專利名稱：混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器和制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反饋激光器和制作方法，特別是指一種混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器和制作方法，其可實現(xiàn)高效率、低閾值的電吸收調(diào)制分布反饋激光器〔分布反饋激光器(DFB-LD)與電吸收調(diào)制器(EA modulator)單片集成器件，又稱EML〕的新型結(jié)構(gòu)。
在以往報道中，EML中的激光器和調(diào)制器采用相同的結(jié)構(gòu)，掩埋條形結(jié)構(gòu)或脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。采用掩埋條形結(jié)構(gòu)，為達到所需的調(diào)制速率，必須采用半絕緣InP來掩埋，而摻鐵將帶來一系列的問題，諸如鐵、鋅互擴散影響激光器壽命等；采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，盡管制作工藝簡單，但激光器的閾值很難達到20毫安以下，激光器的出光效率也偏低。
本發(fā)明一種混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器，其特征在于，包括脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制器；脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)，該隔離區(qū)與該電吸收調(diào)制器相連；掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB隔離區(qū)，該激光器與該隔離區(qū)相連；所說的電吸收調(diào)制器、隔離區(qū)、激光器均制作在同一襯底上。
其中激光器的長度在200～600微米，調(diào)制器長度在100～300微米，隔離區(qū)長度在20～100微米。
本發(fā)明一種混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟1)、在生長有不同能帶帶隙有源層材料的基片的激光器部分選擇制作Bragg光柵；2)、把調(diào)制器出光端面的有源層采用選擇刻蝕方法去掉；3)、采用MOCVD生長磷化銦間隔層、銦鎵砷磷刻蝕停止層；4)、采用寬度為2微米的條形二氧化硅或氮氧化硅蓋住激光器，寬度為5～300微米的條形二氧化硅或氮氧化硅蓋住調(diào)制器，采用化學(xué)腐蝕方法把未遮蓋部分的有源區(qū)去掉，一直刻蝕到襯底；5)、采用MOCVD生長非摻雜磷化銦、p型磷化銦和n型磷化銦；6)、去掉條形二氧化硅或氮氧化硅后，采用MOCVD生長磷化銦蓋層和銦鎵砷接觸層；7)、用光刻膠蓋住激光器后，采用選擇刻蝕方法刻蝕出1.5～7微米寬的脊型波導(dǎo)調(diào)制器、隔離區(qū)；8)、用光刻膠蓋住激光器、調(diào)制器后，采用選擇刻蝕方法去掉隔離區(qū)的銦鎵砷接觸層，并在該區(qū)域注入高能量的氫或氦離子；9)、生長二氧化硅或氮氧化硅絕緣膜，把激光器上5～50微米寬和調(diào)制器脊型波導(dǎo)上的絕緣膜去掉；10)、在調(diào)制器一側(cè)淀積聚酰亞胺；11)、采用帶膠剝離技術(shù)制作激光器和調(diào)制器的圖形電極，其中調(diào)制器的壓焊電極制作在聚酰亞胺上。
其中采用選擇化學(xué)腐蝕方法去掉窗口區(qū)的有源層。
其中在刻蝕好光柵和窗口區(qū)的基片上生長非摻雜的磷化銦間隔層和銦鎵砷磷刻蝕停止層。
其中采用寬度不同的條形二氧化硅或氮氧化硅掩蓋激光器和調(diào)制器，并采用化學(xué)腐蝕方法刻蝕有源層。
其中在激光器和調(diào)制器的刻蝕停止層上同時生長磷化銦蓋層和銦鎵砷接觸層。
其中采用選擇刻蝕方法刻蝕出1.5～7微米寬的脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的調(diào)制器、隔離區(qū)，刻蝕自動停止在刻蝕停止層。
本發(fā)明結(jié)合了掩埋條形結(jié)構(gòu)和脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在激光器部分采用掩埋條形結(jié)構(gòu)，在調(diào)制器部分采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，充分利用這兩種結(jié)構(gòu)在激光器和調(diào)制器中的優(yōu)點；激光器部分采用異質(zhì)結(jié)掩埋后，閾值可以降低、效率提高，而且還沒有半絕緣InP掩埋的鐵鋅互擴散的問題，壽命可以得到保證；調(diào)制器部分采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后，可以降低寄生電容，調(diào)制器的高速運行可以得到保證；在激光器與調(diào)制器之間部分采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，容易實現(xiàn)激光器與調(diào)制器的高度隔離，降低串?dāng)_。
本發(fā)明的一個實施例如下。如

圖1所示，器件包括三部分激光器102、調(diào)制器100和隔離區(qū)101，在襯底1上有n型InP緩沖層2、有源層3、間隔層4、刻蝕停止層5，在激光器102的有源層兩側(cè)有非摻雜InP 6/p型InP 7/n型InP 8構(gòu)成的電流阻擋層，在激光器102和調(diào)制器100上有InP蓋層/接觸層9，激光器102的電極10，調(diào)制器100電極11，隔離槽12，調(diào)制器100電極11下是聚酰亞胺13，調(diào)制器100的出光窗口14，在激光器102有源層上有光柵15。激光器102的長度為200-600微米，調(diào)制器的長度為100-300微米。隔離槽12長度為20-80微米，調(diào)制器出光窗口14的長度為10-60微米。
下面結(jié)合圖1描述本發(fā)明的實現(xiàn)方法。
