CN1787304A - 半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，包括：一衬底，该衬底的一端经电化学腐蚀制作出一多孔硅层；一光纤定位V型槽，该光纤定位V型槽纵向制作在衬底的上面；一光纤终止槽，该光纤终止槽横向制作在衬底的上面；三条金属电极，该三条金属电极制作在多孔硅层之上，形成高频传输用共面波导。利用本发明不仅可以在普通的廉价低阻硅衬底上制备高精度光纤定位V型槽，而且可以在该衬底上制作高频传输用共面波导。无需采用价格昂贵的高阻硅或厚的SiO2介质层；因此该结构能够简化生产工艺，降低生产成本，提高生产效益。
Description
技术领域
本发明属于光电子器件领域，更具体地说是一种新型半导体激光器无源对准耦合与高频封装用的硅基版结构。
背景技术
在光纤通信技术中，主要采用半导体激光器作为信号源。随着激光器芯片制备技术的不断完善，不但激光器芯片的成本大大降低，而且单个激光器芯片的调制频率也已达到10GHZ甚至几十GHZ。目前制约信号源特性和成本的关键因素主要在于封装技术。其挑战在于，一方面要使激光器的光最大程度地耦合到光纤中，另一方面要给激光器提供高频调制信号。对于光的耦合，主要有有源耦合和无源耦合两种方法。其中有源耦合方法使用的设备昂贵，耦合工艺也比较复杂；近年来迅速发展的采用硅V型槽定位的无源对准耦合方法(Electron.Lett.，Vol.31，No.9，P.730，Apr.1995.)具有工艺简单、易于大批量流水作业、生产效率高和成本低的特点，并且硅的微细加工工艺相当成熟，V型槽的精度可以作的相当高，完全可以满足激光器高耦合效率的要求。但在给激光器提供10GHz以上的高频调制信号时，需要通过在基底介质上制备的高频传输共面波导来进行。普通的硅半导体衬底，由于在高频条件下的漏电损耗和电磁耦合损耗，不能直接在上面制作微波传输共面波导。针对这一问题，目前主要有以下两种解决方法：第一种方法是采用高阻硅，例如(IEEETrans.Microwave Theory Tech.，OVol.43，P.705，Apr.1995.)所介绍的方法，高阻硅的电阻率要求高于2500Ω·cm.在这种高阻硅上可以直接制作微波传输共面波导，刻制V型槽和终止槽，制作工艺简单。但高阻硅的成本很高，与大规模低成本生产的初衷不符；第二种方法是在硅衬底上生长一层十几微米厚的SiO2绝缘介质材料，再在这层厚的SiO2介质上制作微波传输共面波导(IEEE Phtonics Technology Letters，Vol.9，No.3，P.306，MARCH 1997)。由于在共面波导与硅衬底之间加入了十几微米厚的SiO2绝缘层，从而大大减少了微波传输损耗；但在硅的表面生长致密的厚SiO2介质层需要很长的时间或需采用昂贵的先进设备，此外，由于SiO2层很厚，会使得V型槽的刻蚀难度加大，精度难以控制，从而对无源耦合效率产生影响。
发明内容
本发明的目的是提出一种新型半导体激光器无源耦合与高频封装用硅基版，该基版采用廉价的低阻硅作为衬底，利用阳极氧化方法在硅衬底的一端制作多孔硅，在多孔硅上制作微波传输共面波导；在硅衬底的另一端和中间制作光纤定位V型槽和光纤终止槽。本方法制备工艺简单，生产效率高，适宜用于批量生产。
本发明一种半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，其特征在于，包括：
一衬底，该衬底的一端经电化学腐蚀制作出一多孔硅层；
一光纤定位V型槽，该光纤定位V型槽纵向制作在衬底的上面；
一光纤终止槽，该光纤终止槽横向制作在衬底的上面；
三条金属电极，该三条金属电极制作在多孔硅层之上，形成高频传输用共面波导。
其中所述的衬底是普通硅衬底。
其中定位V型槽是采用各向异性化学腐蚀的方法制作在衬底上。
其中光纤终止槽是采用各向异性化学腐蚀的方法制作在衬底上。
其中金属电极是采用剥离技术制作在多孔硅层上。
本发明与现有技术相比：
本发明是用多孔硅替代了其中的厚SiO2绝缘介质层，由于多孔硅具有高的绝缘特性和良好的导热性，完全可以替代现有技术中的厚SiO2介质层，起到减少高频微波损耗的目的；此外，本发明由于不涉及厚SiO2层的腐蚀问题，因而不会影响V型槽的制备精度。并且多孔硅的制备工艺十分简单，相比厚SiO2层的制作，成本低，流程时间短。
附图说明
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为本发明的结构示意图。
其中：1为普通低阻硅衬底
2为多孔硅层
3为高频传输用共面波导
4为光纤终止槽
5为光纤定位用V型槽
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，包括：
一衬底1，该衬底1的一端经电化学腐蚀制作出一多孔硅层2，该衬底1是普通硅衬底；
