本發(fā)明涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著云計(jì)算，智能家居，虛擬現(xiàn)實(shí)VR，大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)日益發(fā)展與普及，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)容量的要求日益增加，因此對(duì)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大容量和低功率損耗提出的更高的要求。在10G-40km、10G-80km、40G-2km SMF傳輸系統(tǒng)中采用電吸收可調(diào)制激光器(Electroabsorption Modulated Distributed Feedback Laser，簡(jiǎn)寫為：EML)作為主要的信號(hào)源，由于Kramers-Kronig色散的原因，EML芯片在折射率的改變與EA調(diào)制器的吸收損耗上很難找到平衡點(diǎn)，因此很難達(dá)到低的寄生參數(shù)(長(zhǎng)距離傳輸所需的條件)、低損耗(輸出光功率高)。為了克服這些缺點(diǎn)，現(xiàn)有的方式是在分布式反饋激光器(Distributed Feedback Laser，簡(jiǎn)寫為：DFB)和電吸收(Electro Absorption，簡(jiǎn)寫為：EA)調(diào)制器兩個(gè)部分進(jìn)行兩端調(diào)制，但是這種方式有一種很明顯的缺點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)采用的是激光器和調(diào)制器均采用垂直生長(zhǎng)量子阱的方式實(shí)現(xiàn)增益信號(hào)的銜接，而現(xiàn)有技術(shù)中在不同實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景中，對(duì)于兩者生長(zhǎng)量子阱所用材料、生長(zhǎng)層數(shù)上會(huì)有不同的需求，這樣會(huì)給匹配過(guò)程帶來(lái)極大的困難，由此帶來(lái)的嚴(yán)苛的制造工藝給普通的廠商提出了較高生產(chǎn)門檻。另一方面，傳統(tǒng)的調(diào)制器由于是采用垂直P-I-N結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其供電方式為垂直供電，由于襯底會(huì)參與到電流注入過(guò)程中去，因此，會(huì)造成不可忽視的寄生電容的產(chǎn)生，而影響到調(diào)制帶寬。還有一方面，現(xiàn)有技術(shù)中采用的垂直P-I-N結(jié)構(gòu)，帶來(lái)了可能存在的調(diào)制器中量子阱整體高度和激光器中量子阱整體高度兩者之間的不同，從而提高了整個(gè)EML的有效電阻，對(duì)于EML的長(zhǎng)時(shí)間高功率工作造成較大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是對(duì)于激光器和調(diào)制器兩者生長(zhǎng)量子阱所用材料或者生長(zhǎng)層數(shù)上會(huì)有不同的需求，這樣會(huì)給匹配過(guò)程帶來(lái)極大的困難，由此帶來(lái)的嚴(yán)苛的制造工藝降低了成品率和生產(chǎn)效率。

本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題是傳統(tǒng)的調(diào)制器由于是采用垂直P-I-N結(jié)構(gòu)，其供電方式為垂直供電，由于襯底會(huì)參與到電流注入過(guò)程中去，因此，會(huì)造成不可忽視的寄生電容的產(chǎn)生，而影響到調(diào)制帶寬。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器，由調(diào)制器和激光器構(gòu)成，所述調(diào)制器和激光器生長(zhǎng)于同一襯底上，具體的：

激光器的量子阱區(qū)是由一個(gè)或者多個(gè)量子阱垂直疊加生長(zhǎng)而成；

調(diào)制器的量子阱區(qū)是由一個(gè)或者多個(gè)量子阱側(cè)向疊加生長(zhǎng)而成，其中，調(diào)制器的量子阱區(qū)在垂直方向上的各量子阱寬度和激光器的量子阱區(qū)在垂直方向上的各量子阱疊加高度相同；

調(diào)制器的P電極接觸層和N電極接觸層位于所述調(diào)制器的量子阱區(qū)的左右兩側(cè)，與所述調(diào)制器的量子阱區(qū)構(gòu)成側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述襯底為n-InP，其中，所述激光器的量子阱區(qū)與所述襯底n-InP之間從下到上依次生長(zhǎng)有摻雜InP層、下限制層；

