一种应变锗激光器及其制作方法与流程

本发明属于硅光子技术领域，更具体地，涉及一种应变锗激光器及其制作方法。

背景技术：

锗作为一种完全与cmos工艺兼容的材料，能够与硅单片集成，且已经实现了高性能的光探测器。锗的能带结构接近于直接带隙，其直接导带γ点与间接导带l点的能量差仅为136mev。更重要的是，这一能量差能在张应变的作用下进一步缩小甚至实现直接带隙。因此，人们对锗的应变技术进行了大量的研究。

为了进一步实现低阈值电流电驱动的应变锗激光器，增益介质、载流子电注入结构以及光学谐振腔是三个必不可少的组成部分。然而，应变结构的存在给电注入结构和光学谐振腔的设计带来了挑战。如何综合考虑力学、电学以及光学这三个方面的特性，并结合实际的制作工艺，合理地设计并实现低阈值电流的应变锗激光器已成为当下亟需解决的重要问题。

江等人提出一种基于应变锗的分布布拉格反射器激光器，该激光器包括：悬空微桥结构、布拉格反射器型光学谐振腔以及水平的pin结。如图1(a)所示，该激光器利用悬空微桥结构在锗中引入张应变，从而提高其发光效率。此外还利用位于有源区两端的布拉格光栅与脊形波导形成光学谐振腔，并采用水平的pin结注入载流子。如图1(b)所示，有源区发光效率的提高和光学谐振腔的设计使得该激光器具有较低的阈值电流。但是，该应变锗激光器采用悬空微桥作为应变结构，具有比较差的导热性和机械稳定性，进一步导致该应变锗激光器实用性较差。此外，该激光器的光栅分布在有源区的两端，未充分利用有源区来提供光反馈，光学损耗较高。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术应变锗激光器实用性差、光学损耗较高的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种应变锗激光器，所述应变锗激光器从下往上依次为：

衬底层、第一键合介质层、第二键合介质层、锗层、绝缘介质层、p电极和n电极；

锗层中间凹陷区域通过键合与第一键合介质层结合为一体，第二键合介质层支撑锗层的两端。

具体地，所述锗层包括：中间窄两边宽的应变结构、位于所述应变结构中间的脊形波导、刻蚀在所述脊形波导上的光栅、位于所述刻蚀了光栅的脊形波导的两侧或者所述应变结构的窄区域的两端的p型掺杂区和n型掺杂区。

具体地，应变结构两边宽区域为矩形或者宽度渐变的锥形。

具体地，所述光栅为波导侧壁光栅、波导上表面光栅或者深刻蚀弧形光栅。

具体地，光栅为波导侧壁光栅或者波导上表面光栅时，保证光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移。

具体地，第一键合介质层和第二键合介质层为不同的键合材料。

为实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种应变锗激光器的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

s1.在衬底层上生长第一厚度的第一键合介质层，得到第一组件，在锗层生长第二厚度的第二键合介质层，得到第二组件，将清洁后的第二组件倒扣在清洁后的第一组件上进行键合，得到第三组件，将第三组件厚度减薄，得到第三厚度的第四组件，第四组件从下往上包括衬底层，第一键合介质层氧化硅，第二键合介质层氧化铝和锗层；

s2.对所述锗层进行掺杂，形成p型掺杂区和n型掺杂区；

s3.刻蚀所述锗层，形成中间窄两边宽的应变结构，刻蚀深度大于所述锗层厚度；

s4.沿所述应变结构的窄区域和宽区域的交界面垂直方向，在锗层刻蚀形成脊形波导，脊形波导宽度小于所述应变结构窄区域的宽度；

s5.在位于所述应变结构的窄区域以及窄区域两端宽区域的脊形波导上刻蚀光栅，保证光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移；

s6.采用各向同性腐蚀，将第二键合介质层的中间部分腐蚀掉，腐蚀的长度大于应变结构的宽区域的长度，得到第五组件；

s7.将第五组件清洗并烘干，烘干过程中，应变结构将被清洗液产生的毛细力拉向衬底层，并在范德瓦尔斯力的作用下，与第一键合介质层紧密结合；

s8.在所述锗层上沉积绝缘介质层；

s9.刻蚀所述绝缘介质层中与p掺杂区和n掺杂区对应的区域，形成电学接触窗口；

s10.在所述电学接触窗口上沉积金属薄膜，形成p电极和n电极。

具体地，应变结构两边宽区域为矩形或者宽度渐变的锥形。

具体地，对于波导侧壁光栅，采用等离子体刻蚀部分锗层同时形成脊形波导与光栅，刻蚀深度为锗层厚度的一半；对于波导上表面光栅，光栅与脊形波导通过两次等离子体刻蚀形成，光栅的刻蚀深度约为锗层厚度的四分之一，脊形波导刻蚀深度约为锗层厚度的一半。

