專利名稱：集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical CavitySurface Emitting Laser，VCSEL)，尤其是集成了泵浦光源(邊發(fā)射激光器)的長波長垂直腔面發(fā)射激光器。
背景技術(shù)：
垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser，VCSEL)是一種很有前途的半導(dǎo)體激光器，它具有許多優(yōu)點(diǎn)1)可以做成密集排列的二維激光陣列。
2)可從與襯底垂直方向發(fā)出細(xì)的圓形光束，與光纖的耦合效率高。
3)可以在未理解芯片之前進(jìn)行測試，使成本大大降低。
4)動(dòng)態(tài)單模特性好，調(diào)制帶寬較寬。由于垂直腔面發(fā)射激光器具有如此多優(yōu)于傳統(tǒng)邊發(fā)射激光器的特點(diǎn)，很快就成為了研究的焦點(diǎn)，在光網(wǎng)絡(luò)、光信息處理、傳感以及其他領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響。
日本的Iga教授在1977年首先提出垂直腔面發(fā)射激光器的構(gòu)思，到了20世紀(jì)90年代，許多研究機(jī)構(gòu)開發(fā)出了各種類型、各種波段的面發(fā)射激光器，并且積極推進(jìn)各波段面發(fā)射激光器的商品化。目前為止，激射波長為0.85μm的GaAs/AlGaAs VCSEL已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用，而長波長的面發(fā)射激光器在商品化方面遇到巨大的困難。長波長面發(fā)射激光器的無法商品化的原因，主要是長波長激光器所常用的InGaAsP/InP材料有以下缺點(diǎn)1)InGaAsP/InP材料作為半導(dǎo)體布拉格反射鏡使用時(shí)，InGaAsP和InP的折射率相差較小。為使半導(dǎo)體布拉格反射鏡達(dá)到99％以上的反射率，必須生長InGaAsP/InP 40對(duì)左右，這對(duì)外延生長來說是不小的難題。
2)InGaAsP/InP材料的俄歇吸收以及價(jià)帶吸收較大。
3)InGaAsP和InP系在導(dǎo)帶上的勢(shì)壘很小，特別是在載流子濃度較高的時(shí)候很難有較好的溫度特性。
4)InGaAsP材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)比較低，散熱較困難，這導(dǎo)致激光器功率不高。
5)InGaAsP/InP材料目前還沒有很好的電流限制方法。InGaAsP/InP材料的這些缺點(diǎn)使長波長面發(fā)射激光器的單模輸出功率很低，無法滿足光通訊系統(tǒng)的要求。
為了克服垂直腔面發(fā)射激光器的單模輸出功率低的問題，研究人員采用光取代電來泵浦長波長面發(fā)射激光器。光泵浦垂直面發(fā)射激光器的發(fā)熱顯著小于電泵浦垂直腔面發(fā)射激光器，因此能夠得到較高的單模輸出功率，但是一個(gè)外部泵浦光源的引入使器件的成本、封裝難度大為提高，難以大規(guī)模推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器及制作方法，具有泵浦光源和垂直腔面發(fā)射激光器之間無反射界面、成本小、出光功率大等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括一襯底，該襯底是磷化銦襯底；一下布拉格反射鏡，該下布拉格反射鏡制作在襯底上；一下限制層，該限制層制作在下布拉格反射鏡上，該下限制層是磷化銦材料；一下波導(dǎo)層，該下波導(dǎo)層制作在下限制層上，該下波導(dǎo)層是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一有源區(qū)，該有源區(qū)制作在下波導(dǎo)層上；一上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層制作在有源區(qū)上，該上波導(dǎo)層是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一上限制層，該上限制層制作在上波導(dǎo)層上，該上限制層是磷化銦材料；一上布拉格反射鏡，該上布拉格反射鏡制作在上限制層上面的中間；一歐姆接觸層，該歐姆接觸層制作在上限制層上，位于上布拉格反射鏡的兩側(cè)，該歐姆接觸層是銦鎵砷材料；一上電極，該上電極制作在歐姆接觸層上，位于上布拉格反射鏡的兩側(cè)，該上電極是金鋅金材料；一下電極，該下電極制作在襯底的下面，該下電極是金鍺鎳材料。