其中，調(diào)制器的量子阱區(qū)與所述襯底n-InP之間從下到上依次生長(zhǎng)有非摻雜InP層和下限制層；

所述激光器的量子阱區(qū)和所述調(diào)制器的量子阱區(qū)之上生長(zhǎng)有上限制層和上波導(dǎo)層；

其中，所述摻雜InP層、下限制層、激光器的量子阱區(qū)、上限制層和上波導(dǎo)層在所述襯底上被腐蝕成臺(tái)面結(jié)構(gòu)；所述非摻雜InP層、下限制層、調(diào)制器的量子阱區(qū)、上限制層和上波導(dǎo)層在所述襯底上被腐蝕成臺(tái)面結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，還包括激光放大器，所述激光放大器和所述調(diào)制器以及激光器同樣生長(zhǎng)于同一襯底上，具體的：

激光放大器的量子阱區(qū)是由一個(gè)或者多個(gè)量子阱垂直疊加生長(zhǎng)而成，其中，所述激光放大器的量子阱區(qū)和激光器的量子阱區(qū)由同一生長(zhǎng)過(guò)程形成。

第二方面，本發(fā)明提供了一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法，在襯底上完成下限制層的外延生長(zhǎng)，所述制造方法包括：

在激光器區(qū)域生長(zhǎng)一層或者多層量子阱，構(gòu)成激光器的量子阱區(qū)；

在調(diào)制器區(qū)域生長(zhǎng)一層輔助材料，所述輔助材料的高度和激光器的量子阱區(qū)垂直高度相同；

使用光刻在所述輔助材料中，刻出一條或者多條凹槽，所述凹槽的寬度和調(diào)制器中所要生成的量子阱的第一層相同、所述凹槽的長(zhǎng)度和高度與所述輔助材料的長(zhǎng)度和高度分別相同；

在所述一條或者多條凹槽中生長(zhǎng)各量子阱的第一層材料；

光刻各第一層材料之間的輔助材料，并生長(zhǎng)各量子阱的第二層材料；

在后續(xù)完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面后，在所述調(diào)制器區(qū)域的臺(tái)面兩側(cè)分別生長(zhǎng)形成P型電極和N型電極。

優(yōu)選的，在襯底上完成下限制層的外延生長(zhǎng)之前，所述方法還包括：

在襯底上外延生長(zhǎng)InP層；

用掩蔽材料掩蔽調(diào)制器區(qū)域；

針對(duì)激光器區(qū)域的InP層，利用熱擴(kuò)散工藝摻雜形成n-InP層；

去除所述掩蔽材料，以便在所述激光器區(qū)域的n-InP層和調(diào)制器區(qū)域的InP層上外延生長(zhǎng)下限制層。

優(yōu)選的，所述完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面之前，所述方法還包括：

所述激光器的量子阱區(qū)和所述調(diào)制器的量子阱區(qū)之上生長(zhǎng)上限制層和上波導(dǎo)層。

優(yōu)選的，在所述激光器為DFB激光器時(shí)，所述方法還包括：

利用電子束在激光器區(qū)域的上波導(dǎo)層上刻蝕出光柵；

在所述激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的上波導(dǎo)層上外延生長(zhǎng)光柵保護(hù)層。

第三方面，本發(fā)明提供了一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法，所述電吸收激光器由激光器、調(diào)制器和激光放大器串聯(lián)而成，所述制造方法包括：

在激光器區(qū)域、調(diào)制器區(qū)域和激光放大器區(qū)域上同時(shí)垂直生長(zhǎng)一層或者多層量子阱；

在所述激光器區(qū)域和激光放大器區(qū)域上的量子阱表面制作掩膜，并刻蝕掉調(diào)制器區(qū)域內(nèi)的量子阱區(qū)；

在調(diào)制器區(qū)域填充一輔助材料，所述輔助材料的高度和激光器的量子阱區(qū)垂直高度相同，所述輔助材料的長(zhǎng)度為激光器的量子阱區(qū)與激光放大器的量子阱區(qū)之間距離；

使用光刻在所述輔助材料中，刻出一條或者多條凹槽，所述凹槽的寬度和調(diào)制器中所要生成的量子阱的第一層相同、所述凹槽的長(zhǎng)度和高度與所述輔助材料的長(zhǎng)度和高度分別相同；

在所述一條或者多條凹槽中生長(zhǎng)各量子阱的第一層材料；

光刻各第一層材料之間的輔助材料，并生長(zhǎng)各量子阱的第二層材料；

其中，第一層材料和第二層材料組合形成一個(gè)量子阱；

在后續(xù)完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面后，在所述調(diào)制器區(qū)域的臺(tái)面兩側(cè)分別生長(zhǎng)形成P型電極和N型電極。

