[发明专利]一种集成激光器及其制备方法

说明书

本申请公开了一种集成激光器及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，本申请的集成激光器，包括衬底，衬底划分有主激光器区域和从激光器区域，主激光器区域设置有DFB激光器，从激光器区域设置有VCSEL，DFB激光器的第一有源区与VCSEL的第二有源区同层设置且连接，以使由第一有源区出射的光子入射第二有源区。本申请提供的集成激光器及其制备方法,在同一晶圆上集成DFB激光器和VCSEL,实现DFB激光器对VCSEL的稳定光耦合锁定，减小了OIL激光器的尺寸和复杂性。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种集成激光器及其制备方法。

背景技术

分布式反馈(Discrete Cosine Transform，DFB)激光器为常见的边发射激光器(Edge-Emitting Laser，EEL)，具有较高的功率密度、良好的单模特性优势，但是，由于分布式反馈激光器的出光方向为侧边出光，侧边出光导致其不能很好的集成。垂直腔面激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)发光方向为垂直方向，具有圆形对称光斑、制造成本低、利于集成的特性，但是VCSEL发出的激光具有多种模态，多模特性限制了VCSEL的发展。VCSEL在数字通信应用中一般为直接调制(Directly Modulated，DML)，呈现出频率啁啾、带宽不高(难以大于50G)、线宽较宽等问题，限制了其在高速通信中的发展。

光注入锁定(Optical Injection Locking，OIL)是一种基于光-光相互作用的频率相位同步技术，一般是通过主激光器注入从激光器，实现对从激光器的性能改善。OIL可以提高激光器的弛豫震荡频率、提高带宽、减少频谱线宽和频率啁啾，但是现有技术中光注入锁定是利用分离器件实现的，即实现注入锁定的两个激光器为相互独立封装的激光器，为了实现稳定的注入锁定，利用分离器件的注入锁定系统需要对主激光器和从激光器的波长、偏振态，注入功率比等参数进行精密控制，因此分立器件注入锁定系统需要含有复杂而精密的控制模块，分离器件的增多使得整个注入锁定系统较复杂、尺寸大，稳定性低。

发明内容

本申请的目的在于提供一种集成激光器及其制备方法，在同一晶圆上集成DFB激光器和VCSEL,实现DFB激光器对VCSEL的稳定光耦合锁定，减小了OIL激光器的尺寸和复杂性。

本申请的实施例一方面提供了一种集成激光器，包括衬底，衬底划分有主激光器区域和从激光器区域，主激光器区域设置有DFB激光器，从激光器区域设置有VCSEL，DFB激光器的第一有源区与VCSEL的第二有源区同层设置且连接，以使由第一有源区出射的光子入射第二有源区。

作为一种可实施的方式，DFB激光器包括在衬底上依次形成的下波导层、第一有源区、上波导层以及第一正极，上波导层内形成有布拉格光栅，VCSEL包括在衬底上依次形成的N-DBR、第二有源区、P-DBR和第二正极，衬底上还设置有与下波导连接的第一负极和与N-DBR层连接的第二负极。

作为一种可实施的方式，上波导层的上表面向上凸出以形成脊形波导，脊形波导的脊区沿DFB激光器和VCSEL的排列方向延伸。

作为一种可实施的方式，脊形波导与第一正极之间设置有欧姆接触层，欧姆接触层覆盖脊形波导的脊区上表面，第一正极覆盖欧姆接触层且沿脊区的侧壁延伸至脊形波导的背区的上表面。

作为一种可实施的方式，P-DBR的上表面以及N-DBR、第二有源区、P-DBR侧面设置有钝化层，第二正极穿透钝化层与P-DBR接触，第二负极穿透钝化层与N-DBR接触。

作为一种可实施的方式，P-DBR中设置有电流限制区以界定出电流通道，电流限制区采用高电阻材料以使电流沿电流通道流通。