其中所述下布拉格反射鏡由40對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括鋁鎵銦砷層和磷化銦層；該鋁鎵銦砷層/磷化銦層的材料與磷化銦晶格匹配，在磷化銦襯底上生長出來。
其中所述的有源區(qū)由兩部分構(gòu)成，一部分是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，另一部分是泵浦激光器的有源區(qū)。
其中所述的上布拉格反射鏡由3對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括氧化鎂和硅。
本發(fā)明一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備在襯底上依次生長下布拉格反射鏡、下限制層、下波導(dǎo)層；(2)在外延片的表面通過光刻工藝形成二氧化硅掩模圖形，腐蝕掉下波導(dǎo)層；(3)采用選擇區(qū)域生長技術(shù)，在外延片上依次生長出下波導(dǎo)層、B區(qū)，而A區(qū)的有源區(qū)，上波導(dǎo)層和上限制層；(4)采用量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)的帶隙波長近一步藍(lán)移，其中上限制層作為離子注入緩沖層；(5)腐蝕掉上限制層，使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備第三次依次外延生長上限制層和歐姆接觸層；(6)使用光刻工藝在B區(qū)表面開一個(gè)無膠窗口；(7)腐蝕無膠窗口內(nèi)的歐姆接觸層；(8)采用帶膠剝離工藝制作上布拉格反射鏡；(9)制作上電極；(10)將襯底減薄，拋光；(11)在襯底的下面制作下電極。
其中所述下布拉格反射鏡由40對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括鋁鎵銦砷層和磷化銦層；該鋁鎵銦砷層/磷化銦層的材料與磷化銦晶格匹配，在磷化銦襯底上生長出來。
其中所述的有源區(qū)由兩部分構(gòu)成，一部分是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，另一部分是泵浦激光器的有源區(qū)。
其中所述的上布拉格反射鏡由3對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括氧化鎂和硅。
其中所述的步驟(3)使用選擇區(qū)域生長技術(shù)生長出B區(qū)帶隙波長為1.55，而A區(qū)帶隙波長為1.45μm的銦鎵砷磷多量子阱有源區(qū)；A區(qū)帶隙波長為1.55μm的有源區(qū)是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，而B區(qū)帶隙波長為1.45μm的有源區(qū)是泵浦激光器的有源區(qū)。
其中所述的步驟(4)采用然后，通過量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)泵浦激光器有源區(qū)的帶隙波長從1.45μm藍(lán)移到1.3μm。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明如后，其中圖1是本發(fā)明集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的俯視示意圖；圖3是金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)選擇區(qū)域生長時(shí)的掩模圖形；圖4是采用量子阱混雜技術(shù)后有源區(qū)帶隙波長藍(lán)移和光熒光強(qiáng)度的變化；
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了一種新型的長波長垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)把泵浦光源和垂直腔面發(fā)射激光器集成在一起，不但能輸出較大的光功率，滿足中長距離光通信的要求，而且能夠顯著減少光泵浦垂直腔面發(fā)射激光器的成本。