優(yōu)選的，在進(jìn)行所述量子阱生長(zhǎng)之前，所述方法還包括：

在襯底上外延生長(zhǎng)InP層；

用掩蔽材料掩蔽調(diào)制器區(qū)域；

針對(duì)激光器區(qū)域和激光放大器區(qū)域的InP層，利用熱擴(kuò)散工藝摻雜形成n-InP層；

去除所述掩蔽材料，以便在所述激光器區(qū)域的n-InP層、調(diào)制器區(qū)域的InP層和激光放大器區(qū)域的n-InP層上外延生長(zhǎng)下限制層。

優(yōu)選的，所述完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面之前，所述方法還包括：

所述激光器的量子阱區(qū)和所述調(diào)制器的量子阱區(qū)之上生長(zhǎng)上限制層和上波導(dǎo)層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出并設(shè)計(jì)了一種調(diào)制器的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)，其采用側(cè)向堆疊的方式，與常規(guī)的激光器中的垂直生長(zhǎng)而成的量子阱區(qū)相比，兩者的量子阱陣列排列方式相互間垂直，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于兩者生長(zhǎng)量子阱所用材料、生長(zhǎng)層數(shù)上會(huì)有不同的需求，這樣會(huì)給匹配過(guò)程帶來(lái)極大的困難，由此帶來(lái)的嚴(yán)苛的制造工藝降低了成品率和生產(chǎn)效率，本發(fā)明方案從整體上提供了成品率和生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明的方案中，調(diào)制器由于是采用側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)，其供電方式為側(cè)向供電，避免了襯底參與到電流注入過(guò)程，因此，可以有效的減少寄生電容的產(chǎn)生，改善調(diào)制帶寬。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種現(xiàn)有技術(shù)中的垂直P-I-N結(jié)構(gòu)的調(diào)制器示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器中量子阱結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器中量子阱結(jié)構(gòu)右視圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的調(diào)制器示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法流程示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法流程示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法流程示意圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法流程示意圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法流程示意圖；

圖13是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖21是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖22是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖23是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖24是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖25是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

實(shí)施例1:

本發(fā)明實(shí)施例1提供了一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器，其中，構(gòu)成激光器的可以現(xiàn)有的DFB激光器、DBR激光器還可以是其它已知的基于量子阱形成有源區(qū)的激光器類型。如圖2所示，所述基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器由調(diào)制器和激光器構(gòu)成，所述調(diào)制器和激光器生長(zhǎng)于同一襯底1上，具體的：

激光器的量子阱區(qū)是由一個(gè)或者多個(gè)量子阱垂直疊加生長(zhǎng)而成；如圖2所示的激光器的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)的俯視圖。

調(diào)制器的量子阱區(qū)是由一個(gè)或者多個(gè)量子阱側(cè)向疊加生長(zhǎng)而成，其中，調(diào)制器的量子阱區(qū)在垂直方向上的各量子阱寬度和激光器的量子阱區(qū)在垂直方向上的各量子阱疊加高度相同；如圖3所示的激光器的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)的俯視圖，如圖4所示的激光器的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)的右視圖。

調(diào)制器的P電極接觸層和N電極接觸層位于所述調(diào)制器的量子阱區(qū)的左右兩側(cè)，與所述調(diào)制器的量子阱區(qū)構(gòu)成側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

本發(fā)明提出并設(shè)計(jì)了一種調(diào)制器的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)，其采用側(cè)向堆疊的方式，與常規(guī)的激光器中的垂直生長(zhǎng)而成的量子阱區(qū)相比，兩者的量子阱陣列排列方式相互間垂直，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于兩者生長(zhǎng)量子阱所用材料、生長(zhǎng)層數(shù)上會(huì)有不同的需求，這樣會(huì)給匹配過(guò)程帶來(lái)極大的困難，由此帶來(lái)的嚴(yán)苛的制造工藝降低了成品率和生產(chǎn)效率，本發(fā)明方案從整體上提供了成品率和生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明的方案中，調(diào)制器由于是采用側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)，其供電方式為側(cè)向供電，避免了襯底參與到電流注入過(guò)程，因此，可以有效的減少寄生電容的產(chǎn)生，改善調(diào)制帶寬。

