一种激光芯片的制备方法与流程

本公开涉及光纤通信，尤其涉及一种激光芯片的制备方法。

背景技术：

1、随着传统数据中心逐渐向大规模云数据中心演进，云计算服务商对核心网络的传输能力提出了极高要求，400g及以上激光芯片广泛应用于数据中心内部服务器与交换机、交换机与交换机之间的高速数据交换，满足高密度的数据吞吐需求。

2、在400g以上的应用场景中，激光器和调制器的集成光芯片，其调制带宽需要达到78ghz以上。集成光芯片在p层，即p-inp层采用渐变掺杂工艺，不同的渐变掺杂工艺会使得垂直晶圆方向的体电阻发生变化，而该体电阻会严重影响调制器的调制带宽。

技术实现思路

1、本公开提供了一种激光芯片的制备方法，通过同步制备测试器件，解决了无法对调制器在垂直晶圆方向的体电阻进行评估的问题。

2、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，包括：

3、在半绝缘衬底上方生长n-inp层和第一量子阱层，将第一量子阱层的预设区域进行刻蚀并对接生长第二量子阱层，在第一量子阱层和第二量子阱层上方依次生长p-inp层和ingaas接触层；

4、生长sinx掩膜层，并在第一区域、第二区域和第三区域分别对sinx掩膜层进行刻蚀，得到sinx掩膜，在第一区域内将sinx掩膜的两侧向下刻蚀至第一量子阱层上方，第一区域位于第一量子阱层上方，用于制备激光芯片的激光器，第二区域和第三区域位于第二量子阱层上方，第二区域用于制备激光芯片的调制器，第三区域用于制备激光芯片的测试器件；

5、在第一区域、第二区域内分别将各预设子区域刻蚀至n-inp层内，在第三区域内以sinx掩膜为掩膜刻蚀至n-inp层内，以形成柱状体；

6、生长sio2掩膜层，在第二区域内的预设位置腐蚀sio2掩膜层，在第三区域内腐蚀第三子区域的sio2掩膜层，得到位于柱状体顶部的第二sio2子掩膜和位于柱状体两侧的第一sio2子掩膜和第三sio2子掩膜；

7、在第二区域、第三区域以sio2掩膜层作为掩膜刻蚀至半绝缘衬底内；

8、去除sio2掩膜层和sinx掩膜层，生长sio2垫块层，腐蚀sio2垫块层，以在第二区域内除预设位置之外、在第一区域去除sio2垫块层，以及在第三子区域周围形成第一sio2垫块、第二sio2垫块、第三sio2垫块和第四sio2垫块，生长sio2钝化层；

9、在第一区域和第二区域刻蚀sio2钝化层并制备p面电极和n面电极，并在柱状体的顶部刻蚀sio2钝化层并制备第二电极，在柱状体的两侧刻蚀sio2钝化层并制备第一电极和第三电极；

10、在第二区域制备第一空气桥，在第三区域制备第二空气桥和焊盘，焊盘位于各垫块上，第二空气桥包括第一子桥、第二子桥和第三子桥，第一子桥用于连接第一sio2垫块上的焊盘与第一电极，第二子桥用于连接第二sio2垫块上的焊盘、第二电极和第四sio2垫块上的焊盘，第三子桥用于连接第三sio2垫块上的焊盘与第三电极。

11、上述技术方案具有如下有益效果：本公开通过在半绝缘衬底上方生长n-inp层和第一量子阱层，将第一量子阱层的预设区域进行刻蚀并对接生长第二量子阱层，在第二量子阱层和第一量子阱层上方依次生长p-inp层和ingaas接触层，然后分区域分别完成激光器、调制器和测试器件的制备，实现了在同一晶圆上同步制备激光器、调制器和测试器件。测试器件和调制器具有相同的外延结构，使得测试器件在垂直晶圆方向上的体电阻能够反映调制器在垂直晶圆方向上的体电阻，测试器件包括经刻蚀后得到的柱状体，柱状体的顶部及两侧设置了电极，并构建了连接各电极的空气桥和焊盘，使得测试器件可用于测量垂直晶圆方向上的体电阻，由于测试器件的柱状体以及两侧用于设置电极的位置面积较小，因此能够大幅减少电流横向扩散，提高了体电阻测量的准确性。

