半導體激光器制造工藝

       首先,制造器件必須選擇好襯底。與形成異質(zhì)結材料的晶格相匹配這是必須考 慮到的(當然有時(shí)也加緩沖層);要選定生長(cháng)面的晶向或偏離一定角度;要有一定 的摻雜濃度;在內部和表面的缺陷密度要低、表面平整、光亮、無(wú)劃痕;要有適當 的厚度用來(lái)保證芯片具有足夠的機械強度。

　　其次是外延生長(cháng),作為制造半導體激光器中的重要主體芯片工藝,它的好壞直 接會(huì )導致終器件的優(yōu)劣和成品率的高低。一般常用的外延生長(cháng)工藝包括:MOCVD、 LPE、MBE等技術(shù)。

　　再次是掩膜。就是在經(jīng)過(guò)光刻后,沉積Si02或Si3N4薄膜,用Si02或Si3N4薄膜 在擴散或腐燭時(shí)起到掩蔽作用。這是半導體常規工藝。由于材料的不同,在不同溫度 下產(chǎn)生的熱腐燭效應不同,而在低溫的條件下則會(huì )減小或者去除這種效應,正因為如 此,沉積薄膜一般都是在低溫條件下進(jìn)行的。

　　第四是腐燭,這一步十分關(guān)鍵,它分干法腐蝕和濕法腐燭兩類(lèi),各有自己的適用 范圍。在設計每個(gè)激光器時(shí),它的結構和選用的材料都會(huì )根據要求的不同有所差異, 腐蝕就是在材料和結構不同的情況下,為了得到所要求各種形狀的加工工藝。常用化 學(xué)刻燭法來(lái)得到形狀各異的V形、正梯形、倒梯形溝槽,或凸起的脊形條、臺階(特 別精細的結構除外)。為了達到對側模的操控,需要對腐燭后的器件再次進(jìn)行外延生 長(cháng),這樣就形成了折射率導引激光器。干法腐蝕主要用做微小尺寸的精細刻蝕。 擴散技術(shù)是半導體器件制造中釆用十分普遍的通用工藝,占有重要地位。它可以 改變半導體材料的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì),從而得到所需要的材料。

　　芯片的減薄與拋光。這步具體是通過(guò)研磨和拋光工藝,減小芯片歐姆接觸 的電阻和減少器件發(fā)熱,去除上述表面損傷層和去除殘余應力。 歐姆接觸的制備又稱(chēng)電極制作,看起來(lái)簡(jiǎn)單但卻是半導體激光器制造中非常關(guān)鍵 的工藝步驟。器件工作時(shí)的產(chǎn)生熱量的大小和功率轉換效率的大小都與歐姆接觸工藝 好壞有關(guān)。盡管目前對GaAs、InP系列的n型、p型材料的歐姆接觸都已有成熟的工 藝,但面對開(kāi)拓很多新波長(cháng)范圍的激光器,起過(guò)高的歐姆接觸電阻率是需要克服的障礙。

　　解理技術(shù)是將加工好的器件芯片分解為單一管芯的需要手工操作技術(shù)很強的工 藝。在具有管芯的襯底減薄后,用金剛石刀或解理機在晶體解理面方向適當用力切壓 就能得到完全平行的F-P腔面。再用金剛石劃片刀和銀垂直于鏡面切割出所設計的單 個(gè)管芯。然后通過(guò)測試,蹄選出良好管芯并擇接到管殼的熱沉上,再用熱壓燥或者超 聲球煙機鍵合上金絲電極。后面進(jìn)行親合封裝就可以得到實(shí)際所需的半導體激光器件。