請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括一襯底2，該襯底是磷化銦襯底；一下布拉格反射鏡3，該下布拉格反射鏡3制作在襯底2上；其中所述下布拉格反射鏡3由40對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括鋁鎵銦砷層和磷化銦層；該鋁鎵銦砷層/磷化銦層的材料與磷化銦晶格匹配，在磷化銦襯底2上生長出來；一下限制層4，該限制層4制作在下布拉格反射鏡3上，該下限制層4是磷化銦材料；一下波導(dǎo)層5，該下波導(dǎo)層5制作在下限制層4上，該下波導(dǎo)層5是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一有源區(qū)6，該有源區(qū)6制作在下波導(dǎo)層5上；其中所述的有源區(qū)6由兩部分構(gòu)成，一部分是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，另一部分是泵浦激光器的有源區(qū)；一上波導(dǎo)層7，該上波導(dǎo)層7制作在有源區(qū)6上，該上波導(dǎo)層7是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一上限制層8，該上限制層8制作在上波導(dǎo)層7上，該上限制層8是磷化銦材料；一上布拉格反射鏡11，該上布拉格反射鏡11制作在上限制層8上面的中間；其中所述的上布拉格反射鏡11由3對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括氧化鎂和硅；一歐姆接觸層9，該歐姆接觸層9制作在上限制層8上，位于上布拉格反射鏡11的兩側(cè)，該歐姆接觸層9是銦鎵砷材料；一上電極10，該上電極10制作在歐姆接觸層9上，位于上布拉格反射鏡11的兩側(cè)，該上電極10是金鋅金材料；一下電極1，該下電極1制作在襯底2的下面，該下電極1是金鍺鎳材料。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1及圖2，本發(fā)明一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備在襯底2上依次生長下布拉格反射鏡3、下限制層4、下波導(dǎo)層5；(2)在外延片的表面通過光刻工藝形成二氧化硅掩模圖形，腐蝕掉下波導(dǎo)層5；(3)采用選擇區(qū)域生長技術(shù)，在外延片上依次生長出下波導(dǎo)層5、B區(qū)，而A區(qū)的有源區(qū)6，上波導(dǎo)層7和上限制層8；其中所述的步驟(3)使用選擇區(qū)域生長技術(shù)生長出B區(qū)帶隙波長為1.55，而A區(qū)帶隙波長為1.45μm的銦鎵砷磷多量子阱有源區(qū)6；A區(qū)帶隙波長為1.55μm的有源區(qū)是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，而B區(qū)帶隙波長為1.45μm的有源區(qū)是泵浦激光器的有源區(qū)；(4)采用量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)的帶隙波長近一步藍(lán)移，其中上限制層8作為離子注入緩沖層；其中所述的步驟(4)采用然后，通過量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)泵浦激光器有源區(qū)的帶隙波長從1.45μm藍(lán)移到1.3μm。這樣，就實(shí)現(xiàn)了使用1.3μm的激光去泵浦1.55μm的垂直腔面發(fā)射激光器的目的；(5)腐蝕掉上限制層8，使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備第三次依次外延生長上限制層8和歐姆接觸層9；(6)使用光刻工藝在B區(qū)表面開一個(gè)無膠窗口；(7)腐蝕無膠窗口內(nèi)的歐姆接觸層9(8)采用帶膠剝離工藝制作上布拉格反射鏡11；(9)制作上電極10；(10)將襯底2減薄，拋光；(11)在襯底2的下面制作下電極1圖1是本發(fā)明集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，圖中A區(qū)對(duì)應(yīng)的是邊發(fā)射激光器，也就是泵浦光源，B區(qū)所對(duì)應(yīng)的就是垂直腔面發(fā)射激光器。