CN1464603A - 多量子阱波导对接耦合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种多量子阱波导对接耦合方法，包括如下步骤：(1)在衬底上外延生长元器件A的多量子阱结构；(2)淀积一层介质膜后，掩膜光刻，腐蚀掉A台条以外的多量子阱结构；(3)再次外延元器件B的多量子阱结构；(4)掩膜光刻去掉A和B界面处生长质量不好的部分；(5)最后大面积外延优化设计的体材料，同时作为元器件A和B的上波导，以及它们之间的耦合波导。该方法可以消除直接对接出现的空洞和多量子阱弯曲现象，降低耦合损耗，提高出光功率，可应用于多种光电子集成器件的制作。

Description

多量子阱波导对接耦合方法
技术领域
本发明涉及一种波导对接耦合方法，特别涉及一种光电子集成器件(如有源区为多量子阱的激光器、调制器、光放大器，滤波器和波长转换器等)中的多量子阱波导对接耦合方法。
背景技术
制作集成光电子器件，一个重要的问题就是要制作低损耗的光通道，使同一基片上不同元器件之间能有效地实现光的对接耦合。目前，光电子单片集成制作技术主要有如下几种方法：
1)选择区域生长(SAG)法，见IEEE J.Quantum Electron.，Vol.29，1993，pp.2088-2096和Electron.Lett.，Vol.32，1996，pp.109-111)。这种技术采用介质掩膜来加速某些区域的量子阱生长，达到利用一次外延同时生长出各元器件量子阱层结构的目的。缺点在于各部分的有源层结构不能分别优化，难以使各元器件的性能达到最佳。
2)同一有源区法(见Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.38.Part 2，pp.L524-L526，1999和IEEE Photonics Technology Letters，Vol.7，No.9，1995；)。这种技术的有源区层结构是完全一样的，不同元器件的形成是靠后续工艺例如光栅偏调、扩散诱导、离子注入等手段来实现的。因此各元器件之间的量子阱层结构没有差别，器件之间的耦合效率最高。但由于后续工艺的调节能力有限，元器件相互之间的制约因素太强，很难达到预期的效果。例如采用光栅偏调制作的激光器与调制器集成(EML)器件，就有增益小、阈值大、斜率效率低，插损大，输出功率小的缺点。用诱导或注入等手段进行能带调整的方法，其重复稳定性很低；
3)对接耦合(Butt-joint)方法(见IOOC’95，paper FB3-5，pp.62-63，和IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.5，pp.61-63，1993)。该方法可以分别对各元器件结构进行优化设计和生长，提高集成器件的整体优势。但是由于选择外延时介质膜边缘的增强效应，接口处再生长的多量子阱会发生弯曲和堆积，材料质量难以保证，元器件之间会产生较大的光散射，导致多量子阱波导之间的耦合效率降低，从而影响整个集成器件性能的提高。
发明内容
本发明的目的是提出一种多量子阱波导对接耦合方法，采用这种方法可以改善常规对接耦合(Butt-joint)掩膜外延时界面处的多量子阱弯曲导致的材料质量问题，使光以较低的界面损耗从一个量子阱波导传输到下一个量子阱波导；提高元器件间的耦合效率，提高整个集成模块的出光功率；该方法可以广泛应用于多种量子阱波导对接耦合制作中，例如电吸收调制激光器集成(EML)、激光器与模斑转换器(SSC)的集成以及调制器和SSC集成等集成光电子器件中。
本发明一种多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在衬底上外延生长元器件A的多量子阱结构；
(2)淀积一层介质膜后，掩膜光刻，腐蚀掉A台条以外的多量子阱结构，该介质膜是二氧化硅或氧化硅；
(3)再次外延元器件B的多量子阱结构；
(4)掩膜光刻去掉A和B界面处生长质量不好的部分；
(5)最后大面积外延优化设计的体材料，同时作为元器件A和B的上波导，以及它们之间的耦合波导。
其中所述的元器件A是激光器、光放大器或波长转换器，元器件B是调制器或模斑转换器；在元器件A和元器件B的多量子阱有源波导之间***生长宽为10-100um的铟镓砷磷体材料作为光场模式转换区。
其中生长元器件A的多量子阱有源层时，在下波导和多量子阱之间生长一层厚度为10-50um的刻蚀阻止层。
其中元器件A的台条宽选取为为10-50um，长为200-800um，深度到刻蚀阻止层处。
