TWI734567B - 用於產生兆赫輻射的裝置的製造方法 - Google Patents

Abstract

用於產生兆赫輻射的裝置的製造方法包含形成一分布回饋雷射磊晶模組；將對應一第一窗口的分布回饋雷射磊晶模組蝕刻至一預定深度；在對應該第一窗口的分布回饋雷射磊晶模組上形成一砷化鎵銦磊晶層；將對應該一第二窗口的砷化鎵銦磊晶層全部蝕刻掉以露出對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組；分別在該分布回饋雷射磊晶模組的上表面、該砷化鎵銦磊晶層的上表面和對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組之上形成一第一電極、一光柵和一天線；該分布回饋雷射磊晶模組的下表面之上形成一第二電極；及該光柵和該天線之間形成二條金屬線。

Description

用於產生兆赫輻射的裝置的製造方法

本發明是有關於一種裝置的製造方法，尤指一種製造用於產生兆赫輻射的裝置的製造方法。

在現有技術中，要產生兆赫輻射的流程通常包含利用二雷射光源產生二雷射光，其中該二雷射光頻率不同；疊加該二雷射光以產生干涉(interference)並形成一個波包(wave packet)；輸入該波包至一光混合器(photomixer)；在該光混合器收到該波包之後，該光混合器會產生一光電流至一天線，其中該光電流為一交流訊號；該天線會根據該光電流輸出該兆赫輻射。因此，現有技術所提供用以執行該流程的裝置必須包含該二雷射光源、該光混合器和該天線。但是由於該裝置並沒有整合該二雷射光源、該光混合器和該天線，所以該裝置的體積較大，而且該二雷射光在傳輸過程中必定有損耗。因此，對於該裝置的設計者而言，如何將該二雷射光源、該光混合器和該天線高度整合以克服上述該裝置的缺點已成為一項重要課題。

本發明的一實施例提供一種製造用於產生兆赫輻射(terahertz)的裝置 的製造方法包含形成一分布回饋雷射(distributed feedback laser,DFB)磊晶模組；根據一第一光阻所定義的一第一窗口，將對應該第一窗口的分布回饋雷射磊晶模組蝕刻至一預定深度；在對應該第一窗口的分布回饋雷射磊晶模組上形成一砷化鎵銦(indium gallium arsenide,InGaAs)磊晶層，其中該砷化鎵銦磊晶層的上表面和該分布回饋雷射磊晶模組的上表面對齊；根據一第二光阻所定義的一第二窗口，將對應該第二窗口的砷化鎵銦磊晶層全部蝕刻掉以露出對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組；分別在該分布回饋雷射磊晶模組的上表面、該砷化鎵銦磊晶層的上表面和對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組之上形成一第一電極、一光柵和一天線；該分布回饋雷射磊晶模組的下表面之上形成一第二電極；及該光柵和該天線之間形成二條金屬線。

在本發明的另一實施例中，該分布回饋雷射磊晶模組包含一N型磷化銦(indium phosphide,InP)層，一量子井，以及一P型磷化銦層，其中該量子井形成在該N型磷化銦層之上，以及該P型磷化銦層形成在該量子井之上。

在本發明的另一實施例中，該預定深度在該N型磷化銦層之中。

在本發明的另一實施例中，該第一光阻和該第二光阻相同或不同。

在本發明的另一實施例中，該第二電極所對應的該分布回饋雷射磊晶模組的下表面是對應該第一電極所對應的該分布回饋雷射磊晶模組的上表面。

在本發明的另一實施例中，該二條金屬線的材質為金(Au)。

在本發明的另一實施例中，該量子井包含用以產生二個模態的雷射光的半導體材料，且該半導體材料是磷化銦鎵砷化物(indium gallium arsenide phosphide,InGaAsP)或銦鎵鋁砷化物(indium gallium aluminum arsenide,InGaAlAs)。

