專利名稱：集成調(diào)制器-激光器結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于例如光纖通信的集成調(diào)制器-激光器結(jié)構(gòu)。具體地說，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的開發(fā)特別注意到了它在生產(chǎn)與分布反饋(DFB)激光器集成的脊形結(jié)構(gòu)電吸收調(diào)制器(EAM)中的可能應(yīng)用。
背景技術(shù)：
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所謂的EAM-DFB結(jié)構(gòu)包括與分布反饋激光器集成的電吸收調(diào)制器，對(duì)于具有1300nm-1500nm區(qū)域的工作波長(zhǎng)和通常10Gb/s左右工作速率的10_30km以太網(wǎng)和低線性調(diào)頻脈沖40-80km 0C192應(yīng)用，EAM-DFB結(jié)構(gòu)是一種理想的選擇。在這樣的工作條件下，寄生電容是關(guān)鍵的參數(shù)。實(shí)際上，寄生電容限制了被認(rèn)為是用于大量生產(chǎn)的最合適結(jié)構(gòu)的脊形器件結(jié)構(gòu)的性能。目前采用的現(xiàn)有裝置僅在結(jié)構(gòu)中的金屬襯墊下包括厚介質(zhì)膜(SiO2或SiNx)。介質(zhì)膜必須很厚以減小EAM寄生電容。但是，這種方案具有這樣的固有限制，即由于很厚的介質(zhì)膜導(dǎo)致了器件制造期間處理難度增大和器件性能降低。聚酰胺也被用來替換介質(zhì)膜。采用聚酰胺膜可以將寄生電容減至最小。這種方案的根本缺點(diǎn)涉及到制造復(fù)雜性和芯片成本。另外，關(guān)鍵是將金屬部分粘接到聚酰胺膜上，這可能引起器件可靠性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要可以從根本上解決上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的固有缺點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的目的是提供這樣的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求中所述特征的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上述目的。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的制造過程。權(quán)利要求是本發(fā)明的技術(shù)公開內(nèi)容的必要部分。簡(jiǎn)單地說，本文所述結(jié)構(gòu)通過將金屬焊盤定位在局部半絕緣層島上，為減小寄生電容的問題提供了一種簡(jiǎn)單的解決方案。介質(zhì)膜下方存在半絕緣層大大減小了寄生電容，介質(zhì)膜的厚度不再是關(guān)鍵的參數(shù)。相關(guān)處理并未對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的集成脊形結(jié)構(gòu)處理進(jìn)行明顯更改。半絕緣層是在標(biāo)準(zhǔn)的處理過程中在平表面上生長(zhǎng)的；然后刻蝕去這個(gè)層，只留下孤立的島。最后，EAM金屬焊盤對(duì)準(zhǔn)這些局部島并以其為中心。整個(gè)制造過程只使用了標(biāo)準(zhǔn)處理，因此既保證了低成本，又保證了期望的器件性能。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例不將Fe-InP(或其他半絕緣材料)層用于側(cè)向限制，而僅用于減小EAM寄生電容。這意味著只在EAM焊盤的位置處產(chǎn)生和使用局部Fe-InP島。這種結(jié)構(gòu)具有可以代替聚酰胺膜的優(yōu)點(diǎn)(因此沒有了與之相關(guān)的固有缺點(diǎn))。相關(guān)的處理方法對(duì)傳統(tǒng)EAM-DFB垂直脊(或倒脊形)集成制造處理只進(jìn)行了很小的改動(dòng)。


現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，說明僅作為示例。其中圖I到圖9圖示了制造此處所述電路結(jié)構(gòu)的連續(xù)步驟，其中圖4和圖5分別對(duì)應(yīng)于沿圖3的A-A’和B-B’線看去的剖視圖，圖10是圖I到圖9所示步驟的結(jié)果產(chǎn)生的器件的芯片表面圖，其中標(biāo)出了整個(gè)DFB和EAM部分，圖11是沿圖10的C-C’線看去的剖視圖，圖12到圖14示出了此處所述電路結(jié)構(gòu)的可替換實(shí)施例?！?br> 具體實(shí)施例方式盡管這里對(duì)此處所述結(jié)構(gòu)的某些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述將主要參考垂直側(cè)壁結(jié)構(gòu)(在某些情況下也參考倒脊形結(jié)構(gòu))，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以迅速想到，此處所述方案可以適用于需要低寄生電容的任何類型集成結(jié)構(gòu)。這與實(shí)際使用的有源材料類型(塊材、MQW、InGaAsP系統(tǒng)、或者含鋁或含氮系統(tǒng))、波導(dǎo)(直的、彎曲的)、波導(dǎo)外形(垂直側(cè)壁或倒脊形)無關(guān)。從這方面來看，本發(fā)明的范圍包括了側(cè)埋式結(jié)構(gòu)(例如半絕緣結(jié)構(gòu)或反向結(jié)阻擋(reverse-junction blocking)結(jié)構(gòu))。