选择区域外延制作电吸收调制分布反馈激光器的方法 本发明涉及一种制作半导体激光器的方法，特别涉及一种选择区域外延制作电吸收调制分布反馈(DFB)激光器的方法。
调制器(MD)与激光器(LD)单片集成器件(EML)不仅可以大大减小MD与LD的耦合工作量，而且可大大减小MD的插入损耗，提高输出光功率和调制效率；同时使集成器件的体积大大减小，即便于规模生产，又有利于对器件温度的控制，使输出光功率及输出波长稳定。目前，这种单片集成器件的制作方法主要采用选择区域生长(SAG)方法(见文献：1)IEEE Journal of Quantum Electronics，1993，29(6)，p2088；2)Electronics Letters，1996，32(2)，p109；3)IEEE Photonics TechnologyLetters，1997，.9(7)，p898.)。这种方法多采用半绝缘磷化铟(SI-InP，掺Fe)掩埋条形结构，因此LD和MD的条形有源区都要暴露。如果再生长阶段处理不当，刻蚀的界面将直接影响激光器的长期使用寿命；在SI-InP掩埋结构中，铁(Fe)与锌(Zn)的互扩散问题也一直是影响器件性能和寿命的原因。另外，额外的外延增加了制作工艺的复杂性和生产成本，同时降低了器件的成品率。
本发明是的目的是提供一种制作电吸收分布反馈(DFB)激光器的方法，它可与常规脊型波导结构激光器的制作工艺兼容，不腐蚀有源区、可简化EML制作工艺、提高成品率和降低生产成本。
本发明制作电吸收分布反馈(DFB)激光器的方法，该制作方法包括以下步骤： 1.在n型InP衬底上淀积200nm厚的二氧化硅(SiO2)，并刻出所需
地图形； 2.在图形衬底上生长LD和MD的多量子阱(MQW)有源区； 3.在LD区域制作布拉格(Bragg)光栅，在MD区域刻制可减小光反
馈的窗口，用p-InP(磷化铟)、p-InGaAsP(铟镓砷磷)、p-InP、
p+-InGaAs(铟镓砷)掩埋光栅可形成窗口，同时得到刻蚀波导所需的刻
蚀停止层； 4.采用湿法化学腐蚀(盐酸+磷酸)的方法，在LD与MD区域形
成侧壁垂直的宽度为3m的光限制和电限制单脊条形结构； 5.刻蚀去掉LD和MD之间的接触层，并用选择氦(He+)离子注
入形成电隔离沟； 6.蒸发绝缘介质膜，在MD的压焊电极下淀积聚酰亚胺
(polyimide)，并刻出电极窗口； 7.采用带胶剥离(lift-off)技术，制作LD和MD的P面高频电极
图形； 8.减薄，做N面电极； 9.最后在器件的端面镀光学膜。
为进一步说明本发明的方法，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，其中：
图1A、1B和1C是本发明第一实施例所用的掩膜、内部光栅分布及结构示意图；
图2A、2B和2C是本发明第二实施例所用的掩膜、内部光栅分布及结构示意图；
图3A、3B和3C是本发明第三实施例所用的掩膜、内部光栅分布及结构示意图；
实施例一：单脊条形电吸收调制DFB激光器
图1A是采用本发明方法生长单脊条形电吸收调制DFB激光器所用掩膜的示意图。在n-InP衬底1上淀积200nm厚的条形SiO2掩膜2；然后在其上采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长MQW有源区4，由于材料在掩膜上不生长，使掩膜上有机源分子的浓度高于生长区的浓度，从而在横向上形成了反应物的浓度梯度，生长的结果是掩膜区内的多量子阱有源区4的厚度要比平面部分的多量子阱5厚，宽阱区作为LD部分，与它对应的激射波长比MD的长；随后在多量子阱有源区4上选择刻制Bragg光栅3，如图1B所示，作为DFB激光器区，而平面部分将作为MD；随后采用MOCVD方法在光栅上生长p-InP掩埋层，p-InGaAsP刻蚀停止层，P-InP盖层，P+-InGaAs接触层；单脊条形电吸收调制激光器的结构如图1C所示，LD与MD在横向上的尺寸完全一致，其波导结构利用湿法刻蚀和刻蚀停止层，形成垂直的侧向台壁。LD区的电极采用大面积的电极6，MD区的电极采用面积小的图形电极7，中间是采用离子注入形成的电学隔离沟9，以减小LD与MD之间的电串扰以抑制由电串扰而引起的波长啁啾。为减小MD的寄生电容，在MD的图形电极7下淀积介电常数小的聚酰亚胺8，电极下是绝缘介质膜11。随调制电压的变化，MD端面的光反馈随之变化，引起DFB激光器的激射条件改变，从而引起DFB激射波长漂移，啁啾增加。为减小光反馈对激光器的影响，在MD的出光面制作窗口10，同时镀抗反射膜；脊型波导条形区外是离子注入区12。
