本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片及其制作方法。其中包括襯底和依次生長(zhǎng)在襯底之上的多個(gè)功能層，具體的：激光器的脊波導(dǎo)位于其出光的軸向上，在脊波導(dǎo)的兩側(cè)溝道中分別設(shè)置貫穿所有功能層直至聯(lián)通至襯底的第一隔熱凹槽，且脊波導(dǎo)下方的至少一個(gè)功能層被挖空形成空洞隔熱區(qū)域；其中，所述空洞隔熱區(qū)域是通過(guò)在脊柱兩側(cè)刻蝕出至少一對(duì)第二隔熱凹槽之后，腐蝕穿一對(duì)第二隔熱凹槽之間的至少一個(gè)功能層形成；并且，所述空洞隔熱區(qū)域的兩側(cè)與所述第一隔熱凹槽相鄰。本發(fā)明專利技術(shù)避免了芯片內(nèi)部的熱量散失，提高芯片的隔溫效果和芯片的熱調(diào)諧效率。的熱調(diào)諧效率。的熱調(diào)諧效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片及其制作方法
[0001]本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體激光器芯片
，更具體地，涉及一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片及其制作方法。
技術(shù)介紹
[0002]可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為在一定范圍內(nèi)可連續(xù)改變激光輸出波長(zhǎng)的激光器，是密集波分復(fù)用系統(tǒng)及未來(lái)的全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，在未來(lái)人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸速度和容量需求越來(lái)越高的現(xiàn)狀下其優(yōu)越性將日益突顯。可調(diào)諧激光器在調(diào)諧范圍和窄線寬方面獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)吸引了眾多科研工作者在結(jié)構(gòu)方面的研究，以調(diào)整激光腔內(nèi)溫度、電流等參數(shù)從而可以使之發(fā)射不同的波長(zhǎng)。
[0003]在可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器中，主要通過(guò)電阻調(diào)整光腔內(nèi)溫度，但現(xiàn)有技術(shù)中，半導(dǎo)體激光器的隔溫效果差，由電阻產(chǎn)生的熱量極易傳播至外界，從而導(dǎo)致電阻的熱量的利用率低，光腔內(nèi)溫度無(wú)法達(dá)到預(yù)期溫度，從而影響到芯片的熱調(diào)諧效率。
[0004]鑒于此，克服該現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本
亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本專利技術(shù)提供了一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其目的在于提高芯片的隔溫效果，進(jìn)而提高芯片的熱調(diào)諧效率，由此解決現(xiàn)有的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器芯片隔溫效果差，芯片的熱調(diào)諧效率低的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，包括襯底1和依次生長(zhǎng)在襯底1之上的多個(gè)功能層2，具體的：激光器的脊波導(dǎo)位于其出光的軸向上，在脊波導(dǎo)的兩側(cè)溝道中分別設(shè)置貫穿所有功能層2直至聯(lián)通至襯底1的第一隔熱凹槽3，且脊波導(dǎo)下方的至少一個(gè)功能層2被挖空形成空洞隔熱區(qū)域4；其中，所述空洞隔熱區(qū)域4是通過(guò)在脊柱兩側(cè)刻蝕出至少一對(duì)第二隔熱凹槽5之后，腐蝕穿一對(duì)第二隔熱凹槽5之間的至少一個(gè)功能層2形成；并且，所述空洞隔熱區(qū)域4的兩側(cè)與所述第一隔熱凹槽3相鄰。
[0007]優(yōu)選的，所述第二隔熱凹槽5為所述脊波導(dǎo)中，位于所述脊柱兩側(cè)的溝道的部分區(qū)域，在向襯底1方向進(jìn)一步刻蝕形成；并且，所述第二隔熱凹槽5與所述第一隔熱凹槽3平行設(shè)置，兩者之間間隔有多個(gè)懸浮與空洞隔熱區(qū)域4上的功能層。
[0008]優(yōu)選的，在第一隔熱凹槽3內(nèi)壁生長(zhǎng)有兼具阻腐與支撐功能的支撐阻腐結(jié)構(gòu)6，所述空洞隔熱區(qū)域4的兩側(cè)與所述第一隔熱凹槽3相鄰，并且，兩者之間隔著所述支撐阻腐結(jié)構(gòu)6。
[0009]優(yōu)選的，所述支撐阻腐結(jié)構(gòu)6由與第一隔熱凹槽3相鄰的一層作為最外層到內(nèi)層依次包括第一層濺射金屬Ti和Pt，第二層通過(guò)CVD的方式沉積氧化膜。