作為此處所述處理的第一個(gè)步驟，圖I示出的步驟包括在通常由n-InP襯底組成的襯底10上進(jìn)行半絕緣層的平面生長(zhǎng)。襯底10上方設(shè)有所謂的刻蝕停止InGaAsP層12作為生長(zhǎng)半絕緣層14的基底，半絕緣層14通常由Fe-InP層組成，n-InP層16在Fe-InP層上生長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)明白，圖I基本上是所述層狀結(jié)構(gòu)的垂直剖視圖。圖2示意性圖示了(基本上是平面俯視圖)用于在圖I所示結(jié)構(gòu)中限定不同的半絕緣島狀圖樣的掩模圖樣。具體地說，圖2中，標(biāo)號(hào)20表示條狀或帶狀SiO2掩模圖樣，所述圖樣將用于刻蝕溝槽結(jié)構(gòu)并生長(zhǎng)相應(yīng)的分布反饋(DFB)激光器材料。相反，標(biāo)號(hào)22表示島狀SiO2掩模圖樣，所述圖樣將用于限定電吸收調(diào)制器(EAM)的金屬焊盤接觸區(qū)域。圖3是采用圖2所示掩模圖樣刻蝕對(duì)圖I的結(jié)構(gòu)影響的結(jié)果的示意圖。圖4是沿A-A’線看去的剖視圖，示出了刻蝕的輪廓，DFB激光器的MQW層將要在該輪廓上生長(zhǎng)。同樣，圖5是沿B-B’線看去的剖視刻蝕輪廓，該輪廓上將生長(zhǎng)調(diào)制器層并設(shè)置金屬焊盤。在圖4和圖5中，與圖I中已出現(xiàn)的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)用于指示所示的各個(gè)層。另夕卜，在圖4和圖5中，標(biāo)號(hào)20和22用于指示與圖2所示掩模相應(yīng)的SiO2圖樣。圖6也可以看作與圖4的剖視圖對(duì)應(yīng)。圖6示出了 n-InP緩沖層26、多量子阱(MQff)結(jié)構(gòu)24、p-InP間隔層28、InGaAsP光柵層30和p_InP覆蓋層31的SAG生長(zhǎng)的結(jié)果(由于掩模20的存在，刻蝕處理造成生長(zhǎng)在條狀和帶狀結(jié)構(gòu)附近及它們之間發(fā)生)。如圖7示意性所示，這種SAG生長(zhǎng)處理的結(jié)果明顯延伸到了圖5所示的島狀區(qū)域，在此情況下，標(biāo)號(hào)24指示了電吸收調(diào)制器(EAM)的多量子阱(MQW)層，其成分由于SAG生長(zhǎng)期間掩模圖樣20的存在而與激光器層的成分不同。在SAG生長(zhǎng)之后，通過電子束光刻(EBL)限定DFB光柵，然后通過反應(yīng)離子刻蝕(RIE)刻蝕DFB光柵。最后，圖8和圖9 (同樣與圖4和圖5分別對(duì)應(yīng))不出了在光柵上再生長(zhǎng)一層p-InP包層32，隨后再生長(zhǎng)P-InGaAs觸點(diǎn)層34所得的結(jié)果。與上文討論的所有前面的生長(zhǎng)步驟一樣，這些包層和觸點(diǎn)層是借助于本領(lǐng)域公知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)生長(zhǎng)的，因此這里不必進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖10是芯片表面的立體圖，圖示了上文中討論的各個(gè)步驟以及下面詳細(xì)說明的產(chǎn)生金屬焊盤的步驟所得的結(jié)果。圖10的立體圖主要是為了說明在生產(chǎn)的芯片中存在的下列部件
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—激光器(DFB)部分6，包括脊形結(jié)構(gòu)和金屬焊盤結(jié)構(gòu)36，—調(diào)制器(EAM)部分8，包括脊形結(jié)構(gòu)和金屬焊盤結(jié)構(gòu)38，以及——激光器(DFB)焊盤36，基本上對(duì)應(yīng)于圖2所示各對(duì)帶狀掩模圖樣中一個(gè)的外側(cè)位置，并且——調(diào)制器(EAM)焊盤38，基本上對(duì)應(yīng)于圖2所示島狀圖樣22的位置。圖11是沿C-C’線看去的部分剖視圖，其中詳細(xì)示出了 EAM焊盤38的層結(jié)構(gòu)。已經(jīng)使用了與前面的附圖中已經(jīng)出現(xiàn)的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)來表示圖11中所示的層。應(yīng)當(dāng)明白，為了簡(jiǎn)明起見，圖11中只示出了最重要的層。具體地說,標(biāo)號(hào)40表不沉積在p-InGaAs觸點(diǎn)層34上方的EAM金屬焊盤,它們之間插入了 SiO2絕緣層42。使用與DFB焊盤36完全相似的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)。但是，如圖10中更好地突出顯示的那樣，在二者之間設(shè)置了絕緣區(qū)域44。圖12和圖13是圖11所示結(jié)構(gòu)分別在“凹陷EAM”和“隔離EAM”結(jié)構(gòu)情況下的變形。圖14基本類似于圖10，意在突出顯示芯片上所謂的倒脊形結(jié)構(gòu)，所述芯片包括DFB焊盤36、EAM焊盤38以及絕緣區(qū)域44。圖14的倒脊形集成結(jié)構(gòu)可以借助于公知處理步驟通過采用與上文所述一樣的方法來容易地生產(chǎn)。在任何情況下，制造過程結(jié)束時(shí)，EAM金屬焊盤都與局部島對(duì)準(zhǔn)并以其為中心，所述局部島由局部半絕緣層(Fe-InP)島14組成。因此，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)上面僅作為示例而說明的細(xì)節(jié)和實(shí)施方式進(jìn)行改變，甚至是很大的改變，而不損害本發(fā)明基本原理。