在本發明的另一實施例中，該第一電極的材質為鈦(Ti)或鉑(Pt)或金(Au)。

在本發明的另一實施例中，該第二電極的材質為金(Au)或鍺(Ge)或鎳(Ni)。

在本發明的另一實施例中，該光柵的材質為金(Au)。

在本發明的另一實施例中，該天線的材質為金(Au)。

本發明提供一種產生兆赫輻射的裝置的製造方法。該製造方法可將該裝置中的二雷射光源、一光混合器及一天線整合成單一元件。因此，相較於現有技術，因為該製造方法可將該裝置整合為單一元件，所以本發明可有效解決現有技術體積較大以及損耗較多的缺點。

10:分布回饋雷射磊晶模組

21:第一窗口

22:第二窗口

100:N型磷化銦層

102:量子井

104:P型磷化銦層

200-216:步驟

300:砷化鎵銦磊晶層

501:第一電極

502:第二電極

504:光柵

505:二條金屬線

506:天線

1000:用於產生兆赫輻射的裝置

第1A圖是本發明的第一實施例所公開的一種用於產生兆赫輻射的裝置的側視圖 的示意圖。

第1B圖是說明用於產生兆赫輻射的裝置的俯視圖的示意圖。

第2圖是本發明的第二實施例所公開的一種製造用於產生兆赫輻射的裝置的製造方法的流程圖。

第3圖是利用側視圖說明第2圖的製造方法的示意圖。

第4圖是利用俯視圖說明第2圖的製造方法的示意圖。

請參照第1A、1B圖，第1A圖是本發明的第一實施例所公開的一種用於產生兆赫輻射(terahertz)的裝置1000的側視圖的示意圖，以及第1B圖是說明裝置1000的俯視圖的示意圖。如第1A圖所示，裝置1000包含一分布回饋雷射(distributed feedback laser,DFB)磊晶模組10、一砷化鎵銦(indium gallium arsenide,InGaAs)磊晶層300、一第一電極501、一光柵504、一天線506、一第二電極502和二條金屬線505。分布回饋雷射磊晶模組10包含一N型磷化銦(indium phosphide,InP)層100，一量子井102，以及一P型磷化銦層104，其中量子井102形成在N型磷化銦層100之上，以及P型磷化銦層104形成在量子井102之上。另外，量子井102包含用以產生二個模態(也就是二個波長)的雷射光的半導體材料，且該半導體材料是磷化銦鎵砷化物(indium gallium arsenide phosphide,InGaAsP)或銦鎵鋁砷化物(indium gallium aluminum arsenide,InGaAlAs)。另外，第一電極501的材質為鈦(Ti)或鉑(Pt)或金(Au)，第二電極502的材質為金(Au)或鍺(Ge)或鎳(Ni)，光柵504的材質為金(Au)，天線506的材質為金(Au)，且二條金屬線505的材質為金(Au)。

請參照第2圖，第2圖是本發明的第二實施例所公開的一種製造用於產生兆赫輻射的裝置1000的製造方法的流程圖，其中第2圖的製造方法可參照第3、4圖，第3圖是利用側視圖說明第2圖的製造方法的示意圖，以及第4圖是利用俯視圖說明第2圖的製造方法的示意圖。另外，第3(a)-3(g)圖分別對應於第2圖中的步驟202-步驟214，以及第4(a)-4(g)圖分別對應於第2圖中的步驟202-步驟214。第2圖的製造方法的詳細步驟如下：步驟200：開始；步驟202：形成一分布回饋雷射磊晶模組10；步驟204：根據一第一光阻所定義的一第一窗口21，將對應第一窗口21的分布回饋雷射磊晶模組10蝕刻至一預定深度；步驟206：在對應第一窗口21的分布回饋雷射磊晶模組10上形成一砷化鎵銦磊晶層300；步驟208：根據一第二光阻所定義的一第二窗口22，將對應第二窗口22的砷化鎵銦磊晶層300全部蝕刻掉以露出對應第二窗口22的分布回饋雷射磊晶模組10；步驟210：分別在分布回饋雷射磊晶模組10的上表面、砷化鎵銦磊晶層300的上表面和對應第二窗口22的分布回饋雷射磊晶模組10之上形成一第一電極501、一光柵504和一天線506；步驟212：在分布回饋雷射磊晶模組10的下表面形成一第二電極502；步驟214：在光柵504和天線506之間形成二條金屬線505；步驟216：結束。