实施例二：单脊条形可调谐DBR激光器
图2A是采用本发明方法生长的单脊条形可调谐DBR激光器所用的掩膜的示意图。在n-InP衬底1上淀积200nm厚的条形SiO2掩膜2，然后在其上用MOCVD方法生长多量子阱有源区24，作为增益区；平面部分的多量子阱25比选择区内的多量子阱24薄，作为低损耗的光栅反射区，光栅23做在平面部分的多量子阱25上，用做Bragg激光器一端的单频反射器，如图2B所示；随后采用MOCVD方法在光栅上生长p-InP掩埋层，p-InGaAsP刻蚀停止层，p-InP盖层，p+-InGaAs接触层；单脊条形可调谐DBR激光器的结构如图2C所示，增益区与Bragg区的尺寸完全一致，其波导结构利用湿法刻蚀和刻蚀停止层，形成垂直的侧向台壁；随后制作p面电极钛/铂/金(Ti/Pt/Au)和n面电极金/锗/镍(AuGeNi)，Bragg光栅部分采用大面积的电极26(用以注入电流，实现调谐)，增益区也采用大面积的电极28，为防止器件各部分的电学串扰，在两部分电极的中间采用离子注入形成的电隔离区27，电极下是绝缘介质膜29。
实施例三：单脊条形电吸收调制可调谐DBR激光器。
图3A是采用本发明方法生长的单脊条形电吸收调制可调谐DBR激光器所用的掩膜示意图。在n-InP衬底1上淀积200nm厚SiO2掩膜，激光器增益区的掩膜2较宽，为20μm，调制器区的掩膜33窄，为4μm，但掩膜之间开口的尺寸相同，均为15μm。在图3A所示的图形衬底上用MOCVD方法生长MQW。宽掩膜选择区内生长的多量子阱35比窄掩膜选择区内生长的多量子阱36厚，二者均比平面部分生长的多量子阱37厚，因此平面部分的多量子阱37的发光波长最短，宽掩膜选择区内生长的多量子阱35的发光波长最长；光栅4选择性地制作在平面部分的多量子阱37上，用做Bragg激光器一端的单频反射器，如图3B所示；随后在光栅上采用MOCVD方法生长p-InP，p-InGaAsP，p-InP，p+-InGaAs用以掩埋光栅和形成电极接触层；增益区，Bragg区和EA区的尺寸完全一致，其波导结构利用湿法刻蚀和刻蚀停止层，形成垂直的侧向台壁；随后制作p面电极Ti/Pt/Au和n面电极AuGeNi。图3C是电吸收调制可调谐DBR激光器的结构示意图。Bragg光栅部分采用大面积的电极39(用以注入电流，实线调谐)，增益区也采用大面积的电极38，EA-MD的电极为采用lift-off技术制作的图形电极310；为减小MD的寄生电容，在EA电极下淀积聚酰亚胺311；电极及聚酰亚胺下是绝缘介质膜313，在器件各部分的电极之间为采用选择离子注入而形成的电学隔离沟312；为减小出光端面的光反馈，在MD出光面采用掩埋InP的窗口314；器件整体采用共用的n面电极315。
归纳以上三个实施例，本发明的制作方法为：
1.在n型InP衬底上淀积200nm厚的SiO2，并刻出所需的图形；
2.在图形衬底上生长LD和MD的多量子阱有源区；
3.在LD区域制作布拉格光栅，在MD区域刻制可减小光反馈的窗口，用磷化铟、铟镓砷磷、p-InP、铟镓砷掩埋光栅可形成窗口，同时得到刻蚀波导所需的刻蚀停止层；
4.采用湿法化学腐蚀的方法，在LD与MD区域形成侧壁垂直的宽度为3m的光限制和电限制单脊条形结构；
5.刻蚀去掉LD和MD之间的接触层，并用选择He+离子注入形成电隔离沟；
6.蒸发绝缘介质膜，在MD的压焊电极下淀积聚酰亚胺，并刻出电极窗口；
7.采用带胶剥离技术，制作LD和MD的P面高频电极图形；
8.减薄，做N面电极；
9.最后在器件的端面镀光学膜。
本发明制作电吸收分布反馈(DFB)激光器的方法，该方法具有以下优点：1由于采用He+离子选择区域注入，可以提高MD与LD之间的电隔离，减小MD的寄生电容，同时有高的稳定性；2采用单条脊型结构，与传统的脊型波导结构激光器的制作工艺兼容，制作工艺简便，对有源区没有影响，可以保证器件的可靠性；3总体而言，需要外延次数少，制作工艺简单，易行，制作周期短，可大大降低生产成本。