[0010]優(yōu)選的，在包含多對(duì)所述第二隔熱凹槽5時(shí)，其中，每一對(duì)第二隔熱凹槽5沿著激光
器軸向延伸方向與相鄰一對(duì)第二隔熱凹槽5的間隔距離正好與一個(gè)光柵區(qū)域長(zhǎng)度一致，則多對(duì)第二隔熱凹槽5構(gòu)成的多個(gè)間隔距離形成于周期性光柵區(qū)域相一致的周期結(jié)構(gòu)；其中，所述每一對(duì)第二隔熱凹槽5沿著激光器軸向延伸方向與相鄰一對(duì)第二隔熱凹槽5的間隔距離中保留有相應(yīng)在第二隔熱凹槽腐蝕掉的各功能層。
[0011]優(yōu)選的，所述依次生長(zhǎng)在襯底1之上的多個(gè)功能層2包括下包層21、架空層22、下腐蝕停止層23、下?tīng)奚鼘?4、上腐蝕停止層25、上犧牲層26、有源層27和波導(dǎo)層28中的至少一層。
[0012]優(yōu)選的，還包括電阻7、電極8兩部分，每個(gè)電阻7均在介電層上方濺射形成在激光器的脊波導(dǎo)上，每個(gè)電阻7均連接一組電極。
[0013]按照本專利技術(shù)的另一方面，還提供了一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法，預(yù)先設(shè)置生長(zhǎng)分層襯底1，方法包括：在所述分層襯底1上刻蝕出脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中，所述脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的溝道刻蝕至有源層27；通過(guò)光刻繪制相應(yīng)的第一隔熱凹槽3和第二隔熱凹槽5所在位置，并通過(guò)刻蝕和/或濕法腐蝕得到第一隔熱凹槽3和第二隔熱凹槽5；其中，所述第一隔熱凹槽3挖空至襯底1，所述第二隔熱凹槽5挖空至下腐蝕停止層23；在第一隔熱凹槽3內(nèi)壁生長(zhǎng)支撐阻腐結(jié)構(gòu)6；通過(guò)濕法腐蝕將脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)下方的下?tīng)奚鼘?4、下腐蝕停止層23和架空層22腐蝕挖空得到空洞隔熱區(qū)域4，其中，空洞隔熱區(qū)域4的表面與第二隔熱凹槽5導(dǎo)通，第二隔熱凹槽5的兩側(cè)與所述支撐阻腐結(jié)構(gòu)6抵接。
[0014]優(yōu)選的，所述在所述分層襯底1上刻蝕出脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，具體包括：通過(guò)光刻在所述分層襯底1表面定義出相應(yīng)的脊波導(dǎo)圖形，基于定義好的脊波導(dǎo)圖形在半導(dǎo)體芯片上進(jìn)行刻蝕，刻蝕深度超過(guò)波導(dǎo)層28；選用酸性腐蝕液對(duì)芯片波導(dǎo)層28進(jìn)行腐蝕從而在所述半導(dǎo)體芯片波導(dǎo)的左右兩側(cè)形成沿靠近所述襯底1方向上延展的脊波導(dǎo)圖形的溝槽。
[0015]優(yōu)選的，所述通過(guò)濕法腐蝕將脊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)下方的下?tīng)奚鼘?4、下腐蝕停止層23和架空層22腐蝕挖空，具體包括：使用H2SO4系溶液對(duì)InGaAsP材料的下腐蝕停止層23進(jìn)行預(yù)設(shè)時(shí)間的腐蝕，使用鹽酸系溶液對(duì)InP材料的下?tīng)奚鼘?4和架空層22進(jìn)行腐蝕挖空。
[0016]總體而言，通過(guò)本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：本專利技術(shù)通過(guò)在脊波導(dǎo)下方設(shè)置空洞隔熱區(qū)域，阻止熱量從下方向襯底傳遞，且在脊波導(dǎo)的兩側(cè)溝道設(shè)置第一隔熱凹槽，阻止熱量向芯片的邊緣傳遞，從而阻止熱量從芯片邊緣傳遞至襯底并從襯底泄出，避免芯片內(nèi)部的熱量散失，提高芯片的隔溫效果，進(jìn)而提高芯片的熱調(diào)諧效率。
附圖說(shuō)明
[0017]圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的剖視圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的剖視圖；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的俯視示意視圖；圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的剖視圖；圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種圖1是一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片中生長(zhǎng)分層襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的平面俯視圖；圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