为实现上述目的，第三方面，本发明提供了一种应变锗激光器的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

s1.在衬底层上生长第一厚度的第一键合介质层，得到第一组件，在锗层生长第二厚度的第二键合介质层，得到第二组件，将清洁后的第二组件倒扣在清洁后的第一组件上进行键合，得到第三组件，将第三组件厚度减薄，得到第三厚度的第四组件，第四组件从下往上包括衬底层，第一键合介质层氧化硅，第二键合介质层氧化铝和锗层；

s2.对所述锗层进行掺杂，形成p型掺杂区和n型掺杂区；

s3.刻蚀所述锗层，同时形成中间窄两边宽的应变结构和深刻蚀弧形光栅，深刻蚀弧形光栅的刻蚀位置在应变结构窄区域一端的第一宽区域，刻蚀深度大于所述锗层厚度；

s4.沿所述应变结构的窄区域和宽区域的交界面垂直方向，在锗层刻蚀形成脊形波导，脊形波导宽度小于所述应变结构窄区域的宽度；

s5.在位于所述应变结构的窄区域和窄区域另一端的第二宽区域的脊形波导上刻蚀波导光栅，保证波导光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移；

s6.采用各向同性腐蚀，将第二键合介质层的中间部分腐蚀掉，腐蚀的长度大于应变结构的宽区域的长度，得到第五组件；

s7.将第五组件清洗并烘干，烘干过程中，应变结构将被清洗液产生的毛细力拉向衬底层，并在范德瓦尔斯力的作用下，与第一键合介质层紧密结合；

s8.在所述锗层上沉积绝缘介质层；

s9.刻蚀所述绝缘介质层中与p掺杂区和n掺杂区对应的区域，形成电学接触窗口；

s10.在所述电学接触窗口上沉积金属薄膜，形成p电极和n电极。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明使用第一键合介质层和第二键合介质层，使得应变锗激光器为非悬空结构，相比于悬空结构的激光器，器件的稳定性和导热性能大幅度提高；同时，非悬空结构使得有源区的下表面得到保护，能够降低载流子的表面复合，从而提高激光器的发光效率。

2.本发明在有源区光栅的中间，保留一段长度为四分之一波长的波导，为光栅的相移区，这种设计可以打破光栅的模式简并，使光在布拉格波长激射，从而显著提高边模抑制比，该光栅能进一步降低光学损耗。

附图说明

图1(a)为现有技术中悬空应变结构示意图；

图1(b)为现有技术中应变锗激光器结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种应变锗激光器结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种应变锗激光器的正视图；

图4为本发明实施例一提供的一种应变锗激光器的俯视图；

图5为本发明实施例一提供的一种应变锗激光器的有源区俯视图，对应于光栅为波导侧壁光栅的情况；

图6为本发明实施例一提供的一种应变锗激光器的有源区俯视图，对应于光栅为波导上表面光栅的情况；

图7为本发明实施例一提供的一种应变锗激光器的a-a’截面图；

图8为本发明实施例二提供的一种应变锗激光器结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的一种应变锗激光器的俯视图；

附图标记含义如下：101-衬底层；102-第一键合介质层；103-第二键合介质层；104-应变结构；105，703-脊形波导；106-n电极；107，702-波导光栅；108-p电极；109-绝缘介质层；201-空气；401，501-光栅相移；602-p掺杂区；603-n掺杂区；701-深刻蚀弧形光栅；①-激光器有源区。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

利用应变结构在锗材料中引入张应变，改变锗的能带，从而增强锗的发光效率，最终降低激光器阈值；应变结构设计有光栅结构和波导，波导可以限制光场，光栅可以对光进行反射并且覆盖了激光器的有源区，从而降低光学谐振腔的损耗。

实施例一

如图2所示，所述应变锗激光器从下往上依次为：衬底层101、第一键合介质层102、第二键合介质层103、锗层、绝缘介质层109、p电极108和n电极106，所述锗层包括：应变结构104、脊形波导105、刻蚀在所述脊形波导上的矩形光栅107、p型掺杂区602和n型掺杂区603。