其中采用本新型耦合方法制作电吸收调制激光器时，刻蚀阻止层为磷化铟，激光器和调制器之间的对接波导材料为厚度为100-150nm的铟镓砷磷，同时作为激光器和调制器的上波导层。
其中采用本新型耦合方法制作电吸收调制激光器时，所有的腐蚀方法均采用化学选择腐蚀，即用盐酸+水1-4∶1腐蚀磷化铟，用盐酸+双氧水+水1-3∶1-3∶1腐蚀铟镓砷磷四元层。
该方法的特点在于：充分利用了常规Butt-joint方法能分别优化多量子阱层结构的优点，并可改善其对接界面处的空洞和量子阱堆积弯曲现象，提高元器件之间的量子阱耦合效率，减少光损耗；而且这种方法具有普适性，可推广应用于多种量子阱波导的对接耦合制作中。
附图说明
为进一步说明本发明的内容，以下结合附图和具体实例对本发明作进一步的描述，其中：
图1是激光器台条示意图；
图2是外延调制器结构后的示意图；
图3是外延对接波导后的结构示意图；
图4是电吸收调制分布反馈半导体激光器的结构示意图。
具体实施方式
请结合参阅图1、图2及图3，本发明一种多量子阱波导对接耦合方法，包括如下步骤：
(1)在衬底1上外延生长元器件A的多量子阱结构，该多量子阱结构包括：下波导层2、磷化铟刻蚀阻止层3、多量子阱4、上波导层5和磷化铟盖层6；
(2)淀积一层介质膜后，掩膜光刻，腐蚀掉A台条以外的多量子阱结构，该介质膜是二氧化硅或氧化硅；
(3)再次外延元器件B的多量子阱结构；
(4)掩膜光刻去掉A和B界面处生长质量不好的部分；
(5)最后大面积外延优化设计的体材料，同时作为元器件A和B的上波导，以及它们之间的耦合波导。
其中所述的元器件A是激光器、光放大器或波长转换器，元器件B是调制器或模斑转换器；在元器件A和元器件B的多量子阱有源波导之间***生长宽为10-100um的铟镓砷磷体材料作为光场模式转换区。
其中生长元器件A的多量子阱有源层时，在下波导和多量子阱之间生长一层厚度为10-50um的刻蚀阻止层。
其中元器件A的台条宽选取为为10-50um，长为200-800um，深度到刻蚀阻止层处。
其中采用本新型耦合方法制作电吸收调制激光器时，刻蚀阻止层为磷化铟，激光器和调制器之间的对接波导材料为厚度为100-150nm的铟镓砷磷，同时作为激光器和调制器的上波导层。
其中采用本新型耦合方法制作电吸收调制激光器时，所有的腐蚀方法均采用化学选择腐蚀，即用盐酸+水1-4∶1腐蚀磷化铟，用盐酸+双氧水+水1-3∶1-3∶1腐蚀铟镓砷磷四元层。
电吸收调制分布反馈半导体激光器(EML)是一种非常重要的光电子集成器件，它具有体积小、噪音小、功耗小和调制速率高等优点。目前，国际上最佳性能的EM1是通过激光器和调制器多量子阱对接生长制作出来的，但是激光器和调制器多量子阱直接对接质量不好限制了其出光功率。本发明可应用来改善对接质量，提高耦合效率，增强出光功率。
实施例
图4就是用波导对接耦合方法制作的EML结构示意图。具体的制作过程如下：
1、在n型磷化铟(InP)衬底1的(100)面上外延生长优化设计的激光器多量子阱有源结构，具体包括下波导层2、InP刻蚀阻止层3(厚度为10-50nm)、多量子阱(MQW)4、上波导5和InP盖层6；
2、采用热氧化CVD淀积一层厚度约为100nm的二氧化硅(SiO2)介质膜，掩膜光刻出激光器台条(见图1)，条宽为10-50um，条长为200-800um，刻蚀到InP阻止层3处停止，激光器条端头侧钻较深；
3、外延生长调制器有源结构(MD-MQW)，因为二氧化硅(SiO2)介质膜上不能结晶生长，故MD-MQW只能生长在激光器条以外的区域。图1显示了调制器剖面结构，具体包括调制器多量子阱7和InP盖层8。由于SiO2表面上的反应源向边缘区域扩散，使得SiO2靠近边缘处生长速率比平面生长区域快，故调制器多量子阱在靠近SiO2的地方发生弯曲，而且在激光器和调制器界面处出现空洞。
4、掩膜光刻出对接波导沟，去掉激光器和调制器界面处宽约10-70um的多量子阱，去掉激光器、调制器顶上的InP盖层6、8和对接波导沟里的InP刻蚀阻止层3，外延生长波导层9、10和11和InP盖层5，结构示意图如图3(只显示出条形)；
5、在激光器区域的上波导层中制作光栅12，光刻出光窗口13，外延生长光限制层14和电接触层15；
6、光刻激光器和调制器山字形脊条16，掩膜光刻电隔离沟17，光刻调制器区深脊20，大面积淀积SiO218，在激光器条和调制器条形以外区域注入He离子作电隔离19；
7、在调制器区涂聚酰氩胺(polyimide)20，然后溅射激光器p面电极21和调制器p面高频电极22，接着蒸发n面电极23；
8、解理出单个地电吸收分布反馈激光器管芯，在调制器端面镀增透膜24，在激光器端面镀高反膜25；完成整个器件的制作。

