一种高速激光器芯片结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体激光器技术领域，特别涉及一种高速激光器芯片结构及其制作方法。
【背景技术】
[0002]传统的高速半导体激光器结构如图1。该高速半导体激光器包括一衬底0，一缓冲层1，一第一渐变限制层2，一第一波导层3，一第二波导层4，一第一量子讲皇层5，一量子讲有源层6，一第二量子阱皇层7，一第三波导层8，一腐蚀停止层9，一第四波导层10，一第二渐变限制层11，一欧姆接触层12，一绝缘介质层13，一P型上电极14，一N型下电极15。
[0003]现有技术中高速半导体激光器的缺点是，其脊型双沟台面容易产生大量漏电流，其漏电流产生示意图如图3所示，激光器的阈值增加，同时也会增加电容C，影响激光器的频响特性。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高速激光器芯片结构及其制作方法。
[0005]为达成上述目的，一方面本发明实施例提供了一种高速激光器芯片结构，包括腐蚀停止层3，具体的:
[0006]所述腐蚀停止层3位于所述第一渐变限制层2和第一波导层4之间；
[0007]其中，所述第一渐变限制层2位于缓冲层1上，所述缓冲层位于衬底0上。
[0008]优选的，所述高速激光器芯片结构还包括:
[0009]—衬底0，其为N型InP层；
[0010]一缓冲层1，其为N型InP层并形成于衬底0上；
[0011 ]—第一渐变限制层2，其为N型InAlxGai—xAs层并形成于缓冲层1上，x = 0.5-0.1;
[0012]一腐蚀停止层3，其为N型InGaAsP层并形成于第一渐变限制层2上；
[0013]一第一波导层4，其为N型InP层并形成于腐蚀停止层3上；
[00? 4]一第二限制层5，其为N型InAl0.sGa0.sAs层并形成于第一波导层4上；
[0015]—第一量子阱皇层6，其为非掺杂Al0.3Ga0.7InAS层并形成于第二限制层5上；
[0016]一量子阱有源层7，其为非掺杂10对6nm厚压应变AlGalnAs阱层并形成于第一量子阱皇层6上；
[0017]一第二量子阱皇层8，其为非掺杂Al0.3GaQ.7InAs层并形成于量子阱有源层7上；
[0018]一第二波导层9，其为P型Al0.5Ga0.5As层并形成于第二量子阱皇层8上；
[0019]—光栅层10，其为P型Al0.5Ga0.5As层并形成于第二波导层9上；
[0020]一第三渐变限制层11，其为P型AlxGai—xAs层并形成于光栅层10上χ = 0.5-0.1;
[0021]一欧姆接触层12，其为Ρ型InGaAs层并形成于第三渐变限制层11上；
[0022]一绝缘介质层13，其为Si02层并形成于欧姆接触层12上；
[0023]一 P型上电极14，其为TiPtAu层并形成于欧姆接触层12上；
[0024]一 N型下电极15，其为Au-Sn层并形成于衬底0的下面。
[0025]优选的，所述腐蚀停止层3的厚度为lOOnm。
[0026]另一方面，本发明实施例还提供了一种高速激光器芯片结构，在所述腐蚀停止层3上形成脊型双沟台结构，所述脊型双沟台结构具体包括:
[0027]由定向腐蚀所述欧姆接触层12、第三渐变限制层11、光栅层10、第二波导层9、第二量子阱皇层8、量子阱有源层7、第一量子阱皇层6、第二限制层5和第一波导层4，形成的第一沟道和第二沟道；
[0028]所述第一沟道和第二沟道之间存在由所述定向腐蚀后形成的第二脊柱，所述第一沟道和第二沟道另外两侧分别由第一脊柱和第二脊柱构成;其中，所述第一脊柱、第二脊柱和第三脊柱位于所述腐蚀停止层3上，依次由所述第一波导层4、第二限制层5、第一量子阱皇层6、量子阱有源层7、第二量子阱皇层8、第二波导层9、光栅层10、第三渐变限制层11和欧姆接触层12各层组合形成。
