[发明专利]制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法

权利要求书

1.一种制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，包括以下步骤：

步骤1：在硅衬底上生长二氧化硅层；

步骤2：采用全息曝光和ICP方法，在二氧化硅层上沿着硅衬底的<110>方向刻蚀出沟槽；

步骤3：分别用piranha、SC₂、HF和去离子水清洗，除去沟槽底部剩余的二氧化硅层，露出硅衬底；

步骤4：采用低压MOCVD的方法，先在沟槽内依次生长第一缓冲层和第二缓冲层，其高度超出二氧化硅层；接着在第二缓冲层和二氧化硅层上生长第三缓冲层，然后在第三缓冲层生长顶层，第三缓冲层和顶层采用SiH₄掺杂；

步骤5：采用化学机械抛光的方法，将顶层抛光，抛光后的粗糙度小于1nm，然后清洗；

步骤6：采用MOCVD的方法，在顶层上依次外延第四缓冲层、刻蚀停止层以及激光器结构；

步骤7：采用传统光刻、ICP刻蚀与湿法刻蚀结合的方法，将激光器结构刻蚀成深脊，在深脊上刻蚀成浅脊；

步骤8：利用PECVD的方法，在深脊和浅脊的表面及刻蚀停止层上生长二氧化硅绝缘层；

步骤9：采用多次光刻、刻蚀，在浅脊上形成窗口，去除刻蚀停止层上的二氧化硅绝缘层；

步骤10：在浅脊的窗口处溅射钛铂金P电极；

步骤11：在刻蚀停止层上蒸发金锗镍N电极；

步骤12：退火，完成器件的制备。

2.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中硅衬底1为n型高阻(001)硅，电阻率在大于2000欧姆·厘米。

3.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中第一、第二、第三和第四缓冲层4、5、6、8的材料为InP，顶层7的材料为InP。

4.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中沟槽3的宽度为200-300nm，深度与二氧化硅层2的厚度相同。

5.根据权利要求3所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中二氧化硅层2的厚度为500nm-600nm。

6.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中采用MOCVD的方法，其压力为100mBar，第四缓冲层8之前的各层生长以叔丁基二氢磷和三甲基铟作为原料，生长过程中叔丁基二氢磷和三甲基铟的输入摩尔流量比V/III在10和30之间，其他各层相应采用的原材料为磷烷，砷烷、三甲基铟、三甲基镓。

7.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中在沟槽3内生长第一缓冲层4和第三缓冲层6时，生长温度在450-550℃之间，生长速率为0.1-0.5nm/s，生长厚度均为150至200nm。

8.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中在第一缓冲层4上生长的第二缓冲层5以及顶层7时，生长温度在600-650℃之间，生长速率为0.8-1.2nm/s，第二缓冲层5生长厚度高于沟槽3的深度，并且相邻沟槽3中的第二缓冲层5不结合，顶层7的厚度为300nm至500nm。

9.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中第三缓冲层6、顶层7、第四缓冲层8和刻蚀停止层9的掺杂浓度在1-5×10¹⁸cm^-3。

10.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中激光器结构10包括InP下包层、下波导层、有源区、上波导层、InP上包层和接触层，还包括一光栅层，该光栅层在InP上包层中。

11.根据权利要求1所述的制备硅基InGaAsP为有源区的1550nm激光器的方法，其中深脊101宽20μm至30μm，深脊101的槽11的宽度为5μm至10μm，槽11的深度到刻蚀停止层9。