制作该器件的复杂度，简化相应制作工艺，进而更有利于提高相应器件的制作成品率，降低相应器件的制作成本。
附图说明
图1是本发明步骤1的主视结构示意图；
图2是本发明步骤2的主视结构示意图；
图3是本发明步骤3的主视结构示意图；
图4是本发明步骤4的主视结构示意图；
图5是本发明步骤5的立体结构示意图；
图6是本发明步骤6的立体结构示意图；
图7是本发明步骤6中激光器区的截面结构示意图；
图8是本发明步骤6中无源波导区的截面结构示意图。
图中标号：1为InP衬底，2为量子阱材料，3为刻蚀停止层材料，4为InP间隔层材料，5为无源波导材料，6为包层InP材料，7为掩膜条，8为潜脊波导，9为深脊波导，10为激光器区，11为无源波导区。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1至8所示，一种InP基半导体激光器的制作方法，包括如下步骤：
S1、在InP衬底1上生长含Al的量子阱材料2，并划分出激光器区10和无源波导区11；
S2、去除无源波导区11的量子阱材料2；
S3、在无源波导区11的InP衬底1上依次对接生长含Al的刻蚀停止层材料3、InP间隔层材料4以及无源波导材料5；
S4、在激光器区10的量子阱材料2上以及无源波导区11的无源波导材料5上生长同一个包层InP材料6；
S5、在包层InP材料6上覆上掩膜条7；
S6、采用ICP刻蚀技术以CH4/H2/O2的气氛组合对激光器区10和无源波导区11进行刻蚀，在掩膜条7的配合下制作脊型波导，刻蚀完成后，激光器区10的刻蚀停止于量子阱材料2而形成潜脊波导8，无源波导区11的刻蚀停止于刻蚀停止层材料3而形成深脊波导9。
在本实施例中，S2中，可仅去除无源波导区11的量子阱材料2，也可将位于无源波导区11的InP衬底1的一部分随该区的量子阱材料2共同去除。
在本实施例中，S3中，所述无源波导材料5不含Al，其带隙波长小于量子阱带隙波长。
在本实施例中，S5中，激光器区10对应的掩膜条7的宽度与无源波导区11对应的掩膜条7的宽度可以相同，也可以不同，具体可根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。
本发明的工作原理：通过在激光器区10设置含Al的量子阱材料2，在无源波导区11的InP衬底1上设置Al的刻蚀停止层材料3，可在采用ICP刻蚀技术以CH4/H2/O2的气氛组合对激光器区10和无源波导区11同时进行刻蚀时，使激光器区10的刻蚀能够自动停止于量子阱材料2而形成潜脊波导8，使无源波导区11的刻蚀能够自动停止于刻蚀停止层材料3而形成深脊波导9。以此，使得在制作该器件时只需进行一次全区域刻蚀，即可同时形成所需的潜脊波导8和深脊波导9，无需对两个区域分别刻蚀，从而能有效降低制作该器件的复杂度，简化相应制作工艺，进而更有利于提高相应器件的制作成品率，降低相应器件的制作成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种InP基半导体激光器的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、在InP衬底（1）上生长含Al的量子阱材料（2），并划分出激光器区（10）和无源波导区（11）；
S2、去除无源波导区（11）的量子阱材料（2）；
S3、在无源波导区（11）的InP衬底（1）上依次对接生长含Al的刻蚀停止层材料（3）、InP间隔层材料（4）以及无源波导材料（5）；
S4、在激光器区（10）的量子阱材料（2）上以及无源波导区（11）的无源波导材料（5）上生长同一个包层InP材料（6）；
S5、在包层InP材料（6）上覆上掩膜条（7）；
S6、采用ICP刻蚀技术以CH4/H2/O2的气氛组合对激光器区（10）和无源波导区（11）进行刻蚀，在掩膜条（7）的配合下制作脊型波导，刻蚀完成后，激光器区（10）的刻蚀停止于量子阱材料（2）而形成潜脊波导（8），无源波导区（11）的刻蚀停止于刻蚀停止层材料（3）而形成深脊波导（9）。
2.根据权利要求1所述的InP基半导体激光器的制作方法，其特征在于，S2中，位于无源波导区（11）的InP衬底（1）的一部分随该区的量子阱材料（2）共同被去除。
3.根据权利要求1所述的InP基半导体激光器的制作方法，其特征在于，S3中，所述无源波导材料（5）不含Al，其带隙波长小于量子阱带隙波长。
4.根据权利要求1所述的InP基半导体激光器的制作方法，其特征在于，S5中，激光器区（10）对应的掩膜条（7）的宽度与无源波导区（11）对应的掩膜条（7）的宽度相同。
5.根据权利要求1所述的InP基半导体激光器的制作方法，其特征在于，S5中，激光器区（10）对应的掩膜条（7）的宽度与无源波导区（11）对应的掩膜条（7）的宽度不同。
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