专利名称：异质掩埋激光器的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体器件制作技术领域，特别是指一种异质掩埋(BH)激光器的制 作方法，其是在激光器制造过程中阻止金属Zn+离子对其有源层即激光发射区的侵犯，起 到保护作用。
背景技术：
随着光纤通讯技术的发展，光电子产业化的到来，各种类型结构的光电子器件产 品相继问世，器件品质也在逐步提高。作为光纤通信系统中关键部件的1. 3/1. 5um激光器， 作为信号传输中继更是不可或缺。器件参数指标在满足通信系统要求的同时，器件工作的 稳定性就尤为重要。目前上述激光器器件的结构大致有两种，一种为脊形波导型结构，一种为平面掩 埋型结构。脊形波导型结构优点在于工艺较为简单，但器件特性参数较平面掩埋型结构器 件稍逊，并且耦合封装时效率较低。而平面掩埋型结构的各项特性参数均较为理想，其易于 耦合封装，效率很高，缺点就是器件老化寿命不稳定。所以解决平面掩埋型器件结构的稳定 性是我们必须要考虑的问题。通常人们在材料表面上通过MOCVD生长技术生长有源层后，通过光刻办法刻蚀出 微米级有源层条型台面；用MOCVD在微米级条型台面周围先掩埋生长掺Zn的P-InP层再 生长掺锑的N-InP层，形成反向PN结作为电流限制层；再通过套刻技术将微米级有源层条 型台面的N-InP层刻蚀尽；最后，用MOCVD生长2um厚度掺Zn+离子的P-InP电流注入层。 但在微米级条型台面周围生长第一层P-InP时，掺杂Zn+离子对微米级台面两侧有源层的 (111)面，特别是(Ill)In界面有非常大的侵犯作用，进而影响器件的核心即有源层，成为 影响芯片工作稳定性的重要因素。
发明内容
本发明目的在于提供一种异质掩埋(BH)激光器的制作方法，其可阻止金属Zn+离 子对其有源层的侵犯，对有源区起到保护作用。本发明提供一种异质掩埋激光器的制作方法，包括如下步骤步骤1 在衬底上生长有源层，作为激光器件的发射区；步骤2 在有源层的表面生长SiO2层，在刻蚀及MOCVD生长过程中起保护作用；步骤3 光刻，在SiO2层表面的两侧，将SiO2层和有源层刻蚀掉，使中间形成微米 级脊型台面，光刻后的有源层成为激光器件的发射区；步骤4 用MOCVD技术，在脊型台面的两侧依次生长本征InP层、反向P-InP结电 流限制层和N-InP结电流限制层，使脊型台面上形成沟道；步骤5 去掉脊型台面表面上的SiO2层；步骤6 用MOCVD技术，在沟道内、去掉SiO2层的脊型台面上及N-InP结电流限制 层的表面生长P-InP电流注入层，完成器件的制作。
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其中步骤2所述的在有源层表面生长SiO2层是采用PECVD设备生长，SiO2层的厚 度为 90-110nm。其中步骤3所述刻蚀出的脊型台面的宽度为1. 5um-2. Oum ；脊型台而的刻蚀深度 到达衬底内，距离为Ium以内。其中步骤3光刻中还包括一腐蚀的步骤，其是采用饱和嗅水零度腐蚀15s。其中步骤4所述的本征InP层的厚度为0. 8um_l. Oum ;P_InP层50的厚度为 0. 8um-l. Oum ；N-InP 层 60 的厚度为 0. 8um_l. Oum。其中步骤6中的P-InP电流注入层的厚度为2_3um。
为进一步说明本发明的技术特征，结合以下附图，对本发明作一详细的描述，其 中图1(a)至图1(f)为本发明的流程图；
具体实施例方式请参阅图1 (a)至图1 (f)所示，本发明提供一种异质掩埋激光器的制作方法，包括 如下步骤步骤1 在衬底10上生长有源层20，用MOCVD技术生长有源层20作为激光器件的 发射区，波长一般为1.3um或1.5um;如图1(a)所示。步骤2 在有源层20的表面生长SiO2层30，在刻蚀及MOCVD生长过程中起保护作 用；所述的在有源层20表面生长SiO2层30是采用PECVD设备生长，SiO2层30的厚度为 90-1 IOnm5SiO2的厚度要均勻，不宜过厚。如图1(b)所示。步骤3 光刻，在SiO2层30表面的两侧，将SiO2层30和有源层20刻蚀掉，使 中间形成微米级脊型台面，光刻后的有源层20成为激光器件的发射区；采用常规光刻工 艺曝光制作出光刻胶掩模条型，用HF系列腐蚀液腐蚀SiO2,刻蚀出的脊型台面的宽度为 1.5Um-2.0Um;将胶膜用丙酮清洗掉；利用反应离子(RIE)技术刻蚀脊型台面，深度到达衬 底10内，距离为Ium以内；还包括一腐蚀的步骤，其是采用饱和嗅水零度腐蚀15s，为了减 少刻蚀出对脊型台面侧面带来的损伤。如图1(c)所示。步骤4 用MOCVD技术，在脊型台面的两侧依次生长本征InP层40、反向P-InP结电 流限制层50和N-InP结电流限制层60，使脊型台面上形成沟道70 ；所述的本征InP 40的厚 度为 0. 8um-l. Oum ；P-InP 层 50 的厚度为 0. 8um_l. Oum ；N-InP 层 60 的厚度为 0. 8um_l. Oum ； 生长N/P-InP层形成的反向击穿电压越大越好，电流越小越好，如图1(d)所示。步骤5 去掉脊型台面表面上的SiO2层30 ；如图1 (e)所示。步骤6 用MOCVD技术，在沟道70内、去掉SiO2层30的脊型台面上及N-InP结电 流限制层60的表面生长P-InP电流注入层80，该P-InP电流注入层80的厚度为2-3um，使 形成P-InP层通道的电阻越小越好。完成器件的制作。如图1(f)所示。实施案例以波长1. 5um激光器件结构设计为例，利用本发明一种异质掩埋(BH)激光器的制 作方法。选用激光发射波长1. 5um的InP基作为材料。
