[发明专利]制备多区域结构超辐射发光管电学隔离的方法

说明书

技术领域

本发明属半导体光电子材料与器件领域，特别是涉及一种制备多区域结构超辐射发光管电学隔离的方法。

背景技术

超辐射发光二极管(简称SLED或SLD)是一种具有内增益的非相干光光源，其光学特性介于半导体激光器和发光二极管之间。与激光器相比，它具有更宽的发光光谱、更短的相干长度，可应用于光学相干断层扫描仪、光纤陀螺仪等仪器设备中。传统的超辐射发光二极管基于单区域的普通的边发射结构(Z.Y.Zhang et al.，High-performance quantum-dotsuperluminescent diodes，IEEE Photon.Technol.Lett.，2004，16(1)：27-29)，工艺简单但存在诸多缺点，如功率较小，光谱半高宽不可调等。多区域结构的超辐射发光二极管，可以克服超辐射发光二极管的功率小，光谱半高宽不可调的缺点，甚至可以实现光谱半高宽和功率的分离调节。

离子注入技术是半导体器件工艺中广泛采用的电学隔离办法。高能量的离子在半导体材料中引起晶格缺陷。晶格缺陷形成一些缺陷能级，成为载流子的补偿中心，俘获材料中的载流子，从而实现材料的半绝缘特性。此外，硼等离子的注入，除了损伤补偿机制外，还存在化学补偿机制，俘获载流子，实现半绝缘特性。把离子注入隔离技术应用到多区量子点超辐射发光管的制备中，实现各功能区域间的隔离，工艺较为简单、可控性好。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制备多区域结构超辐射发光管的电学隔离的方法，该方法实现各功能区域间的隔离。

本发明提供一种制备多区域结构超辐射发光管电学隔离的方法，包括如下步骤：

步骤1：在具有功能区的基片上涂覆一层光刻胶；

步骤2：采用普通光学套刻的方法，将各功能区间的光刻胶去除；

步骤3：腐蚀或刻蚀去除光刻胶处的上金属电极、绝缘层和欧姆接触层，形成隔离带；

步骤4：将基片上的光刻胶去除；

步骤5：在隔离带处对基片进行离子注入；

步骤6：退火，完成电学隔离。

其中离子注入是单独采用H、O、He或B离子一次或多次注入，或分别采用H、O、He或B离子一次或多次注入。

其中功能区是超辐射区、光吸收区或光放大区。

其中基片包括衬底和缓冲层，及其上依次制作的下包覆层、波导和有源层、上包覆层、欧姆接触层、绝缘层和上金属电极。

其中隔离带的深度到基片的有源层的表面。

其中上金属电极的厚度为0.5-2微米。

其中隔离带的数量为1-10个。

其中退火的温度为350-750℃。

本发明的有益效果是：该方法提供一种制备多区域结构超辐射发光管的电学隔离的方法，可以方法实现各功能区域间的隔离，隔离电阻高，各功能区域光耦合效果好；工艺较为简单、可控性好、具有较强的实用价值。

附图说明

为进一步说明本发明的内容，以下结合附图和具体实例对其做进一步的描述，其中：

图1是本发明有功能区的基片的侧面示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种制备多区域结构超辐射发光管电学隔离的方法，包括如下步骤：

步骤1：在具有功能区5的基片20上涂覆一层光刻胶，光刻的第一步，根据光刻掩膜版的类型选择光刻胶的种类。为了对覆盖光刻胶的基片20起到保护作用，光刻胶应达到足够的厚度。所述基片20包括衬底和缓冲层12，及其上依次制作的下包覆层11、波导和有源层10、上包覆层9、欧姆接触层8和绝缘层7，基片20采用n型衬底，缓冲层也为n型，是GaAs材料或InP材料。基片20所包含的波导和有源层10是掩埋自组织量子点结构或者是量子阱结构。量子点结构的利于制备宽光谱器件。量子阱结构利于制备高功率器件。波导可以采用折射率渐变波导，根据折射率渐变波导的材料选择上包覆层9和下包覆层11的材料。上包覆层9和下包覆层11的材料分别是p型掺杂和n型掺杂。欧姆接触层8为高掺杂p型层，一般厚度为几百纳米，Be掺杂浓度一般应大于1*10¹⁹cm^-3，目的是制备良好的欧姆接触金属电极，应根据上包覆层9材料选择盖层材料，厚度为150nm-500nm。绝缘层7可采用二氧化硅层或者氮化硅层，目的是隔绝电子，厚度为200nm-350nm。上金属电极6的厚度为0.5-2微米，本方法采用金属电极6作为离子注入的金属掩蔽膜。