半导体激光器件高频电极装置及制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体激光器件高频电极装置及制作方法，该装置制作方法包括：在刻蚀完脊型波导的半导体激光器件上面利用化学气相沉积设备生长二氧化硅；采用反转胶光刻出脊型波导窗口，并采用氢氟酸腐蚀液腐蚀掉窗口的二氧化硅；涂覆聚酰亚胺，氮气环境下固化；采用化学气相沉积生长氮化硅；光刻并结合反应离子刻蚀技术去掉脊型波导窗口上面以及解理条处的聚酰亚胺和氮化硅；溅射金属接触层；光刻电极图形。该装置利用二氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅三层作为高频电极的衬底，既防止了二氧化硅直接暴露在大气中吸潮而影响器件的老化寿命，又解决了聚酰亚胺与钛金电极接触不牢靠的问题，大大提升了器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
半导体激光器件高频电极装置及制作方法
本专利技术涉及光电子器件领域，尤其涉及一种半导体激光器件高频电极装置及制作方法。
技术介绍
随着光通信的快速发展，人们对通信网络的带宽提出了更高的要求。半导体激光器件是光通信的发射光源，也是光通信的关键部件，提高发射光源的带宽是提升整个光通信带宽的基础。影响半导体激光器件带宽的关键因素之一是器件的电容，包括结电容和电极的平板电容。结电容大小跟器件的材料结构有关，不能改变。电极的平板电容跟电极的面积大小和在电极下面填充物质的介电常数有关。为保证压焊要求，电极的大小有最小限度。低介电常数的填充物通常用聚酰亚胺。但是聚酰亚胺与钛金电极的粘附力不是非常好。降低了器件在使用过程中的可靠性。为此，采用二氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅三层作为高频电极的衬底，既防止了二氧化硅直接暴露在大气中吸潮而影响器件的老化寿命，又解决了聚酰亚胺与钛金电极接触不牢靠的问题，大大提升了器件的可靠性。为半导体激光器件的商业应用起到推动的作用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种半导体激光器件高频电极装置及制作方法，采用二氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅三层作为高频电极的衬底，既保证了器件的带宽，又解决了高频电极的可靠性问题。为达到上述目的，本专利技术提供了一种半导体激光器件高频电极装置，该装置包括：一刻蚀完脊型波导的半导体激光器件衬底，其上依次制作二氧化硅层、聚酰亚胺层和氮化硅层，并共同作为金属电极的衬底。进一步的，该装置的半导体激光器件为半导体激光器、电吸收调制激光器、可调谐激光器或者包含上述激光器件至少一种的阵列器件，电极频率为5GHz-100GHz。进一步的，二氧化硅的厚度为50-500nm。进一步的，在二氧化硅层绝缘介质之上为聚酰亚胺或者苯并环丁烯树脂代替。进一步的，半导体激光器件高频电极装置还包括金属电极，该金属电极制作在氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅复合层之上。进一步的，聚酰亚胺的厚度为2μm-6μm。进一步的，氮化硅的厚度为50nm-500nm。进一步的，金属电极包括钛金或钛铂金，其中，钛铂金采用带胶剥离的方法制作电极图形。本专利技术还提供了一种半导体激光器件高频电极装置的制作方法，该方法包括：在刻蚀完脊型波导的半导体激光器件上面生长二氧化硅；光刻并用腐蚀液腐蚀掉波导窗口的二氧化硅；涂覆聚酰亚胺，氮气环境下固化；生长氮化硅；光刻刻蚀去掉脊型波导窗口上面以及解理条处的聚酰亚胺和氮化硅；溅射金属接触层；光刻电极图形。从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果：利用二氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅三层作为高频电极的衬底，既防止了二氧化硅直接暴露在大气中吸潮而影响器件的老化寿命，又解决了聚酰亚胺与钛金电极接触不牢靠的问题。大大提升了器件的可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例的制备流程图；图2是本专利技术实施例准备好的半导体激光器件的脊型波导图；图3是本专利技术实施例在脊型波导表面生长二氧化硅绝缘层；图4是本专利技术实施例光刻并刻蚀出脊型波导的绝缘窗口；图5是本专利技术实施例涂覆聚酰亚胺并固化；图6是本专利技术实施例在聚酰亚胺表面生长氮化硅薄膜；图7是本专利技术实施例光刻并刻蚀出氮化硅和聚酰亚胺窗口；图8是本专利技术实施例生长金属电极层；图9是本专利技术实施例光刻出电极图形。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。请参阅图1至图9，本专利技术一实施例提供了一种半导体激光器件高频电极装置，该装置包括：一刻蚀完脊型波导的半导体激光器件衬底，其上依次制作二氧化硅层、聚酰亚胺层和氮化硅层，并共同作为金属电极的衬底。