一种增强光模式空间限制的AlGaAs光波导制作方法技术

本发明专利技术公开了一种增强光模式空间限制的AlGaAs光波导制作方法，包括：S1，在GaAs衬底晶圆上生长AlGaAs外延层；S2,将AlGaAs外延层上法的粘附剂与临时载片进行键合；S3，通过刻蚀或腐蚀完全去除GaAs衬底；S4，在另一种材料的衬底晶圆上旋涂BCB并固化；S5，将AlGaAs外延层表面与BCB表面键合；S6，去除临时载片及粘附剂；S7，光刻并刻蚀出AlGaAs条形结构，完成AlGaAs光波导制作。本发明专利技术制作的AlGaAs光波导，具有更高的光模式空间限制作用，能有效缩小光模式尺寸，减小光传输损耗，降低波导弯曲半径。半径。半径。

【技术实现步骤摘要】
一种增强光模式空间限制的AlGaAs光波导制作方法


[0001]本专利技术涉及光波导制作方法，尤其涉及一种增强光模式空间限制的AlGaAs光波导制作方法。

技术介绍

[0002]非线性光学与量子光学技术是近年来飞速发展的学科，通过AlGaAs、Si、铌酸锂等非线性光学材料特性，可实现光学倍频、分频、参量放大等经典光学器件，也可实现双光子产生、纠缠光子源等光量子器件。AlGaAs材料相比Si、铌酸锂等材料，具有较强的二阶、三阶光学非线性系数，且具有与GaAs激光器单片集成的潜力，是重要的集成光子或集成光量子器件材料。
[0003]目前AlGaAs非线性光学器件面临的困难之一是GaAs衬底与AlGaAs材料折射率相近，通常AlGaAs波导的芯层采用Al(铝)组分相对较低，光限制层采用比芯层Al组分更高的AlGaAs，从而，令光限制层折射率低于芯层折射率，形成光波导。这种通过Al组分变化的方法产生的芯层与光限制层折射率对比较小，导致波导模式扩散在芯层以外的部分较多，从而导致波导模式尺寸较大、传输损耗大、波导弯曲半径大等问题，限制了AlGaAs光波导器件的进一步发展。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种是实现有效缩小光模式尺寸、减小光传输损耗及降低波导弯曲半径的增强光模式空间限制的AlGaAs光波导制作方法。
[0005]技术方案：本专利技术的AlGaAs光波导制作方法，包括步骤如下：
[0006]S1，在半绝缘GaAs衬底上进行，得到AlGaAs外延层；
[0007]S2，将AlGaAs外延层上的粘附剂和临时载片进行键合；
[0008]S3，完全去除GaAs衬底，漏出AlGaAs外延层，完成AlGaAs晶圆制作；
[0009]S4，在另一种材料的衬底晶圆上旋涂BCB并固化，完成BCB圆片制作；
[0010]S5，将AlGaAs晶圆的AlGaAs外延层表面与BCB圆片的BCB表面进行键合，完成AlGaAs
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BCB复合材料圆片制作；
[0011]S6，通过加热熔化粘附剂，移除AlGaAs
‑
BCB复合材料晶圆上的临时载片，并通过有机溶剂清洗去除残余的粘附剂；
[0012]S7，在AlGaAs外延层表面上光刻出波导条形，并干法刻蚀形成AlGaAs波导芯层条形结构，去胶后，完成AlGaAs光波导制作。
[0013]进一步，所述步骤S1中，AlGaAs外延层材料中Al组分的含量为0.1～0.9。
[0014]进一步，所述步骤S2中，所述粘附剂的材料为蜡。
[0015]进一步，所述步骤S3中，先通过干法刻蚀大部分GaAs衬底，再通过湿法腐蚀GaAs衬底，最后完全去除GaAs衬底。
[0016]进一步，所述步骤S4中，所述BCB的厚度为1～5μm。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其显著效果如下：1、本专利技术用BCB材料作为光限制层，能将光模式限制在波导芯层之中，实现有效缩小光模式尺寸，减小光传输损耗，降低波导弯曲半径。
附图说明
[0018]图1为本专利技术在GaAs衬底晶圆上生长AlGaAs外延层后剖面图；
[0019]图2为本专利技术将外延片晶圆通粘附剂与临时载片进行键合后剖面图；