在步驟202中，如第3(a)圖以及第4(a)圖所示，形成分布回饋雷射磊晶模組10的方法是本發明領域具有熟知技藝者所熟知，在此不再贅述。

在步驟204中，如第3(b)圖以及第4(b)圖所示，該預定深度在N型磷化銦層100之中。

在步驟206中，如第3(c)圖以及第4(c)圖所示，在對應第一窗口21的分布回饋雷射磊晶模組10(也就是N型磷化銦層100)上形成砷化鎵銦磊晶層300，其中砷化鎵銦磊晶層300的上表面和分布回饋雷射磊晶模組10的上表面對齊。

在步驟208中，如第3(d)圖以及第4(d)圖所示，根據該第二光阻所定義的第二窗口22，將對應第二窗口22的砷化鎵銦磊晶層300全部蝕刻掉以露出對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組10(也就是N型磷化銦層100)，其中該第一光阻和該第二光阻相同或不同。

在步驟210中，如第3(e)圖以及第4(e)圖所示，分別在分布回饋雷射磊晶模組10的上表面、砷化鎵銦磊晶層300的上表面和對應第二窗口22的分布回饋雷射磊晶模組10之上形成第一電極501、光柵504和天線506。

在步驟212中，如第3(f)圖以及第4(f)圖所示，在分布回饋雷射磊晶模組10的下表面之上形成第二電極502，其中第二電極502所對應的分布回饋雷射磊晶模組10的下表面是對應第一電極501所對應的分布回饋雷射磊晶模組10的上表面。

在步驟214中，如第3(g)圖以及第4(g)圖所示，在光柵504和天線506之間形成二條金屬線505。

請再參照第1A、1B圖。在裝置1000中，非對應第一窗口21和第二窗口22的分布回饋雷射磊晶模組10可比擬為一雙模的分布回饋雷射(也就是二雷射光源)。在第一電極501和第二電極502之間施加一電流後，該電流會輸入至非對應第一窗口21和第二窗口22的分布回饋雷射磊晶模組10以使非對應第一窗口21和第二窗口22的分布回饋雷射磊晶模組10產生包含該二個模態(也就是該二個波長)的雷射光，其中包含該二個模態的雷射光被輸入至對應於第一窗口21且非對應第二窗口22的砷化鎵銦磊晶層300。因為砷化鎵銦磊晶層300是一光導體(photoconductor)，所以砷化鎵銦磊晶層300可將該包含二個模態的雷射光轉化成一光電流，且光柵504可捕捉該光電流並經由二條金屬線505傳送該光電流至天線506。然後，天線506可將該光電流轉變成該兆赫輻射，且輸出該兆赫輻射。另外，對應於第一窗口21且非對應第二窗口22的砷化鎵銦磊晶層300和光柵504可比擬為一光混合器(photomixer)。

另外，因為第4圖是利用俯視圖說明第2圖的製造方法的示意圖，所以第4(a)圖只顯示P型磷化銦層104。在第4(b)圖中，因為對應第一窗口21的P型磷化銦層104以及對應第一窗口21的量子井102都被全部蝕刻掉，所以露出對應第一窗口21的N型磷化銦層100。在第4(d)圖中，因為對應第二窗口22的砷化鎵銦磊晶層300全部被蝕刻掉，所以露出對應第二窗口22的N型磷化銦層100。在第4(f)圖中，因為在分布回饋雷射磊晶模組10的下表面之上形成第二電極502，其中第二電極502所對應的分布回饋雷射磊晶模組10的下表面是對應第一電極501所對應的分布回饋雷射磊晶模組10的上表面，所以在第4(f)圖無法看見第二電極502。

綜上所述，本發明所提供產生兆赫輻射的裝置的製造方法可將該二雷射光源、該光混合器及該天線整合成單一元件。因此，相較於現有技術，因為該製造方法可將該裝置整合為為單一元件，所以本發明可有效解決現有技術體積較大以及損耗較多的缺點。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10:分布回饋雷射磊晶模組

21:第一窗口

22:第二窗口

100:N型磷化銦層

102:量子井

104:P型磷化銦層

300:砷化鎵銦磊晶層

501:第一電極

502:第二電極

504:光柵

505:二條金屬線

506:天線

1000:用於產生兆赫輻射的裝置

Claims (13)

