一种硅基微腔激光器的制作方法

本发明公开了一种硅基微腔激光器的制作方法，包括以下步骤：在硅衬底正面，采用超高真空化学气相沉积方法外延锗层；将外延有锗层的硅衬底放入MOCVD反应室中，并先后分别生长低温成核砷化镓层和高温砷化镓层；将高温砷化镓层表面抛光后外延激光器结构；在激光器结构上干法刻蚀形成微腔和输出波导；在形成微腔和输出波导后沉积二氧化硅层，在微腔上方开出电极窗口；在二氧化硅层和电极窗口上表面制作正电极，并做电极隔离；在硅衬底背面制作背电极，完成器件的制作。本发明提出的上述方法利用超高真空化学气相外延与MOCVD结合实现高质量的III-V族层，抛光和清洗实现清洁平整表面；干法刻蚀与湿法腐蚀实现光滑的微腔侧壁，减少激光器损耗。

1.一种硅基微腔激光器的制作方法，包括以下步骤:步骤1:在硅衬底正面，采用超高真空化学气相沉积方法外延锗层；步骤2:将外延有锗层的硅衬底放入MOCVD反应室中，并先后分别生长低温成核砷化镓层和高温砷化镓层;步骤3:将高温砷化镓层表面抛光后外延激光器结构;步骤4:在激光器结构上干法刻蚀形成微腔和输出波导;步骤5:在形成微腔和输出波导后沉积二氧化硅层，在微腔上方开出电极窗口;步骤6:在二氧化硅层和电极窗口上表面制作正电极，并做电极隔离;步骤7:在硅衬底背面制作背电极，完成器件的制作。
2.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中，硅衬底为偏[011]方向4°的低阻n型(100)衬底，经过标准硅片清洗后放入反应室。
3.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中锗层的缺陷密度小于1×10⁶cm^-2，表面粗糙度小于1nm，锗层的掺杂浓度为n型1×10¹⁸cm^-3至5×10¹⁸cm^-3之间。
4.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中生长高温砷化镓层和激光器结构的温度相同，均为620～660℃之间;高温砷化镓层的缺陷密度在１×１０⁶cm^-2以下，掺杂浓度为n型1×10¹⁸cm^-3至5×10¹⁸cm^-3之间。
5.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中抛光去除高温砷化镓层的厚度小于100nm，最后达到的粗糙度小于0.5nm。
6.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中激光器结构从下至上依次包括n型GaAs缓冲层、n型A10.5Ga0.5As包层、Al_0.25Ga_0.25As下限制层、GaAs波导层、有源区、GaAs波导层、Al_0.25Ga_0.25As上限制层、p型Al_0.5Ga_0.5As包层和p型GaAs接触层。
7.根据权利要求5所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中，有源区为两个周期的InGaAs阱和GaAs垒，发光波长大于1100nm。
8.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中刻蚀微腔和输出波导的深度到高温砷化镓层。
9.根据权利要求1所述的一种硅基微腔激光器的制作方法，其中微腔为直径5～15μm的圆盘，输出波导为宽0.5～1.5μm的长方体，输出波导的一端与微腔相连。