[發明專利]一種硅基微環濾波器與磷化銦基光探測器異質集成單片制作方法

在審

• 申請號: 201610158140.0
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105676368A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 牛斌;顧曉文
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: G02B6/293
• 分類號: G02B6/293;H01L27/144
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

技術領域

本發明屬于集成微波光子器件領域，尤其是一種硅基光子器件與磷化銦基光 子器件異質集成單片制作方法。

背景技術

作為光子技術與射頻微波技術的交叉技術領域，微波光子技術以其獨有的低 損耗、大帶寬、抗干擾能力強等特征，在近年得到快速發展。通過將射頻微波信 號調制在激光上，便可在光頻上實現信號信號產生、調制、濾波、長距離低損耗 傳輸等功能，是引領未來通信行業及雷達、電子戰等軍用領域的關鍵技術。作為 微波光子通信鏈路的接收端，一般需要實現微波濾波、光電轉換功能。微環濾波 器是一種利用微環諧振腔對光頻進行精確選模從而實現光載微波信號濾波的新 型波導型器件，采用絕緣體上硅制作微環濾波器可利用硅基材料低損耗，便于與 CMOS工藝集成的優勢，已成為業界趨勢。而磷化銦材料體系屬于直接帶隙半導 體，并具有較高的電子遷移率，因此采用磷化銦襯底外延材料制作光探測器，可 實現光電轉換功能，將光載微波信號解調回射頻微波信號，并具有高響應、大帶 寬的優勢。

目前的微波光子通信鏈路中，微環濾波器與光探測器通常采用獨立封裝，并 用光纖鏈路連接，導致封裝成本上升、端口耦合損耗增加、微波光子系統體積龐 大等問題，限制了微波光子技術向集成化發展。因此，傳統的制作分立式微環濾 波器與光探測器的方法存在一定的缺點。

發明內容

本發明提出的是一種硅基微環濾波器與磷化銦基光探測器異質集成單片制 作方法，其目的旨在克服傳統分立式微環濾波器與光探測器在封裝成本、耦合損 耗、系統體積等方面的缺陷，將硅基微環濾波器與磷化銦基光探測器單片異質集 成，在異質集成單片上同時實現光載微波信號濾波與光電轉換功能，為集成化微 波光子系統提供器件基礎。

為達到上述目的，本發明可采用如下技術方案：

一種硅基微環濾波器與磷化銦基光探測器異質集成單片制作方法，包括以下 步驟：

1)使用絕緣體上硅材料制作硅基微環濾波器；

2)在硅基微環濾波器上制作鍵合材料；

3)將用于制作光探測器的磷化銦襯底外延材料正面與硅基微環濾波器正面 鍵合；

4)將磷化銦襯底減薄至只留下磷化銦基外延材料；

5)在磷化銦基外延材料上制作出光探測器波導、耦合波導、電極接觸結構；

6)在集成單片正面制作電隔離結構，并制作光探測器電極。

而為達到上述目的，本發明還可采用如下技術方案：

一種硅基微環濾波器與磷化銦基光探測器異質集成單片制作方法，包括以下 步驟：

1)使用絕緣體上硅材料制作硅基微環濾波器；并在磷化銦襯底外延材料上 制作波導型光探測器；

2)在硅基微環濾波器上制作鍵合材料；

3)將磷化銦襯底外延材料正面與硅基微環濾波器正面鍵合，使將微環濾波 器及波導型光探測器鍵合；

4)將磷化銦襯底減薄至只留下磷化銦基外延材料；

5)在磷化銦基外延材料上制作出光探測器波導、耦合波導、電極接觸結構；

6)在集成單片正面制作電隔離結構，并制作光探測器電極。

該技術方案與第一種技術方案相比，先分別在絕緣體上硅及磷化銦襯底外延 材料制作微環濾波器及波導型光探測器，再采用苯并環丁烯材料作為鍵合層將兩 個芯片鍵合。

與現有技術相比，本發明能夠結合硅基光子器件低損耗、集成化優勢與磷化 銦基光子器件高響應大帶寬優勢，采用硅基微環濾波器與磷化銦基光探測器單片 異質集成的方法，在異質集成單片上同時實現光載微波信號濾波與光電轉換功 能，為集成化微波光子系統提供器件基礎。

附圖說明

圖1是在絕緣體上硅材料制作完硅基微環濾波器的正面俯視圖；

圖2是硅基微環濾波器的輸出端波導剖面圖；

圖3是在硅基微環濾波器正面制作完苯并環丁烯薄膜后輸出端波導剖面圖；

圖4是在磷化銦外延材料正面與硅基微環濾波器正面鍵合后硅基微環濾波 器輸出端波導剖面圖；

圖5是對InP襯底減薄后硅基微環濾波器輸出端波導剖面圖；

圖6是制作出光探測器波導、耦合波導、電極接觸結構后的異質集成單片俯 視圖；

圖7是制作出光探測器波導、耦合波導、電極接觸結構后的異質集成單片光 探測器波導剖面圖；