专利名称：由单步mocvd制造的掩埋异质结构器件的制作方法
背景技术：
相关申请的交叉参考本申请是2004年2月25日提交的、申请号为10/787,349、标题为“BuriedHeterostructure Device Fabricated by single Step MOCVD(由单步MOCVD制造的掩埋异质结构器件)”的申请的部分继续申请，并且由此该申请被结合以作参考。
背景光电子器件被用于包括电信、数据存储和信号传输的许多应用。诸如激光二极管、光电调制器、半导体光放大器、半导体增益介质等某些类型的光电子器件具有位于光波导内的有源区。典型地，光波导结合了不同的结构来侧向地(即与在其上制造器件的衬底的主面平行)和横向地(即与衬底的主面正交)引导光。在横向上，通过在有源区和包层的半导体材料之间的相对折射率差来引导光线，在包层之间夹着有源层。在侧向上，通过至少部分地限定在层状结构中的脊形波导结构或者掩埋异质结构波导来引导光线，该包层和有源区形成该层状结构的一部分。
在电信应用中，最常使用的侧向波导结构是掩埋异质结构。掩埋异质结构优于脊形波导结构，因为它在有源区提供大的相对折射率差。这允许光波导制造得很窄，同时保持了在光学基模与有源区之间的高空间重叠。这提供了诸如下述的优点在激光器中低的阈值电流，在半导体光放大器和光学增益介质中低的工作电流，以及在光电调制器和直接调制的激光器中低的电容和由此增加的调制速度。
在图1A-1C中说明了用于制造结合了掩埋异质结构侧向波导的光电子器件的典型过程。首先，生长了数百或数千光电子器件由其制造的层状结构10。图1A-1C是层状结构10的一部分的侧视图，在该层状结构中制造单个光电子器件。图1A示出了生长在衬底18上的n型包层12、无掺杂的有源区14以及p型包层16。这些层使用在现有技术中也称为有机金属气相外延(OMVPE)的金属有机化学气相沉积(MOCVD)来生长。
层状结构10的材料是III-V族半导体，这类半导体典型地由诸如铟、镓、砷和磷之类的元素构成。包层12和16的半导体材料具有比有源区14的半导体材料低的折射率。n型包层12的厚度是大约2μm，而在层状结构10中p型包层16的厚度仅仅是大约200nm-400nm。
由一个或多个量子阱构成的量子阱结构20位于有源区14中。每个量子阱由低带隙半导体材料的量子阱层来限定，该量子阱层被夹在较高带隙半导体材料的阻挡层之间。
图1A也示出沉积在p型包层16的表面上的掩膜22。掩膜材料典型地为二氧化硅。掩膜22在图1A所示的y方向上延伸，并且典型地宽约1-8μm。
接着层状结构10从生长室被移开，并且经受两次蚀刻过程，所述蚀刻过程把台面结构(mesa)24限定在层状结构中，如图1B所示。反应离子蚀刻(RIE)最初用来除去未被掩膜22保护的p型包层16、有源区14和n型包层12的部分。RIE破坏了经受蚀刻的层的边缘，这种被破坏的边缘大大削弱了完成的光电子器件的效能。因此，层状结构10另外经受一次湿蚀刻，该湿蚀刻将除去p型包层16、有源区14和n型包层12的被破坏的边缘。湿蚀刻过程另外限定了掩膜22相对于台面结构24的突出部分。图1B示出了在执行两种蚀刻过程之后的层状结构10。
然后层状结构10回到生长室，并且高电阻率的III-V族半导体材料的过度生长物26通过MOCVD在层状结构上外延生长，如图1C所示， III-V族半导体材料具有比有源区14的材料低的折射率。过度生长物在衬底18的裸露表面和台面结构24的侧壁上生长，但并不在掩膜22上生长。因此，过度生长物26填充被蚀刻成相邻台面结构之间的层状结构的空穴。过度生长物的沉积持续到它的生长表面到达p型包层16的顶面。
在层状结构10的实施例中，其中包层12和16的材料是磷化铟(InP)，过度生长物26的典型材料是掺杂着铁的磷化铟(InP:Fe)。过度生长物的材料的折射率比有源区14的材料的折射率约低0.2。过度生长物的材料利用铁(Fe)来掺杂以降低其传导率。
然后层状结构10从生长室被移开，并且经受另一湿蚀刻过程，该湿蚀刻过程将掩膜22从p型包层16的表面除去。
如图1C所示，然后层状结构10回到生长室，在那里，附加的p型包层材料28生长在p型包层16和过度生长物26的裸露表面上。p型包层16和在p型包层16上生长的附加p型包层材料的部分共同组成p型包层30。典型地，p型包层具有大约与n型包层12相同的厚度，即大约2μm。
在p型包层30的顶部生长了p接触层(未示出)，并且在衬底18的底面和p接触层的裸露表面上沉积了电极层(未示出)。然后电极层被构图以限定电极。于是层状结构10就被单个化(singulate)成各个光电子器件。
虽然上述掩埋异质结构波导提供了性能的优点，但是上述制造过程复杂并且难以控制。特别是，使用低破坏性的蚀刻过程来蚀刻层状结构是重要的，因为蚀刻通过由在有源区14中的p型、无掺杂和n型材料(未示出)的层形成的p-i-n结进行。使载流子状态与在台面结构的蚀刻侧壁中的结构缺陷相关联是高度不期望的。而且，有源区14的宽度，即在图1A所示的x方向上的有源区的尺寸，由蚀刻过程来限定。有源区的宽度必须被精确地限定有源区太窄导致不足的增益或者太高的阈值电流。有源区太宽允许光电子器件以多种光学模式运行，这在许多应用中是不期望的。最后，台面结构24相对于掩膜22的侧凹分布也必须被精确地控制，以确保过度生长物26提供合理平坦的表面，在这个表面上生长附加的p型包层材料28。
在长波长电信应用中使用的光电子器件最初具有铟镓砷磷(InGaAsP)以作为量子阱层的材料。使用铝铟镓砷(AlInGaAs)代替InGaAsP以作为量子阱层的材料改善了光电子器件的高温特性。然而，使用AlInGaAs作为量子阱层的材料使得掩埋异质结构波导结构的制造更为困难。这是因为量子阱层材料中铝的存在导致在湿蚀刻过程中在台面结构24的侧壁上形成稳定的氧化物层。与在蚀刻InGaAsP时形成的铟和镓的不太稳定的氧化物不同，在生长过度生长物26之前氧化铝不能在MOCVD生长室中被热解吸。代之以，氧化铝层继续存留在台面结构的侧壁上，于是降低了在台面结构和过度生长物26之间界面的质量。
由于在进行蚀刻过程之后需要将晶片从蚀刻位置转移到生长室，所以恶化了对台面结构24的裸露侧壁破坏的问题。这使台面结构的侧壁暴露在通常包含水蒸汽和氧气的周围空气中。水蒸汽和氧气可以导致在台面结构的侧壁上形成附加氧化物。
