方忠慧芯片工藝及光電特性介紹2/1/20231LD芯片工藝及光電特性2/1/20232半導體激光器具體設計：

根據不同的應用要求需要激光器有許多不同的設計：據光纖通信系統的要求，發射器件一般采用1310nm、1550nm波長的F-P或DFB結構大功率、高線性以及溫度特性好的器件：普通采用InGaAsP/InP材料系MQW有源層設計，如果要求較大溫度范圍內工作的無制冷激光器可以采用AlGaInAs/InP材料系MQW有源層設計；根據應用要求可以制作F-P、DFB結構，根據波導結構可以制作RWG和BH兩種

。2/1/20233半導體激光器（Laserdiodes）利用電子注入后半導體材料發生受激輻射并通過相干光子的諧振放大實現激光的輸出，在調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個基本條件：要有能實現電子和光場相互作用的半導體材料；要有注入能量的泵浦源；要有一個諧振腔并滿足振蕩條件。半導體激光器工作原理2/1/20234

FPDFBRWGBHRWGBHInGaAsP/InPAlGaInAs/InPInGaAsP/InPInGaAsP/InP/AlInAsInGaAsP/InPAlGaInAs/InPAlGaInAs/InPInGaAsP/InP光纖通信用激光器芯片結構分類LD1310nm1550nm1490nm850nm(VCSEL)2/1/20235P-InGaAsContactlayerP-InPContactlayerEtchingStoplayerUpperConfininglayerMQWActiveregionLowerConfininglayerN-InPBufferLayerN-InPSubstrateFPLDWaferDFBLDWaferInGaAsPgratinglayerUpperConfininglayerMQWActiveregionLowerConfininglayerN-InPBufferLayerN-InPSubstrate2/1/20236RWG結構LD效果圖2/1/20237兩種結構的剖面圖RWGBH2/1/20238DFB光柵2/1/20239典型的RWG--F-PLD制作工藝流程2/1/202310典型的RWG--DFBLD制作工藝流程2/1/202311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老化封帽5檢測檢測1MOCVD2/1/202312光電特性1310nmRWG-FPLD1310nmBH-FPLD2/1/202313遠場特性BH-LDRWG-LD2/1/202314光譜特性DFB-LDFP-LD2/1/202315PD芯片工藝及光電特性2/1/202316光電二極管（PD)是一種光電轉換器件，其基本原理是：當光照到PN結上時，被吸收的光能轉變成電能。這個轉變過程是一個吸收過程，與發光二極管的自發輻射過程和激光二極管的受激發射過程相逆。在光的作用下，半導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，也可能的在一定的條件下通過自發或受激發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存在并互相竟爭。在光電二極管中，吸收過程占絕對優勢，而在發光器件中，則輻射過程占絕對優勢。

半導體探測器工作原理2/1/202317PD芯片的基本類型有四種：

P-N結型，PIN型，雪崩型和肖特基型。

通常,P-N結型光電二極管響應時間慢,一般不采用.PD芯片制作結構：平面工藝，臺面工藝

外延片結構2/1/202318

外延片清洗PECVDSiO2掩膜層光刻接觸環接觸環成型RIE(SiO2)加濕法PECVD（SiO2）淀積絕緣層光刻擴散孔RIE(SiO2)刻蝕擴散孔MOCVD擴散退火

PECVD（SiNX）套刻接觸環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2/1/202319PD芯片示意圖2/1/202320平面工藝PD芯片結構剖面示意圖2/1/202321芯片光電特性2/1/202322半導體材料及工藝設備2/1/202323MOCVD單層或多層半導體材料的生長（金屬有機化學氣相沉積）2/1/202324外延片：半導體芯片制作的原材料2/1/202325等離子去膠機用于外延片表面的清洗芯片制作工藝中常用設備介紹2/1/202326勻膠臺：在外延片表面形成厚度均勻的膠膜。2/1/202327光刻機

將勻膠后的外延片放入光刻機內，以設計的結構為模版經過對準及紫外曝光，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、濺射等工藝來達到我們需要的管芯結構，光刻是管芯制作中使用最多的工藝。2/1/202328全息曝光光柵制作系統DFB激光器制作工藝中均勻光柵的制作2/1/202329PECVD（等離子增強化學氣相外延）其作用是在外延片上沉積介質膜（如二氧化硅，氮化硅）。

PECVD（等離子增強化學氣相沉積）2/1/202330RIE（反應離子刻蝕）它的作用主要是在外延片的介質膜上刻蝕圖形或將光刻后的圖形通過刻蝕的方法轉移到外延片上。

RIE（反應離子刻蝕）2/1/202331

橢偏儀的主要作用是測量外延片表面沉積的介質膜(SiO2,SiNx)生產質量（厚度及折射率是否匹配）。

橢偏儀2/1/202332濺射機

濺射機的主要作用是在外延片的上下兩個表面（p/n)沉積金屬接觸層（電極）。

2/1/202333磨片機在制作N面電極前將外延片減薄要求的厚度。2/1/202334

制作完P/N兩面金屬電極后，對芯片進行快速熱處理的方式稱為合金，有利于形成平滑的接觸面和良好的粘附特性，目的是為了使管芯形成良好的歐姆接觸特性。合金爐2/1/202335制作工藝完成后的外延片（未進行解理前的管芯）形貌LD芯片PD芯片2/1/202336劃片機：用于解理尺寸規格一致的芯片。2/1/202337管芯解理LDbarchip作鍍膜處理鍍膜后檢測合格作封裝2/1/202338管芯解理PD2/1/202339P-I-V測試儀：主要用于L