一些实施例中，该装置的半导体激光器件为半导体激光器、电吸收调制激光器、可调谐激光器或者包含上述激光器件至少一种的阵列器件，电极频率为5GHz-100GHz。一些实施例中，二氧化硅的厚度为50-500nm。一些实施例中，在二氧化硅绝缘介质之上为聚酰亚胺或者苯并环丁烯树脂代替。一些实施例中，该半导体激光器件高频电极装置还包括金属电极，该金属电极制作在氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅复合层之上。一些实施例中，聚酰亚胺的厚度为2μm-6μm。一些实施例中，氮化硅的厚度为50nm-500nm。一些实施例中，金属电极包括钛金或钛铂金，其中，钛铂金需要采用带胶剥离的方法制作电极图形。本专利技术另一实施例提供了一种半导体激光器件高频电极装置的制作方法，包括：步骤1：在刻蚀完脊型波导的半导体激光器件上面生长二氧化硅，该装置中，二氧化硅的厚度为50-500nm；基于以上实施例，选择一刻蚀完脊型波导的半导体激光器件衬底；包含InP衬底1，N型掺杂层2，有源层3，P型层5和接触层4，如图2；在刻蚀完脊型波导的半导体激光器件上面利用等离子体增强化学气相沉积设备生长300nm的二氧化硅6，反应气体成分为硅烷/笑气/氮气＝160/260/80sccm，反应气压为100帕，衬底温度为300摄氏度，时间为4分钟，如图3。步骤2：光刻并用腐蚀液腐蚀掉波导窗口的二氧化硅；基于以上实施例，采用反转胶光刻出脊型波导窗口，并采用氢氟酸腐蚀液腐蚀掉窗口的二氧化硅；氢氟酸腐蚀液的成分为40％的氟化铵与49％的氢氟酸体积比为6∶1，腐蚀时间为3分钟，如图4。步骤3：涂覆聚酰亚胺，氮气环境下固化，该装置中，聚酰亚胺的厚度为2μm-6μm；基于以上实施例，涂覆5μm厚的聚酰亚胺7，在氮气环境下固化，固化条件为：放入氮气烘箱中，逐渐升温从150℃-180℃-250℃-300℃，每个温度稳定一个小时，然后降温至常温，完成固化，如图5。步骤4：生长氮化硅；基于以上实施例，采用化学气相沉积生长氮化硅，该装置中，氮化硅的厚度为50nm-500nm；用等离子增强化学气相沉积生长150nm的氮化硅8，反应气体成分为硅烷/氨气/氮气＝200/12/250sccm，反应气压为133帕，衬底温度为300摄氏度，时间为3分钟，如图6。步骤5：光刻刻蚀去掉脊型波导窗口上面以及解理条处的聚酰亚胺和氮化硅；基于以上实施例，光刻并结合反应离子刻蚀技术去掉脊型波导窗口上面以及解理条处的聚酰亚胺和氮化硅；氮化硅的刻蚀气体为四氟化碳：氧气＝20：5sccm，工作气压为5帕，射频功率为400w，衬底温度为5℃，刻蚀时间为1分钟，如图7。步骤6：溅射金属接触层；基于以上实施例，采用磁控溅射依次溅射50nm厚的钛层9和900nm厚的金层10；溅射气压为0.7帕，工作气体为氩气，射频功率为300W，钛层溅射时间为5分钟，金层溅射时间为20分钟，如图8。步骤7：光刻电极图形；基于以上实施例，光刻出钛金电极图形，采用反光刻胶，型号为AZ6130，匀胶速率为3000-5000转/分钟，前烘温度为100℃，时间为2分钟，前曝光时间为50秒，显影时间为20秒，冲水2分钟，采用碘∶碘化钾∶水＝1∶6∶50比例腐蚀金层50秒，氢氟酸腐蚀液腐蚀钛层20秒，完成电极图形的腐蚀，然后在丙酮中浸泡2分钟去掉光刻胶即完成电极的制备，如图9。利用二氧化硅、聚酰亚胺和氮化硅三层作为高频电极的衬底，既防止了二氧化硅直接暴露在大气中吸潮而影响器件的老化寿命，又解决了聚酰亚胺与钛金电极接触不牢靠的问题。大大提升了器件的可靠性，采用此结构制备的高频电极，在电吸收调制器长度为150微米情况下，3dB带宽大于18G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器件高频电极装置，其特征在于，所述装置包括：一刻蚀完脊型波导的半导体激光器件衬底，其上依次制作二氧化硅层、聚酰亚胺层和氮化硅层，并共同作为金属电极的衬底。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器件高频电极装置，其特征在于，所述装置包括：一刻蚀完脊型波导的半导体激光器件衬底，其上依次制作二氧化硅层、聚酰亚胺层和氮化硅层，并共同作为金属电极的衬底。2.根据权利要求1所述的半导体激光器件高频电极装置，其特征在于，所述半导体激光器件为半导体激光器、电吸收调制激光器、可调谐激光器或者包含上述各激光器件至少一种的阵列器件，所述电极频率为5GHz-100GHz。3.根据权利要求1所述的半导体激光器件高频电极装置，其特征在于，所述二氧化硅层的厚度为50-500nm。4.根据权利要求1所述的半导体激光器件高频电极装置，其特征在于，在所述二氧化硅层绝缘介质之上为聚酰亚胺或者苯并环丁烯树脂代替。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的半导体激光器件高频电极装置，其特征在于，所述半导体激光器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：周代兵，梁松，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11