已经提出了各种方法来处理在台面结构的侧壁上形成的稳定氧化铝的问题。例如，正如由Bertone等人在Etching of InP-based MQW Structure in a MOCVDReactor by Chlorinated Compounds，195 J.CRYST.GROWTH，624(1998)中所述，可以使用原位蚀刻。然而，这种方法是昂贵的并且难以实施，以及可能与其它器件的制造过程不相容。
在Densely Arrayed Eight-Wavelength Semiconductor Lasers Fabricated byMicroarray Selective Epitaxy，5 IEEEJ.SEL.TOP.QUANTUM ELECTRON.，428(1999)中，K.Kudo等人公开了一种使用微选择区域生长来制造掩埋异质结构激光器阵列的过程，在图2A-2C中说明了这个过程。图2A示出在其上生长了n型包层62的衬底68。然后，通过微选择区域生长来在n型包层62的表面上生长光波导核心台面结构80，该光波导核心台面结构80附加地构成光电子器件的有源区64。光波导核心台面结构在由两个细长的掩膜图形84限定的细长窗口82中生长。光波导核心台面结构具有一个梯形的截面形状，并且在所示的y方向上延伸。
使用微选择区域生长来制造光波导核心台面结构改善了有源区的尺寸精度，该光波导核心台面结构包括掩埋异质结构激光器的有源区。另外，使用微选择区域生长形成了光波导核心台面结构，而不需要通过有源区进行蚀刻。然而，使用第二种微选择区域生长过程来覆盖具有p型包层材料的光波导核心台面结构80。第二种微选择区域生长过程涉及从生长室移开晶片并蚀刻掩膜图形84以增加窗口82的宽度。图2B示出了由蚀刻图2A所示的掩膜图形84而变窄的掩膜图形86和加宽的窗口88。
如图2C所示，晶片回到生长室，并且p型包层台面结构90在光波导核心台面结构80上生长。通过微选择区域生长，包层台面结构90在加宽的窗口88中生长，该加宽的窗口88由在n型包层62的表面上变窄的掩膜图形86来限定。包层台面结构90具有一个梯形的截面形状，并且覆盖了光波导核心台面结构80的侧壁和顶面。
因此，尽管使用微选择区域生长来制造掩埋异质结构光电子器件消除了对通过有源区自身进行蚀刻的需要，但是，正如由K.Kudo等人所公开的，使用涉及了介入蚀刻过程的微选择区域生长过程并不提供解决上述问题的完整解决方案。为了蚀刻掩膜图形而需要将晶片从生长室移开使得光波导核心台面结构的侧壁暴露于周围空气中，因此易于受到形成稳定氧化物的可能性或者对侧壁的其它破坏。另外，光波导核心台面结构的侧壁被暴露于用来蚀刻掩膜图形的蚀刻剂中。这可能导致在光波导核心台面结构的侧壁上稳定氧化物的形成或者对该侧壁的其它破坏，特别是在量子阱结构包含铝的时候。由K.Kudo等人所公开的器件具有InGaAsP的量子阱层。
而且，用由K.Kudo等人所公开的过程制造的光电子器件具有高的极间电容，因为包层台面结构90的相当大的区域毗邻n型包层62。最后，包层台面结构90具有相对较窄的顶面，在该顶面上难以形成p接触电极。
此外，由于分布反馈(DFB)激光器的光谱纯度和单模输出特性，所以在许多应用中期望使用它。然而，由于衍射光栅结构必须在有源区附近形成，所以制造DFB激光器是具有挑战性的。典型地，光栅形成于包括器件的有源区的层上。当使用在上述的美国专利申请No.10/787,349中所述的微选择区域生长(μSAG)技术来制造激光器器件时，衍射光栅必须形成于有源区的下面。在有源区的下面形成衍射光栅是困难的，因为难以使光栅的表面平面化，以使形成有源区的层可以在衍射光栅上生长。
因此，需要的是一种制造结合了掩埋异质结构侧向波导结构的光波导和光电子器件的方法，该方法没有上述的掩埋异质结构制造过程的缺点，并且可以用来制造DFB激光器或者使用分布反馈的另一器件。还需要的是一种制造其光波导核心包括铝的掩埋异质结构光波导和光电子器件的方法。最后需要的是结合了掩埋异质结构侧向波导结构的光波导和光电子器件，它们没有上述掩埋异质结构侧向波导结构的缺点。
发明内容
本发明在第一方面提供一种光波导或光电子器件，该光波导或光电子器件包括生长面、生长掩膜、光波导核心台面结构和包层。生长掩膜位于生长面上，并且限定了细长生长窗口和周期性光栅轮廓。光波导核心台面结构位于生长窗口中，并且具有梯形的截面形状。包层覆盖了光波导核心台面结构，并且在生长掩膜的至少一部分上延伸。
本发明在第二方面提供一种器件制造方法，在该方法中，提供生长室，提供具有生长面的晶片，在生长面上形成生长掩膜，该生长掩膜限定了具有周期性光栅轮廓的细长生长窗口，以及在生长室中执行制造过程。该制造过程包括通过微选择区域生长在生长面上生长光波导核心台面结构，以及在制造光波导核心台面结构之后不用从生长室移开晶片，利用包层材料来覆盖光波导核心台面结构。
通过在下述生长条件下生长包层材料来在没有从生长室移开衬底的情况下生长包层材料，其中除了在光波导核心台面结构的顶面之外，包层材料还生长在该台面结构的侧壁上，而不需要在生长包层材料之前执行蚀刻过程。当器件最后被从生长室移开以用于进一步处理时，覆盖光波导核心台面结构的包层材料保护光波导核心台面结构的侧壁不受蚀刻剂和大气的污染。
本发明在第三方面提供一种器件制造方法，在该方法中，提供具有生长面的晶片，在第一生长温度通过微选择区域生长来在生长面上生长光波导核心台面结构，以及在比第一生长温度低的第二生长温度，利用包层材料来覆盖光波导核心台面结构。
在较低的温度利用包层材料来覆盖光波导核心台面结构，允许包层材料在光波导核心台面结构的侧壁上生长，而不需要在生长包层材料之前执行蚀刻过程。
图1A-1C说明了结合掩埋异质结构光波导的第一类现有技术的光电子器件的制造。
图2A-2C说明了结合掩埋异质结构光波导的第二类现有技术的光电子器件的制造。
图3A-3G说明了根据本发明实施例的结合掩埋异质结构光波导的光电子器件的制造。
图3H是示出光波导核心台面结构的一个侧壁的图3F的一部分的放大图。
图4A是示出根据本发明的结合掩埋异质结构光波导的光电子器件的典型实施例的等轴测视图。