1. 一種製造用於產生兆赫輻射(terahertz)的裝置的製造方法，包含：形成一分布回饋雷射(distributed feedback laser,DFB)磊晶模組；根據一第一光阻所定義的一第一窗口，將對應該第一窗口的分布回饋雷射磊晶模組蝕刻至一預定深度；在對應該第一窗口的分布回饋雷射磊晶模組上形成一砷化鎵銦(indium gallium arsenide,InGaAs)磊晶層，其中該砷化鎵銦磊晶層的上表面和該分布回饋雷射磊晶模組的上表面對齊；根據一第二光阻所定義的一第二窗口，將對應該第二窗口的砷化鎵銦磊晶層全部蝕刻掉以露出對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組；分別在該分布回饋雷射磊晶模組的上表面、該砷化鎵銦磊晶層的上表面和對應該第二窗口的分布回饋雷射磊晶模組之上形成一第一電極、一光柵和一天線；在該分布回饋雷射磊晶模組的下表面之上形成一第二電極；及在該光柵和該天線之間形成二條金屬線。
2. 如請求項1所述的製造方法，其中該分布回饋雷射磊晶模組包含一N型磷化銦(indium phosphide,InP)層，一量子井，以及一P型磷化銦層，其中該量子井形成在該N型磷化銦層之上，以及該P型磷化銦層形成在該量子井之上。
3. 如請求項2所述的製造方法，其中該預定深度在該N型磷化銦層之中。
4. 如請求項2所述的製造方法，其中該量子井包含用以產生二個模態的雷射光的半導體材料，且該半導體材料是磷化銦鎵砷化物(indium gallium arsenide phosphide,InGaAsP)或銦鎵鋁砷化物(indium gallium aluminum arsenide,InGaAlAs)。
5. 如請求項1所述的製造方法，其中該第一光阻和該第二光阻相同或不同。
6. 如請求項1所述的製造方法，其中該二條金屬線的材質為金(Au)。
7. 如請求項1所述的製造方法，其中該第一電極的材質為鈦(Ti)或鉑(Pt)或金(Au)。
8. 如請求項1所述的製造方法，其中該第二電極的材質為金(Au)或鍺(Ge)或鎳(Ni)。
9. 如請求項1所述的製造方法，其中該光柵的材質為金(Au)。
10. 如請求項1所述的製造方法，其中該天線的材質為金(Au)。
11. 一種用於產生兆赫輻射的裝置，包含：一分布回饋雷射(distributed feedback laser,DFB)磊晶模組；一光混合器(photomixer)，形成在該分布回饋雷射磊晶模組中的一預定深度；一天線，形成在該分布回饋雷射磊晶模組中的該預定深度； 二條金屬線，形成在該光混合器和該天線之間；及一第一電極和一第二電極，分別形成在該分布回饋雷射磊晶模組對稱的上表面和下表面上，其中該上表面和該下表面並非對應該光混合器和該天線。
12. 如請求項11所述的用於產生兆赫輻射的裝置，其中該分布回饋雷射磊晶模組包含：一N型磷化銦(indium phosphide,InP)層；一量子井；及一P型磷化銦層，其中該量子井形成在該N型磷化銦層之上，該P型磷化銦層形成在該量子井之上，以及該預定深度在該N型磷化銦層之中；其中在該第一電極和該第二電極之間施加一電流後，該電流會輸入至非對應該光混合器和該天線的該分布回饋雷射磊晶模組以使該量子井產生包含二個波長的雷射光。
13. 如請求項11所述的用於產生兆赫輻射的裝置，其中該光混合器包含：一光柵；及一砷化鎵銦磊晶層，其中該光柵形成在該砷化鎵銦磊晶層的上表面，該砷化鎵銦磊晶層的上表面和該分布回饋雷射磊晶模組的上表面對齊；其中該砷化鎵銦磊晶層是用以將該分布回饋雷射磊晶模組產生的包含二個模態的雷射光轉化成一光電流，該光柵是用以捕捉該光電流並經由該二條金屬線傳送該光電流至該天線，且該天線是用以將該光電流轉變成該兆赫輻射並輸出該兆赫輻射。

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