1、在衬底10上生长有源层20，用MOCVD技术生长有源层作为激光器件的发射区， 波长为1. 5um。2、生长SiO2层30 用PECVD设备生长SiO2的厚度约90-110nm。SiO2层30的厚度 要均勻，不宜过厚。3、光刻腐蚀微米级台面选用S9912正型光刻胶，采用300um周期1. 5um条型光 刻板，用KarlSuss进行曝光，显影出300um周期1. 5um胶条后，将样品放入110度烘箱中定 膜，再用HF将曝光出3102腐蚀尽，用丙酮去胶清洗后，就得到了周期300um的条宽1. 5um的 SiO2条型。用反应离子(RIE)刻蚀技术刻蚀深度为Ium的条型台面，最后用饱和嗅水零度 腐蚀15s即可，目的在于去掉反应离子(RIE)刻蚀所带来的损伤。4,MOCVD先掩埋生长本征InP层40、P_InP层50、N_InP层60电流限制层，在脊型 台面上形成沟道70。首先用MOCVD生长Ium厚度的本征InP缓冲层，其厚度略高于台面顶 部；之后生长约Ium厚度的掺Zn的P-InP层；最后生长约Ium厚度的掺杂N-InP层。其N/ P-InP层形成的反向击穿电压越大越好，电流越小越好。5、去掉材料表面SiO2层30，一般用HF系列腐蚀液去掉材料表面SiO2。6、MOCVD生长P-InP电流注入层，MOCVD生长2um厚度掺Zn的P-InP层。其形成 的P-InP层通道的电阻越小越好。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在 本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
一种异质掩埋激光器的制作方法，包括如下步骤步骤1在衬底上生长有源层，作为激光器件的发射区；步骤2在有源层的表面生长SiO2层，在刻蚀及MOCVD生长过程中起保护作用；步骤3光刻，在SiO2层表面的两侧，将SiO2层和有源层刻蚀掉，使中间形成微米级脊型台面，光刻后的有源层成为激光器件的发射区；步骤4用MOCVD技术，在脊型台面的两侧依次生长本征InP层、反向P-InP结电流限制层和N-InP结电流限制层，使脊型台面上形成沟道；步骤5去掉脊型台面表面上的SiO2层；步骤6用MOCVD技术，在沟道内、去掉SiO2层的脊型台面上及N-InP结电流限制层的表面生长P-InP电流注入层，完成器件的制作。
2.根据权利要求1所述的异质掩埋激光器的制作方法，其中步骤2所述的在有源层表 面生长SiO2层是采用PECVD设备生长，SiO2层的厚度为90-110nm。
3.根据权利要求1所述的异质掩埋激光器的制作方法，其中步骤3所述刻蚀出的脊型 台面的宽度为1. 5um-2. Oum ；脊型台面的刻蚀深度到达衬底内，距离为Ium以内。
4.根据权利要求1所述的异质掩埋激光器的制作方法，其中步骤3光刻中还包括一腐 蚀的步骤，其是采用饱和嗅水零度腐蚀15s。
5.根据权利要求1所述的异质掩埋激光器的制作方法，其中步骤4所述的本征InP 层的厚度为0. 8um-l. Oum ；P-InP层50的厚度为0. 8um_l. Oum ；N-InP层60的厚度为 0. 8um-l. Oum0
6.根据权利要求1所述的异质掩埋激光器的制作方法，其中步骤6中的P-InP电流注 入层的厚度为2-3um。
全文摘要
一种异质掩埋激光器的制作方法，包括如下步骤步骤1在衬底上生长有源层，作为激光器件的发射区；步骤2在有源层的表面生长SiO2层，在刻蚀及MOCVD生长过程中起保护作用；步骤3光刻，在SiO2层表面的两侧，将SiO2层和有源层刻蚀掉，使中间形成微米级脊型台面，光刻后的有源层成为激光器件的发射区；步骤4用MOCVD技术，在脊型台面的两侧依次生长本征InP层、反向P-InP结电流限制层和N-InP结电流限制层，使脊型台面上形成沟道；步骤5去掉脊型台面表面上的SiO2层；步骤6用MOCVD技术，在沟道内、去掉SiO2层的脊型台面上及N-InP结电流限制层的表面生长P-InP电流注入层，完成器件的制作。
文档编号H01S5/323GK101888060SQ20101019614
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者安心, 朱洪亮, 梁松, 潘教青, 王伟, 王圩, 王宝军, 赵玲娟, 边静, 陈娓兮 申请人:中国科学院半导体研究所