[发明专利]高阶光栅光电器件及其制造方法

权利要求书

1.一种高阶光栅光电器件，其包括两个以上的单模半导体激光器，所述单模半导体激光器为叠层外延结构，其包括：半导体衬底；形成于所述半导体衬底之下的第一电极；形成于所述半导体衬底上表面与衬底同种极性掺杂的限制层；形成于所述与衬底同种极性掺杂的限制层之上的有源层；形成于所述有源层之上的与衬底异种极性掺杂的限制层；以及形成于所述与衬底异种极性掺杂的限制层之上的波导层；

其特征在于，

所述波导层被构造为脊波导结构，在所述脊波导结构上形成有高阶光栅结构；在所述脊波导结构的脊顶上形成有欧姆接触层；在所述欧姆接触层的上表面的第一区域以及所述脊波导结构的侧面之上覆盖有绝缘层；在所述欧姆接触层的上表面的第二区域以及所述绝缘层之上覆盖有第二电极，其中所述第二区域为所述欧姆接触层的上表面中未覆盖所述绝缘层的区域，

所述高阶光栅光电器件是利用紫外接触式光刻产生的，并且能够产生频率通道间隔均匀的激光，从而实现密集波分复用。

2.根据权利要求1所述的高阶光栅光电器件，其特征在于，所述脊波导结构上有两个以上的高阶光栅结构，且高阶光栅的阶数为大于1的整数；所述第一高阶光栅阶数分量被设定为使得所述高阶光栅结构的宽度能够通过接触式紫外光刻实现；所述第二高阶光栅阶数分量被设定为使得相邻所述高阶光栅结构之间的介质层的宽度能够通过接触式紫外光刻实现。

3.根据权利要求1所述的高阶光栅光电器件，其特征在于，所述高阶光栅光电器件产生的激光中的第一预定波长和第二预定波长之间通道间隔为第一预定通道间隔，所述第一预定通道间隔被设定为25GHz到800GHz的范围内的任意值，其他的相邻预定波长之间的波长通道间隔是均匀的，并且为所述第一预定通道间隔N倍，其中N为大于或等于1的正整数。

4.根据权利要求1所述的高阶光栅光电器件，其特征在于，所述高阶光栅光电器件是利用高精度光刻方法制造的，所述高精度光刻方法包括步进式光刻和全息光刻。

5.根据权利要求1所述的高阶光栅光电器件，进一步包括镀在所述脊波导结构的前腔面和后腔面的双面增透氧化膜，或者镀在所述脊波导结构的前腔面的增透氧化膜和镀在所述脊波导结构的后腔面的高反射氧化膜。

6.根据权利要求1所述的高阶光栅光电器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极能够实现正面嵌入封装或倒装焊结构封装。

7.根据权利要求1所述的高阶光栅光电器件，其特征在于，所述高阶光栅光电器件包括的两个以上的单模半导体激光器全部同时被施加电压或电流而工作，或者其中一个或几个被同时施加电压或电流而工作。

8.一种高阶光栅光电器件的制造方法，所述高阶光栅光电器件能够产生频率通道间隔均匀的激光，并且所述频率通道间隔处于25GHz到800GHz的范围内，从而实现密集波分复用，所述制造方法的特征在于，包括：

基于反射效率、布拉格反射定律、预定波长和外延材料芯片的结构设定高阶光栅单模激光器结构参数；

根据所述高阶光栅结构参数利用紫外接触式光刻在外延材料芯片上刻蚀脊波导结构，并在所述脊波导结构上刻蚀形成高阶光栅结构，其中，所述脊波导结构的刻蚀和所述脊波导结构上高阶光栅结构的刻蚀的工艺步骤顺序可调换或同时完成；

在欧姆接触层的上表面的第一区域以及所述脊波导结构的侧面之上生长绝缘层；

在所述欧姆接触层的上表面的第二区域刻蚀电极窗口；

在所述欧姆接触层的上表面的第二区域以及所述绝缘层之上生长一种电极和在半导体衬底之下生长另一种电极。