12、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，第三子区域为包含第二区域的sinx掩膜且sinx掩膜位于中心的条形区域。

13、上述技术方案具有如下有益效果：第三子区域为包含第二区域的sinx掩膜且sinx掩膜位于中心的条形区域，面积较小，能够进一步限制电流横向扩散，提升体电阻测量的精确度，同时有利于空气桥的稳定搭接。

14、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，第三子区域的宽度为第二区域的sinx掩膜的宽度的1.2倍到1.5倍，第三子区域的长度为第二区域的sinx掩膜的宽度的3倍到5倍。

15、上述技术方案具有如下有益效果：第三子区域宽度为第二区域的sinx掩膜的1.2~1.5倍、长度为3~5倍的尺寸设置，既保证了平台结构具有足够的机械稳定性和n面电极布置空间，又避免了第三子区域面积过大造成的横向电流扩散增加，实现了结构可靠性与体电阻准确性的优化平衡。

16、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，第一sio2垫块、第二sio2垫块、第三sio2垫块和第四sio2垫块呈十字交叉分布在柱状体周围。

17、上述技术方案具有如下有益效果：通过将各垫块呈十字交叉分布在柱状体周围，使得各空气桥的走线路径最短且互不交叉，降低了寄生电容和信号串扰，同时保证了焊盘布局的对称性，有利于后续测试探针的稳定接触与信号采集的一致性。

18、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，在第一区域内将sinx掩膜的两侧向下刻蚀至第一量子阱层上方，之前还包括：

19、生长第一掩膜层，并腐蚀第一掩膜层，以在第二区域、第三区域将第一掩膜层全部去除，在第一区域将sinx掩膜两侧预设范围的第一掩膜层去除。

20、上述技术方案具有如下有益效果：通过第一掩膜层的选择性去除，在第一区域仅保留sinx掩膜两侧预设范围以外的第一掩膜层，为后续刻蚀步骤提供了精确的图形化掩蔽基础，提高了刻蚀区域的精准性。

21、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，在第二区域、第一区域内分别将各预设子区域刻蚀至n-inp层内，之前还包括：

22、生长第二掩膜层，并腐蚀第二掩膜层，以在所述第一区域内将第一子区域内的第二掩膜层去除，在所述第二区域内将第二子区域内的第二掩膜层去除，在所述第三区域内将所述第二掩膜层全部去除，其中，所述第二子区域包含所述第二区域的预设子区域。

23、上述技术方案具有如下有益效果：通过第二掩膜层在各区域内的选择性去除，为后续刻蚀步骤提供了精确的图形化掩蔽基础，提高了刻蚀区域的精准性。

24、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，在第二区域、第三区域以sio2掩膜层作为掩膜刻蚀至半绝缘衬底内，包括：

25、在第二区域、第三区域以sio2掩膜层作为掩膜，通过cl2和h2刻蚀至半绝缘衬底内的预设深度。

26、上述技术方案具有如下有益效果：采用cl2和h2混合气体进行深刻蚀并精确控制刻蚀至半绝缘衬底内的预设深度，可以确保包含柱状体的平台结构具有足够的高度进行n面电极的设置，以提高n面电极与平台外侧的隔离效果。

27、一些实施例中，提供一种激光芯片的制备方法，去除sio2掩膜层和sinx掩膜层，包括：

28、通过氢氟酸腐蚀预设时长，以将sio2掩膜层和sinx掩膜层全部腐蚀掉。

29、上述技术方案具有如下有益效果：采用氢氟酸一次性去除所有sio2掩膜层和sinx掩膜层，可以彻底清除前序各步骤积累的掩膜残留，保证后续生长的sio2垫块层的界面质量，提高器件的长期可靠性和电学性能稳定性。