图4B是示出图4A所示的典型光电子器件的光波导核心台面结构的结构的放大图。
图5A和5B是示出根据本发明被构造为掩埋异质结构激光器的光电子器件的实施例的一些性能特征的曲线图。
图6是说明在其中掩膜包括周期性光栅轮廓的本发明实施例的平面图。
图7A是示出掩膜的周期性光栅轮廓的图6的一部分的放大图。
图7B是示出掩埋异质结构光波导和掩膜的图7A的侧视图。
图8A和8B是说明使用图6的掩膜生长的光波导核心台面结构的两个实施例的平面图。
图9A是图7A的掩膜的替换实施例的平面图。
图9B是图7A中所示并且包括光波导核心台面结构的掩膜条的侧视图。
图10是说明图7A和7B的掩膜的等轴测视图。
图11是说明图9A和9B的掩膜的等轴测视图。
具体实施例方式
本发明基于这样的认识通过在生长p型包层之前不加宽掩膜窗口，可以避免由使得通过微选择区域生长而生长的光波导核心台面结构暴露于蚀刻剂和/或空气中引起的问题。代之以，根据本发明，p型包层在下述生长条件下在光波导核心台面结构和具有周期性光栅轮廓的掩膜上生长，该生长条件使得p型包层材料除了在光波导核心台面结构的顶面以外还在其侧壁上生长。根据本发明的实施例，在光波导核心台面结构的顶面上生长了p型包层材料的薄层之后，生长温度降低到p型包层材料的表面迁移长度小于台面结构侧壁的宽度的温度。在这些生长条件下，p型包层材料不但在光波导核心台面结构的的顶面上生长，而且在侧壁上生长。这样，在晶片被暴露于蚀刻剂和/或空气中或者遭受可能以别的方式破坏光波导核心台面结构的侧壁的条件之前，生长了覆盖光波导核心台面结构的侧壁的p型包层。
图3A-3G说明了根据本发明用于制造器件的方法的典型实施例。在所示的例子中制造了光电子器件。每次在单个晶片上制造数百或数千个光电子器件。然后晶片被单个化以产生各个光电子器件。该方法的其它实施例制造透明波导器件，例如掩埋异质结构光波导。
图3A是晶片110(图3D)的一小部分的侧视图，其构成在该晶片上制造的一个典型光电子器件的衬底112。在晶片110的主面114上的晶体取向是[100]。在典型实施例中，晶片的材料是n型磷化铟(InP)。
如图3B所示，晶片110被安装在金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长室(未示出)的基座(未示出)上，以及n型磷化铟的n型包层120在主面114上生长。n型包层生长到约2μm厚。n型包层120的裸露主面提供了生长面122，光波导核心台面结构生长在该生长面122上。
然后，掩膜层(未示出)在生长面122上沉积。在实施例中，掩膜层的材料是二氧化硅(SiO2)。然后，如图3C所示，晶片110被从生长室移开，并且经受光刻和蚀刻来构图掩膜层以限定生长掩膜130。
图3D是示出生长掩膜130的晶片110的平面图，所述生长掩膜130被排列在晶片上所生长的n型包层120(图3C)的生长面122上。每个生长掩膜由一对掩膜条132构成。在图3D仅仅示出三个生长掩膜的意义来说，它被高度简化了。在实际的实施例中，每个生长掩膜130宽约10-25μm，以及相邻的生长掩膜以横跨晶片宽度从约100μm到约500μm范围的距离分开，因此，一个典型晶片具有在其表面上排列的数百个生长掩膜。平面116指示垂直于晶片的晶面的
取向。
掩膜条132是细长的，并且具有与生长面122的
结晶方向平行对齐的它们的长边，该方向与所示的y方向对齐。每对相邻的掩膜条132构成一个生长掩膜130，该生长掩膜130限定了细长的生长窗口134，在该生长窗口134中细长的光波导核心台面结构将通过微选择区域生长而生长。生长窗口的宽度由该对掩膜条132的相对边之间在x方向上的距离来限定，它在从约1μm到约3μm的范围内，并且典型地是在从约1.5μm到约2μm的范围内。生长窗口134的实际宽度取决于制造的光电子器件的量子阱结构的规定宽度，即在量子阱结构的x方向上的规定尺寸。
晶片110回到MOCVD生长室，并且使用微选择区域生长来在生长窗口134中生长光波导核心台面结构140。在所示的光电子器件的例子中，构造光波导核心台面结构140来提供光电子器件的有源区，并且光波导核心台面结构140从生长面122开始按照顺序包括n型缓冲层、空穴阻挡层、衬底侧分离层、量子阱结构、远侧分离层和电子阻挡层。光波导核心台面结构140的结构将在下面参考图4B详细地描述。至少一个量子阱位于量子阱区，该量子阱由夹在两个阻挡层(也在图4B中示出)之间的量子阱层(也在图4B中示出)组成。在透明波导器件中，光波导核心台面结构140是相似的，并且缺少图4B所示的这些层。
在通过微选择区域生长来生长光波导核心台面结构140的过程中，由前体形成的供应给MOCVD生长室的半导体材料落在生长掩膜130上。此半导体材料不在生长掩膜上成核，而是朝着暴露在生长窗口134中的生长面122的一部分迁移。生长在生长窗口中的半导体材料具有形成[111]侧壁的强烈倾向，在该侧壁上生长率大约为零。因此，半导体材料主要在光波导核心台面结构140的顶面146上生长，并且光波导核心台面结构以如图3E所示的梯形截面形状生长在生长窗口134中。光波导核心台面结构以直的平滑的[111]侧壁144为界。
光波导核心台面结构140的生长在生长温度下进行，在该生长温度，半导体材料的吸附原子具有足够的迁移率，以使它们的表面扩散长度大于构成侧壁144的[111]表面的宽度w(图3H)。只要表面扩散长度大于侧壁144的宽度，那么基本上没有半导体材料在侧壁上生长。
光波导核心台面结构140进行生长，直到它达到其规定厚度。然后，供应给生长室的前体变成用于p型包层材料的前体，并且相对于用来生长光波导核心台面结构的温度来稍微降低生长温度。然而，降低后的温度仍然高于半导体材料的吸附原子的表面扩散长度大于侧壁144的宽度的温度。因此，如图3F所示，p型包层的薄子层162在光波导核心台面结构140的顶面上生长。
在p型包层的子层162达到数十纳米的厚度后，生长温度降低到一个温度，在此温度，半导体材料的吸附原子的迁移率使得它们的表面扩散长度小于侧壁144的宽度。微选择区域生长在该降低的生长温度继续，而半导体材料继续不在生长掩膜130上成核。然而，在该降低的生长温度，生长不再主要发生在光波导核心台面结构140的顶面146上。因此，p型包层160的剩余物除在顶面146上生长之外还在光波导核心台面结构140的侧壁144上生长。