權(quán)利要求
1.一種集成的調(diào)制器-激光器結(jié)構(gòu)，包括 激光源(6)； 與所述激光源(6)集成的電吸收調(diào)制器(8)，其中，所述電吸收調(diào)制器包括 襯底(10)； n-InP緩沖層(26)，布置在所述襯底的上表面上； 多量子阱結(jié)構(gòu)(24)，布置在所述n-InP緩沖層上； 其他層結(jié)構(gòu)，包括包層(32)和觸點(diǎn)層(34)，布置在所述多量子阱結(jié)構(gòu)上； 局部半絕緣層島(14)，其具有上部、下部以及側(cè)部，所述側(cè)部在所述島的上部與下部之間延伸，所述多量子阱結(jié)構(gòu)與所述局部半絕緣島的側(cè)部接觸但不存在于所述局部半絕緣島的正下方； 電吸收調(diào)制器觸點(diǎn)焊盤(38、40)，所述觸點(diǎn)焊盤布置在所述其他層結(jié)構(gòu)上并位于所述局部半絕緣層島(14)上方，使得所述觸點(diǎn)焊盤對(duì)準(zhǔn)所述島并以所述島為中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述激光源(6)是分布反饋激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述激光源包括觸點(diǎn)焊盤(36)，所述電吸收調(diào)制器的觸點(diǎn)焊盤與所述激光源的觸點(diǎn)焊盤(38、36)之間具有絕緣區(qū)域(44)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半絕緣層是Fe-InP層(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)是垂直側(cè)壁脊形結(jié)構(gòu)的形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)是倒脊形結(jié)構(gòu)的形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述其他層結(jié)構(gòu)還包括間隔層(28)、光柵層(30)、覆蓋層(31)和絕緣層(42)。
8.一種包括與激光源(6)集成的電吸收調(diào)制器(8)的結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)方法，所述方法包括 形成所述激光源； 形成所述電吸收調(diào)制器，其中，所述電吸收調(diào)制器包括 襯底(10)； n-InP緩沖層(26)，布置在所述襯底的上表面上； 多量子阱結(jié)構(gòu)(24)，布置在所述n-InP緩沖層上； 其他層結(jié)構(gòu)，包括包層(32)和觸點(diǎn)層(34)，布置在所述多量子阱結(jié)構(gòu)上； 局部半絕緣層島(14)，其具有上部、下部以及側(cè)部，所述側(cè)部在所述島的上部與下部之間延伸，所述多量子阱結(jié)構(gòu)與所述局部半絕緣島的側(cè)部接觸但不存在于所述局部半絕緣島的正下方； 電吸收調(diào)制器觸點(diǎn)焊盤(38、40)，所述觸點(diǎn)焊盤布置在所述其他層結(jié)構(gòu)上并位于所述局部半絕緣層島(14)上方，使得所述觸點(diǎn)焊盤對(duì)準(zhǔn)所述島并以所述島為中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述激光源的步驟包括生產(chǎn)分布反饋激光器的的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，它包括下列步驟 為所述激光源提供接觸焊盤(38、36)，和 在所述電吸收調(diào)制器的接觸焊盤與所述激光源的接觸焊盤(38、36)之間生產(chǎn)絕緣區(qū)域(44)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，它包括以Fe-InP層(14)的形式提供所述半絕緣層的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以垂直側(cè)壁脊形結(jié)構(gòu)的形式提供所述集成結(jié)構(gòu)的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以倒脊形結(jié)構(gòu)的形式提供所述集成結(jié)構(gòu)的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述其他層結(jié)構(gòu)還包括間隔層(28)、光柵層(30)、覆蓋層(31)和絕緣層(42)。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及集成調(diào)制器-激光器結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法。由與激光源(6)集成的電吸收調(diào)制器(8)組成的結(jié)構(gòu)中，電吸收調(diào)制器包括單獨(dú)的金屬觸點(diǎn)焊盤(38)，其中金屬觸點(diǎn)焊盤(38)位于半絕緣層島(14)上，半絕緣層島例如Fe-InP島。
文檔編號(hào)H01S5/20GK102790352SQ20121026069
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者方瑞雨, 瑪茲·羅索, 蓋德·艾伯特·羅格若, 西蒙·科達(dá)特 申請(qǐng)人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司