[0020]图3(a)本专利技术通过刻蚀或腐蚀完全去除GaAs衬底的AlGaAs晶圆，
[0021](b)为在另一个任意材料的衬底晶圆上旋涂BCB并固化后的BCB晶圆的剖面图；
[0022]图4为本专利技术完成AlGaAs晶圆与BCB晶圆键合后的复合材料晶圆剖面图；
[0023]图5为本专利技术去除临时载片及粘附剂的复合材料晶圆剖面图；
[0024]图6为本专利技术光刻并刻蚀出AlGaAs条形结构，完成复合型AlGaAs光波导制作的剖面图。
具体实施方式
[0025]下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。
[0026]本专利技术的AlGaAs光波导制作方法，具体实现步骤如下：
[0027]S1)在半绝缘GaAs衬底上，进行AlGaAs外延，AlGaAs外延层材料中Al(铝)组分在0.1～0.9范围内，剖面图如图1所示。
[0028]S2)将外延片晶圆通粘附剂(如蜡)与临时载片(如蓝宝石圆片)进行键合，剖面图如图2所示。
[0029]S3)先通过干法刻蚀大部分GaAs衬底，再通过湿法腐蚀GaAs，完全去除衬底，漏出AlGaAs外延层，此时称该圆片为AlGaAs晶圆，剖面图如图3(a)所示。
[0030]S4)在另一个任意材料(与GaAs衬底不同的材料，如石英玻璃)的衬底晶圆上旋涂BCB(苯并环丁烯)并固化，BCB厚度在1～5微米(μm)范围，此时称该圆片为BCB圆片，剖面图如图3(b)所示。
[0031]S5)将AlGaAs晶圆的AlGaAs外延层表面与BCB圆片的BCB表面进行键合，此时该键合后圆片为AlGaAs
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BCB复合材料圆片，剖面图如图4所示。
[0032]S6)通过加热熔化蜡，移除复合材料晶圆上的临时载片(如蓝宝石)，并通过有机溶剂清洗去除残余的粘附剂(蜡)，此时AlGaAs
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BCB复合材料圆片剖面图如图5所示。
[0033]S7)在AlGaAs表面光刻出波导条形，并干法刻蚀形成AlGaAs波导芯层条形结构，去胶后，完成复合型AlGaAs光波导制作，剖面图如图6所示。
[0034]本专利技术通过上述步骤，形成了以AlGaAs材料为波导芯层、BCB材料为光限制层的复合波导结构。本专利技术的复合波导结构与传统AlGaAs非线性光波导相比，光限制层由传统的低Al组分AlGaAs(折射率约3.2)变为BCB(折射率约1.5)，因光限制层折射率的大幅降低，有效提升了芯层材料与光限制层材料折射率对比值，从而能将光模式限制在波导芯层之中，能有效缩小光模式尺寸，减小光传输损耗，降低波导弯曲半径。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强光模式空间限制的AlGaAs光波导制作方法，其特征在于，包括步骤如下：S1，在半绝缘GaAs衬底上进行，得到AlGaAs外延层；S2，将AlGaAs外延层上的粘附剂和临时载片进行键合；S3，完全去除GaAs衬底，漏出AlGaAs外延层，完成AlGaAs晶圆制作；S4，在另一种材料的衬底晶圆上旋涂BCB并固化，完成BCB圆片制作；S5，将AlGaAs晶圆的AlGaAs外延层表面与BCB圆片的BCB表面进行键合，完成AlGaAs
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BCB复合材料圆片制作；S6，通过加热熔化粘附剂，移除AlGaAs
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BCB复合材料晶圆上的临时载片，并通过有机溶剂清洗去除残余的粘附剂；S7，在AlGaAs外延层表面上光刻出波导条形，并干...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛斌，戴家赟，吴立枢，王飞，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：