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InP基高速单片光子集成器件关键工艺的研究

作　者: 张立江
导　师: 罗毅
学　校: 清华大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 光子集成可饱和吸收体端面减反射镀膜微波过渡热沉
分类号: TN256
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本论文对InP基高速单片光子集成器件制作中的若干关键工艺进行了研究,重点研究了端面减反射镀膜工艺与面向高速封装的微波过渡热沉制作。论文首先尝试了一种适合于局域网和城域网使用的新型低成本集成光源。该集成光源基于同一外延结构,并引入可饱和吸收体以实现FP激光器激射波长与调制器激子吸收峰之间的波长匹配。论文采用干法刻蚀技术对新型集成光源进行了制作,在此基础上对器件特性进行了评测,并对影响器件特性的因素进行了分析。端面抗反射镀膜技术对提高单片光子集成器件的性能有着重要的意义,特别是对超辐射发光二极管、DFB激光器/EA调制器集成光源等器件。因此本论文对半导体器件的端面镀膜技术进行了研究,并利用PECVD设备开发了一套工艺简单的低成本端面减反射镀膜技术,成功获得了6.8×10-4的低残余反射率,并具有良好的可重复性。良好的封装技术能够使集成器件具有更好的性能,并最终走向实用化、产业化。因此本论文对DFB激光器/高速EA调制器集成光源的封装技术进行了研究。在实验室现有的过渡热沉制作工艺基础上,对微波匹配电阻的制作工艺进行了改进,并最终获得了特性良好、阻值容易控制的薄膜电阻。在直到40 GHz的频率范围内,其微波反射特性曲线平坦,反射系数均在(16 dB以下。同时,采用电镀的方法在微波过渡热沉上制作了Pb/Sn焊料区,以便于进行集成器件管芯的焊接。在以上工作的基础上,论文采用改进的过渡热沉对DFB激光器/高速EA调制器集成光源管芯进行了封装,并对封装后的器件进行了测试。实验结果表明,过渡热沉具有良好的散热效果,可以保证集成器件实现直流模式下正常工作。同时,薄膜电阻对微波调制信号的匹配也有极大的改善。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题目的和意义  8-9
  1.2 高速单片光子集成器件的主要制作工艺及发展现状  9-11
  1.3 论文的主要内容和结果  11-12
第二章面向城域网的新型低成本集成光源的研究  12-23
  2.1 引言  12
  2.2 新型半导体集成光源的结构设计  12-16
    2.1.1 同一外延结构的DFB激光器/EA调制器的集成  13-14
    2.2.2 同一外延结构的FP腔激光器/EA调制器的集成  14-16
  2.3 新型半导体集成光源的制作  16-20
    2.3.1 湿法腐蚀倒台型脊波导  16-17
    2.3.2 制作电极隔离槽  17
    2.3.3 制作图形电极  17-18
    2.3.4 ICP干法刻蚀耦合腔  18-20
  2.4 新型集成光源的特性分析  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章基于PECVD端面减反射镀膜技术的研究  23-32
  3.1 引言  23-24
  3.2 单层减反射膜的理论设计  24-25
  3.3 PECVD端面镀膜的夹具设计  25-27
    3.3.1 PECVD的结构和工作原理  25-26
    3.3.2 PECVD端面镀膜的夹具设计  26-27
  3.4 PECVD端面镀模的参数控制  27
  3.5 PECVD端面镀模的特性分析  27-30
  3.6 本章小结  30-32
第四章面向40GHZ微波过渡热沉的制作  32-41
  4.1 引言  32-33
  4.2 微波过渡热沉制作工艺  33-37
    4.2.1 前期制作工艺存在的问题  33-35
    4.2.2 微波过渡热沉制作工艺的改进  35-37
  4.3 微波过渡热沉的特性测试  37-40
  4.4 本章小结  40-41
结论  41-42
致谢  42
声明  42-43
参考文献  43-48
本人简历  48

InP基高速单片光子集成器件关键工艺的研究

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