[发明专利]一种倒台型脊波导半导体激光器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种倒台型脊波导半导体激光器的制作方法。

背景技术

半导体激光器的侧向载流子限制和光场限制方式，主要有脊波导(RWG)和掩埋异质结(BH)两种。BH结构由于侧向材料大的折射率差，形成强的折射率导引，可以对载流子和光场进行更好的限制，因而具有低的阈值电流、稳定的基横模工作以及良好的温度特性等优点；但BH结构需要进行多次外延生长，制作工艺复杂，成本高，可靠性风险大。RWG结构只需一次外延生长，工艺简单，且不破坏有源区；更重要的是，与BH结构相比，制作成本较低；此外，RWG结构激光器在宽工作温度范围、低寄生电容和高可靠性等方面也有潜在优势，因此受到众多公司和研究单位的广泛关注。

RWG结构激光器的脊波导，由腐蚀工艺的不同，可形成正台、直台(Vertical-Mesa)和倒台(Reversed-Mesa)形状的脊形结构。研究表明，相比于传统的直台结构激光器，倒台形状的RWG激光器具有更低的阈值电流、更小的串联电阻和热阻，以及更小的波导损耗等优点。但是通常由选择性化学腐蚀液腐蚀形成的倒台结构，其侧向腐蚀停止面为(111)A面，此面与生长方向的夹角约为36°；如此大的侧壁倾斜角度，使得在制作P面电极时，如果采用通常的平面溅射方法，则脊侧壁难以溅射上金属，因而使得脊上电极不能与压焊电极连通。因此，在实际制作中，需要将外延片倾斜一定角度溅射以保证倒台侧壁被溅射上金属。但当制作压焊电极一侧的沟道宽度较窄时，沟道外部未被腐蚀的区域将会阻挡金属溅射到倒台侧壁上；另一方面，如果采用较宽的沟道，虽然解决了脊侧壁金属溅射的问题，但在后续的激光器贴片工艺中，脊条会因承受较大的作用力而损伤，从而使激光器损坏。这就是本专利要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，旨在提供一种具有小的寄生电容、大的抗脊条应力容限和宽的调制带宽，适于高速光通信系统应用的倒台型脊波导半导体激光器的制作方法。

本发明目的的实现方式为，一种倒台型脊波导半导体激光器的制作方法，具体步骤如下：

1)在N型磷化铟衬底上，依次生长InP缓冲层，下分别限制层，多量子阱层，上分别限制层，p型磷化铟薄层、p型铟镓砷磷选择化学腐蚀停止层、p型磷化铟覆盖层和p+铟镓砷电极层，制作出外延激光器结构，

2)利用等离子体化学气相沉积技术在外延片表面生长SiO₂掩膜层，然后利用反应离子刻蚀技术刻蚀SiO₂两条沟，一条为直条状，一条为侧立的“凸”字形，再利用RIE刻蚀掉沟表面的InGaAs接触层，

3)采用两步化学腐蚀法将脊条腐蚀为倒台形状，

第一步化学腐蚀将沟道腐蚀成侧壁垂直的沟道图形，腐蚀液为HCl·H3PO4溶液，HCl∶H₃PO₄的体积比为1∶3，在包括脊条在内的沟道以外的表面涂覆光刻胶，接着采用第二步化学腐蚀，腐蚀液为HBr·H₃PO₄溶液，HBr∶H₃PO₄的体积比为1∶1，将脊条11腐蚀成倒台型脊波导结构，脊侧壁以外的沟道侧壁为垂直形状，

4)利用20％的KOH溶液去掉外延片表面光刻胶及利用10％的HF溶液腐蚀去掉表面的SiO₂掩膜层，然后在腐蚀部分用等离子体化学气相沉积技术生长300nm的SiO₂层，并用反应离子刻蚀去掉脊条上的SiO₂，随后采用光敏性苯并环丁烯树脂平面化工艺，在外延片表面涂覆光敏性BCB16，其中脊条上的BCB厚度为3.5微米，接着采用欠曝光光刻工艺将脊上的BCB厚度去掉1.5微米，然后利用反应离子刻蚀技术，去掉脊上剩余的BCB，

5)利用电极图形光刻版制作出电极图形，采用带胶剥离技术制作P面电极，然后将衬底减薄至110μm，做N面电极，最后将外延片解成Bar条在端面镀光学膜。

本发明的显著特点在于：

1，将需要制作压焊电极脊条一侧的沟道制作成侧立的“凸”字形，使压焊电极块可以做在沟道凸头区域内，当倾斜溅射P面电极时，与凸头部分对应的脊条侧壁容易溅射上金属，从而保证了脊条上金属电极与压焊电极块的连接；压焊电极以外有尽量多的区域未被腐蚀，给激光器贴片时提供了另外的作用力点，减小了对脊条的单独作用力，从而避免激光器的损坏。