專利名稱：半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子器件領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是一種新型半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用的硅基版結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在光纖通信技術(shù)中，主要采用半導(dǎo)體激光器作為信號(hào)源。隨著激光器芯片制備技術(shù)的不斷完善，不但激光器芯片的成本大大降低，而且單個(gè)激光器芯片的調(diào)制頻率也已達(dá)到10GHZ甚至幾十GHZ。目前制約信號(hào)源特性和成本的關(guān)鍵因素主要在于封裝技術(shù)。其挑戰(zhàn)在于，一方面要使激光器的光最大程度地耦合到光纖中，另一方面要給激光器提供高頻調(diào)制信號(hào)。對(duì)于光的耦合，主要有有源耦合和無(wú)源耦合兩種方法。其中有源耦合方法使用的設(shè)備昂貴，耦合工藝也比較復(fù)雜；近年來(lái)迅速發(fā)展的采用硅V型槽定位的無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合方法(Electron.Lett.，Vol.31，No.9，P.730，Apr.1995.)具有工藝簡(jiǎn)單、易于大批量流水作業(yè)、生產(chǎn)效率高和成本低的特點(diǎn)，并且硅的微細(xì)加工工藝相當(dāng)成熟，V型槽的精度可以作的相當(dāng)高，完全可以滿足激光器高耦合效率的要求。但在給激光器提供10GHz以上的高頻調(diào)制信號(hào)時(shí)，需要通過(guò)在基底介質(zhì)上制備的高頻傳輸共面波導(dǎo)來(lái)進(jìn)行。普通的硅半導(dǎo)體襯底，由于在高頻條件下的漏電損耗和電磁耦合損耗，不能直接在上面制作微波傳輸共面波導(dǎo)。針對(duì)這一問(wèn)題，目前主要有以下兩種解決方法第一種方法是采用高阻硅，例如(IEEETrans.Microwave Theory Tech.，OVol.43，P.705，Apr.1995.)所介紹的方法，高阻硅的電阻率要求高于2500Ω·cm.在這種高阻硅上可以直接制作微波傳輸共面波導(dǎo)，刻制V型槽和終止槽，制作工藝簡(jiǎn)單。但高阻硅的成本很高，與大規(guī)模低成本生產(chǎn)的初衷不符；第二種方法是在硅襯底上生長(zhǎng)一層十幾微米厚的SiO2絕緣介質(zhì)材料，再在這層厚的SiO2介質(zhì)上制作微波傳輸共面波導(dǎo)(IEEE Phtonics Technology Letters，Vol.9，No.3，P.306，MARCH 1997)。由于在共面波導(dǎo)與硅襯底之間加入了十幾微米厚的SiO2絕緣層，從而大大減少了微波傳輸損耗；但在硅的表面生長(zhǎng)致密的厚SiO2介質(zhì)層需要很長(zhǎng)的時(shí)間或需采用昂貴的先進(jìn)設(shè)備，此外，由于SiO2層很厚，會(huì)使得V型槽的刻蝕難度加大，精度難以控制，從而對(duì)無(wú)源耦合效率產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種新型半導(dǎo)體激光器無(wú)源耦合與高頻封裝用硅基版，該基版采用廉價(jià)的低阻硅作為襯底，利用陽(yáng)極氧化方法在硅襯底的一端制作多孔硅，在多孔硅上制作微波傳輸共面波導(dǎo)；在硅襯底的另一端和中間制作光纖定位V型槽和光纖終止槽。本方法制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適宜用于批量生產(chǎn)。
本發(fā)明一種半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，其特征在于，包括一襯底，該襯底的一端經(jīng)電化學(xué)腐蝕制作出一多孔硅層；一光纖定位V型槽，該光纖定位V型槽縱向制作在襯底的上面；一光纖終止槽，該光纖終止槽橫向制作在襯底的上面；三條金屬電極，該三條金屬電極制作在多孔硅層之上，形成高頻傳輸用共面波導(dǎo)。
其中所述的襯底是普通硅襯底。
其中定位V型槽是采用各向異性化學(xué)腐蝕的方法制作在襯底上。
其中光纖終止槽是采用各向異性化學(xué)腐蝕的方法制作在襯底上。