本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是泵浦光源的有源區(qū)和垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)在同一個(gè)平面上，沒有明顯的邊界，這樣泵浦激光器發(fā)出的光可以直接被垂直腔面發(fā)射激光器有源區(qū)吸收，泵浦效率高。要使垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)能夠有效吸收泵浦激光器發(fā)出的光，就必須使泵浦激光器有源區(qū)的帶隙波長小于垂直腔面發(fā)射激光器有源區(qū)的帶隙波長，而求兩者相差不能太小，否則吸收效率很低。本發(fā)明通過兩種技術(shù)來達(dá)到較大帶隙波長差的要求，一種是選擇區(qū)域生長(SAG)技術(shù)，另外一種是量子阱混雜(QWI)技術(shù)。首先，本發(fā)明通過選擇區(qū)域生長出垂直腔面發(fā)射激光器有源區(qū)帶隙波長為1.55μm而泵浦激光器有源區(qū)帶隙波長為1.45μm的InGaAsP材料。然后，通過量子阱混雜技術(shù)使泵浦激光器有源區(qū)帶隙波長從1.45μm藍(lán)移到1.3μm。也就是說，最終本發(fā)明使用1.3μm的激光去泵浦1.55μm的垂直腔面發(fā)射激光器有源區(qū)。另外，在設(shè)計(jì)過程中，本結(jié)構(gòu)使VCSEL有源區(qū)勢(shì)壘的帶隙波長略小于1.3μm，這樣確保勢(shì)壘也參與泵浦光的吸收，它產(chǎn)生的載流子會(huì)被量子阱收集，從而提高泵浦效率。
實(shí)施例請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)下電極1、襯底2、下布拉格反射鏡(DBR)3、下限制層4、下波導(dǎo)層5、有源區(qū)6、上波導(dǎo)層7、上限制層8、歐姆接觸層9、上電極10和上布拉格反射鏡(DBR)11。
下電極1是Au-Ge-Ni；襯底2是n型InP襯底；下布拉格反射鏡(DBR)3是與InP晶格匹配的40對(duì)的AlGaInAs/InP，摻雜成n型。它有較大的折射率差，較低的導(dǎo)帶電勢(shì)差和較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)；下限制層4是n型的InP；下波導(dǎo)層5是帶隙波長為1.2μm的InGaAsP，不摻雜；有源區(qū)6分為兩部分，A區(qū)是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，材料是帶隙波長為1.5μm的InGaAsP量子阱，B區(qū)是泵浦激光器的有源區(qū)，材料是帶隙波長為1.3μm的InGaAsP量子阱；上波導(dǎo)層7帶隙波長為1.2μm的InGaAsP，不摻雜；上限制層8是p型的InP；歐姆接觸層9是p型的InGaAs；上電極10是Au-Zn-Au；上布拉格反射鏡(DBR)11是3對(duì)MgO/Si介質(zhì)膜DBR，MgO/Si介質(zhì)膜DBR熱傳導(dǎo)率高，采用它有利于散熱。
請(qǐng)參閱圖1及圖2，本發(fā)明的該集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，主要包括11個(gè)步驟。
步驟一，使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備在襯底2上依次生長下布拉格反射鏡3、下限制層4和下波導(dǎo)層5。
步驟二，在外延片的表面淀積一層二氧化硅，然后通過光刻工藝形成為選擇區(qū)域生長用的掩模圖形，圖3給出了金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)選擇區(qū)域生長時(shí)的掩模圖形。接著，腐蝕掉下波導(dǎo)層5，露出新鮮的下限制層4表面，這么做有利于在其表面長出良好的晶體。
步驟三，采用選擇區(qū)域生長技術(shù)，在外延片上生長出下波導(dǎo)層5、B區(qū)帶隙波長為1.55μm，而A區(qū)帶隙波長為1.45μm的有源區(qū)6，上波導(dǎo)層7和上限制層8。
下面介紹一下選擇區(qū)域生長(SAG)技術(shù)。
