[发明专利]一种分布反馈半导体激光器光栅及芯片的制备方法

权利要求书

1.一种分布反馈半导体激光器光栅的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、利用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)生长出具有三层光栅材料的外延片结构；并在外延片上生长出氮化硅薄膜；

S2、使用光刻版作为掩膜层遮住部分氮化硅薄膜，并在光刻机下进行曝光，制作出具有一定占空比的光刻胶膜；

S3、将腐蚀液降温，利用低温条件对侧向腐蚀的终止作用，对外延片进行腐蚀，并利用扫描电镜测量出在不同腐蚀时间下栅条的高度以及栅条顶部的宽度；

S4、直至腐蚀出多个V沟状结构，形成若干栅条并记录腐蚀时间后结束腐蚀，去除氮化硅薄膜；

S5、根据刻蚀负载效应，形成V沟后，确定出三层光栅材料在纵向上的腐蚀发生停滞时的形成的夹角，通过控制图形的开口宽度，确定出腐蚀的深度；

S6、根据步骤S5的V沟深度h设置为光栅层的总厚度，根据耦合系数确定出第二层光栅材料的厚度d2；根据所需的光栅占空比计算出第一层光栅材料的厚度d1和第三层光栅材料的厚度d3；

S7、按照所计算出的各层光栅材料的厚度重新生成出外延片；

S8、在重新生成出的外延片上生长与步骤S1相同厚度的氮化硅薄膜，从而制作出当前所需的占空比的光栅。

2.根据权利要求1所述的一种分布反馈半导体激光器光栅的制备方法，其特征在于，所述三层光栅材料为两层P-InP材料中间夹一层P-InGaAsP材料。

3.根据权利要求1所述的一种分布反馈半导体激光器光栅的制备方法，其特征在于，所述腐蚀的深度的计算公式表示为：

其中，h表示腐蚀的深度；d表示图形的开口宽度；θ表示材料在纵向上的腐蚀发生停滞时的形成的夹角。

4.根据权利要求1所述的一种分布反馈半导体激光器光栅的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，按照以下公式计算出第一层光栅材料和第三层光栅材料的厚度：

根据V沟的夹角θ、所需的光栅占空比g以及光栅的周期P，计算得到第三层光栅材料的厚度d3，并得到第一层光栅材料的厚度d1；其中，第三层光栅材料的厚度的计算公式为：d1＝h-d2-d3。

5.根据权利要求1所述的一种分布反馈半导体激光器光栅的制备方法，其特征在于，在步骤S8中重新生成出外延片之前，生长出一层材料腐蚀终止层。

6.一种分布反馈半导体激光器芯片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、利用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)生长出具有三层光栅材料的外延片结构；并在外延片上生长出氮化硅薄膜；

S2、使用光刻版作为掩膜层遮住部分氮化硅薄膜，并在光刻机下进行曝光，制作出具有一定占空比的光刻胶膜；

S3、将腐蚀液降温，利用低温条件对侧向腐蚀的终止作用，对外延片进行腐蚀，并利用扫描电镜测量出在不同腐蚀时间下栅条的高度以及栅条顶部的宽度；

S4、直至腐蚀出多个V沟状结构，形成若干栅条并记录腐蚀时间后结束腐蚀，去除氮化硅薄膜；

S5、根据刻蚀负载效应，形成V沟后，确定出三层光栅材料在纵向上的腐蚀发生停滞时的形成的夹角，通过控制图形的开口宽度，确定出腐蚀的深度；

S6、根据S5的V沟深度h设置为光栅层的总厚度，根据耦合系数确定出第二层光栅材料的厚度d2；计算出第一层光栅材料的厚度d1和第三层光栅材料的厚度d3；

S7、按照所计算出的各层光栅材料的厚度重新生成出外延片；

S8、在重新生成出的外延片上生长与步骤S1相同厚度的氮化硅薄膜；从而制作出当前所需的占空比的光栅；

S9、在完成当前所需的占空比的光栅后，在光栅层方向继续生长P-InP层和掺杂Zn的P-InGaAs欧姆接触层，完成DFB激光器外延工艺。