如图3G所示，p型包层160在降低的生长温度下继续生长，直到p型包层达到其规定厚度。当p型包层在侧壁144上生长时，它另外在生长掩膜130的一部分上侧向地延伸。p型包层形成一个以后可以施加电极的平坦的主面164。
在完成p型包层160的生长后，晶片110被从生长室移开。p型包层160覆盖光波导核心台面结构140的侧壁144，因此保护侧壁免受环境的影响。因此，在应用于晶片的诸如电极应用、电极构图和单个化之类的后续处理期间，p型包层保护侧壁免受破坏。
图4A是由根据本发明的上述制造方法制造的根据本发明的光电子器件100的典型实施例的等轴测视图。为了简化该图，图4A没有示出光电子器件100的光波导核心台面结构的层状结构。图4B是示出光波导核心台面结构的层状结构的光电子器件100的一部分的放大图。
首先参考图4A，光电子器件100由生长面122、生长掩膜130、光波导核心台面结构140和包层160构成。生长掩膜130位于生长面122上，并且限定了细长的生长窗口134。光波导核心台面结构140位于生长窗口，并且具有梯形的截面形状。包层160覆盖了光波导核心台面结构140和至少一部分生长掩膜130。
在所示的例子中，生长面122是在衬底112上外延生长的n型包层120的主面。在实施例中，衬底112的材料是单晶n型磷化铟(InP)，n型包层120是n型InP层并具有约2μm的厚度，以及生长面122具有[100]晶体取向。
在所示的例子中，生长掩膜130由细长的矩形掩膜条132构成。掩膜条132是二氧化硅(SiO2)区，二氧化硅(SiO2)区具有限定了细长的生长窗口134的相对平行的边。生长窗口具有在从约1μm到约3μm的范围的宽度，并且典型地在从约1.5μm到2μm的范围。生长窗口的实际宽度由量子阱区(图4B中的154)的规定宽度、生长面122与量子阱区之间的距离、以及侧壁144和生长面122之间的角度来确定。每个掩膜条132具有在从约3μm到约11μm的范围的宽度。在所示的例子中，掩膜条132具有约500nm的厚度，这与光波导核心台面结构140的高度类似(±150nm)。生长条的相对边与生长面122的
的结晶方向平行对齐。
生长掩膜130的可替换材料是氮化硅Si3N4。
光波导核心台面结构140位于由生长掩膜130限定的生长窗口134中的n型包层120的生长面122上。光波导核心台面结构由一层或多层的一种或多种半导体材料构成，所述半导体材料具有比n型包层120和p型包层160中的任何一个都高的折射率。在实施例中，光波导核心台面结构140与包层120和160之间的相对折射率差约是-0.2。作为通过微选择区域生长来制造其的结果，光波导核心台面结构140具有梯形的截面形状，该微选择区域生长形成了构成其侧壁144的[111]表面。
p型包层160覆盖了光波导核心台面结构140和至少一部分生长掩膜130。特别是，包层160接触光波导核心台面结构140的侧壁144。在所示的例子中，包层160的材料是p型InP。因而，光波导核心台面结构140由n型包层120和p型包层160来包围，它们与光波导核心台面结构的材料相比具有较大的折射率。因此，光波导核心台面结构140与包层120和160共同构成光波导。
在所示的例子中，构造光波导核心台面结构140来提供光电子器件100的有源区。图4B示出了这样一个光波导核心台面结构140的例子的结构，该光波导核心台面结构140按照顺序由n型缓冲层151、空穴阻挡层152、衬底侧分离层153、量子阱结构154、远侧分离层155和电子阻挡层156构成。n型缓冲层151位于n型包层120的生长面122上。阻挡层152和156是半导体材料层，它们在带隙能量上明显高于分离层153和155的半导体材料。由空穴阻挡层152、分离层153和155以及电子阻挡层156构成的结构形成了分别限制异质结构(SCH)159，其限制着到量子阱结构的载流子(即电子和空子)。
n型缓冲层151是生长在n型包层120的生长面122上的生长窗口134中约100nm厚的n型InP层。
空穴阻挡层152是n型半导体材料层，其具有比相邻层即n型缓冲层151和衬底侧分离层153的材料高的带隙能量。在实施例中，空穴阻挡层152是约40nm厚的n型铝铟砷(AlInAs)层。
衬底侧分离层153是半导体材料层，其具有与量子阱结构154的阻挡层的材料类似的带隙能量。在生长过程中，未对衬底侧分离层的材料添加掺杂剂。在实施例中，衬底侧分离层153是一个厚约50nm的AlGaInAs层，其中Al、Ga和In的百分数分别是0.325、0.175和0.5。
量子阱结构154由与N+1个阻挡层158交错的N个量子阱层157组成，其中N是正整数。在所示的例子中，N＝7。量子阱层的材料具有比阻挡层的材料低得多的带隙能量。在生长过程中，未对量子阱结构的材料添加掺杂剂。在实施例中，量子阱结构154由每个厚约9nm的七个量子阱层157和每个厚约8nm的八个阻挡层158构成。量子阱结构154的材料是AlGaInAs，Al、Ga和In的百分数在量子阱层157中分别是0.18、0.22和0.6以及在阻挡层158中分别是0.32、0.22和0.46。
远侧分离层155是半导体材料层，其具有与量子阱结构154的阻挡层158的材料类似的带隙能量。在生长过程中，未对远侧分离层的材料添加掺杂剂。在实施例中，远侧分离层155是一个厚约50nm的AlGaInAs层，其中Al、Ga和In的百分数分别是0.325、0.175和0.5。
电子阻挡层156是p型半导体材料层，其具有比相邻层即远侧分离层155和p型包层160的材料高的带隙能量。在实施例中，电子阻挡层156是约40nm厚的p型铝铟砷(AlInAs)层。
再次参考图4A，光电子器件100另外具有电极172、电极174以及相对的小面(facet)176和178，电极172位于远离n型包层120的衬底的表面112上，电极174位于p型包层160的表面164上，相对的小面176和178与光波导核心台面结构140的长轴垂直地布置。典型地通过劈开形成小面176和178。在光电子器件100的一个实施例中，其中小面176和178是高反射的，在电极174和172之间流动的电流使光电子器件100作为激光器工作，并且产生通过小面发射的相干光。在光电子器件100的一个实施例中，其中小面176和178用抗反射材料来覆盖，在电极174和172之间流动的电流使光电子器件100作为光学增益介质工作，并且产生通过小面发射的光。在光电子器件100的另一个实施例中，其中小面176和178用抗反射材料来覆盖，在电极174和172之间施加的电压使光电子器件100相对于经过光波导的光作为光电调制器工作，光波导核心台面结构形成该光波导的一部分。