[0029]优选的，所述第一波导层4、第二限制层5、第一量子阱皇层6、量子阱有源层7、第二量子阱皇层8、第二波导层9、光栅层10、第三渐变限制层11和欧姆接触层12在所述定向腐蚀过程中形成的截面上还覆盖有绝缘介质层13。
[°03°]优选的，所述腐蚀停止层3的厚度为lOOnm。
[0031 ]优选的，所述绝缘介质层13的厚度为250nm，折射率为1.5。
[0032]优选的，所述脊型双沟台结构表面还覆盖有P型上电极14。
[0033]优选的，所述腐蚀停止层3位于第一渐变限制层2上，所述第一渐变限制层2位于缓冲层1上，所述缓冲层位于衬底0上，衬底0表面还覆盖有N型下电极15。
[0034]还有一方面，本发明实施例还提供了一种高速激光器芯片的制作方法，该方法包括以下步骤:
[0035]1)在衬底0上依次生成的缓冲层1、第一渐变限制层2、腐蚀停止层3、第一波导层4、第二限制层5、第一量子阱皇层6、量子阱有源层7、第二量子阱皇层8、第二波导层9、第光栅层10、第三渐变限制层11、欧姆接触层12;
[0036]2)在欧姆接触层12上涂覆光刻胶并于88_92°C范围内进行烘烤，再通过曝光显影于欧姆接触层12上作出光刻胶图形并于118-122°C范围内进行烘烤，在该光刻胶掩蔽下，腐蚀掉欧姆接触层12、渐变限制层11、波导层10、第二波导层9、第二量子阱皇层8、量子阱有源层7、第一量子阱皇层6、第二限制层5，再腐蚀第一波导层4，直至腐蚀停止层3之上，以加工成脊型双沟台面结构，在脊型双沟台面结构上淀积绝缘介质层13，并利用光刻方法和腐蚀方法在台面欧姆接触层12上开设出窗口；
[0037]3)在欧姆接触层12上制作P型上电极14;
[0038]4)在衬底0上制作N型下电极15，得到所述激光器芯片结构。
[0039]优选的，步骤1中所述外延生成的方法为分子束外延法或金属有机化合物化学气相淀积法。
[0040]优选的，步骤2)中的所述腐蚀掉欧姆接触层12、渐变限制层11、波导层10、第二波导层9、第二量子阱皇层8、量子阱有源层7、第一量子阱皇层6、第二限制层5的腐蚀液具体为饱和溴水腐蚀液。
[0041]优选的，步骤2)中所述光刻胶图形的宽度为2_3μπι。
[0042]优选的，步骤2)中腐蚀第一波导层4的腐蚀液具体为:体积比为1:2的HC1和H3P04的混合液。
[0043]优选的，步骤2中所述窗口的宽度为3-4μηι。
[0044]本发明具有的优点在于:
[0045]本发明重新设计腐蚀层的结构位置。如图2-3所示，它的漏电原理图见图5，与传统比较，漏电流会减少，电容也会相应减少，对整个高速激光器的光电特性有明显提高。
【附图说明】
[0046]图1为本发明提供的一种现有的激光器芯片结构的剖面示意图；
[0047]图2为本发明实施例提供的一种激光器芯片结构的剖面示意图；
[0048]图3为本发明实施例提供的一种激光器芯片结构的剖面示意图；
[0049]图4为本发明实施例提供的现有的激光器芯片漏电原理示意图；
[0050]图5为本发明实施例提供的一种激光器芯片漏电原理示意图；
[0051]图6为本发明实施例提供的现有一种激光器芯片的性能曲线图示意图；
[0052]图7为本发明实施例提供的一种激光器芯片的性能曲线图示意图；
[0053]图8为本发明实施例提供的现有一种激光器芯片的频响曲线图；
[0054]图9为本发明实施例提供的一种激光器芯片的频响曲线图。
【具体实施方式】
[0055]以下将结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
[0056]实施例一
[0057]本发明实施例一提供了一种高速激光器芯片结构，所述激光器芯片结构的剖面示意图如图2所示。所述高速激光器芯片结构包括腐蚀停止层3，具体的:
[0058]所述腐蚀停止层