电吸收调制器激光器及其制备方法与流程

本发明涉及芯片，具体为一种电吸收调制器激光器及其制备方法。

背景技术：

1、半导体激光器具有体积小，重量轻，成本低，易于规模生产的优点，在光存储，光通信，国防等领域有广阔的发展前景。其中eml激光器是在同一半导体芯片上集成激光器和电吸收调制器，使其具有驱动电压低、功耗低、调制带宽高、体积小，结构紧凑等优点，比传统dfb激光器更适合于高速率、长距离的传输。

2、常见的eml电吸收调制激光器是分布反馈dfb激光器集成eam调制器来同时实现光源和高速电光调制的功能。在这样的集成半导体激光器中，激光器出光端面带有调制信号的反射光会回到dfb区域形成共振，对dfb激光器的工作产生不利影响。随着光纤网络的持续发展，对调制型激光器的功率要求变得越来越高。传统的方法是在激光器的出光端镀抗反射的增透膜，降低反射率来降低反射光串扰。随着激光器输出功率的不断提高，仅仅在出光端面镀抗反射膜来抑制反射光串扰是不够的，通常的改进型做法是优化波导结构，采用弯曲波导结构或者对接窗口结构，其本质而言都是在出光腔面处形成发散的光场而减少反射光耦合回到波导中的比例，进而达到抑制反射光串扰强度。相比较而言，弯曲波导结构使得芯片出光与解理腔面之间形成一个较大的角度，对于测试和封装，特别是多通道集成封装带来不利影响，而对接窗口结构则在达到抑制反射光串扰的功效同时不影响测试和封装，是更具吸引力的解决方案。

3、脊型波导结构是常用的激光器波导结构，相比于掩埋异质结结构而言，有着制程工艺简单、成本低、可靠性高的特点。在集成的电吸收调制激光器中，由于dfb激光器和eam调制器的工作原理不同，在dfb激光器区域通常采用浅脊波导结构来防止可靠性风险，而在eam调制器区域采用深脊波导结构来减少本征电容提高调制带宽。在这样的波导结构中应用窗口结构抗反射方案，会使得浅脊波导结构的dfb激光器的载流子注入大量泄露到窗口结构与有源区的对接界面，使得dfb激光器的阈值电流急剧升高且载流子注入效率大幅下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电吸收调制器激光器及其制备方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种电吸收调制器激光器的制备方法，制备的电吸收调制器激光器具有ld区和eam区，具体包括如下步骤：