第一键合介质层102用于与锗层的凹陷部分结合形成范德瓦尔斯键，优选氧化铝、氧化硅，厚度在300nm～1μm。

第二键合介质层103与第一键合介质层为不同的键合材料，用于支撑锗层的两端，厚度小于500nm。

锗层用作锗激光器的主体，包括：应变结构、脊形波导、刻蚀在所述脊形波导上的光栅、p型掺杂区和n型掺杂区。

应变结构104为中间窄两边宽的结构，且中间窄区域为矩形，对应有源区，两边宽区域为矩形或者宽度渐变的锥形。

脊形波导105位于所述应变结构的中间，其波导延伸方向与所述应变结构的窄区域和宽区域的交界面垂直，且波导脊宽小于所述应变结构窄区域的宽度。刻蚀在所述脊形波导上的光栅与脊形波导共同构成光学谐振腔。所述光栅可以是波导侧壁光栅、波导上表面光栅或者其他特殊光栅。光栅在所述应变结构的窄区域两端的反射率不等，反射率低的一端作为激光输出端。光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移，从而提高激光器输出谱线的边模抑制比。

p型掺杂区602和n型掺杂区603位于所述刻蚀了光栅的脊形波导的两侧，或者位于所述应变结构的窄区域的两端。当所述p型掺杂区和n型掺杂区位于所述脊形波导两侧时，其距离所述脊形波导边沿的距离不小于200nm。当所述p型掺杂区和n型掺杂区位于所述应变结构的窄区域的两端时，其距离窄区域边沿的距离不大于2微米。p型掺杂区和n型掺杂区，与本征锗区形成横向pin二极管结构，用于注入载流子。

绝缘介质层109，起到电气隔离和钝化保护作用。

p电极108和n电极106分别与所述锗层的p掺杂区和n掺杂区形成电学接触。

如图3所示，锗层中间凹陷部分通过键合与第一键合介质层102结合为一体，从而可以提高有源区的热导率以及器件的可靠性。且由于锗与第一键合介质存在较大的折射率差，光场能被有效地限制在锗波导中，从而降低光学谐振腔的损耗。

如图4所示，锗层经刻蚀形成成中间窄两边宽的应变结构。由于两边宽的区域对中间窄区域有拉伸效果，将会导致中间窄区域产生高的单轴张应力。在张应力的作用下，锗的能带结构发生改变，其发光效率得到极大增强，因此可以作为激光器的增益区。将部分锗层刻蚀，形成用于限制光场的脊形光波导105。该脊形光波导的延伸方向与锗层的宽窄区域的交界面垂直。一部分脊形波导上刻有光栅107(下文称为光栅区)，从而形成光学谐振腔对布拉格波长的光进行选择放大。光栅区分为无源区和有源区，分别对应于没有载流子注入的区域和有载流子注入的区域。其中一段无源区光栅的长度较长，为高反射端(反射率大于95％)，另一段无源区光栅长度较短，为低反射端(反射率为80～90％)。通过这种非对称反射率的设计可以使激光从低反射端单向输出。光栅可以形成于如图5所示的波导侧壁，也可以形成于如图6所示的波导上表面。由于有源区的锗材料处于张应变状态，其直接带隙小于无源区锗材料的直接带隙，因此无源区对于有源区产生的光子透明。如此，本发明所提出的激光器不需要复杂的二次外延工艺。在有源区光栅的中间，保留一段长度为四分之一波长的波导，为光栅的相移区(401，501)。这种设计可以打破光栅的模式简并，使光在布拉格波长激射，从而显著提高边模抑制比。

如图7所示，锗波导的两侧为p掺杂区602和n掺杂区603，形成水平的pin结，用于注入载流子。采用水平pin结的设计，可以降低掺杂区与光场的重叠因子，从而减小掺杂区的自由载流子吸收，同时也可以降低金属电极的光吸收损耗。锗层上覆盖有绝缘介质层109，起到电气隔离和钝化保护作用。p电极108和n电极106分别通过绝缘介质层的窗口与p掺杂区602和n掺杂区603形成电学接触。

