一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构论文和设计-穆瑶

全文摘要

本实用新型提供的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，包括台状波导结构，所述台状波导结构的顶部为直柱状结构，且其顶部的表面形成有掩膜层；该电流限制结构的台状波导结构的顶部为直柱状结构，且其顶部为掩膜层结构，缩小了两层电流限制层之间的泄露通道，从而提高了电流注入效率。进一步的，在台状波导结构的两侧形成的P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层，使得台状脊波导结构两侧会形成高耸的漏斗形貌，也同时提高了激光器的电流注入效率，最终提高激光器的可靠性及常高温功率特性。

主设计要求

1.一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，其特征在于，包括台状波导结构(8)，所述台状波导结构(8)的顶部表面形成有掩膜层(9)，所述掩膜层(9)的宽度B与台状波导结构(8)顶部表面的宽度A的对应关系为B＝0.5A～2.35A。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，其特征在于，还包括衬底(1)、InP缓冲层(2)、量子阱结构层(3)、Inp层(4)、光栅结构层(5)、P-InP层(6)和牺牲层(7)；

其中，衬底(1)上形成InP缓冲层(2)，InP缓冲层(2)设置量子阱结构层(3)，量子阱结构层(3)上设置Inp层(4)，Inp层(4)上设置光栅结构层(5)，光栅结构层(5)上设置P-InP层(6)，P-InP层(6)上设置牺牲层(7)，牺牲层(7)形成台状波导结构(8)。

3.根据权利要求2所述的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，其特征在于，台状波导结构(8)的两侧分别形成有P-InP层(10)；P-InP层(10)上形成有N-InP层(11)。

4.根据权利要求3所述的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，其特征在于，，P-InP层(11)的顶部与掩膜层(9)的底部置于同一水平面上。

5.根据权利要求3所述的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，其特征在于，N-InP层(11)的顶部高于掩膜层(9)的顶部，N-InP层(11)和掩膜层(9)之间形成漏斗结构。

6.根据权利要求1所述的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，其特征在于，台状波导结构(8)为台状脊波导的片子结构。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于技术领域，具体涉及一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构。

背景技术

目前对于边射型半导体激光器的波导结构大致可以分为两种，一种是脊波导型；另一种为掩埋型。掩埋型波导结构由于在功率及可靠性方面的优异表现，而备受业界的青睐。但掩埋型结构对制造工艺有十分严苛的要求，尤其是电流限制层结构及生长方式对整个器件的特性起着至关重要的作用。目前常见的电流限制层为P\/N\/P结构，其制作过程大致分为两步，首先使用湿法刻蚀的方式形成台状结构，如图1所示；然后使用金属有机化学气相沉积设备(MOCVD)生长P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层，如图2所示。在台状结构刻蚀的过程中由于湿法刻蚀的同向性，刻蚀结束后，在台状结构上方的掩模会在最终的平台左右形成很长的屋檐结构我们简称under cut。在MOCVD生长电流限制层时由于此under cut的存在，会出现选择性区域生长 (SAG)现象，此现象最终导致电流限制层的第一层P型InP厚度太厚引起内部电流泄露通道，并且台状结构两侧无法形成高耸的电流限制结构使得注入电流不能有效的限制注入波导区域。以上两个原因会导致激光器的电流注入效应变差，最终影响到激光器的可靠性及常高温功率特性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的掩埋型半导体激光器存在电流注入效应变差的缺陷，提供一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，包括台状波导结构，所述台状波导结构的顶部表面形成有掩膜层，所述掩膜层的宽度B与台状波导结构顶部表面的宽度A的对应关系为B＝0.5A～2.35A。

优选地，还包括衬底、InP缓冲层、量子阱结构层、Inp层、光栅结构层、P-InP盖子和牺牲层；

其中，衬底上形成InP缓冲层，InP缓冲层设置量子阱结构层，量子阱结构层上设置Inp 层，Inp层上设置光栅结构层，光栅结构层上设置P-InP层，P-InP层上设置牺牲层，牺牲层形成台状波导结构。

优选地，台状波导结构的两侧分别形成有P-InP层；P-InP层上形成有N-InP层。

优选地，P-InP层的顶部与掩膜层的底部置于同一水平面上。

优选地，N-InP层的顶部高于掩膜层的顶部，N-InP层和掩膜层之间形成漏斗结构。

优选地，台状波导结构为台状脊波导的片子结构。

与现有结构相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，该电流限制结构的台状波导结构的顶部为直柱状结构，且其顶部为掩膜层结构，缩小了两层电流限制层之间的泄露通道，从而提高了电流注入效率。