3、s1，经过掩膜、生长和刻蚀，在所述eam区出光端形成窗口结构；

4、s2，接着继续进行掩膜和刻蚀，制作深隔离沟槽；

5、s3，接着再经过掩膜和刻蚀后，开电注入窗口，其中eam窗口结构不开电注入窗口；

6、s4，在ld区和eam区制作电极，其中所述eam窗口结构不做电极；

7、s5，电极制作完毕后，解个成单个电吸收调制器激光器芯片。

8、进一步，在s1步骤中，具体的制作过程为：

9、s10，一次生长外延结构，然后在所述外延结构上制作光栅；

10、s11，于所述光栅上二次外延生长光栅掩埋层；

11、s12，接着继续生长掩膜层，并去掉eam区的掩膜，再继续刻蚀所述eam区，至少刻蚀到所述外延结构的缓冲层；

12、s13，在所述eam区依次对接生长eam有源层和inp层；

13、s14，再次生长掩膜层，并刻蚀去掉eam区出光端的掩膜，并继续刻蚀，至少刻蚀到所述缓冲层；

14、s15，在所述eam区出光端对接生长inp层成窗口结构；

15、s16，接着生长p型波导层和接触层，

16、s17，待生长完毕后继续掩膜并刻蚀掉eam窗口结构上的掩膜和接触层。

17、进一步，制作深隔离沟槽的具体方法为：

18、掩膜后进行刻蚀，直至刻蚀到光栅层，

19、然后在所述ld区和所述eam区制作浅脊波导，其中ea区出光端不制作脊波导，

20、接着保护好ld区，在隔离区和eam区进行刻蚀，至少刻蚀到所述缓冲层，制作深脊波导，

21、保护隔离区、eam区以及脊波导部分区域，露出ld区脊波导沟槽中间部分，然后继续刻蚀所述ld区脊波导中间区域，至少刻蚀至所述缓冲层，以形成深隔离沟槽。

22、进一步，掩膜后进行刻蚀，保护eam区出光端，并在ld区和eam区制作脊波导，同时刻蚀ld区和eam区交界处隔离区脊波导以外区域，

23、接着保护ld区，露出隔离区和eam区，刻蚀所述隔离区和所述eam区无掩膜保护的区域，至少刻蚀到所述缓冲层，以在隔离区形成深隔离沟槽。

24、进一步，在所述s3步骤中，在掩膜后，刻蚀去掉ld区和eam区交界处隔离区脊波导上的掩膜，接着继续去掉隔离区脊波导表面的接触层和p型波导层。

25、本发明实施例提供另一种技术方案：一种电吸收调制器激光器，包括dfb激光器和eam电吸收调制器，所述dfb激光器脊波导或隔离区两侧设有深隔离沟槽，所述eam电吸收调制器出光端制作有窗口结构。

26、进一步，所述深隔离沟槽至少延伸至激光器的缓冲层，所述窗口结构的长度控制在10～50μm之间。

27、进一步，所述隔离区由去掉所述dfb激光器和所述eam电吸收调制器之间接触层和部分p型波导层得到。

28、进一步，所述dfb激光器为浅脊波导结构，沟槽深度到其光栅层，所述隔离区和所述eam电吸收调制器为深脊波导结构，沟槽深度至少到其缓冲层。

29、进一步，所述隔离区的长度控制在20～100μm。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：在脊型波导结构的电吸收调制器集成出光窗口提高抗反射能力的前提下，在dfb激光器浅脊波导或者隔离区的两侧设计深隔离沟槽来大幅减少dfb激光器载流子注入过程中在对接窗口的对接界面泄露的情况，以降低dfb激光器阈值电流，提高eml激光器的输出光功率。

技术特征：

1.一种电吸收调制器激光器的制备方法，其特征在于，制备的电吸收调制器激光器具有ld区和eam区，具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的电吸收调制器激光器的制备方法，其特征在于，在s1步骤中，具体的制作过程为：

3.如权利要求2所述的电吸收调制器激光器的制备方法，其特征在于，制作深隔离沟槽的具体方法为：

4.如权利要求2所述的电吸收调制器激光器的制备方法，其特征在于：

5.如权利要求2所述的电吸收调制器激光器的制备方法，其特征在于：在所述s3步骤中，在掩膜后，刻蚀去掉ld区和eam区交界处隔离区脊波导上的掩膜，接着继续去掉隔离区脊波导表面的接触层和p型波导层。

6.一种电吸收调制器激光器，其特征在于：包括dfb激光器和eam电吸收调制器，所述dfb激光器脊波导或隔离区两侧设有深隔离沟槽，所述eam电吸收调制器出光端制作有窗口结构。

7.如权利要求6所述的电吸收调制器激光器，其特征在于：所述深隔离沟槽至少延伸至激光器的缓冲层，所述窗口结构的长度控制在10～50μm之间。

8.如权利要求6所述的电吸收调制器激光器，其特征在于：所述隔离区由去掉所述dfb激光器和所述eam电吸收调制器之间接触层和部分p型波导层得到。

9.如权利要求6所述的电吸收调制器激光器，其特征在于：所述dfb激光器为浅脊波导结构，沟槽深度到其光栅层，所述隔离区和所述eam电吸收调制器为深脊波导结构，沟槽深度至少到其缓冲层。

10.如权利要求6所述的电吸收调制器激光器，其特征在于：所述隔离区的长度控制在20～100μm。

技术总结
本发明涉及芯片技术领域，提供了一种电吸收调制器激光器的制备方法，包括S1，经过掩膜、生长和刻蚀，在EAM区出光端形成窗口结构；S2，接着继续进行掩膜和刻蚀，制作深隔离沟槽；S3，接着再经过掩膜和刻蚀后，开电注入窗口，其中EAM窗口结构不开电注入窗口；S4，在LD区和EAM区制作电极，其中EAM窗口结构不做电极；S5，电极制作完毕后，解个成单个电吸收调制器激光器芯片。还提供一种电吸收调制器激光器，包括DFB激光器和EAM电吸收调制器，DFB激光器脊波导或隔离区两侧设有深隔离沟槽，EAM电吸收调制器出光端制作有窗口结构。本发明在DFB激光器浅脊波导或者隔离区的两侧设计深隔离沟槽来大幅减少DFB激光器载流子注入过程中在对接窗口的对接界面泄露的情况。

技术研发人员：韩宇
受保护的技术使用者：武汉云岭光电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22