法的流程示意圖；圖9是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法的流程示意圖；圖10是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作過(guò)程中芯片的局部俯視示意圖；圖11是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片的局部俯視示意圖；圖12是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法的流程示意圖；圖13是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法的過(guò)程中芯片的剖視圖；圖14是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法的過(guò)程中芯片的剖視圖；圖15是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片制作方法的過(guò)程中芯片的剖視圖。
[0018]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1、襯底；2、功能層；21、下包層；22、架空層；23、下腐蝕停止層；24、下?tīng)奚鼘樱?5、上腐蝕停止層；26、上犧牲層；27、有源層；28、波導(dǎo)層；3、第一隔熱凹槽；4、空洞隔熱區(qū)域；5、第二隔熱凹槽；6、支撐阻腐結(jié)構(gòu)；7、電阻；8、電極；9、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其特征在于，包括襯底（1）和依次生長(zhǎng)在襯底（1）之上的多個(gè)功能層（2），具體的：激光器的脊波導(dǎo)位于其出光的軸向上，在脊波導(dǎo)的兩側(cè)溝道中分別設(shè)置貫穿所有功能層（2）直至聯(lián)通至襯底（1）的第一隔熱凹槽（3），且脊波導(dǎo)下方的至少一個(gè)功能層（2）被挖空形成空洞隔熱區(qū)域（4）；其中，所述空洞隔熱區(qū)域（4）是通過(guò)在脊柱兩側(cè)刻蝕出至少一對(duì)第二隔熱凹槽（5）之后，腐蝕穿一對(duì)第二隔熱凹槽（5）之間的至少一個(gè)功能層（2）形成；并且，所述空洞隔熱區(qū)域（4）的兩側(cè)與所述第一隔熱凹槽（3）相鄰。2.如權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其特征在于，所述第二隔熱凹槽（5）為所述脊波導(dǎo)中，位于所述脊柱兩側(cè)的溝道的部分區(qū)域，在向襯底（1）方向進(jìn)一步刻蝕形成；并且，所述第二隔熱凹槽（5）與所述第一隔熱凹槽（3）平行設(shè)置，兩者之間間隔有多個(gè)懸浮與空洞隔熱區(qū)域（4）上的功能層。3.如權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其特征在于，在第一隔熱凹槽（3）內(nèi)壁生長(zhǎng)有兼具阻腐與支撐功能的支撐阻腐結(jié)構(gòu)（6），所述空洞隔熱區(qū)域（4）的兩側(cè)與所述第一隔熱凹槽（3）相鄰，并且，兩者之間隔著所述支撐阻腐結(jié)構(gòu)（6）。4.如權(quán)利要求3所述的新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其特征在于，所述支撐阻腐結(jié)構(gòu)（6）由與第一隔熱凹槽（3）相鄰的一層作為最外層到內(nèi)層依次包括第一層濺射金屬Ti和Pt，第二層通過(guò)CVD的方式沉積氧化膜。5.如權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其特征在于，在包含多對(duì)所述第二隔熱凹槽（5）時(shí)，其中，每一對(duì)第二隔熱凹槽（5）沿著激光器軸向延伸方向與相鄰一對(duì)第二隔熱凹槽（5）的間隔距離正好與一個(gè)光柵區(qū)域長(zhǎng)度一致，則多對(duì)第二隔熱凹槽（5）構(gòu)成的多個(gè)間隔距離形成于周期性光柵區(qū)域相一致的周期結(jié)構(gòu)；其中，所述每一對(duì)第二隔熱凹槽（5）沿著激光器軸向延伸方向與相鄰一對(duì)第二隔熱凹槽（5）的間隔距離中保留有相應(yīng)在第二隔熱凹槽腐蝕掉的各功能層。6.如權(quán)利要求1所述的新型結(jié)構(gòu)的熱調(diào)諧激光器芯片，其特征在于，所述依次生長(zhǎng)在襯底（1）之上的多個(gè)功能層（2）包...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙建宜，史正康，何偉奇，岳玉環(huán)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢光迅科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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