进一步的，在台状波导结构的两侧形成的P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层，使得台状脊波导结构两侧会形成高耸的漏斗形貌，也同时提高了激光器的电流注入效率，最终提高激光器的可靠性及常高温功率特性。

附图说明

图1是现有的台状波导结构；

图2是现有的台状异质结经MOCVD(金属有机化学气相沉积)后的P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层；

图3是本实用新型的台状经掩埋型异质结结构MOCVD生长Block layer形貌；

图4是本实用新型的台状掩埋型异质结波导结构；

图5是本实用新型的电流限制结构示意图；

其中，1、衬底2、InP缓冲层3、量子阱结构层4、InP层5、光栅结构层6、P-InP 层7、牺牲层8、台状波导结构9、掩膜层10、P-InP层11、N-InP层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图3至图5所示，本实用新型提供的一种用于掩埋型异质结激光器的电流限制结构，包括衬底1、InP缓冲层2、量子阱结构层3、InP层4、光栅结构层5、P-InP层6、牺牲层7和台状波导结构8；

其中，衬底1上形成有InP缓冲层2，InP缓冲层2设置有量子阱结构层3，量子阱结构层3上设置有Inp层4，Inp层4上设置光栅结构层5，光栅结构层5上设置有P-InP层6，P-InP层6上设置有牺牲层7，牺牲层7形成有台状波导结构8，所述台状波导结构8的顶部表面形成有掩膜层9，其中，台状波导结构8表面的宽度为A，A＝0.5um～2um；掩膜层9的宽度为B，则B＝(0.5A～2.35A)μm。

其中，台状波导结构8为台状脊波导的片子结构。

掩摸层9是氧化硅或氮化硅层；

台状波导结构8的两侧分别形成有P-InP层10，P-InP层10上形成有N-InP层11。

其中，P-InP层10的顶部与掩膜层9的底部置于同一水平面上；N-InP层11的顶部高于掩膜层9的顶部，使得N-InP层11和掩膜层9之间形成漏斗结构。

本实用新型目的是提供一种新型高效的电流限制层的结构及制作方法。此结构及方法可以改善掩埋型激光器中电流限制效率及内部漏电流程度，从而提高了器件的功率及可靠性。并且制造成本低，工艺简单稳定可靠。

为了实现以上的目的，本实用新型采用如下技术方案：

1、在利用金属有机化学气相沉积法在衬底片上生长量子阱结构层；

2、利用全息刻蚀工艺在外延层表面制作光栅结构，再利用金属有机化学气相沉积生长一层P-InP，将光栅表面凹槽填平,使得表面平整；

3、在光栅层上制作一种台状波导结构；利用黄光工艺与湿法刻蚀方式形成传统的台状波导；重新涂布光刻胶，在InP表面的波导以外的区域形成自选择性的形貌；之后利用等离子体刻蚀(RIE)技术刻蚀光刻胶，露出悬空的氧化硅掩膜部分；再利用湿法刻蚀技术，刻蚀掉多余的露出区域，然后用使用黄光工艺移除表面光刻胶。至此即形成本专利的具有小的under cut 的电流限制层的波导形貌；最后利用金属有机化学气相沉积方式生长出需要的P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层；

4、利用金属有机化学气相沉积的方式完成磷化铟包层；再利用黄光工艺在晶片表面形成电极；

这种新型掩埋型异质结结构，主要改善了电流局限的效果，减小了内部对电流溢流，从而提高电流注入效率；

本实用新型提供的一种新型高效的电流限制层结构的制作方法：

1、台状波导制作：利用传统的工艺制作出台状脊波导结构的片子；

2、去除掩摸层9多出台状波导顶部宽度的部分：利用黄光工艺在台状结构片子上匀一层光刻胶(自选择性)；然后，在等离子体刻蚀机(RIE)中对光刻胶进行刻蚀，由于光刻胶的自选性形貌，露出多出台状波导顶部宽度的掩膜层9部分，而掩膜层顶部与底部及台状波导被光刻胶保护；然后利用湿法刻蚀的技术将露出的掩膜刻蚀掉，达到消除目的之后，再用传统的黄光工艺去除表面的光刻胶；

3、P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层：利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术，首先在台状波导两侧选择性的生长第一层P型InP，然后再在此区域生长第二层N型InP(P\/N\/P型磷化铟形成电流限制层)。由于将多出台状波导顶部宽度的掩膜层去除，MOCVD的选择性生长方式改变，缩小了两层电流限制层之间的泄露通道，从而提高了电流注入效率；且台状脊波导结构两侧会形成高耸的漏斗形貌，也同时提高了激光器的电流注入效率，最终提高激光器的可靠性及常高温功率特性。

设计图

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