在光电子器件100中，n型包层120、p型包层160和生长掩膜130形成一个电容器，该电容器是光电子器件100的极间电容即电极172和174之间的电容的主要贡献者。生长掩膜构成了该电容器的电介质。薄约50nm的掩膜条132将可靠地覆盖生长面122，因此掩膜条在上述的微选择区域生长过程将作为生长掩膜130有效地工作。然而，使用薄生长掩膜可以导致高的极间电容，这限制了光电子器件的最大调制速度。在所示的光电子器件100的例子中，生长掩膜130的厚度比可靠地覆盖生长面122所需的最小厚度大。与光波导核心台面结构140类似的厚度，即约(500±～150)nm的厚度，将光电子器件100的极间电容降低到与具有3μm厚的InP:Fe帽层的常规掩埋异质光电子器件可比的水平。这样的器件可以以大于10Gb/s的调制速度进行调制。
p型包层160的一部分与n型缓冲层151和n型空穴阻挡层152相邻(图4B)。然而，这种布置并不使电流从量子阱结构154转移开，因为p型包层和光波导核心台面结构140型的n型部分之间的p-n结的接通电压比包括量子阱结构的p-i-n结的接通电压高。
现在将再次参考图3A-3H更详细地描述图4A所示的光电子器件100的制造。
首先参考图3A，衬底112是由几百微米厚的n型InP构成的晶片110(图3D)一部分。衬底的材料典型地掺杂了硫(S)。衬底的主面114上的晶体取向是[100]。
尽管衬底112的材料名义上与n型包层120(图3B)的材料相同，但是它的晶体质量和纯度典型地处于在光电子器件的包层中所需的之下。因此，晶片110被安装在MOCVD生长室的基座上，以及n型包层120以约640℃的生长温度外延生长在衬底112的主面114上。n型包层是以硅掺杂的n型InP层。用来生长n型包层的典型前体是三甲基铟((CH3)3In)和具有乙硅烷(Si2H6)的磷化氢(PH3)以作为硅前体。生长持续到n型包层120达到约2μm的厚度。n型包层的表面提供了其晶体取向为[100]的生长面122。
如果具有可与外延生长层的晶体质量和纯度相比的晶体质量和纯度的InP晶片可用，那么衬底112可用作光电子器件的n型包层。在这种情况下，n型包层不需要外延生长在衬底上，并且衬底的主面114提供了生长面122，光波导核心台面结构140通过微选择区域生长在该生长面122上生长。
然后掩膜层(同样未示出)沉积在生长面122上。在所示的例子中，掩膜层沉积在n型包层120的表面上。在实施例中，掩膜层的材料是使用硅烷和氧作为前体形成的二氧化硅(SiO2)。如上所述，掩膜层通常被沉积具有几百纳米的厚度以降低光电子器件的极间电容。这个厚度比可靠地覆盖生长面122所需的最小厚度厚得多。在实施例中，掩膜层具有约500nm的厚度。
然后晶片110被从生长室移开，并且经受光刻和蚀刻以构图掩膜层来限定图3C和3D所示的掩膜条132。相邻的掩膜条共同构成生长掩膜130，该生长掩膜将细长的生长窗口134限定在生长面122上。相邻的掩膜条132由一段距离隔开，因此生长窗口134具有在从约1μm到约3μm的范围内并且典型地在从约1.5μm-2μm的范围内的宽度。
掩膜条132具有在从约3μm到约11μm的范围内并且典型地在从约5μm到约11μm的范围内的宽度。由于落在生长掩膜130上的半导体材料朝着生长在生长窗口134中的光波导核心台面结构140(图3E)的顶面146迁移，所以太宽的掩膜条导致了如此快的生长率，以至生长材料的厚度难以控制。因为台面结构的顶面146的面积小，所以高生长率使得朝着生长光波导核心台面结构的过程的末端尤其有问题。因此，所以生长率大并且正在加速。另一方面，太窄的掩膜条132允许生长在相邻的生长窗口134中的光波导核心台面结构上的p型包层160合并，这也不是所期望的。
一旦形成了生长掩膜130，晶片110就回到生长室。晶片被加热到约640℃的生长温度，并且通过微选择区域生长，光波导核心台面结构140在由生长掩膜130限定在生长面122上的生长窗口134中生长。将描述图4B所示的具有层状结构的光波导核心台面结构140的实施例的生长。
n型缓冲层151是生长在生长面122上的InP层。在所示的例子中，生长面122是n型包层120的表面。n型缓冲层是掺杂了硅的n型。用来生长n型缓冲层的典型前体是三甲基铟((CH3)3In)和具有乙硅烷(Si2H6)的磷化氢(PH3)以作为硅前体。生长持续到n型缓冲层151达到约100nm的厚度。
为了减少光波导核心台面结构140的总厚度，n型缓冲层151制得尽可能地薄。减少台面结构140的厚度降低了台面结构的最大生长率，即当台面结构的顶面146的面积最小时在p型包层160的子层162的沉淀过程中的生长率。期望的是降低最大生长率来加强对层厚的控制并使生长的材料的晶体质量最佳。由于应变，以高的生长率生长的材料可能具有低的晶体质量。
在实施例中，其中将生长掩膜130限定于掩膜材料层的过程并不降低生长面122的晶体质量，并且不会在生长窗口134中留下掩膜材料的残余物，则不需要生长n型缓冲层151。在这种情况下，空穴阻挡层152直接在生长面122上生长。省略n型缓冲层151期望地减少了光波导核心台面结构140的厚度。
切断向生长室供应磷化氢，并且开始供应三甲基铝((CH3)3Al)和三氢化砷(AsH3)以在n型缓冲层151上(或者在生长面122上，如上所述)生长空穴阻挡层152。调整前体流速以生产具有在空穴阻挡层和n型缓冲层151的InP之间提供晶格匹配的铝百分数的AlInAs。生长持续到空穴阻挡层152达到约40nm的厚度。
开始供应三甲基镓((CH3)3Ga)以在空穴阻挡层152上生长AlGaInAs的衬底侧分离层153。调整前体流速以生产Al、Ga和In的百分数分别为0.325、0.175和0.5的AlGaInAs。这个合成物的材料晶格匹配于InP。在生长过程中未对衬底侧分离层的材料添加掺杂剂。生长持续到衬底侧分离层153达到约50nm的厚度。