Claims (6)

1、一种多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在衬底上外延生长元器件A的多量子阱结构；
(2)淀积一层介质膜后，掩膜光刻，腐蚀掉A台条以外的多量子阱结构，该介质膜是二氧化硅或氧化硅；
(3)再次外延元器件B的多量子阱结构；
(4)掩膜光刻去掉A和B界面处生长质量不好的部分；
(5)最后大面积外延优化设计的体材料，同时作为元器件A和B的上波导，以及它们之间的耦合波导。
2、根据权利要求1所述的多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，其中所述的元器件A是激光器、光放大器或波长转换器，元器件B是调制器或模斑转换器；在元器件A和元器件B的多量子阱有源波导之间***生长宽为10-100um的铟镓砷磷体材料作为光场模式转换区。
3、根据权利要求1所述的多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，其中生长元器件A的多量子阱有源层时，在下波导和多量子阱之间生长一层厚度为10-50um的刻蚀阻止层。
4、根据权利要求1所述的多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，其中元器件A的台条宽选取为为10-50um，长为200-800um，深度到刻蚀阻止层处。
5、根据权利要求4所述的多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，其中采用本方法制作电吸收调制激光器时，刻蚀阻止层为磷化铟，激光器和调制器之间的对接波导材料为厚度为100-150nm的铟镓砷磷，同时作为激光器和调制器的上波导层。
6、根据权利要求4所述的多量子阱波导对接耦合方法，其特征在于，其中采用本方法制作电吸收调制激光器时，所有的腐蚀方法均采用化学选择腐蚀，即用盐酸+水1-4∶1腐蚀磷化铟，用盐酸+双氧水+水1-3∶1-3∶1腐蚀铟镓砷磷四元层。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101938083A (zh) * 2010-07-14 2011-01-05 中国科学院半导体研究所 基于y波导的双分布反馈激光器双放大器的制作方法
CN102545047A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 武汉华工正源光子技术有限公司 一种多量子阱波导对接耦合方法
CN103236645A (zh) * 2013-01-11 2013-08-07 索尔思光电（成都）有限公司 低功耗绝缘调制电极
CN108627915A (zh) * 2018-05-16 2018-10-09 德州尧鼎光电科技有限公司 一种深紫外多量子阱波导
CN108646348A (zh) * 2018-05-16 2018-10-12 德州尧鼎光电科技有限公司 一种深紫外多量子阱波导制作方法
CN111129944A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 山东国迅量子芯科技有限公司 基于量子通信应用的电吸收光发射芯片及其制作方法
CN112217097A (zh) * 2020-09-28 2021-01-12 武汉云岭光电有限公司 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
CN114512896A (zh) * 2020-10-23 2022-05-17 苏州洛合镭信光电科技有限公司 半导体光源及制备方法
CN116706673A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 武汉云岭光电股份有限公司 混合波导结构eml激光器及其制作方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101938083A (zh) * 2010-07-14 2011-01-05 中国科学院半导体研究所 基于y波导的双分布反馈激光器双放大器的制作方法
CN102545047A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 武汉华工正源光子技术有限公司 一种多量子阱波导对接耦合方法
CN102545047B (zh) * 2011-12-31 2014-06-04 武汉华工正源光子技术有限公司 一种多量子阱波导对接耦合方法
CN103236645A (zh) * 2013-01-11 2013-08-07 索尔思光电（成都）有限公司 低功耗绝缘调制电极
CN103236645B (zh) * 2013-01-11 2015-09-16 索尔思光电（成都）有限公司 低功耗绝缘调制电极
CN108646348A (zh) * 2018-05-16 2018-10-12 德州尧鼎光电科技有限公司 一种深紫外多量子阱波导制作方法
CN108627915A (zh) * 2018-05-16 2018-10-09 德州尧鼎光电科技有限公司 一种深紫外多量子阱波导
CN108646348B (zh) * 2018-05-16 2019-11-22 德州尧鼎光电科技有限公司 一种深紫外多量子阱波导制作方法
CN108627915B (zh) * 2018-05-16 2024-03-19 德州尧鼎光电科技有限公司 一种深紫外多量子阱波导
CN111129944A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 山东国迅量子芯科技有限公司 基于量子通信应用的电吸收光发射芯片及其制作方法
CN111129944B (zh) * 2019-12-31 2021-12-21 山东国迅量子芯科技有限公司 基于量子通信应用的电吸收光发射芯片及其制作方法
CN112217097A (zh) * 2020-09-28 2021-01-12 武汉云岭光电有限公司 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
CN114512896A (zh) * 2020-10-23 2022-05-17 苏州洛合镭信光电科技有限公司 半导体光源及制备方法
CN116706673A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 武汉云岭光电股份有限公司 混合波导结构eml激光器及其制作方法
CN116706673B (zh) * 2023-08-07 2023-11-17 武汉云岭光电股份有限公司 混合波导结构eml激光器及其制作方法

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