其中金屬電極是采用剝離技術(shù)制作在多孔硅層上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明是用多孔硅替代了其中的厚SiO2絕緣介質(zhì)層，由于多孔硅具有高的絕緣特性和良好的導(dǎo)熱性，完全可以替代現(xiàn)有技術(shù)中的厚SiO2介質(zhì)層，起到減少高頻微波損耗的目的；此外，本發(fā)明由于不涉及厚SiO2層的腐蝕問(wèn)題，因而不會(huì)影響V型槽的制備精度。并且多孔硅的制備工藝十分簡(jiǎn)單，相比厚SiO2層的制作，成本低，流程時(shí)間短。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1為普通低阻硅襯底2為多孔硅層3為高頻傳輸用共面波導(dǎo)4為光纖終止槽5為光纖定位用V型槽具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，包括一襯底1，該襯底1的一端經(jīng)電化學(xué)腐蝕制作出一多孔硅層2，該襯底1是普通硅襯底；一光纖定位V型槽5，該光纖定位V型槽5縱向制作在襯底1的上面；該定位V型槽5是采用各向異性化學(xué)腐蝕的方法制作在襯底1上；一光纖終止槽4，該光纖終止槽4橫向制作在襯底1的上面；該光纖終止槽4是采用各向異性化學(xué)腐蝕的方法制作在襯底1上；三條金屬電極3，該三條金屬電極3制作在多孔硅層2之上，形成高頻傳輸用共面波導(dǎo)；其中金屬電極3是采用剝離技術(shù)制作在多孔硅層2上。
下面通過(guò)附圖簡(jiǎn)要闡述本發(fā)明的制作過(guò)程在硅襯底1上先生長(zhǎng)一掩膜層Si3N4；利用光刻和干法刻蝕的方法除去一端的Si3N4，然后用電化學(xué)陽(yáng)極氧化的方法將硅襯底1在HF溶液中選擇腐蝕出多孔硅層2；除去表面上的Si3N4后，重新在整個(gè)樣片上生長(zhǎng)掩膜層Si3N4或者SiO2，然后分別刻出V型槽開(kāi)口和終止槽開(kāi)口，利用KOH腐蝕液和硅的各向異性化學(xué)腐蝕特點(diǎn)，腐蝕出光纖對(duì)準(zhǔn)用V型槽5和終止槽4；最后利用濺射剝離和電鍍的方法在多孔硅層2上制作共面波導(dǎo)金屬電極3。由此，這種簡(jiǎn)單的新型無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版就制作成了。
本發(fā)明的顯著特點(diǎn)在于可以采用廉價(jià)的低阻普通硅，通過(guò)簡(jiǎn)單的電化學(xué)選擇腐蝕就可以在選擇區(qū)域內(nèi)制備出多孔硅，由于多孔硅的電阻率高達(dá)106Ω-cm，因而可以成為高頻傳輸共面波導(dǎo)的良好傳輸介質(zhì)，無(wú)需采用高價(jià)的高阻硅襯底或者生長(zhǎng)幾十微米厚的SiO2中間層；工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，有利于規(guī)?；a(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，其特征在于，包括一襯底，該襯底的一端經(jīng)電化學(xué)腐蝕制作出一多孔硅層；一光纖定位V型槽，該光纖定位V型槽縱向制作在襯底的上面；一光纖終止槽，該光纖終止槽橫向制作在襯底的上面；三條金屬電極，該三條金屬電極制作在多孔硅層之上，形成高頻傳輸用共面波導(dǎo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，其特征在于，其中所述的襯底是普通硅襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，其特征在于，其中定位V型槽是采用各向異性化學(xué)腐蝕的方法制作在襯底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，其特征在于，其中光纖終止槽是采用各向異性化學(xué)腐蝕的方法制作在襯底上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，其特征在于，其中金屬電極是采用剝離技術(shù)制作在多孔硅層上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合與高頻封裝用硅基版，包括一襯底，該襯底的一端經(jīng)電化學(xué)腐蝕制作出一多孔硅層；一光纖定位V型槽，該光纖定位V型槽縱向制作在襯底的上面；一光纖終止槽，該光纖終止槽橫向制作在襯底的上面；三條金屬電極，該三條金屬電極制作在多孔硅層之上，形成高頻傳輸用共面波導(dǎo)。利用本發(fā)明不僅可以在普通的廉價(jià)低阻硅襯底上制備高精度光纖定位V型槽，而且可以在該襯底上制作高頻傳輸用共面波導(dǎo)。無(wú)需采用價(jià)格昂貴的高阻硅或厚的SiO
文檔編號(hào)H04B10/02GK1787304SQ20041000999
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者楊華, 朱洪亮, 趙玲娟, 王圩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所