使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)進(jìn)行晶體生長時(shí)，通過用SiO2等掩膜，使襯底的某些部分不生長晶體，而沒有掩膜的地方進(jìn)行晶體生長，這就是選擇性晶體生長方法。圖3是本結(jié)構(gòu)SAG生長的示意圖。通常在進(jìn)行選擇區(qū)域生長前，在半導(dǎo)體襯底表面生長一定厚度的介質(zhì)膜(一般為SiO2，或SiNx)，然后利用常規(guī)的光刻技術(shù)形成介質(zhì)掩膜對(duì)，掩膜對(duì)之間的區(qū)域(稱之為gap區(qū))即為選擇生長區(qū)域。汽相反應(yīng)物在掩膜對(duì)之間的半導(dǎo)體表面容易成核，而在介質(zhì)掩膜上面不能成核。除了在半導(dǎo)體表面上面存在的控制MOCVD生長的反應(yīng)物垂直濃度梯度外，還存在著從掩膜對(duì)上方排斥過來的側(cè)向的濃度梯度。這樣就使得掩膜對(duì)之間的選擇生長區(qū)域的生長速度增加，同時(shí)這個(gè)增加隨著掩膜對(duì)的寬度的增加而增加，隨著選擇區(qū)域面積的增加而減小。當(dāng)使用SAG方法生長量子阱結(jié)構(gòu)時(shí)，在gap區(qū)的量子阱的厚度較大，具有長的帶隙波長；而平面區(qū)域的量子阱的厚度較小，具有短的帶隙波長。在生長壓力和生長溫度一定的條件下，通過控制掩膜的寬度和gap的寬度，可以改變gap區(qū)的厚度增強(qiáng)因子，從而實(shí)現(xiàn)在同一襯底上局部地控制量子阱的波長。實(shí)驗(yàn)表明，選擇區(qū)域生長(SAG)技術(shù)可以生長出帶隙波長相差多于100nm的材料。本發(fā)明通過選擇區(qū)域生長出垂直腔面發(fā)射激光器有源區(qū)帶隙波長為1.55μm，而泵浦激光器有源區(qū)帶隙波長為1.45μm的InGaAsP多量子阱材料。
步驟四，采用量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)的帶隙波長近一步藍(lán)移，其中上限制層8作為離子注入緩沖層；下面介紹一下量子阱混雜(QWI)技術(shù)。
量子阱混雜技術(shù)(QWI)是一種后處理技術(shù)，通常包括三個(gè)步驟1、在量子阱材料的表層產(chǎn)生大量的點(diǎn)缺陷；2、在某種激勵(lì)條件下，例如快速熱退火(Rapid Thermal Annealing，RTA)，促使點(diǎn)缺陷向量子阱區(qū)域移動(dòng)；3、點(diǎn)缺陷的移動(dòng)，誘導(dǎo)量子阱/壘材料的組份原子在界面處發(fā)生互混雜，導(dǎo)致材料組份發(fā)生變化，從而改變帶隙波長。其物理過程如下所示在快速熱退火過程(Rapid Thermal Annealing，RTA)中，點(diǎn)缺陷的擴(kuò)散可以誘導(dǎo)量子阱中阱/壘材料組份的互混雜，改變量子阱的形狀，從原來的矩形變化為拋物線形，量子阱帶隙波長發(fā)生藍(lán)移。通過局部地控制不同區(qū)域的點(diǎn)缺陷濃度，能夠改變不同區(qū)域的量子阱的混雜程度，從而控制帶隙波長的藍(lán)移量。基于點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生方法的不同，有多種途徑可以實(shí)現(xiàn)QWI。這其中包括無雜質(zhì)空位擴(kuò)散(Impurity free vacancy diffusion，IFVD)、光吸收誘導(dǎo)混雜(Photo-absorption inducedintermixing，PAID)、離子注入誘導(dǎo)混雜〔Ion implantationinduce disordering，IIID〕、低溫生長InP誘導(dǎo)混雜等。為了定義集成器件的不同區(qū)域，通常采用某種保護(hù)技術(shù)，使外延片上選定的區(qū)域產(chǎn)生一定濃度的點(diǎn)缺陷，而其它區(qū)域中沒有點(diǎn)缺陷存在。RTA過程促進(jìn)點(diǎn)缺陷擴(kuò)散、誘導(dǎo)混雜后，在不同區(qū)域分別形成不同帶隙波長的材料。QWI技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是采用傳統(tǒng)的平面外延生長技術(shù)，無需再生長過程。另外，QWI并不改變材料的組分，而只是改變量子阱的形狀，因此在相鄰的器件之間并不存在折射率的不連續(xù)性，光耦合效率很高，不會(huì)增加器件之間額外的光吸收或光散射損耗。