[发明专利]半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器

说明书

本发明公开了一种半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器，该制备方法包括：在半导体激光器晶圆的待扩散区域生长扩散源；对生长有扩散源的晶圆在包含射频电场、砷气氛及轰击离子的环境中退火，形成非吸收窗口。通过实施本发明，在射频电场的作用下，轰击离子会轰击晶圆片表面，在无保护层的扩散源内部产生空位缺陷，富As的环境有利于外延层中的Ga、Al原子向扩散源中扩散，并在扩散源内部同As原子相结合，同时在外延层中留下空位。外延层中空位的增多能够促进杂质向下扩散，提高杂质向下扩散的浓度与深度，减小扩散温度和扩散时间，提高器件的可靠性，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器。

背景技术

半导体激光器灾变性光学镜面损伤(COMD，Catastrophic optical mirrordamage)是限制半导体激光器功率输出及影响器件寿命的主要因素，COMD是因为腔面上的杂质或位错等缺陷会吸收激光，造成局部的能量过高，温度的升高会导致半导体材料的带隙收缩，光子吸收更强烈，当温度继续升高后会形成恶性循环，最终导致COMD的产生。非吸收窗口结构是利用比衬底材料能带间隙更宽的材料在腔面形成一个窗口区，这样在激光器工作时由于宽带隙效应大大降低了腔面的光吸收从而减少热量产生，以达到消除COMD发生的可能。

杂质诱导无序化扩散是制备非吸收窗口区的一种常用方法，其主要技术特征是通过先沉积扩散源、随后高温扩散的方式，使杂质离子向半导体激光器内部扩散，实现量子阱区域材料的混杂，从而制备出非吸收窗口。硅扩散源是一种有广阔应用前景的扩散源，其扩散完成后，能一次性实现窗口结构、电学隔离和光学限制的作用。但常规的硅扩散源扩散条件苛刻，需要在800摄氏度以上的高温下、扩散10个小时以上才能得到非吸收窗口。而扩散温度高、扩散时间长，会降低器件的可靠性，同时增加生产的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种半导体激光器非吸收窗口及其制备方法和半导体激光器，以解决非吸收窗口制备时扩散温度高、扩散时间长，会降低器件的可靠性，同时增加生产成本的问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种半导体激光器非吸收窗口的制作方法，该方法包括：在半导体激光器晶圆的待扩散区域生长扩散源；对生长有扩散源的所述晶圆在包含射频电场、砷气氛及轰击离子的环境中退火，形成非吸收窗口。

进一步地，所述对生长有扩散源的所述晶圆在包含射频电场、砷气氛及轰击离子的环境中退火，形成非吸收窗口包括：将生长有扩散源的所述晶圆置于包含射频电场的扩散炉中；在所述扩散炉中通入包含砷及轰击离子的混合气氛；以预设压力和预设温度对所述晶圆进行退火，形成所述非吸收窗口。

进一步地，所述预设压力为10－1000Pa，所述预设温度为350℃－600℃。

进一步地，所述在半导体激光器晶圆的待扩散区域生长扩散源包括：在半导体激光器晶圆片的上表面形成第一保护层；图形化所述第一保护层，形成所述待扩散区域；在所述待扩散区域和所述第一保护层表面生长所述扩散源。

进一步地，所述图形化所述第一保护层，形成所述待扩散区域包括：采用光刻和刻蚀工艺，在所述晶圆片上表面形成条形所述第一保护层；采用刻蚀工艺，去除晶圆片上表面未覆盖所述第一保护层的部分晶圆片。

进一步地，在所述待扩散区域和所述第一保护层表面生长所述扩散源之后，还包括：在生长扩散源表面上沉积第二保护层；采用刻蚀工艺，去除待扩散区域表面的第二保护层。

进一步地，在所述对生长有扩散源的所述晶圆在射频电场中退火，形成非吸收窗口之后，还包括：去除晶圆片表面的第一保护层、未扩散的扩散源和第二保护层。

进一步地，所述在半导体激光器晶圆的待扩散区域生长扩散源包括：在砷气氛中进行生长所述扩散源。