[发明专利]一种低位错原位刻蚀MOCVD二次外延生长方法

说明书

一种低位错原位刻蚀MOCVD二次外延生长方法，该方法包括：对二次外延之前的一次外延片做原位刻蚀处理；以及在原位刻蚀后的一次外延片上进行InGaAsP、InAlGaAs、AlGaAs或AlGaInP材料的二次外延生长。本发明在反应腔室中通入HCl气体作为主刻蚀气体，同时通入PBr₃或AsCl₃气体作为光滑剂，该光滑剂分别用于对含P材料或含As材料的补充和保护，实现对一次外延片的原位刻蚀，减小MOCVD二次外延生长之前衬底表面形貌的缺陷和位错，提高了二次外延生长质量。

技术领域

本发明属于光通信及高功率半导体激光器领域，具体涉及一种光通信及高功率半导体激光器芯片外延生长方法。

背景技术

近年来，高功率半导体激光器因其具有激光技术得以迅猛发展，在当今社会中扮演着至关要的作用。高功率半导体激光器以其体积小、重量轻、可靠性高、耗电少、效率高、寿命长等优点，在军事、工业、通信、医学、科研等诸多领域获得了广泛的应用，是未来最具发展前景的激光光源。在军事上，大功率脉冲半导体激光器广泛应用于激光制导和激光测距；此外，半导体激光器还广泛应用于激光雷达、激光通信、激光陀螺、激光瞄准警告等领域，或应用于激光高能武器泵浦源，经合束后用于直接的军事打击。在工业上，大功率半导体激光器是掺镱光纤激光器的主要泵浦源，后者可输出高达20000W的峰值功率，广泛应用于激光打标、激光焊接、激光切割、激光清洗等领域。大功率脉冲半导体激光器可用于激光雷达、激光测距和安防设备的光源。红、绿、蓝三色激光，以色域广、使用寿命长、亮度高、易于大屏显示、节能环保等优势，成为激光电视的出色光源。在医学上，大功率半导体激光器可用于治疗近视、祛斑美容、脱毛、外科微创手术等领域，在软组织切除、凝固和气化、组织接合等方面展示重要的作用。在科研上，激光器以其“最快的刀”“最亮的光”“最准的尺”等特点，在多个学科领域之间获得广泛应用。

为了满足不同需要，激光器也发展出了不同的结构。分布式面反馈激光器(Distributed Feedback Laser，DFB)半导体激光器具有波长可调谐、窄线宽、高速率调制等优良性能，已经广泛的应用在通信、吸收光谱检测技术(Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy，TDLAS)、激光雷达、泵浦光源、光集成等领域，DFB半导体激光器外延片中存在光栅结构，光栅的制作需对外延片做刻蚀处理，再进行二次外延。掩埋异质结构激光器具有波导模式稳定、阈值电流低、准对称的光束分布等一系列优点，掩埋异质结构激光器的制作需要对一次外延片进行刻蚀，再进行二次外延。InP及其系列化合物半导体材料主要是应长波长光通信的要求而发展的，石英光纤在1.3μm波长低色散和1.55μm波长低损耗两个窗口，而InP及与之相匹配的InGaAsP化合物带边波长为0.92至1.65μm，正好覆盖这两个窗口，它是光通信中的重要材料。在外延生长过程中会出现一些基面位错，而这些基面位错的产生与外延生长前衬底表面形貌和缺陷有很大关系，因此在生长之前尽量消除表面缺陷和位错对后续薄膜生长质量有很大影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种低位错原位刻蚀MOCVD二次外延生长方法，以减少MOCVD二次外延生长之前衬底表面形貌的缺陷和位错的问题。

(二)技术方案

本发明的提供了一种低位错原位刻蚀MOCVD二次外延生长方法，包括如下步骤：

对二次外延之前的一次外延片做原位刻蚀处理；以及

在原位刻蚀后的一次外延片上进行InGaAsP、InAlGaAs、AlGaAs或AlGaInP材料的二次外延生长。

上述方案中，对二次外延之前的一次外延片做原位刻蚀处理，包括：