本實(shí)施例1圍繞著發(fā)明點(diǎn)的量子阱區(qū)進(jìn)行闡述，而作為激光器和調(diào)制器，除了所述量子阱區(qū)外，還包含其它結(jié)構(gòu)組成。下面將結(jié)合圖6加以闡述，所述襯底1為n-InP，其中，所述激光器的量子阱區(qū)與所述襯底n-InP之間從下到上依次生長(zhǎng)有摻雜InP層3、下限制層4；

其中，調(diào)制器的量子阱區(qū)與所述襯底n-InP之間從下到上依次生長(zhǎng)有非摻雜InP層2和下限制層4；

所述激光器的量子阱區(qū)和所述調(diào)制器的量子阱區(qū)之上生長(zhǎng)有上限制層7和上波導(dǎo)層8；

其中，所述摻雜InP層3、下限制層4、激光器的量子阱區(qū)5、上限制層7和上波導(dǎo)層8在所述襯底上被腐蝕成臺(tái)面結(jié)構(gòu)；所述非摻雜InP層2、下限制層4、調(diào)制器的量子阱區(qū)6、上限制層7和上波導(dǎo)層8在所述襯底上被腐蝕成臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)如圖7所示。

上述提供的結(jié)構(gòu)方案中，為了進(jìn)一步的達(dá)到較好的寄生電容特性，尤其是針對(duì)芯片最終需要在襯底底部設(shè)置電極的情況(例如：對(duì)于激光器來(lái)說(shuō)其采用的供電方式是垂直供電)，對(duì)于調(diào)制器生成了一層非摻雜InP層2，而激光器生成了一層摻雜的InP(即n-InP)層3，該激光器能夠進(jìn)行縱向加電，而調(diào)制器因?yàn)闆](méi)有n-InP，沒(méi)有形成有效接觸層，無(wú)法進(jìn)行縱向加電，從而為平行加電壓提供保障，避免可能出現(xiàn)的調(diào)制器的垂直方向的漏電。

在本發(fā)明實(shí)施例1的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)如實(shí)施例1所述結(jié)構(gòu)相比較現(xiàn)有的均采用垂直方式生長(zhǎng)，并能夠達(dá)到高精度厚度控制情況下，相同增益條件下，經(jīng)過(guò)本發(fā)明實(shí)施例所述調(diào)制器后的激光功率相比較上述現(xiàn)有情況，光功率會(huì)有所下降，因此，為了保證光功率的工業(yè)需求，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種優(yōu)選的解決方案，在所述優(yōu)選的解決方案中，所述基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器除了包含激光器和調(diào)制器外，還包括激光放大器，所述激光放大器和所述調(diào)制器以及激光器同樣生長(zhǎng)于同一襯底上，具體的：

激光放大器的量子阱區(qū)是由一個(gè)或者多個(gè)量子阱垂直疊加生長(zhǎng)而成，其中，所述激光放大器的量子阱區(qū)和激光器的量子阱區(qū)由同一生長(zhǎng)過(guò)程形成。所述激光放大器和激光器以及調(diào)制器構(gòu)成的具體結(jié)構(gòu)和制造方法將通過(guò)后續(xù)具體的實(shí)施例，結(jié)合相應(yīng)具體應(yīng)用場(chǎng)合展開(kāi)描述。

實(shí)施例2:

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法，本發(fā)明實(shí)施例可以用來(lái)制作實(shí)施例1所述的基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器。本發(fā)明實(shí)施例將圍繞這核心發(fā)明點(diǎn)的在襯底上完成下限制層的外延生長(zhǎng)，如圖8所示，所述制造方法包括：

在步驟201中，在激光器區(qū)域生長(zhǎng)一層或者多層量子阱，構(gòu)成激光器的量子阱區(qū)。

在步驟202中，在調(diào)制器區(qū)域生長(zhǎng)一層輔助材料，所述輔助材料的高度和激光器的量子阱區(qū)垂直高度相同。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述輔助材料是一種可以通過(guò)光刻形成指定形狀光刻軌跡的材料，例如：SiO2、本領(lǐng)域常用的光刻膠等等。

在步驟203中，使用光刻在所述輔助材料中，刻出一條或者多條凹槽，所述凹槽的寬度和調(diào)制器中所要生成的量子阱的第一層相同、所述凹槽的長(zhǎng)度和高度與所述輔助材料的長(zhǎng)度和高度分別相同。相關(guān)參數(shù)的界定可參考圖4所示的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)右視圖。