在生長有不同能帶帶隙寬度材料3的襯底1上，首先在激光器102部分的有源層上選擇制作光柵15，并刻出窗口14；隨后采用金屬有機化學(xué)氣相淀積(MOCVD)生長InP間隔層4、InGaAsP刻蝕停止層5；然后用寬度為2微米/5～300微米的條形二氧化硅蓋住激光器/調(diào)制器，然后把未掩蓋部分的間隔層4、刻蝕停止層5、有源層3刻蝕掉；然后采用MOCVD生長非摻雜InP 6/p型InP 7/n型InP 8；去掉二氧化硅后，采用MOCVD生長InP蓋層/接觸層9；再用寬度為20～300微米/2～6微米的光刻膠蓋住激光器/調(diào)制器，選擇刻蝕蓋層/接觸層9，一直刻蝕到停止層5；再用光刻膠蓋住激光器和調(diào)制器，露出隔離區(qū)12，選擇刻蝕去掉隔離區(qū)上的接觸層，并在該區(qū)域注入高能量氫或氦離子；然后在調(diào)制器一側(cè)淀積聚酰亞胺13，最后制作激光器電極10和調(diào)制器電極11。
采用該方法制作的電吸收調(diào)制DFB激光器具有以下優(yōu)點激光器采用InP掩埋，可以降低激光器的閾值，減小漏電流，提高激光器的效率；調(diào)制器采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可減小寄生電容，提高調(diào)制速率；在隔離區(qū)采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并采用離子注入，易于獲得高隔離度，減小激光器與調(diào)制器的電串?dāng)_。
權(quán)利要求
1.一種混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器，其特征在于，包括脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制器；脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)，該隔離區(qū)與該電吸收調(diào)制器相連；掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB隔離區(qū)，該激光器與該隔離區(qū)相連；所說的電吸收調(diào)制器、隔離區(qū)、激光器均制作在同一襯底上。
2.按權(quán)利要求1所述的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器，其特征在于，其中激光器的長度在200～600微米，調(diào)制器長度在100～300微米，隔離區(qū)長度在20～100微米。
3.一種混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟1)、在生長有不同能帶帶隙有源層材料的基片的激光器部分選擇制作Bragg光柵；2)、把調(diào)制器出光端面的有源層采用選擇刻蝕方法去掉；3)、采用MOCVD生長磷化銦間隔層、銦鎵砷磷刻蝕停止層；4)、采用寬度為2微米的條形二氧化硅或氮氧化硅蓋住激光器，寬度為5～300微米的條形二氧化硅或氮氧化硅蓋住調(diào)制器，采用化學(xué)腐蝕方法把未遮蓋部分的有源區(qū)去掉，一直刻蝕到襯底；5)、采用MOCVD生長非摻雜磷化銦、p型磷化銦和n型磷化銦；6)、去掉條形二氧化硅或氮氧化硅后，采用MOCVD生長磷化銦蓋層和銦鎵砷接觸層；7)、用光刻膠蓋住激光器后，采用選擇刻蝕方法刻蝕出1.5～7微米寬的脊型波導(dǎo)調(diào)制器、隔離區(qū)；8)、用光刻膠蓋住激光器、調(diào)制器后，采用選擇刻蝕方法去掉隔離區(qū)的銦鎵砷接觸層，并在該區(qū)域注入高能量的氫或氦離子；9)、生長二氧化硅或氮氧化硅絕緣膜，把激光器上5～50微米寬和調(diào)制器脊型波導(dǎo)上的絕緣膜去掉；10)、在調(diào)制器一側(cè)淀積聚酰亞胺；11)、采用帶膠剝離技術(shù)制作激光器和調(diào)制器的圖形電極，其中調(diào)制器的壓焊電極制作在聚酰亞胺上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，其中采用選擇化學(xué)腐蝕方法去掉窗口區(qū)的有源層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，其中在刻蝕好光柵和窗口區(qū)的基片上生長非摻雜的磷化銦間隔層和銦鎵砷磷刻蝕停止層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，其中采用寬度不同的條形二氧化硅或氮氧化硅掩蓋激光器和調(diào)制器，并采用化學(xué)腐蝕方法刻蝕有源層。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，其中在激光器和調(diào)制器的刻蝕停止層上同時生長磷化銦蓋層和銦鎵砷接觸層。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器的制作方法，其特征在于，其中采用選擇刻蝕方法刻蝕出1.5～7微米寬的脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的調(diào)制器、隔離區(qū)，刻蝕自動停止在刻蝕停止層。
全文摘要
本發(fā)明一種混合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制分布反饋激光器，包括脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制器；脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的隔離區(qū)，該隔離區(qū)與該電吸收調(diào)制器相連；掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB隔離區(qū)，該激光器與該隔離區(qū)相連；所說的電吸收調(diào)制器、隔離區(qū)、激光器均制作在同一襯底上。
文檔編號H01S5/00GK1426138SQ01140498
公開日2003年6月25日 申請日期2001年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者劉國利, 王圩, 朱洪亮 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所