[发明专利]一种外延结构及其制造方法

摘要

本发明公开了一种外延结构及其制造方法。该外延结构包括衬底以及沿第一方向叠层设置于衬底上的第一波导层、量子阱层和第二波导层。在垂直于第一方向的第二方向上，第一波导层和第二波导层划分为量子阱混杂增强区以及量子阱混杂抑制区。量子阱混杂增强区用于扩大量子阱混杂抑制区的沿第二方向的出射光的光场分布。通过上述方式，利用第一波导层和第二波导层的量子阱混杂增强区以及量子阱混杂抑制区的材料性质差异来改变光场分布，进而实现对光功率密度的控制，有助于提高器件的可靠性和可控性。 1

主权项

1.一种外延结构，其特征在于，所述外延结构包括衬底以及沿第一方向叠层设置于所述衬底上的第一波导层、量子阱层和第二波导层，其中在垂直于所述第一方向的第二方向上，所述第一波导层和第二波导层划分为量子阱混杂增强区以及量子阱混杂抑制区，其中所述量子阱混杂增强区用于扩大所述量子阱混杂抑制区的沿所述第二方向的出射光的光场分布。

2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一波导层和第二波导层分别为由至少两种不同折射率的材料交替形成的超晶格叠层结构，所述超晶格叠层结构经量子阱混杂工艺处理形成所述量子阱混杂抑制区和所述量子阱混杂增强区，其中所述量子阱混杂抑制区内的所述至少两种不同折射率的材料的混杂程度小于所述量子阱混杂增强区内的所述至少两种不同折射率的材料的混杂程度。

3.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述第一波导层和第二波导层分别为由Al_xGa_1‑xAs和Al_yGa_1‑yAs两种材料交替形成的超晶格叠层结构；其中0≤x≤1,0≤y≤1,y＜x。

4.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述外延结构进一步包括依次设置于所述第一波导层、量子阱层和第二波导层的叠层结构一侧的第一限制层、第一N型包层、第三波导层和第二N型包层以及依次设置于所述第一波导层、量子阱层和第二波导层的叠层结构另一侧的第二限制层和P型包层，其中所述第一限制层和第二限制层分别与所述第一波导层和所述第二波导层相邻设置。

5.根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于，所述第一限制层的折射率与所述第二限制层的折射率相同，且所述第一限制层和第二限制层的折射率介于所述至少两种不同折射率的材料的最高折射率和最低折射率之间，所述第三波导层的折射率介于所述至少两种不同折射率的材料的最高折射率和最低折射率之间，所述第三波导层的折射率大于所述第一N型包层和第二N型包层的折射率，所述第一限制层、第二限制层、第一N型包层、第二N型包层和第三波导层的折射率为对应层的平均折射率。

6.根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于，所述第三波导层、所述第一限制层和所述第二限制层分别为由单一折射率材料形成的分别限制异质结结构。

7.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述量子阱混杂增强区靠近所述外延结构的腔面设置，所述量子阱混杂抑制区远离所述外延结构的腔面设置。

8.一种外延结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

提供衬底；

在所述衬底上形成沿第一方向叠层设置的第一波导层、量子阱层和第二波导层，其中所述第一波导层和第二波导层分别为由至少两种不同折射率的材料交替形成的超晶格叠层结构；

对所述超晶格叠层结构进行量子阱混杂工艺处理，以在垂直于所述第一方向的第二方向上将所述第一波导层和第二波导层划分为量子阱混杂增强区以及量子阱混杂抑制区，其中所述量子阱混杂抑制区内的所述至少两种不同折射率的材料的混杂程度小于所述量子阱混杂增强区内的所述至少两种不同折射率的材料的混杂程度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成沿第一方向叠层设置的第一波导层、量子阱层和第二波导层的步骤之前进一步包括：

在所述衬底上依次形成第二N型包层、第三波导层、第一N型包层和第一限制层；

所述在所述衬底上形成沿第一方向叠层设置的第一波导层、量子阱层和第二波导层的步骤之后且所述对所述超晶格叠层结构进行量子阱混杂工艺处理之前进一步包括：

在所述第一波导层、量子阱层和第二波导层的叠层结构上依次形成的第二限制层和P型包层，其中所述第一限制层和第二限制层分别与所述第一波导层和所述第二波导层相邻设置。

10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述对所述超晶格叠层结构进行量子阱混杂工艺处理的步骤包括：

在所述外延结构的对应于量子阱混杂抑制区的位置上覆盖第一介质膜，并在所述外延结构的对应于所述量子阱混杂增强区的位置上覆盖第二介质膜，其中所述第一介质膜能够抑制其下方覆盖区域内的量子阱混杂，所述第二介质膜能够增强其下方覆盖区域内的量子阱混杂；

将形成有所述第一介质膜和第二介质膜的所述外延结构在氮气保护下在退火炉中进行循环退火。