第一键合介质层为氧化硅，厚度在300nm～1μm。第二键合介质层为氧化铝，厚度小于500nm。锗层未掺杂或掺杂浓度低于1×10¹⁶cm^-3，厚度为300～1000nm，垂直表面的方向为<001>方向，其通过键合抛光的方法与硅材料结合。锗层具有0.15％～0.25％的初始双轴张应变，该张应变来源于锗外延过程中与衬底硅的热膨胀失配。通过键合抛光的方法制备锗材料，可以提高锗的晶体质量，从而增强其机械强度并减少非辐射复合。

应变结构的窄区域的宽度w1为2～4μm，长度l1为10～20μm，其拉伸方向为<100>方向。宽区域的宽度w2为100～400μm，长度l2为200～800μm。w2/w1和l2/l1的比值越大，窄区域中的应变越高。

脊形波导的延伸方向为<100>晶向。脊高约为锗层厚度的一半，即为150～500nm，脊宽为500～700nm。光栅的周期由布拉格条件λ＝mλb/2neff确定。其中，m为光栅阶数，λb为布拉格波长，neff为波导有效折射率。对于波导侧壁光栅，光栅的刻蚀宽度为100～200nm。对于波导表面光栅，光栅的刻蚀深度为100～200nm。根据耦合模理论可知，光栅周期数越多，其反射率越高。大于95％的高反射率端需要的光栅周期数约为150。

位于脊形波导两侧的p掺杂区和n掺杂区的电激活掺杂浓度大于5×10¹⁸cm^-3，以获得良好的欧姆接触和载流子注入效率。p掺杂区和n掺杂区距离脊形波导侧壁的距离不小于200nm。

实施例二

如图8所示，实施例二提供了一种改进的应变锗激光器，其通过深刻蚀弧形光栅进一步提高光栅的制作工艺容差和有源区的应变量。所述应变锗激光器从下往上依次为：衬底层101，第一键合介质层102，第二键合介质层103，锗层。

锗层与第一键合介质层102结合，从而可以提高有源区的热导率以及器件的可靠性。如图9所示，刻蚀锗层形成中间窄两边宽的应变结构。其中，窄区域为矩形，宽区域设计为宽度渐变的锥形结构。相比于实施例一，这种渐变结构能减弱宽窄区域连接处的应变集中效应，因此可以在窄区域实现更高的应变。激光器的谐振腔由深刻蚀弧形光栅701、脊形波导光栅702组成。深刻蚀弧形光栅刻蚀在脊形波导一端的扇形区域，光栅的刻蚀深度大于锗层厚度。如此，锗与空气之间的高折射率差，使深刻蚀弧形光栅具有很高的耦合系数，导致其反射带宽很大。大的反射带宽有利于提高波导光栅的制作容差，这是因为由制作工艺不理想引起的反射峰漂移都将落在深刻蚀弧形光栅的高反射带内。波导光栅可以是如图5所示的侧壁光栅，也可以是如图6所示的表面光栅。与实施例一类似，在有源区光栅的中间，保留一段长度为四分之一波长的波导，为光栅的相移区(401,501)，用于打破光栅的模式简并，提高边模抑制比。通过控制光栅周期数可以改变无源区光栅的反射率。在本实施例中，深刻蚀弧形光栅的反射率大于95％，为高反射端。另一端的无源区光栅反射率为80～90％，作为激光输出端。如图7所示，锗波导的两侧为p掺杂区602和n掺杂区603，形成水平的pin结，用于载流子的注入。锗层上覆盖有绝缘介质层109。p电极108和n电极106分别通过绝缘介质层的窗口与p掺杂区602和n掺杂区603形成电学接触。

本实施例中的硅材料为掺杂浓度小于1×10¹⁶cm^-3的硅衬底或者绝缘体上硅衬底。第一键合介质层为氧化硅，厚度在300nm～1μm。第二键合介质层为氧化铝，厚度小于500nm。锗层未掺杂或掺杂浓度低于1×10¹⁶cm^-3，厚度为300～1000nm，垂直表面的方向为<001>方向，其通过键合抛光的方法与硅材料结合。锗层具有0.15％～0.25％的初始双轴张应变，该张应变来源于锗外延过程中与衬底硅的热膨胀失配。

应变结构的窄区域的宽度为2～4μm,长度为10～20μm，其拉伸方向为<100>方向。宽区域的锥角角度为30～45度,长度为200～800μm。

脊形波导的延伸方向为<100>晶向。脊高约为锗层厚度的一半，即为150～500nm，脊宽为500～700nm。光栅的周期由布拉格条件λ＝mλb/2neff确定。其中m为光栅阶数，λb为布拉格波长，neff为波导有效折射率。对于波导侧壁光栅，光栅的刻蚀宽度为100～200nm。对于波导表面光栅，光栅的刻蚀深度为100～200nm。