接着生长量子阱结构154。首先调整前体流速以在衬底侧分离层153上生长阻挡层158。阻挡层158是Al、Ga和In的百分数分别为0.32、0.22和0.46的AlGaInAs层。这个合成物的材料具有与衬底侧分离层153的AlGaInAs的带隙能量类似的带隙能量，但是具有不同的晶格常数以使阻挡层被拉紧。在生长过程中，未对量子阱结构的材料添加掺杂剂。生长持续到阻挡层158达到约8nm的厚度。
然后，调整前体流速以在阻挡层158上生长量子阱层157。量子阱层157是Al、Ga和In的百分数分别为0.18、0.22和0.6的AlGaInAs层。具有这种合成物的材料具有比阻挡层158的带隙能量低的带隙能量。这种材料也具有不同于在与阻挡层158相对的方向上的衬底侧分离层的AlGaInAs的晶格常数，以使量子阱层也被拉紧。生长持续到量子阱层157达到约9nm的厚度。
重复与刚才所述的类似的生长由量子阱层157跟随的阻挡层158的过程六次，以生长总共七个阻挡层和七个量子阱层。执行与刚才所述的类似的生长阻挡层158的过程一次，以生长第八阻挡层。这就完成了量子阱结构154的生长。
然后，调整前体流速以在量子阱结构154上生长远侧分离层155。调整前体流速以生产Al、Ga和In的百分数分别为0.325、0.175和0.5的AlGaInAs。这个合成物的材料晶格匹配于InP，但不与阻挡层158匹配。在生长过程中，未对远侧分离层的材料添加掺杂剂。生长持续到远侧分离层155达到约50nm的厚度。
如图3E所示，切断向生长室供应三甲基镓，并且开始供应二甲基锌((CH3)2Zn)以在远边分离层155上生长p型AlInAs的电子阻挡层156。调整前体流速来生产具有向InP提供晶格匹配的铝百分数的AlInAs。生长持续到电子阻挡层156达到约40nm的厚度。这就完成了光波导核心台面结构140的制造。
如图3F所示，切断向生长室供应三甲基铝和三氢化砷(AsH3)，并且开始供应磷化氢(PH3)，以及生长温度被降低到约620℃来生长p型包层160的子层162。子层162是p型InP的薄层，并且通过微选择区域生长来生长在电子阻挡层156上。子层162生长在光波导核心台面结构140的顶面146上。
用来生长p型包层的子层162的降低的生长温度仍然高于下述温度，在该温度，半导体材料的吸附原子具有足够的迁移率，以使它们的表面扩散长度大于构成侧壁144的[111]表面的宽度w(图3H)。因此，如刚才所述，子层162主要生长在光波导核心台面结构140的顶面上。由于生长的材料缺少铝，所以可以使用约620℃的生长温度。因此，没有必要使用约640℃的生长温度，而在生长含铝材料时需要此温度以防止铝粘到生长掩膜130上。620℃的生长温度是中间值，它在用于生长光波导核心台面结构140的生长温度与下面用于生长p型包层160的残余物的生长温度之间。子层162的生长持续到它达到约几十纳米的厚度。在实施例中，生长持续到子层162达到约40nm的厚度。
然后生长温度降低到约600℃。当温度下降时，半导体材料的吸附原子降低了迁移率，以使它们的表面扩散长度变得小于构成侧壁144的[111]表面的宽度。在降低后的生长温度，微选择区域生长继续，但是生长不再主要发生在光波导核心台面结构140的顶面146上。代之以，p型包层160另外生长在台面结构的侧壁144上。在降低后的生长温度，p型包层160的生长持续到p型包层达到它的规定厚度，如图3G所示。在实施例中，生长持续到p型包层160达到2μm的厚度。
在完成p型包层160的生长之后，晶片110被从生长室移开。p型包层160覆盖了光波导核心台面结构140的侧壁144，并且在生长掩膜130的一部分上延伸。因此，p型包层保护侧壁144在应用于晶片的后续处理过程中免受破坏。该处理包括电极172和174的沉积和构图，劈开以形成小面176和178，以及单个化成各个光电子器件。
上面参考一个例子描述了本发明的实施例，在此例子中，用于制造光波导核心台面结构140的一些半导体材料包括铝。然而，这对于本发明而言并不是关键的。并不是任可一种用于制造光波导核心台面结构的半导体材料都需要包括铝。例如，量子阱结构154可以具有InGaAsP的量子阱层157。与其中量子阱结构154具有AlGaInAs的量子阱层157的上述那些激光器相比，具有这样的量子阱结构的激光器具有较低的T0。
上面参考例子描述了本发明的实施例，在所述例子中，光波导核心台面结构140被构造来提供光电子器件的有源区。然而，本发明的实施例不局限于光电子器件及其制造。本发明另外包括透明的光波导及其制造。本发明的这种实施例提供透明的光波导，其中光波导核心台面结构140具有梯形的截面形状，但是缺少图4B所示的层状结构。代之以，光波导核心台面结构被构造为相似的半导体材料的台面结构，这种半导体材料具有比包层120和160高的折射率。合适的半导体材料的例子包括AlInAs、AlGaInAs和InGaAsP。
上面参考例子描述了本发明的实施例，在所述例子中，生长掩膜130的相对边被描述为与生长面122的
结晶方向平行对齐。然而，尽管利用生长掩膜的这种对齐得到了最佳结果，但是微选择区域生长并不关键地取决于对齐，并且尽管偏离了所述的平行关系，但是得到了用于许多应用的可接受结果。
图5A和5B是示出了根据本发明被构造为掩埋异质结构激光器的光电子器件的实施例的一些性能特征的曲线图。激光器产生了1350nm的波长的光，并且具有腔长度，即在小面176和178(图4A)之间300μm的距离。量子阱结构的材料是AlGaInAs。
图5A示出了在以10度为间隔从0℃到90℃的十个不同的温度，光学输出功率和正向电压降随着电极174与172(图4A)之间的电流的变化。激光器的阈值电流在0℃低于4mA以及在90℃的温度时低于20mA。0℃的阈值电流比常规(图1A-1C)InGaAsP BH激光器低约30％。
图5B示出了c-w阈值电流和差分量子效率随着温度的变化。由于使用AlGaInAs作为量子阱结构的材料而得到的较高特征温度，阈值电流和效率随着温度的变化是相对较小的。根据本发明使用AlGaInAs作为量子阱结构的材料制造的样品激光器具有T0(阈值电流)＝55°K和T1(效率)＝190°K的特征温度。根据本发明使用InGaAsP作为量子阱结构的材料制造的以别的方式类似的激光器具有T0＝45°K和T1＝145°K的特征温度。