在該集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器中，本發(fā)明使用低能磷離子注入在A區(qū)上限制層7產(chǎn)生點(diǎn)缺陷，注入過程中淀積厚的SiO2(約4500nm)來保護(hù)B區(qū)，并使用熱耙離子注入，即注入前把襯底加熱到200攝氏度。注入能量為50kev，注入劑量為5×1013/cm3。離子注入后的實(shí)驗(yàn)片表面生長200nm厚的SiO2 層進(jìn)行保護(hù)以免隨后的退火過程外延片表面裂解。然后把晶片送入退火爐中加熱到700攝氏度，保溫一定的時(shí)間，然后快速退火(rapid thermal annealing，RTA)。圖4給出了一張QWI技術(shù)的實(shí)驗(yàn)圖，表示退火溫度為700攝氏度，在不同退火時(shí)間下，InGaAsP量子阱帶隙波長的藍(lán)移和光熒光(PL)強(qiáng)度的變化情況。采用QWI技術(shù)可以使InGaAsP量子阱帶隙波長的藍(lán)移100nm以上，并且發(fā)光強(qiáng)度沒有明顯的減弱。本發(fā)明通過優(yōu)化量子阱混雜技術(shù)中的各項(xiàng)參數(shù)，使泵浦激光器有源區(qū)帶隙波長從1.45μm藍(lán)移到1.3μm。
步驟五，因?yàn)樯舷拗茖?經(jīng)過離子注入后有很多缺陷，必須去掉重現(xiàn)長。腐蝕掉上限制層8和退火中防止表面裂解的SiO2，使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備第三次外延生長上限制層8和歐姆接觸層9。
步驟六，涂膠，曝光，在B區(qū)表面開一個(gè)窗口，即窗口內(nèi)沒有光刻膠，而窗口外有光刻膠；步驟七，腐蝕無膠窗口內(nèi)的歐姆接觸層9；步驟八，使用電子束蒸發(fā)設(shè)備淀積上布拉格反射鏡(DBR)11，即3對(duì)MgO/Si介質(zhì)膜DBR，MgO/Si介質(zhì)膜DBR熱傳導(dǎo)率高，采用它有利于散熱。然后放入丙酮，有膠的區(qū)域介質(zhì)膜隨膠一起掉了，而無膠的區(qū)域介質(zhì)膜仍舊留下。這個(gè)工藝就是介質(zhì)膜的帶膠剝離工藝。
步驟九，制作上電極10，上電極是Au-Zn-Au，制作在A區(qū)。
步驟十，將襯底2減薄，拋光。
步驟十一，在襯底2的下面制作下電極1，下電極是n型電極，材料為Au-Ge-Ni。
至此完成整個(gè)器件的制作。
盡管參照其特定的實(shí)施例詳細(xì)地展示和描述了本發(fā)明，但還應(yīng)該指出，對(duì)于本專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可對(duì)其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變，而不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括一襯底，該襯底是磷化銦襯底；一下布拉格反射鏡，該下布拉格反射鏡制作在襯底上；一下限制層，該限制層制作在下布拉格反射鏡上，該下限制層是磷化銦材料；一下波導(dǎo)層，該下波導(dǎo)層制作在下限制層上，該下波導(dǎo)層是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一有源區(qū)，該有源區(qū)制作在下波導(dǎo)層上；一上波導(dǎo)層，該上波導(dǎo)層制作在有源區(qū)上，該上波導(dǎo)層是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一上限制層，該上限制層制作在上波導(dǎo)層上，該上限制層是磷化銦材料；一上布拉格反射鏡，該上布拉格反射鏡制作在上限制層上面的中間；一歐姆接觸層，該歐姆接觸層制作在上限制層上，位于上布拉格反射鏡的兩側(cè)，該歐姆接觸層是銦鎵砷材料；一上電極，該上電極制作在歐姆接觸層上，位于上布拉格反射鏡的兩側(cè)，該上電極是金鋅金材料；一下電極，該下電極制作在襯底的下面，該下電極是金鍺鎳材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，其中所述下布拉格反射鏡由40對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括鋁鎵銦砷層和磷化銦層；該鋁鎵銦砷層/磷化銦層的材料與磷化銦晶格匹配，在磷化銦襯底上生長出來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，其中所述的有源區(qū)由兩部分構(gòu)成，一部分是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，另一部分是泵浦激光器的有源區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于，其中所述的上布拉格反射鏡由3對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括氧化鎂和硅。