在步驟204中，在所述一條或者多條凹槽中生長(zhǎng)各量子阱的第一層材料。

本發(fā)明實(shí)施例假設(shè)一量子阱是由第一層材料和第二層材料構(gòu)成的，需要強(qiáng)調(diào)的是，本領(lǐng)域技術(shù)人能能夠在本實(shí)施例公開(kāi)的基礎(chǔ)上，將類似的側(cè)向量子阱生成方案應(yīng)用到類似三層材料構(gòu)成一量子阱或者四層材料構(gòu)成一量子阱的方案，因此，類似構(gòu)成量子阱層數(shù)上改變的方案均歸屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

在步驟205中，光刻各第一層材料之間的輔助材料，并生長(zhǎng)各量子阱的第二層材料。

在步驟206中，在后續(xù)完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面后，在所述調(diào)制器區(qū)域的臺(tái)面兩側(cè)分別生長(zhǎng)形成P型電極和N型電極。

本發(fā)明提出并設(shè)計(jì)了一種調(diào)制器的量子阱區(qū)結(jié)構(gòu)，其采用側(cè)向堆疊的方式，與常規(guī)的激光器中的垂直生長(zhǎng)而成的量子阱區(qū)相比，兩者的量子阱陣列排列方式相互間垂直，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于兩者生長(zhǎng)量子阱所用材料、生長(zhǎng)層數(shù)上會(huì)有不同的需求，這樣會(huì)給匹配過(guò)程帶來(lái)極大的困難，由此帶來(lái)的嚴(yán)苛的制造工藝降低了成品率和生產(chǎn)效率，本發(fā)明方案從整體上提供了成品率和生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明的方案中，調(diào)制器由于是采用側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)，其供電方式為側(cè)向供電，避免了襯底參與到電流注入過(guò)程，因此，可以有效的減少寄生電容的產(chǎn)生，改善調(diào)制帶寬。

在實(shí)施例1中，為了進(jìn)一步的達(dá)到較好的寄生電容特性，尤其是針對(duì)芯片最終需要在襯底底部設(shè)置電極的情況(例如：對(duì)于激光器來(lái)說(shuō)其采用的供電方式是垂直供電)，對(duì)于調(diào)制器生成了一層非摻雜InP層2，而激光器生成了一層摻雜的InP(即n-InP)層3，該激光器能夠進(jìn)行縱向加電，而調(diào)制器因?yàn)闆](méi)有n-InP，沒(méi)有形成有效接觸層，無(wú)法進(jìn)行縱向加電，從而為平行加電壓提供保障，避免可能出現(xiàn)的調(diào)制器的垂直方向的漏電。因此，相對(duì)應(yīng)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明實(shí)施例2中提供了相應(yīng)非摻雜InP層2和摻雜的InP層3的生成方法。結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例1，在襯底上完成下限制層的外延生長(zhǎng)之前，如圖9所示，所述方法還包括：

在步驟21中，在襯底上外延生長(zhǎng)InP層。

在步驟22中，用掩蔽材料掩蔽調(diào)制器區(qū)域。

其中，最常用的掩蔽材料是SiO2。

在步驟23中，針對(duì)激光器區(qū)域的InP層，利用熱擴(kuò)散工藝摻雜形成n-InP層。

在步驟24中，去除所述掩蔽材料，以便在所述激光器區(qū)域的n-InP層和調(diào)制器區(qū)域的InP層上外延生長(zhǎng)下限制層。

在本發(fā)明實(shí)施例2中，闡述了與形成本發(fā)明所述量子阱結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法步驟，而作為適用本發(fā)明實(shí)施例2所述量子阱結(jié)構(gòu)生成方法的基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器，在可適用的方案中，在完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面之前，如圖10所示，其制造方法還包括以下步驟：

在步驟25中，所述激光器的量子阱區(qū)和所述調(diào)制器的量子阱區(qū)之上生長(zhǎng)上限制層和上波導(dǎo)層。

在本發(fā)明實(shí)施例2中，闡述了與形成本發(fā)明所述量子阱結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法步驟，而作為適用本發(fā)明實(shí)施例2所述量子阱結(jié)構(gòu)生成方法的基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器，尤其在所述激光器為DFB激光器的可適用的方案中，如圖10所示，所述方法還包括：