位于脊形波导两侧的p掺杂区和n掺杂区的电激活掺杂浓度大于5×10¹⁸cm^-3,以获得良好的欧姆接触和载流子注入效率。p掺杂区和n掺杂区距离脊形波导侧壁的距离不小于200nm。

实施例三

本实施例提供了一种应变锗激光器的制作方法，用于制作实施例一所述的应变锗激光器，该方法包括以下步骤：

s1.在衬底层上生长第一厚度的第一键合介质层，得到第一组件，在锗层生长第二厚度的第二键合介质层，得到第二组件，将清洁后的第二组件倒扣在清洁后的第一组件上进行键合，得到第三组件，将第三组件厚度减薄，得到第三厚度的第四组件，第四组件从下往上包括衬底层，第一键合介质层氧化硅，第二键合介质层氧化铝和锗层；

s2.对所述锗层进行掺杂，形成p型掺杂区和n型掺杂区；

s3.刻蚀所述锗层，形成中间窄两边宽的应变结构，刻蚀深度大于所述锗层厚度；

s4.沿所述应变结构的窄区域和宽区域的交界面垂直方向，在锗层刻蚀形成脊形波导，脊形波导宽度小于所述应变结构窄区域的宽度；

s5.在位于所述应变结构的窄区域以及窄区域两端宽区域的脊形波导上刻蚀光栅，保证光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移；

s6.采用各向同性腐蚀，将第二键合介质层的中间部分腐蚀掉，腐蚀的长度大于应变结构的宽区域的长度，得到第五组件；

s7.将第五组件清洗并烘干，烘干过程中，应变结构将被清洗液产生的毛细力拉向衬底层，并在范德瓦尔斯力的作用下，与第一键合介质层紧密结合；

s8.在所述锗层上沉积绝缘介质层；

s9.刻蚀所述绝缘介质层中与p掺杂区和n掺杂区对应的区域，形成电学接触窗口；

s10.在所述电学接触窗口上沉积金属薄膜，形成p电极和n电极。

步骤s1.在衬底层上生长第一厚度的第一键合介质层，得到第一组件，在锗层生长第二厚度的第二键合介质层，得到第二组件，将清洁后的第二组件倒扣在清洁后的第一组件上进行键合，得到第三组件，将第三组件厚度减薄，得到第三厚度的第四组件，第四组件从下往上包括衬底层，第一键合介质层氧化硅，第二键合介质层氧化铝和锗层。

提供一硅衬底，在其表面生长厚度为300nm～1μm的第一键合介质氧化硅，得到第一组件。提供另一硅衬底，在其表面生长厚度为1μm～2μm的无掺杂或掺杂浓度小于1×10¹⁶cm^-3且晶向为<001>的单晶锗，然后在锗层表面生长厚度小于500nm的第二键合介质氧化铝,得到第二组件。将清洁后的第二组件倒扣在清洁后的第一组件上进行键合，得到第三组件。先后采用剥离和化学机械抛光工艺将第三组件减薄，直至剩余锗层厚度为300nm～1μm，得到用于制备锗激光器的第四组件。

第四组件从下往上包括衬底层，第一键合介质层氧化硅，第二键合介质层氧化铝和锗层。锗层未掺杂或掺杂浓度低于1×10¹⁶cm^-3，晶向为<001>。

步骤s2.对所述锗层进行掺杂，形成p型掺杂区和n型掺杂区。

掺杂方法为离子注入方法或扩散方法。采用离子注入对锗层进行掺杂以形成p型掺杂区和n型掺杂区，然后采用快速热退火对杂质离子进行激活同时对晶格损伤进行修复。优选地，退火温度为550～750摄氏度，退火时间为1～5分钟。掺杂方法为离子注入方法或扩散方法。

步骤s3.刻蚀所述锗层，形成中间窄两边宽的应变结构，刻蚀深度大于所述锗层厚度。

应变结构同时可以作为第二键合介质层的腐蚀窗口。中间窄区域为矩形，对应有源区。两边宽区域可以为矩形或者宽度渐变的锥形。

步骤s4.沿所述应变结构的窄区域和宽区域的交界面垂直方向，在锗层刻蚀形成脊形波导，脊形波导宽度小于所述应变结构窄区域的宽度。

步骤s5.在位于所述应变结构的窄区域以及窄区域两端宽区域的脊形波导上刻蚀光栅，保证光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移。

