[发明专利]一种脊型波导半导体激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种脊型波导半导体激光器及其制备方法，属于半导体激光器件的技术领域，该结构的激光器制备在N型衬底层上，由衬底层往上依次为N型下限制层、N型下波导层、量子阱有源层、P型上波导层、P型上限制层、P型接触层、牺牲层；在半导体激光器外延结构表面外延生长一牺牲层，该层材料可通过选择性腐蚀去除，在制备脊型波导时可通过自对准的工艺制备电极窗口，避免了电极窗口光刻时的对准问题，进而可降低工艺难度，提高脊型波导半导体激光器的一致性和可靠性。

技术领域

本发明属于半导体激光器件的技术领域，具体而言，涉及一种脊型波导半导体激光器及其制备方法。

背景技术

半导体激光器由于具有结构紧凑、成本较低、光场易于调控等优点，被广泛应用于泵浦固体和光纤激光器、材料加工、激光医疗等方面。其中，脊型波导激光器可实现慢轴方向单模工作，可作为激光种子源。

但单模脊型波导激光器通常脊型波导的宽度约为几微米，这导致制备工艺中电极窗口与波导的对准难度较大，除非采用先进的光刻技术，而电极窗口的偏差将导致脊型波导电注入困难，损耗增加，引起可靠性不足等问题。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种脊型波导半导体激光器及其制备方法以达到能通过常规光刻技术实现脊型波导电注入窗口高精度对准的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种脊型波导半导体激光器的制备方法，该制备方法包括：

S1：在衬底层上依次生长下限制层、下波导层、量子阱有源层、上波导层、上限制层、接触层和牺牲层，以形成外延片；

S2：在外延片的表面上蒸镀硬掩膜；

S3：通过在硬掩膜上光刻以定义脊型波导图形，通过脊型波导图形对硬掩膜刻蚀；

S4：刻蚀牺牲层、接触层以及上限制层形成脊型波导；

S5：在脊型波导中对牺牲层作侧向腐蚀；

S6：在脊型波导表面上蒸镀绝缘膜；

S7：将牺牲层腐蚀剥离，以在脊型波导的上表面上形成电极窗口；

上述工艺流程中，在半导体激光器外延结构表面外延生长一牺牲层，该牺牲层可通过选择性腐蚀去除，因此，在制备脊型波导时，可通过自对准的工艺选择性腐蚀去除牺牲层，进而制备电极窗口。

进一步地，所述下限制层和下波导层的导电类型为N型，上波导层、上限制层和接触层的导电类型为P型。

进一步地，所述牺牲层的掺杂类型可为N型、P型或非掺杂，在实际应用时，根据实际情况适应性的选择。

进一步地，所述牺牲层的厚度为200-1000nm。

进一步地，所述硬掩膜为金属、氧化物或氮化物，且硬掩膜的厚度为100-1000nm。

进一步地，所述牺牲层采用与接触层晶格匹配的材料，不影响激光器的光-电特性。

进一步地，所述牺牲层的侧向腐蚀深度大于200nm。

进一步地，所述牺牲层通过选择性腐蚀进行侧向腐蚀，进而通过自对准的工艺制备电极窗口。

进一步地，所述绝缘膜为氧化硅或氮化硅，且绝缘膜的厚度为100-300nm。

在本发明中还公开了一种脊型波导半导体激光器，包括衬底层，该半导体激光器还包括：

由衬底层依次往上生长的下限制层、下波导层、量子阱有源层、上波导层、上限制层和接触层；

其中，由上限制层和接触层形成脊型波导，脊型波导的上表面设有电极窗口且电极窗口的两侧设有覆盖于脊型波导和上波导层的表面上的绝缘膜。