在步驟26中，利用電子束在激光器區(qū)域的上波導(dǎo)層上刻蝕出光柵。

在步驟27中，在所述激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的上波導(dǎo)層上外延生長(zhǎng)光柵保護(hù)層。

實(shí)施例3:

在實(shí)施例2中提供了一種針對(duì)實(shí)施例1中由激光器和調(diào)制器組成的電吸收激光器結(jié)構(gòu)的量子阱加工方法。在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器的制造方法，用于完成實(shí)施例1的擴(kuò)展方案中涉及電吸收激光器由激光器、調(diào)制器和激光放大器構(gòu)成的結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)量子阱加工的方法。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述電吸收激光器由激光器、調(diào)制器和激光放大器串聯(lián)而成，如圖11所示，所述制造方法包括以下執(zhí)行步驟：

在步驟301中，在激光器區(qū)域、調(diào)制器區(qū)域和激光放大器區(qū)域上同時(shí)垂直生長(zhǎng)一層或者多層量子阱。

在步驟302中，在所述激光器區(qū)域和激光放大器區(qū)域上的量子阱表面制作掩膜，并刻蝕掉調(diào)制器區(qū)域內(nèi)的量子阱區(qū)。

在步驟303中，在調(diào)制器區(qū)域填充一輔助材料，所述輔助材料的高度和激光器的量子阱區(qū)垂直高度相同，所述輔助材料的長(zhǎng)度為激光器的量子阱區(qū)與激光放大器的量子阱區(qū)之間距離。

在步驟304中，使用光刻在所述輔助材料中，刻出一條或者多條凹槽，所述凹槽的寬度和調(diào)制器中所要生成的量子阱的第一層相同、所述凹槽的長(zhǎng)度和高度與所述輔助材料的長(zhǎng)度和高度分別相同。

在步驟305中，在所述一條或者多條凹槽中生長(zhǎng)各量子阱的第一層材料。

在步驟306中，光刻各第一層材料之間的輔助材料，并生長(zhǎng)各量子阱的第二層材料。

其中，第一層材料和第二層材料組合形成一個(gè)量子阱。

在步驟307中，在后續(xù)完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面后，在所述調(diào)制器區(qū)域的臺(tái)面兩側(cè)分別生長(zhǎng)形成P型電極和N型電極。

其中，N型電極的組成部分包括所述N電極接觸層。

在實(shí)施例1中，為了進(jìn)一步的達(dá)到較好的寄生電容特性，尤其是針對(duì)芯片最終需要在襯底底部設(shè)置電極的情況(例如：對(duì)于激光器來(lái)說(shuō)其采用的供電方式是垂直供電)，對(duì)于調(diào)制器生成了一層非摻雜InP層2，而激光器與激光放大器生成了一層摻雜的InP(即n-InP)層3，該激光器與激光放大器能夠進(jìn)行縱向加電，而調(diào)制器因?yàn)闆](méi)有n-InP，沒(méi)有形成有效接觸層，無(wú)法進(jìn)行縱向加電，從而為平行加電壓提供保障，避免可能出現(xiàn)的調(diào)制器的垂直方向的漏電。因此，相對(duì)應(yīng)實(shí)施例1中擴(kuò)展方案中的結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明實(shí)施例3中提供了相應(yīng)非摻雜InP層2和摻雜的InP層3的生成方法。結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例1，在襯底上完成下限制層的外延生長(zhǎng)之前，如圖12所示，在進(jìn)行所述量子阱生長(zhǎng)之前，所述方法還包括：

在步驟31中，在襯底上外延生長(zhǎng)InP層。

在步驟32中，用掩蔽材料掩蔽調(diào)制器區(qū)域。

在步驟33中，針對(duì)激光器區(qū)域和激光放大器區(qū)域的InP層，利用熱擴(kuò)散工藝摻雜形成n-InP層。

在步驟34中，去除所述掩蔽材料，以便在所述激光器區(qū)域的n-InP層、調(diào)制器區(qū)域的InP層和激光放大器區(qū)域的n-InP層上外延生長(zhǎng)下限制層。

在本發(fā)明實(shí)施例3中，闡述了與形成本發(fā)明所述量子阱結(jié)構(gòu)相關(guān)的方法步驟，而作為適用本發(fā)明實(shí)施例3所述量子阱結(jié)構(gòu)生成方法的基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器，在可適用的方案中，在完成激光器區(qū)域和調(diào)制器區(qū)域的腐蝕操作并形成臺(tái)面之前，其制造方法還包括：