刻蚀在所述脊形波导上的光栅与脊形波导共同构成光学谐振腔。对于波导侧壁光栅的情况，采用等离子体刻蚀部分锗层同时形成脊形波导与光栅，刻蚀深度为锗层厚度的一半。对于波导上表面光栅的情况，光栅与脊形波导通过两次等离子体刻蚀形成，光栅的刻蚀深度约为锗层厚度的四分之一，脊形波导刻蚀深度约为锗层厚度的一半。

步骤s6.采用各向同性腐蚀，将第二键合介质层的中间部分腐蚀掉，腐蚀的长度大于应变结构的宽区域的长度，得到第五组件。

本发明优选四甲基氢氧化铵溶液进行各向同性腐蚀。各向同性腐蚀的长度大于应变结构的宽区域的长度，使所述应变结构从衬底上释放，形成悬空结构并产生驰豫。由于应变集中效应，所述应变结构的窄区域将产生高的张应变。

步骤s7.将第五组件清洗并烘干，烘干过程中，应变结构将被清洗液产生的毛细力拉向衬底层，并在范德瓦尔斯力的作用下，与第一键合介质层紧密结合。

清洗液可选择异丙醇ipa或去离子水。通过将应变结构与第一键合介质层结合，可以提高有源区的散热能力，并增强材料的机械强度，使后续光刻工艺得以进行。烘干过程中，应变结构将被清洗液产生的毛细力拉向衬底，形成中间凹陷的结构。

步骤s8.在所述锗层上沉积绝缘介质层。

使用等离子增强化学气相沉积(pecvd)在所述锗层上沉积约200nm厚的氧化硅，作为绝缘介质层。

步骤s9.刻蚀所述绝缘介质层中与p掺杂区和n掺杂区对应的区域，形成电学接触窗口。

可采用氢氟酸或氢氟酸缓冲液腐蚀部分绝缘介质层，形成电学接触窗口。

步骤s10.在所述电学接触窗口上沉积金属薄膜，形成p电极和n电极。

采用电子束蒸发或磁控溅射沉积约200nm厚的铝薄膜，形成p电极和n电极。

实施例四

本实施例提供了一种应变锗激光器的制作方法，用于制作实施例二所述的应变锗激光器，该方法包括以下步骤：

s1.在衬底层上生长第一厚度的第一键合介质层，得到第一组件，在锗层生长第二厚度的第二键合介质层，得到第二组件，将清洁后的第二组件倒扣在清洁后的第一组件上进行键合，得到第三组件，将第三组件厚度减薄，得到第三厚度的第四组件，第四组件从下往上包括衬底层，第一键合介质层氧化硅，第二键合介质层氧化铝和锗层；

s2.对所述锗层进行掺杂，形成p型掺杂区和n型掺杂区；

s3.刻蚀所述锗层，同时形成中间窄两边宽的应变结构和深刻蚀弧形光栅，深刻蚀弧形光栅的刻蚀位置在应变结构窄区域一端的第一宽区域，刻蚀深度大于所述锗层厚度；

s4.沿所述应变结构的窄区域和宽区域的交界面垂直方向，在锗层刻蚀形成脊形波导，脊形波导宽度小于所述应变结构窄区域的宽度；

s5.在位于所述应变结构的窄区域和窄区域另一端的第二宽区域的脊形波导上刻蚀波导光栅，保证波导光栅在所述应变结构的中间存在四分之一波长的相移；

s6.采用各向同性腐蚀，将第二键合介质层的中间部分腐蚀掉，腐蚀的长度大于应变结构的宽区域的长度，得到第五组件；

s7.将第五组件清洗并烘干，烘干过程中，应变结构将被清洗液产生的毛细力拉向衬底层，并在范德瓦尔斯力的作用下，与第一键合介质层紧密结合；

s8.在所述锗层上沉积绝缘介质层；

s9.刻蚀所述绝缘介质层中与p掺杂区和n掺杂区对应的区域，形成电学接触窗口；

s10.在所述电学接触窗口上沉积金属薄膜，形成p电极和n电极。

对于深刻蚀弧形光栅的情形，弧形光栅是跟应变结构一起刻蚀的。

本实施例所使用的工艺均为常用的cmos工艺，可以有效降低制作成本并使得激光器能够与微电子器件单片集成。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。