[发明专利]通过选择性区域生长SAG提高半导体激光器芯片可靠性的制作方法

说明书

本发明公开了一种通过选择性区域生长SAG提高半导体激光器芯片可靠性的制作方法，包括步骤：在有源区的下光限制层上面制作出光栅后，在光栅上面制作出选择性区域生长SAG的掩膜遮挡图形，该掩膜图形覆盖在有源区部分，且掩膜遮挡图形中间留有一缝隙，设置在有源区两侧的波导区无掩膜遮挡；有源区和波导区的量子阱结构外延生长，生成的有源区量子阱的厚度比波导区的量子阱厚度大；量子阱结构生长完成后去掉掩膜遮挡图形，继续外延生长半导体激光器芯片的其他层。本发明可提高半导体激光器芯片可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体激光器芯片的制作方法，尤其涉及一种通过选择性区域生长SAG提高半导体激光器芯片可靠性的制作方法。

背景技术

在光通信系统中，光通信器件主要可以分为有源和无源两大类，其中有源器件主要负责光电信号或者电光信号的产生、放大或者接收。半导体激光器芯片是把电信号转换为光信号的重要组成部分，随着高速光通信系统的发展，高容量、长距离、低损耗的需求对光源提出了更多更高的要求，特别是高速半导体激光器的需求日益增加，对于半导体激光器芯片的可靠性的要求也越来越高。

半导体激光器芯片的可靠性失效主要有三种失效方式：第一种是有源区的失效，这种失效主要是因为有源区在外延生长时引入的缺陷如空位或者位错缺陷，这种缺陷有可能作为非辐射复合中心使得注入载流子的寿命降低导致阈值电流增加，这种缺陷的失效模式在BH结构中涉及到二次掩埋的外延结构中表现的更为明显。第二种是接触界面的失效，其中接触界面失效主要有两种形式，一种是外延生长界面之间的界面失效，主要是不同外延层之间接触界面之间存在位错缺陷，这种位错缺陷很容易进入有源区产生进一步的非辐射复合从而造成失效。另外一种是后期的半导体激光器芯片倒装封装时，焊料与半导体激光器芯片之间的界面失效。第三种失效是激光器半导体芯片端面失效，在激光器芯片工作过程中，在激光器的端面发光区域存在光吸收使得端面温度急剧上升，在高速半导体激光器中表现的更为明显，高速半导体激光器的有源区一般都是AlGaInAs作为有源区材料，与InGaAsP作为有源区材料相比，AlGaInAs因为具有更强的电子限制效果，从而具有更高的微分增益，也具有更好的高温性能。然而含有Al的成分也使得AlGaInAs更容易被氧化，使得激光器的阈值电流升高，从而造成半导体激光器的失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中半导体激光器芯片的可靠性易失效的缺陷，提供一种通过选择性区域生长SAG提高半导体激光器芯片可靠性的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种通过选择性区域生长SAG提高半导体激光器芯片可靠性的制作方法，包括步骤：

在有源区的下光限制层上面制作出光栅后，在光栅上面制作出选择性区域生长SAG的掩膜遮挡图形，该掩膜图形覆盖在有源区部分，且掩膜遮挡图形中间留有一缝隙，设置在有源区两侧的波导区无掩膜遮挡；

有源区和波导区的量子阱结构外延生长，生成的有源区量子阱的厚度比波导区的量子阱厚度大；

量子阱结构生长完成后去掉掩膜遮挡图形，继续外延生长半导体激光器芯片的其他层。

接上述技术方案，具体通过电子束刻蚀EBL的方法在下光限制层上面制作光栅。

接上述技术方案，具体通过光刻的方法制作选择性区域生长SAG的掩膜遮挡图形。

接上述技术方案，有源区的量子阱层生长完成后，继续依次外延生长有源区的上限制层，InP间隔层，InGaAsP腐蚀停止层，存在一定p型掺杂浓度梯度的InP覆盖层以及InGaAs欧姆接触层。

接上述技术方案，还包括步骤：