所述激光器的量子阱區(qū)和所述調(diào)制器的量子阱區(qū)之上生長(zhǎng)上限制層和上波導(dǎo)層。

實(shí)施例4:

在介紹了上述多種基于側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)的電吸收激光器及其制造方法后，本發(fā)明實(shí)施例將結(jié)合其中由激光器、調(diào)制器和激光放大器構(gòu)成電吸收激光器的方式，并通過(guò)一個(gè)較為完整的制造過(guò)程，將上述各實(shí)施例中相關(guān)擴(kuò)展方案的實(shí)現(xiàn)銜接起來(lái)。在本實(shí)施例中，激光器具體采用了DFB，在其他實(shí)現(xiàn)方式中也可以采用DBR激光器等等，均可采用本實(shí)施例方案實(shí)現(xiàn)，在此不一一贅述。本實(shí)施例方案具體闡述如下：

在步驟401中，采用低壓金屬有機(jī)源化學(xué)汽相沉淀法(low-pressure Metal Organic Chemical Vapor Deposition，簡(jiǎn)寫為：LP-MOCVD)，在經(jīng)過(guò)清洗的摻(S)n-InP襯底1的平面上，順次進(jìn)行一次處延生長(zhǎng)厚度為4um非摻雜InP緩沖層(InP-buffer)，如圖13所示。

在步驟402中，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，簡(jiǎn)寫為PECVD)生長(zhǎng)一層SiO2作為掩蔽，利用光刻顯影技術(shù)和RIE刻蝕技術(shù)，去掉激光器區(qū)域3和光方大器區(qū)域4的SiO2掩蔽(如圖14所示)，DFB區(qū)域的長(zhǎng)度為400um，調(diào)制器EA區(qū)域的長(zhǎng)度為300um，激光放大(Semiconductor Optical Amplifier，簡(jiǎn)寫為SOA)區(qū)域的長(zhǎng)度為60um。因?yàn)榉菨B雜In-P層載流子太少，利用熱擴(kuò)散工藝對(duì)DFB區(qū)域和SOA區(qū)域的InP進(jìn)行摻雜行成n-InP(即n-InP層3)，與襯底1相同，而調(diào)制區(qū)的InP沒(méi)有摻雜(即InP層2)，作背面電極時(shí)，DFB區(qū)域和SOA區(qū)域能進(jìn)行縱向加電，而調(diào)制器EA因?yàn)闆](méi)有n-InP，沒(méi)有形成有效接觸層，無(wú)法進(jìn)行縱向加電，從而為平行加電壓提供保障。

在步驟403中，嚴(yán)格清洗晶元片后，依次外延下限制層4，激光器多量子阱層5，如圖15所示。經(jīng)過(guò)計(jì)算，量子阱(Quantum Well，簡(jiǎn)寫為：QW)中的源層InGaAsP(即實(shí)施例2中量子阱的第一層材料)的厚度為10nm，隔層(即實(shí)施例2中量子阱的第二層材料)的厚度為5nm，激射峰值設(shè)定在1.47um，量子阱的個(gè)數(shù)為14個(gè)。

在步驟404中，利用PECVD生長(zhǎng)一層SiO2，利用光刻顯影技術(shù)和RIE刻蝕技術(shù)，去掉EA區(qū)域的SiO2，激光器區(qū)域和光放器區(qū)域留下一個(gè)寬度為5um SiO2作為掩蔽如圖16所示，利用等離子刻蝕技術(shù)將EA區(qū)域與無(wú)SiO2掩蔽遮擋區(qū)域的量子阱層去掉如圖17所示，去掉SiO2掩蔽后，激光器區(qū)和光放大器區(qū)域形成一個(gè)矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)如圖18所示。

在步驟405中，利用對(duì)接生長(zhǎng)法生長(zhǎng)調(diào)制器多量子阱層(即第一多量子阱層6)，量子阱的材料成分與激光器量子阱材料成分相同，量子阱的個(gè)數(shù)為8個(gè)，如圖19所示。