5.一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備在襯底上依次生長下布拉格反射鏡、下限制層、下波導(dǎo)層；(2)在外延片的表面通過光刻工藝形成二氧化硅掩模圖形，腐蝕掉下波導(dǎo)層；(3)采用選擇區(qū)域生長技術(shù)，在外延片上依次生長出下波導(dǎo)層、B區(qū)，而A區(qū)的有源區(qū)，上波導(dǎo)層和上限制層；(4)采用量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)的帶隙波長近一步藍(lán)移，其中上限制層作為離子注入緩沖層；(5)腐蝕掉上限制層，使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備第三次依次外延生長上限制層和歐姆接觸層；(6)使用光刻工藝在B區(qū)表面開一個(gè)無膠窗口；(7)腐蝕無膠窗口內(nèi)的歐姆接觸層；(8)采用帶膠剝離工藝制作上布拉格反射鏡；(9)制作上電極；(10)將襯底減薄，拋光；(11)在襯底的下面制作下電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，其中所述下布拉格反射鏡由40對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括鋁鎵銦砷層和磷化銦層；該鋁鎵銦砷層/磷化銦層的材料與磷化銦晶格匹配，在磷化銦襯底上生長出來。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，其中所述的有源區(qū)由兩部分構(gòu)成，一部分是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，另一部分是泵浦激光器的有源區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，其中所述的上布拉格反射鏡由3對(duì)組合材料組成，每一對(duì)組合材料包括氧化鎂和硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，其中所述的步驟(3)使用選擇區(qū)域生長技術(shù)生長出B區(qū)帶隙波長為1.55，而A區(qū)帶隙波長為1.45μm的銦鎵砷磷多量子阱有源區(qū)；A區(qū)帶隙波長為1.55μm的有源區(qū)是垂直腔面發(fā)射激光器的有源區(qū)，而B區(qū)帶隙波長為1.45μm的有源區(qū)是泵浦激光器的有源區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法，其特征在于，其中所述的步驟(4)采用然后，通過量子阱混雜技術(shù)使A區(qū)泵浦激光器有源區(qū)的帶隙波長從1.45μm藍(lán)移到1.3μm。
全文摘要
一種集成泵浦光源的長波長垂直腔面發(fā)射激光器，包括一襯底；一下布拉格反射鏡制作在襯底上；一下限制層制作在下布拉格反射鏡上；一下波導(dǎo)層制作在下限制層上，該下波導(dǎo)層是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一有源區(qū)制作在下波導(dǎo)層上；一上波導(dǎo)層制作在有源區(qū)上，該上波導(dǎo)層是帶隙波長為1.2微米的銦鎵砷磷材料；一上限制層制作在上波導(dǎo)層上；一上布拉格反射鏡制作在上限制層上面的中間；一歐姆接觸層制作在上限制層上，位于上布拉格反射鏡的兩側(cè)；一上電極制作在歐姆接觸層上，位于上布拉格反射鏡的兩側(cè)；一下電極制作在襯底的下面。
文檔編號(hào)H01S5/343GK101093931SQ20061008655
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者吳旭明, 王小東, 譚滿清 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所