图6是说明本发明的实施例的平面图，其中掩膜另外限定了一个周期性光栅轮廓。晶片210包括生长掩膜230，该生长掩膜被排列在生长在晶片210上的n型包层的生长面222上。每个生长掩膜230包括一对与上述掩膜条132类似的掩膜条232。在这个实施例中，形成掩膜条232来限定一个周期性光栅轮廓，也被称为波纹。可以通过例如电子束光刻或者另一种能够限定精细结构细节的光刻过程来将该周期性光栅轮廓形成在掩膜条232中。在实施例中，周期性光栅轮廓被形成为多个凸出和凹进部分，其细节将在下面进行描述。然而，可以形成其它的光栅轮廓。
每个生长掩膜232大约3-25μm宽，并且相邻的生长掩膜以横跨晶片210宽度从大约100μm到大约500μm的范围的距离分开，因此典型的晶片具有排列在它表面上的数百个生长掩膜230。掩膜条232是细长的，并且在优选实施例中具有与生长面的结晶方向
平行对齐的它们的长边，其在所示的y方向上被对齐。每对相邻掩膜条232组成限定细长的生长窗口234的生长掩膜230，其中将通过如上所述的微选择区域生长来生长细长的光波导核心台面结构。生长窗口234的宽度由在x方向上该对掩膜条232的相对边之间的距离来限定，它在从大约1μm到大约3μm的范围内，并且典型地在从大约1.5μm到大约2μm的范围内。生长窗口234的实际宽度取决于被制造的光电子器件的量子阱结构的规定宽度，即在量子阱结构的x方向上的规定尺寸。
根据本发明的这个实施例，掩膜条232中凸出和凹进部分的周期性特性产生有效折射率的对应周期性变化，以用于光波导核心台面结构中的导引光学基模。有效折射率的周期性变化也被称为折射率调制。由光波导核心台面结构导引的光学基模经历了由存在的波纹掩膜引起的轻微的周期性扰动。仿真表明这个折射率调制的幅度是约于分之几，这适合于形成DFB反射光栅。扰动使得在光波导核心台面结构240内的光学基模起到DFB激光器的作用。在由有源区确定的波长，由掩膜条232的周期性结构所引起的折射率差作为在光波导核心台面结构中纵向光行进的分布布拉格反射器(DBR)来出现，只要光栅轮廓的周期被设置等于以由波导模式的有效折射率划分的期望波长的光的半个波长或半个波长的倍数的话。每个掩膜条232中的周期性光栅形成一个DBR。
为了说明，假定在光波导核心台面结构240中要传送的光的设计波长为λ0。由光波导核心台面结构240中的有源区的材料和带隙来确定波长λ0。波长λ0一般被设置在有源区的光增益最大的地方的附近。光学基模以由有效折射率ηeff表征的速度行进。由于在λ0反射光的掩膜条232的周期性特性，光栅周期Lg被限定为Lg＝(λ0/ηeff)*m/2，其中m是任何正整数并且典型地等于一(1)。光波导核心台面结构240的有效折射率ηeff将沿着波导核心台面结构240的纵向在其最窄点的有效折射率ηeff0和在其最宽点的有效折射率ηeff1之间变化。ηeff1和ηeff0之间的差是有效折射率差，也称为Δηeff，它是由形成光栅的凸出和凹进部分引起的。Δηeff的幅度确定在λ0处光栅反射的强度。以这种方式，提供了一个显示出DFB激光器光特性的激光器器件，它包括高的光谱纯度。.此外，周期性光栅轮廓可用于提供其它器件的分布反馈，例如分布布拉格反射器(DBR)激光器和采样光栅激光器。
图7A是图6的掩膜条和生长窗口的一部分的放大图。掩膜条232的周期性轮廓包括多个凸出部分235和凹进部分236。在一个实施例中，凸出部分235和凹进部分236大约是0.1μm见方，但是可以具有其它尺寸，只要凸出部分235和凹进部分236的周期沿着纵向等于以由光学基模的有效折射率划分的期望波长的光的半个波长的倍数的话。在一个实施例中，由光栅的凸出部分235和凹进部分236产生的有效折射率差(Δηeff)使得掩膜条232将大约0.001到大约0.020的有效折射率变化给予在光波导核心台面结构240中的光行进。
图7B是图7A示出的并且包括光波导核心台面结构240的掩膜条的侧视图。在图7B中以交叉阴影线示出了被形成为上述具有凸出部分235和凹进部分236的掩膜条232的一部分。光波导核心台面结构240在如上所述的掩膜条232之间的生长窗口234中的表面222上生长。
掩膜条232可以以从大约0.1μm到0.5μm的范围的多个不同厚度来形成。然而，其它厚度是可能的。在两个不同的实施例中，掩膜条232被形成具有0.1μm和0.5μm的厚度。光波导核心台面结构240具有大约1.5μm的宽度和大约0.2μm的高度。波导核心台面结构240的折射率n是3.4，并且随后生长在波导核心台面结构240和掩膜条232上的周围InP(未示出)的折射率是3.2。此外，当波导核心台面结构240生长在生长窗口234时，它可以或者不可以遵循掩膜条232的周期性轮廓。如果波导核心台面结构240不遵循掩膜条232的轮廓，那么由掩膜条232的周期性光栅结构产生的有效折射率Δηeff对于0.1μm厚的掩膜条232大约是0.0022，以及对于0.5μm厚的掩膜条232大约是0.0049。如果光波导核心台面结构240的生长的确遵循掩膜条232的轮廓，那么由掩膜条232的周期性光栅结构产生的有效折射率Δηeff对于0.1μm厚的掩膜条232大约是0.0062，以及对于0.5μm厚的掩膜条232大约是0.0082。这些值表明凸出部分235和凹进部分236对于生产分布布拉格反射器是足够的。
图8A和8B是说明图6的掩膜条232之间生长的波导核心台面结构的两个实施例的平面图。在图8A中，波导核心台面结构240生长在掩膜条232的主轴之间，而不遵循掩膜条232中凸出部分235和凹进部分236的轮廓。在图8B中，波导核心台面结构245生长在掩膜条232的主轴之间，并且一般遵循掩膜条232中凸出部分235和凹进部分236的轮廓。
