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1、方忠慧芯片工藝及光電特性介紹8/4/20211LD芯片工藝及光電特性8/4/20212半導(dǎo)體激光器具體設(shè)計(jì)：根據(jù)不同的應(yīng)用要求需要激光器有許多不同的設(shè)計(jì)：據(jù)光纖通信系統(tǒng)的要求，發(fā)射器件一般采用1310nm、1550nm波長的F-P或DFB結(jié)構(gòu)大功率、高線性以及溫度特性好的器件：普通采用InGaAsP/InP材料系MQW有源層設(shè)計(jì)，如果要求較大溫度范圍內(nèi)工作的無制冷激光器可以采用AlGaInAs/InP材料系MQW有源層設(shè)計(jì)；根據(jù)應(yīng)用要求可以制作F-P、DFB結(jié)構(gòu)，根據(jù)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以制作RWG和BH兩種。8/4/20213半導(dǎo)體激光器（L
2、aserdiodes）利用電子注入后半導(dǎo)體材料發(fā)生受激輻射并通過相干光子的諧振放大實(shí)現(xiàn)激光的輸出，在調(diào)制電信號輸入后完成光信號的輸出。其激射工作需要滿足3個(gè)基本條件：要有能實(shí)現(xiàn)電子和光場相互作用的半導(dǎo)體材料；要有注入能量的泵浦源；要有一個(gè)諧振腔并滿足振蕩條件。半導(dǎo)體激光器工作原理8/4/20214FPDFBRWGBHRWGBHInGaAsP/InPAlGaInAs/InPInGaAsP/InPInGaAsP/InP/AlInAsInGaAsP/InPAlGaInAs/InPAlGaInAs/InPInGaAsP/InP光纖通信用激光器
3、芯片結(jié)構(gòu)分類LD1310nm1550nm1490nm850nm(VCSEL)8/4/20215P-InGaAsContactlayerP-InPContactlayerEtchingStoplayerUpperConfininglayerMQWActiveregionLowerConfininglayerN-InPBufferLayerN-InPSubstrateFPLDWaferDFBLDWaferInGaAsPgratinglayerUpperConfininglayerMQWActiveregionLowerConfiningl
4、ayerN-InPBufferLayerN-InPSubstrate8/4/20216RWG結(jié)構(gòu)LD效果圖8/4/20217兩種結(jié)構(gòu)的剖面圖RWGBH8/4/20218DFB光柵8/4/20219典型的RWG--F-PLD制作工藝流程8/4/202110典型的RWG--DFBLD制作工藝流程8/4/202111典型的BH-DFBLD制作工藝流程圖光柵制作2MOCVD1光刻3MOCVD1刻蝕PECVD2腐蝕4MOCVD2光刻3腐蝕PECVD3光刻4腐蝕4光刻1濺射LIFT/OFF減薄2濺射1檢測劃片鍍膜2檢測劃片貼片金絲焊3檢測4老化封
5、帽5檢測檢測1MOCVD8/4/202112光電特性1310nmRWG-FPLD1310nmBH-FPLD8/4/202113遠(yuǎn)場特性BH-LDRWG-LD8/4/202114光譜特性DFB-LDFP-LD8/4/202115PD芯片工藝及光電特性8/4/202116光電二極管（PD)是一種光電轉(zhuǎn)換器件，其基本原理是：當(dāng)光照到PN結(jié)上時(shí)，被吸收的光能轉(zhuǎn)變成電能。這個(gè)轉(zhuǎn)變過程是一個(gè)吸收過程，與發(fā)光二極管的自發(fā)輻射過程和激光二極管的受激發(fā)射過程相逆。在光的作用下，半導(dǎo)體材料中低能級上的粒子可以吸收光能而躍遷到高能級；處于高能級上的粒子，也
6、可能的在一定的條件下通過自發(fā)或受激發(fā)射放光而躍遷到低能級。通常，吸收過程和受激輻射過程是同時(shí)存在并互相竟?fàn)?。在光電二極管中，吸收過程占絕對優(yōu)勢，而在發(fā)光器件中，則輻射過程占絕對優(yōu)勢。半導(dǎo)體探測器工作原理8/4/202117PD芯片的基本類型有四種：P-N結(jié)型，PIN型，雪崩型和肖特基型。 通常,P-N結(jié)型光電二極管響應(yīng)時(shí)間慢,一般不采用.PD芯片制作結(jié)構(gòu)：平面工藝，臺面工藝外延片結(jié)構(gòu)8/4/202118外延片清洗PECVDSiO2掩膜層光刻接觸環(huán)接觸環(huán)成型RIE(SiO2)加濕法PECVD（SiO2）淀積絕緣層光刻擴(kuò)散孔RIE(SiO
7、2)刻蝕擴(kuò)散孔MOCVD擴(kuò)散退火PECVD（SiNX）套刻接觸環(huán)RIE(SiNX)光刻電極P面濺射剝離減薄清洗N面濺射合金測試解理工藝流程圖8/4/202119PD芯片示意圖8/4/202120平面工藝PD芯片結(jié)構(gòu)剖面示意圖8/4/202121芯片光電特性8/4/202122半導(dǎo)體材料及工藝設(shè)備8/4/202123MOCVD單層或多層半導(dǎo)體材料的生長（金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積）8/4/202124外延片：半導(dǎo)體芯片制作的原材料8/4/202125等離子去膠機(jī)用于外延片表面的清洗芯片制作工藝中常用設(shè)備介紹8/4/202126勻膠臺：在外延片
8、表面形成厚度均勻的膠膜。8/4/202127光刻機(jī)將勻膠后的外延片放入光刻機(jī)內(nèi)，以設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)為模版經(jīng)過對準(zhǔn)及紫外曝光，然后顯影，在外延片表面形成芯片圖形，以光刻后的圖形為掩膜通過刻蝕、濺射等工藝來達(dá)到我們需要的管芯結(jié)構(gòu)，