一光纤定位V型槽5，该光纤定位V型槽5纵向制作在衬底1的上面；该定位V型槽5是采用各向异性化学腐蚀的方法制作在衬底1上；
一光纤终止槽4，该光纤终止槽4横向制作在衬底1的上面；该光纤终止槽4是采用各向异性化学腐蚀的方法制作在衬底1上；
三条金属电极3，该三条金属电极3制作在多孔硅层2之上，形成高频传输用共面波导；其中金属电极3是采用剥离技术制作在多孔硅层2上。
下面通过附图简要阐述本发明的制作过程：
在硅衬底1上先生长一掩膜层Si3N4；利用光刻和干法刻蚀的方法除去一端的Si3N4，然后用电化学阳极氧化的方法将硅衬底1在HF溶液中选择腐蚀出多孔硅层2；除去表面上的Si3N4后，重新在整个样片上生长掩膜层Si3N4或者SiO2，然后分别刻出V型槽开口和终止槽开口，利用KOH腐蚀液和硅的各向异性化学腐蚀特点，腐蚀出光纤对准用V型槽5和终止槽4；最后利用溅射剥离和电镀的方法在多孔硅层2上制作共面波导金属电极3。由此，这种简单的新型无源对准耦合与高频封装用硅基版就制作成了。
本发明的显著特点在于：
可以采用廉价的低阻普通硅，通过简单的电化学选择腐蚀就可以在选择区域内制备出多孔硅，由于多孔硅的电阻率高达106Ω-cm，因而可以成为高频传输共面波导的良好传输介质，无需采用高价的高阻硅衬底或者生长几十微米厚的SiO2中间层；工艺简单，成本低廉，有利于规模化生产。
Claims (5)
1.一种半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，其特征在于，包括：
一衬底，该衬底的一端经电化学腐蚀制作出一多孔硅层；
一光纤定位V型槽，该光纤定位V型槽纵向制作在衬底的上面；
一光纤终止槽，该光纤终止槽横向制作在衬底的上面；
三条金属电极，该三条金属电极制作在多孔硅层之上，形成高频传输用共面波导。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，其特征在于，其中所述的衬底是普通硅衬底。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，其特征在于，其中定位V型槽是采用各向异性化学腐蚀的方法制作在衬底上。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，其特征在于，其中光纤终止槽是采用各向异性化学腐蚀的方法制作在衬底上。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版，其特征在于，其中金属电极是采用剥离技术制作在多孔硅层上。
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| CNA2004100099916A CN1787304A (zh) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | 半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版 |
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| CNA2004100099916A Pending CN1787304A (zh) | 2004-12-09 | 2004-12-09 | 半导体激光器无源对准耦合与高频封装用硅基版 |
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| CN (1) | CN1787304A (zh) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN101221267B (zh) * | 2008-01-07 | 2010-06-02 | 浙江大学 | 一种与偏振无关的光纤夹具 |
| CN108539334A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-09-14 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种基于多孔硅的微带硅基微波滤波器及其制造方法 |
| WO2022165900A1 (zh) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | 桂林雷光科技有限公司 | 一种半导体有源与无源集成耦合方法 |
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2004
- 2004-12-09 CN CNA2004100099916A patent/CN1787304A/zh active Pending
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