[发明专利]光通信半导体激光器及其含铝量子阱有源层对接生长方法

说明书

本发明涉及一种光通信半导体激光器及其含铝量子阱有源层对接生长方法，该方法包括如下步骤：在衬底上生长无铝无源波导层完成第一次外延；将一次外延片上预设的第一含铝量子阱有源层区域的无铝无源波导层去除，进行第二次外延，生长第一含铝量子阱有源层；继续将二次外延片上预设的第二含铝量子阱有源层区域的无铝无源波导层去除，进行第三次外延，生长第二含铝量子阱有源层，其中，第一含铝量子阱有源层与第二含铝量子阱有源层之间间隔有无铝无源波导层。本发明外延生长含铝量子阱有源层都是在无铝的无铝无源波导层上进行，避免了含铝材料的氧化问题，提高了对接耦合生长质量。同时有源层采用高性能的含铝材料，可提高元器件的性能。

技术领域

本发明属于光通信半导体激光器技术领域，具体涉及一种光通信半导体激光器及其含铝量子阱有源层对接生长方法。

背景技术

光电集成芯片中不同元器件一般需要采用不同发光波长的有源层，为此一般采用多有源层叠加、选择外延生长、有源层对接生长等技术，以典型的电吸收调制集成激光器（EML）为例，对多有源层叠加、选择外延生长、有源层对接生长等技术的优缺点进行详细分析：

1.多有源层叠加方法，分为上层激光器有源层和下层调制器有源层，在调制器区域的激光器有源层去除掉，在激光器到调制器的过度区域，上层激光器有源层逐渐减小，激光器有源层中的光场逐步转移到下层的调制器有源层中，这种设计外延较为简单，简化了制作工艺，但是下层调制器有源层的加入会劣化激光器性能；

2.选择外延生长方法，一般在带有两条平行的SiO2长条的掩膜衬底上进行材料生长，在长条之间的间隙的生长速率高于无掩膜覆盖的平面区域的生长速率，从而在间隙区和平面区形成不同厚度和组分的外延材料获得不同的发光波长，该方法间隙区和平面区之间是渐变过度，光耦合效率高，但是该区域发光波长也是渐变，调制器和激光器区域发光波长不能完全独立优化；

3.对接耦合生长方法，一般先生长激光器材料，然后将调制器区域的激光器材料去除，在去除部分选择外延生长调制器区域需要的材料，两部分有源区域实现波导传输的直接对接。这种方法调制器和激光器区域的发光波长完全可以独立优化，但是对接界面生长工艺复杂，尤其是含铝材料的对接生长，存在铝材料氧化的问题，导致生长空洞等问题，会降低对接耦合效率。为此一般需要生长前在反应室进行原位腐蚀，去除氧化层之后再生长，进一步增加了工艺的复杂度。

另一方面，铟镓砷磷(InGaAsP)材料不存在氧化问题，但是铝镓铟砷(AlGaInAs)材料相比较铟镓砷磷(InGaAsP)材料具有高温特性好，阈值电流低等特性，AlGaInAs比InGaAsP材料使用更为普遍，因此需要找到一种方法既能使用AlGaInAs含铝的材料，但是又能避免二次外延生长铝材料氧化的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光通信半导体激光器及其含铝量子阱有源层对接生长方法，本发明外延生长含铝量子阱有源层都是在无铝的无铝无源波导层上进行，避免了含铝材料的氧化问题，提高了对接耦合生长质量。同时有源层采用高性能的含铝材料，可提高元器件的性能。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种光通信半导体激光器含铝量子阱有源层对接生长方法，包括如下步骤：

第一次外延：在衬底上生长包含无铝无源波导层的第一半导体外延层完成第一次外延，获得一次外延片；

第二次外延：将一次外延片上预设的第一含铝量子阱有源层区域的无铝无源波导层去除，进行第二次外延，生长包含第一含铝量子阱有源层的第二半导体外延层，获得二次外延片；

第三次外延：继续将二次外延片上预设的第二含铝量子阱有源层区域的无铝无源波导层去除，进行第三次外延，生长包含第二含铝量子阱有源层的第三半导体外延层，获得三次外延片，其中，三次外延片上的第一含铝量子阱有源层与第二含铝量子阱有源层之间间隔有无铝无源波导层。