[發(fā)明專利]長波長微機(jī)械可調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)和制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610067135.5
• 申請日: 2006-04-03
• 公開（公告）號: CN101051162A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳旭明;王小東;譚滿清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: G02F1/21
• 分類號: G02F1/21
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種GaAs基長波長微機(jī)械可調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及制造這種結(jié)構(gòu)的制作工藝和方法。

背景技術(shù)

隨著人們對信息量需求的急劇增長，光網(wǎng)絡(luò)逐漸成為未來信息技術(shù)競爭的制高點(diǎn)。目前光纖通信的單信道速率已經(jīng)高達(dá)40Gb/s，再提高的余地已經(jīng)不大，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的信息需求，WDM(波分復(fù)用)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過WDM技術(shù)，使單根光纖的傳輸容量迅速擴(kuò)大幾十甚至上百倍，是目前突破Tb/s的超大信息容量傳輸?shù)奈ㄒ患夹g(shù)。可調(diào)諧濾波器由于其對一定范圍內(nèi)的特定波長有實(shí)時選擇通過的作用，可以獨(dú)立對信息流進(jìn)行控制和處理，被廣泛地運(yùn)用于WDM系統(tǒng)。微機(jī)械可調(diào)諧濾波器因其突出的寬調(diào)諧、可集成、低成本等特點(diǎn)，已為國際上研究的熱點(diǎn)。

微機(jī)械可調(diào)諧濾波器的基本原理是基于F-P腔干涉，它主要由上下兩個DBR反射鏡和腔構(gòu)成。考慮到于與其它半導(dǎo)體光電子器件的集成，目前研究人員主要在InP和GaAs等光電子材料上研制微機(jī)械可調(diào)諧濾波器。對于微機(jī)械可調(diào)諧濾波器，DBR反射鏡主要采用InP/Air、InGaAsP/InP、GaAs/AlGaAs、Al₂O₃/GaAs、Si/SiO₂、SiO₂/TiO₂等；腔一般是空氣腔，由選擇腐蝕工藝制出。一些微機(jī)械可調(diào)諧濾波器采用InP/Air作為上下DBR反射鏡，只需2.5對InP/Air即可達(dá)到99.9％的反射率，但是這種結(jié)構(gòu)需要腐蝕5層出空氣層，對材料間的應(yīng)力控制、選擇腐蝕工藝提出了很高的要求，易出現(xiàn)粘連現(xiàn)象。也有一些微機(jī)械可調(diào)諧濾波器采用InGaAsP/InP作為下DBR，這種類型的DBR需要40對以上才能達(dá)到99.9％的反射率，這對外延生長是一個不小的難題。還有一些微機(jī)械可調(diào)諧濾波器采用GaAs/AlGaAs作上DBR，這種類型的DBR比較厚，導(dǎo)致調(diào)諧電壓較高，調(diào)諧系數(shù)較小。總之，目前國際上設(shè)計(jì)的濾波器各有各的特色，但也各存在一些局限，比如材料生長困難、工藝難度大、調(diào)諧電壓較高等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種長波長微機(jī)械可調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)和制作方法，具有材料生長容易、工藝簡單、調(diào)諧電壓較高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明一種長波長微機(jī)械可調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括：

一襯底，該襯底為n型砷化鎵襯底；

一緩沖層，該緩沖層制作在襯底上；

一下布拉格反射鏡，該下布拉格反射鏡制作在緩沖層上，是濾波器的下反射鏡；

一n型歐姆接觸層，該n型歐姆接觸層制作在下布拉格反射鏡上，用來制作下電極；

一空氣腔，該空氣腔制作在n型歐姆接觸層上，用于調(diào)諧波長；

一四臂固支梁，該四臂固支梁制作在空氣腔上；

一上布拉格反射鏡，該上布拉格反射鏡制作在四臂固支梁上，是濾波器的上反射鏡；

一p電極，該p電極制作在四臂固支梁的上面；

一n電極，該n電極制作在n型歐姆接觸層的上面。

其中所述的下布拉格反射鏡由23對組合材料組成，每一對組合材料包括砷化鎵和鋁鎵砷；鋁鎵砷與砷化鎵之間的晶格失配小，在砷化鎵襯底上生長砷化鎵/鋁鎵砷布拉格反射鏡應(yīng)力小。

其中所述濾波器結(jié)構(gòu)只需要一個空氣腔。

其中所述四臂固支梁厚度小于1微米，這樣使調(diào)諧系數(shù)高，調(diào)諧電壓低。

其中所述上布拉格反射鏡由3對組合材料組成，每一對組合材料包括二氧化硅和硅；二氧化硅和硅有高的反射帶寬，可以覆蓋整個上布拉格反射鏡的帶寬，不會導(dǎo)致上下布拉格反射鏡對不準(zhǔn)。

其中所述n型歐姆接觸層是n型，四臂固支梁摻硅成為p型，這樣兩者之間就構(gòu)成了一個PN結(jié)；如果給器件加反偏電壓，那么由于靜電吸引，四臂固支梁的中心就會向下彎曲，縮短空氣腔，從而可以調(diào)諧透射波長。

本發(fā)明波長微機(jī)械可調(diào)諧濾波器結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)在砷化鎵襯底上依次生長緩沖層、下布拉格反射鏡、n型歐姆接觸層、制作空氣層所需的鋁鎵砷腐蝕犧牲層和四臂固支梁；

(2)通過光刻工藝形成四臂固支梁的初始圖形，用腐蝕液腐蝕出一定深度的臺面；

(3)采用選擇腐蝕液，選擇腐蝕腐蝕犧牲層的鋁鎵砷而不腐蝕砷化鎵，露出底下的n型歐姆接觸層；

(4)在片子表面涂光刻膠，然后利用光刻版在四個支柱上和臺面下的砷化鎵光刻出p電極和n電極所需的窗口；在片子表面蒸鉻金，然后帶膠剝離，形成p電極和n電極；