图9A是图7A的掩膜的可替换实施例的平面图。在这个实施例中，掩膜条232形成在掩膜层245上，该掩膜层245在掩膜条232被形成之前形成在生长面222上。掩膜层245可由与掩膜条232相同的材料形成，或者可由与掩膜条232不同的材料形成。在一个实施例中，掩膜层245可由氮化硅(Si3N4)形成，并且掩膜条232可由二氧化硅(SiO2)形成，以使可以实现在掩膜层245和掩膜条232之间的蚀刻选择性。以这种方式，凸出部分235和凹进部分236可以形成在掩膜条232中，而掩膜层245保持原样。可替换地，如果掩膜层245和掩膜条232由相同的材料形成，那么部分蚀刻掩膜条232的材料的其它选择性构图技术可用于创建图9A示出的结构。
图9B是图7A示出的并且包括光波导核心台面结构240的掩膜条的侧视图。在这个实施例中，以交叉阴影线示出被形成为上述具有凸出部分235和凹进部分236的掩膜条232的一部分。掩膜条232形成在掩膜层245上。光波导核心台面结构240如上所述在掩膜条232之间的生长窗口234中的表面222上生长。根据上述的选择区域生长，生长在波导核心台面结构240上的InP层将在掩膜条232中的凹进部分236上生长并填充该凹进部分236。
图10是说明图7A和7B的掩膜条的等轴测视图。形成掩膜条232以如上所述创建在光波导核心台面结构240中的有效折射率变化。
图11是说明图9A和9B的掩膜的等轴测视图。具有凸出部分235和凹进部分236的掩膜条232形成在掩膜层245上，以如上所述创建在光波导核心台面结构240中的有效折射率变化。
本公开使用说明性的实施例详细地描述了本发明。然而，由所附的权利要求书限定的本发明并不局限于所述的精确实施例。
权利要求
1.一种器件，包括生长面；在该生长面上的生长掩膜，该生长掩膜限定了具有周期性光栅轮廓的细长生长窗口；光波导核心台面结构，其位于该生长窗口中并且具有梯形的截面形状；以及包层，其覆盖了光波导核心台面结构并且在生长掩膜的至少一部分上延伸。
2.如权利要求1所述的器件，其中生长面具有[100]结晶方向；以及光波导核心台面结构包括具有[111]结晶方向的侧壁。
3.如权利要求2所述的器件，其中生长掩膜包括与生长面的
结晶方向平行对齐的相对边。
4.如权利要求1所述的器件，其中光波导核心台面结构在结构上相似，并且具有比包层大的折射率。
5.如权利要求1所述的器件，其中该器件是分布反馈(DFB)激光器；以及光波导核心台面结构包括量子阱结构。
6.如权利要求5所述的器件，其中量子阱结构包括含有铝、镓、铟和砷的量子阱层。
7.如权利要求5所述的器件，其中量子阱结构包括含有镓、铟、砷和磷的量子阱层。
8.如权利要求5所述的器件，其中光波导核心台面结构另外包括一个量子阱结构位于其中的分别限制异质结构。
9.如权利要求5所述的器件，其中光波导核心台面结构包括具有比包层大的折射率的材料，并且周期性光栅轮廓创建了0.001到0.020的折射率差。
10.如权利要求1所述的器件，其中该包层是第一包层；该器件另外包括第二包层；以及生长面是第二包层的表面。
11.如权利要求1所述的器件，其中生长掩膜和光波导核心台面结构在厚度上是类似的。
12.一种器件制造方法，包括提供生长室；提供包括生长面的晶片；在该生长面上形成生长掩膜，该生长掩膜限定了具有周期性光栅轮廓的细长生长窗口；以及在生长室中执行制造过程，包括通过微选择区域生长在生长面上生长光波导核心台面结构，以及在制造后不用将晶片从生长室移开，利用包层材料来覆盖光波导核心台面结构。
13.如权利要求12所述的方法，其中形成具有周期性光栅轮廓的生长掩摸创建了在光波导核心台面结构中的折射率差。
14.如权利要求13所述的方法，其中生长面具有[100]结晶方向；以及所述形成包括将生长掩摸的相对边与生长面的
结晶方向平行对齐。
15.如权利要求13所述的方法，其中制造过程缺少在形成完成后和在覆盖完成前执行的蚀刻过程。
16.如权利要求12所述的方法，其中光波导核心台面结构包括倾斜的侧壁和延伸在侧壁之间的顶面；所述生长包括在大于吸附原子从光波导的侧壁迁移到顶面的温度的生长温度来生长光波导核心台面结构；以及所述覆盖包括在低于吸附原子迁移出光波导核心台面结构的侧壁的温度的生长温度来生长包层材料。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述覆盖包括在生长掩膜的一部分上侧向生长包层。
18.如权利要求12所述的方法，其中所述覆盖包括在下述生长条件下生长包层材料，其中包层材料除了在光波导核心台面结构的顶面之外还生长在它的侧壁上。
19.一种分布反馈(DFB)激光器器件，包括生长面；在该生长面上的生长掩膜，该生长掩膜限定了具有周期性光栅轮廓的细长生长窗口；光波导核心台面结构，其位于该生长窗口中并且具有梯形的截面形状；以及包层，其覆盖了光波导核心台面结构并且在生长掩膜的至少一部分上延伸，其中周期性光栅轮廓产生了光波导核心台面结构中的折射率差，以向光波导核心台面结构提供分布布拉格反射。
20.如权利要求19所述的方法，其中光波导核心台面结构包括具有宽度的侧壁；第一生长温度是吸附原子具有大于侧壁宽度的表面扩散长度的温度；以及第二生长温度是吸附原子具有小于侧壁宽度的表面扩散长度的温度。
21.如权利要求19所述的方法，另外包括通过微选择区域生长在光波导核心台面结构上生长包层材料的子层。
22.如权利要求21所述的方法，其中生长包层材料的子层包括将生长温度设置在第一生长温度和第二生长温度的中间的温度。
23.如权利要求19所述的方法，其中生长掩膜还包括多层结构，其中一个层包括光栅轮廓。
全文摘要
本器件是一种包括生长面、生长掩膜、光波导核心台面结构和包层的光电子器件或透明波导器件。生长掩膜位于半导体面上，并且限定了具有周期性光栅轮廓的细长生长窗口。光波导核心台面结构位于生长窗口中，并且具有梯形的截面形状。包层覆盖了光波导核心台面结构，并且在生长掩膜的至少一部分上延伸。通过下述来制造这样的器件提供包括生长面的晶片，通过微选择区域生长在第一生长温度在生长面上生长光波导核心台面结构，以及在比第一生长温度低的第二生长温度利用包层材料来覆盖光波导核心台面结构。
文档编号H01S5/22GK1945365SQ20061014229
公开日2007年4月11日 申请日期2006年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者D·P·布尔, S·W·科尔赞 申请人:阿瓦戈科技光纤Ip(新加坡)股份有限公司