[发明专利]半导体激光器非吸收窗口的制备方法及半导体激光器

说明书

本发明提供了一种半导体激光器非吸收窗口的制备方法及半导体激光器。所述方法包括：在外延片的非吸收窗口区域覆盖光刻胶掩膜进行保护；采用感应耦合等离子体刻蚀方法，通入气体产生的等离子体轰击所述外延片表面；去除所述外延片表面覆盖的光刻胶；在所述外延片表面生长一层氧化硅薄膜；将所述外延片进行热退火处理；去除所述外延片表面生长的氧化硅薄膜。用感应耦合等离子体刻蚀方法替代了生长介质膜形成保护的步骤，简化了制备过程，降低了工艺难度，减少了制备过程中的危险性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种半导体激光器非吸收窗口的制备方法及半导体激光器。

背景技术

半导体激光器在军事领域的应用包括半导体激光雷达、激光测距、激光引信、激光制导、半导体激光瞄准和告警以及武器模拟等，不同的应用对半导体激光器的性能有不同的要求和侧重点。当前，高能激光武器已经成为激光器在军事方面的新应用，半导体激光器泵浦的固体激光(DPSL)成为研究的热点。泵浦固体激光器等器件需要体积小、重量轻、大功率、高可靠性的大功率半导体激光器，而腔面的灾变性光学损伤(catastrophic opticaldamage,COD)是影响高功率密度半导体激光器输出功率和可靠性的重要因素之一。为抑制或延缓大功率激光器中COD的发生，需对腔面处的光吸收进行遏制，降低表面态密度，减少表面处复合中心。

为此，研究人员发展了多种解决方法，其中一些技术方法在实用化器件中已获取了一定的效果，例如采用宽波导、大光腔等芯片外延结构技术；采用腔面非注入区技术，减少腔面附近的电流注入；采用真空解理镀膜技术、腔面钝化技术，降低材料表面态密度。通过采用非吸收窗口技术，使腔面附近量子阱带隙宽度增加，从而对激射波长透明，是抑制腔面光吸收，减少腔面处光生载流子的有效方法。为了在腔面处形成非吸收窗口，需要增大腔面附近量子阱等效带隙，目前常用的方法有两种：一为通过二次外延；二为采用量子阱混杂(QWI-Quantum Well Intermixing)。其中，量子阱混杂技术工艺简单、成本低廉，且容易控制、效果明显，常被用于制作大功率半导体激光器的腔面非吸收窗口，可以很好的抑制腔面COD的发生，从而提高大功率半导体激光器的输出功率和可靠性。量子阱混杂技术主要有六种方法，分别是高温快速退火诱导(RAT)、杂质诱导量子阱混杂(Impurity InducedDisordering,IID)、离子注入诱导量阱混(Ion-Implantation Induced Disordering,IIID)和无杂质空位诱导量子阱混合，(Impurity Free Vacancy Diffusion,IFVD)，光吸收诱导无序(PAID)，阳极氧化诱导内扩散技术。

上述各种方法中，从光电子器件制作工艺的要求和成本来看，无杂质空位扩散诱导量子阱混杂方法更具优势。无杂质空位诱导量子阱混杂在工艺过程中没有杂质扩散诱导量子阱混杂所引入的杂质；也没有离子注入诱导量子阱混杂带来的辐照损伤，使得晶体在混杂后仍能保持较高的晶格品质，同时也可以减少杂质所带来的自由载流子吸收，混杂速率也远大于高温退火诱导量子阱混杂，且工艺简单、成本低廉。具体地，无杂质空位扩散诱导量子阱混杂通过沉积一层介质膜，再对外延片进行高温快速退火诱导实现量子阱和垒区组分混杂。

上述无杂质空位扩散诱导量子阱混杂的方法为了抑制增益区的蓝移,需要生长介质膜进行保护,从而增加了更多的工艺程序，例如加入的带胶剥离工序中胶由于温度过高而出现变性，从而不易进行剥离；介质膜Si_xN_y在快速热退火工艺后，极难完全清洗干净，需要采用干法刻蚀手段，或者浓度较大的HF酸连续腐蚀30分钟以上，导致工艺难度和危险性增加。

因此现有技术的问题在于需要预先对增益区域沉积一层介质膜，即需要抑制蓝移的区域进行保护，但由于介质膜的引入使得具有非吸收窗口的半导体激光器的制备工艺复杂，工艺难度和危险性增加。

发明内容

(一)要解决的技术问题