芯片工艺及光电特性介绍.ppt

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1、方忠慧芯片工艺及光电特性介绍8/4/20211LD芯片工艺及光电特性8/4/20212半导体激光器具体设计：根据不同的应用要求需要激光器有许多不同的设计：据光纤通信系统的要求，发射器件一般采用1310nm、1550nm波长的F-P或DFB结构大功率、高线性以及温度特性好的器件：普通采用InGaAsP/InP材料系MQW有源层设计，如果要求较大温度范围内工作的无制冷激光器可以采用AlGaInAs/InP材料系MQW有源层设计；根据应用要求可以制作F-P、DFB结构，根据波导结构可以制作RWG和BH两种。8/4/20213半导体激光器（L

2、aserdiodes）利用电子注入后半导体材料发生受激辐射并通过相干光子的谐振放大实现激光的输出，在调制电信号输入后完成光信号的输出。其激射工作需要满足3个基本条件：要有能实现电子和光场相互作用的半导体材料；要有注入能量的泵浦源；要有一个谐振腔并满足振荡条件。半导体激光器工作原理8/4/20214FPDFBRWGBHRWGBHInGaAsP/InPAlGaInAs/InPInGaAsP/InPInGaAsP/InP/AlInAsInGaAsP/InPAlGaInAs/InPAlGaInAs/InPInGaAsP/InP光纤通信用激光器

3、芯片结构分类LD1310nm1550nm1490nm850nm(VCSEL)8/4/20215P-InGaAsContactlayerP-InPContactlayerEtchingStoplayerUpperConfininglayerMQWActiveregionLowerConfininglayerN-InPBufferLayerN-InPSubstrateFPLDWaferDFBLDWaferInGaAsPgratinglayerUpperConfininglayerMQWActiveregionLowerConfiningl

4、ayerN-InPBufferLayerN-InPSubstrate8/4/20216RWG结构LD效果图8/4/20217两种结构的剖面图RWGBH8/4/20218DFB光栅8/4/20219典型的RWG--F-PLD制作工艺流程8/4/202110典型的RWG--DFBLD制作工艺流程8/4/202111典型的BH-DFBLD制作工艺流程图光栅制作2MOCVD1光刻3MOCVD1刻蚀PECVD2腐蚀4MOCVD2光刻3腐蚀PECVD3光刻4腐蚀4光刻1溅射LIFT/OFF减薄2溅射1检测划片镀膜2检测划片贴片金丝焊3检测4老化封

5、帽5检测检测1MOCVD8/4/202112光电特性1310nmRWG-FPLD1310nmBH-FPLD8/4/202113远场特性BH-LDRWG-LD8/4/202114光谱特性DFB-LDFP-LD8/4/202115PD芯片工艺及光电特性8/4/202116光电二极管（PD)是一种光电转换器件，其基本原理是：当光照到PN结上时，被吸收的光能转变成电能。这个转变过程是一个吸收过程，与发光二极管的自发辐射过程和激光二极管的受激发射过程相逆。在光的作用下，半导体材料中低能级上的粒子可以吸收光能而跃迁到高能级；处于高能级上的粒子，也

6、可能的在一定的条件下通过自发或受激发射放光而跃迁到低能级。通常，吸收过程和受激辐射过程是同时存在并互相竟争。在光电二极管中，吸收过程占绝对优势，而在发光器件中，则辐射过程占绝对优势。半导体探测器工作原理8/4/202117PD芯片的基本类型有四种：P-N结型，PIN型，雪崩型和肖特基型。通常,P-N结型光电二极管响应时间慢,一般不采用.PD芯片制作结构：平面工艺，台面工艺外延片结构8/4/202118外延片清洗PECVDSiO2掩膜层光刻接触环接触环成型RIE(SiO2)加湿法PECVD（SiO2）淀积绝缘层光刻扩散孔RIE(SiO

7、2)刻蚀扩散孔MOCVD扩散退火PECVD（SiNX）套刻接触环RIE(SiNX)光刻电极P面溅射剥离减薄清洗N面溅射合金测试解理工艺流程图8/4/202119PD芯片示意图8/4/202120平面工艺PD芯片结构剖面示意图8/4/202121芯片光电特性8/4/202122半导体材料及工艺设备8/4/202123MOCVD单层或多层半导体材料的生长（金属有机化学气相沉积）8/4/202124外延片：半导体芯片制作的原材料8/4/202125等离子去胶机用于外延片表面的清洗芯片制作工艺中常用设备介绍8/4/202126匀胶台：在外延片

8、表面形成厚度均匀的胶膜。8/4/202127光刻机将匀胶后的外延片放入光刻机内，以设计的结构为模版经过对准及紫外曝光，然后显影，在外延片表面形成芯片图形，以光刻后的图形为掩膜通过刻蚀、溅射等工艺来达到我们需要的管芯结构，