在本實(shí)施例中，可以看到調(diào)制器的量子阱個(gè)數(shù)為8個(gè)，激光器的量子阱為14個(gè)，按照現(xiàn)有技術(shù)均采用垂直生長(zhǎng)的話，若調(diào)制器的量子阱高度和激光器的量子阱高度在生長(zhǎng)過(guò)程中有絲毫的差距，則構(gòu)成量子阱區(qū)的各量子阱的誤差堆疊到一起，將會(huì)帶來(lái)光功率的極大損耗。

除此以外，本現(xiàn)有技術(shù)中采用的垂直P-I-N結(jié)構(gòu)，帶來(lái)了可能存在的調(diào)制器中量子阱整體高度和激光器中量子阱整體高度兩者之間的不同，從而提高了整個(gè)EML的有效電阻，對(duì)于EML的長(zhǎng)時(shí)間高功率工作造成較大的影響。

而本發(fā)明各實(shí)施例提出的側(cè)向P-I-N結(jié)構(gòu)，并結(jié)合相應(yīng)的量子阱結(jié)構(gòu)，有效的改善了上述EML有效電阻被提高的問(wèn)題。

在步驟406中，依次外延上限制層7和上波導(dǎo)層8。利用電子束刻蝕技術(shù)只在激光器區(qū)域上波導(dǎo)層(即第二上波導(dǎo)層8)刻蝕出光柵，為了得到1550nm波長(zhǎng)的光，光柵的等效折射率n為3.21，光柵周期為241.433nm。完成光柵制做后，再外延一層InP保護(hù)光柵層9，如圖20所示，其中，圖21為激光器端面作為視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

在步驟407中，PECVD生長(zhǎng)SiO2作掩蔽層，光刻出約2um的激光器、調(diào)制器和光放大器條形，用化學(xué)腐蝕形成寬1.5um高2um的臺(tái)面。腐蝕液的成分為飽和溴水：氫溴酸：去離子水，腐蝕形成緩坡臺(tái)面，如圖22所示。

在步驟408中，在DFB和SOA區(qū)域，用SiO2作為臺(tái)面掩蔽，選擇生長(zhǎng)半絕緣InP層，厚度600nm，去掉SiO2掩蔽重新生長(zhǎng)，光刻加干法刻蝕保留臺(tái)面與調(diào)制區(qū)的掩蔽層，利用選擇性摻雜技術(shù)對(duì)激光區(qū)和光放大器區(qū)域的半絕緣InP進(jìn)行摻雜行成p-InP，如圖23所示。重復(fù)上這種方法，在激光區(qū)區(qū)域形成p-InP層10，n-InP層11(厚1.4um)，p-InP層12(厚1.7um)，在縱向形成P-N-P結(jié)構(gòu)。

在步驟409中，對(duì)調(diào)制器的摻雜的深度要遠(yuǎn)大于激光器，如圖24所示(隱藏了激光放大器區(qū)域)在SiO2臺(tái)面上生長(zhǎng)半絕緣InP，并通過(guò)選擇性摻雜形成p-InP層14和n-InP層15，對(duì)有源區(qū)上面的InP層16不進(jìn)行摻雜。

在步驟410中，最后生長(zhǎng)一層InGaAs作為電極接觸層11。分別對(duì)激光器區(qū)和調(diào)制器區(qū)域的頂層InGaAs進(jìn)行不同的摻雜。激光器區(qū)形成p-InGaAs層13，調(diào)制器兩邊分別為n-InGaAs層18和p-InGaAs層17，從而形成側(cè)向P-I-N結(jié)，如圖25所示。

利用P-I-N結(jié)構(gòu)降低調(diào)制器的寄生電容，增加傳輸帶寬，在調(diào)制器端集成SOA光放大器，彌補(bǔ)調(diào)制器對(duì)出光功率的吸收，增加出光功率。工作方式，高頻的信號(hào)源加載在調(diào)制器端，調(diào)制器加負(fù)電壓，激光器DFB和光放大器SOA加正電壓，通過(guò)調(diào)整DFB與SOA注入電流的比例，可以克服傳統(tǒng)單個(gè)EML芯片光功率損耗過(guò)大的缺點(diǎn)。

值得說(shuō)明的是，上述裝置和系統(tǒng)內(nèi)的模塊、單元之間的信息交互、執(zhí)行過(guò)程等內(nèi)容，由于與本發(fā)明的處理方法實(shí)施例基于同一構(gòu)思，具體內(nèi)容可參見(jiàn)本發(fā)明方法實(shí)施例中的敘述，此處不再贅述。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。