集成调制器－激光器结构及其生产方法.pdf

由与激光源(6)集成的电吸收调制器(8)组成的结构中，电吸收调制器包括单独的金属触点焊盘(38)，其中金属触点焊盘(38)位于半绝缘层岛(14)上，半绝缘层岛例如Fe－InP岛。

1.  一种结构，包括与激光源(6)集成的电吸收调制器(8)，其中，所述电吸收调制器包括单独的触点焊盘(38)，并且其中，所述触点焊盘(38)位于局部半绝缘层岛(14)上。

2.  根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述激光源(6)是分布反馈激光器。

3.  根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述电吸收调制器和所述激光源包括各自的触点焊盘(38、36)，所述各自的触点焊盘(38、36)之间具有绝缘区域(44)。

4.  根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述半绝缘层是Fe-InP层(14)。

5.  根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，其包括插入所述触点焊盘(40)与所述半绝缘层岛(14)之间的至少一个介质膜(42)。

6.  根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述结构是垂直侧壁脊形结构的形式。

7.  根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述结构是倒脊形结构的形式。

8.  一种包括与激光源(6)集成的电吸收调制器(8)的结构的生产方法，所述方法包括提供带有单独的触点焊盘(38)的所述电吸收调制器的步骤，其中，所述触点焊盘位于局部半绝缘层岛(14)上。

9.  根据权利要求8所述的方法，其特征在于，它包括生产作为分布反馈激光器的所述激光源(6)的步骤。

10.  根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，它包括下列步骤：
为所述电吸收调制器和所述激光源各自提供接触焊盘(38、36)，和
在所述接触焊盘(38、36)之间生产绝缘区域(44)。

11.  根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，它包括以Fe-InP层(14)的形式提供所述半绝缘层的步骤。

12.  根据权利要求8或9所述的结构，其特征在于，它包括插入所述触点焊盘(40)与所述半绝缘层岛(14)之间的至少一个介质膜(42)的步骤。

13.  根据权利要求8或9所述的结构，其特征在于，所述方法包括以垂直侧壁脊形结构的形式提供所述集成结构的步骤。

14.  根据权利要求8或9所述的结构，其特征在于，所述方法包括以倒脊形结构的形式提供所述集成结构的步骤。

集成调制器-激光器结构及其生产方法
技术领域
本发明涉及用于例如光纤通信的集成调制器-激光器结构。
具体地说，对本发明进行的开发特别注意到了它在生产与分布反馈(DFB)激光器集成的脊形结构电吸收调制器(EAM)中的可能应用。
背景技术
所谓的EAM-DFB结构包括与分布反馈激光器集成的电吸收调制器，对于具有1300nm-1500nm区域的工作波长和通常10Gb/s左右工作速率的10-30km以太网和低线性调频脉冲40-80km OC192应用，EAM-DFB结构是一种理想的选择。
在这样的工作条件下，寄生电容是关键的参数。实际上，寄生电容限制了被认为是用于大量生产的最合适结构的脊形器件结构的性能。目前采用的现有装置仅在结构中的金属衬垫下包括厚介质膜(SiO₂或SiN_x)。介质膜必须很厚以减小EAM寄生电容。
但是，这种方案具有这样的固有限制，即由于很厚的介质膜导致了器件制造期间处理难度增大和器件性能降低。
聚酰胺也被用来替换介质膜。采用聚酰胺膜可以将寄生电容减至最小。这种方案的根本缺点涉及到制造复杂性和芯片成本。另外，关键是将金属部分粘接到聚酰胺膜上，这可能引起器件可靠性的问题。
发明内容
因此，需要可以从根本上解决上述现有结构的固有缺点的结构。
因此，本发明的目的是提供这样的结构。
根据本发明，通过具有权利要求中所述特征的结构来实现上述目的。本发明还涉及相应的制造过程。权利要求是本发明的技术公开内容的必要部分。
简单地说，本文所述结构通过将金属焊盘定位在局部半绝缘层岛上，为减小寄生电容的问题提供了一种简单的解决方案。介质膜下方存在半绝缘层大大减小了寄生电容，介质膜的厚度不再是关键的参数。
相关处理并未对标准的集成脊形结构处理进行明显更改。半绝缘层是在标准的处理过程中在平表面上生长的；然后刻蚀去这个层，只留下孤立的岛。最后，EAM金属焊盘对准这些局部岛并以其为中心。整个制造过程只使用了标准处理，因此既保证了低成本，又保证了期望的器件性能。
本发明的优选实施例不将Fe-InP(或其他半绝缘材料)层用于侧向限制，而仅用于减小EAM寄生电容。这意味着只在EAM焊盘的位置处产生和使用局部Fe-InP岛。这种结构具有可以代替聚酰胺膜的优点(因此没有了与之相关的固有缺点)。相关的处理方法对传统EAM-DFB垂直脊(或倒脊形)集成制造处理只进行了很小的改动。
附图说明
现在将参考附图对本发明进行说明，说明仅作为示例。其中：
图1到图9图示了制造此处所述电路结构的连续步骤，其中图4和图5分别对应于沿图3的A-A’和B-B’线看去的剖视图，
图10是图1到图9所示步骤的结果产生的器件的芯片表面图，其中标出了整个DFB和EAM部分，
图11是沿图10的C-C’线看去的剖视图，
图12到图14示出了此处所述电路结构的可替换实施例。
具体实施方式
尽管这里对此处所述结构的某些优选实施例进行的详细描述将主要参考垂直侧壁结构(在某些情况下也参考倒脊形结构)，但是本领域技术人员可以迅速想到，此处所述方案可以适用于需要低寄生电容的任何类型集成结构。这与实际使用的有源材料类型(块材、MQW、InGaAsP系统、或者含铝或含氮系统)、波导(直的、弯曲的)、波导外形(垂直侧壁或倒脊形)无关。从这方面来看，本发明的范围包括了侧埋式结构(例如半绝缘结构或反向结阻挡(reverse-junction blocking)结构)。
作为此处所述处理的第一个步骤，图1示出的步骤包括在通常由n-InP衬底组成的衬底10上进行半绝缘层的平面生长。
衬底10上方设有所谓的刻蚀停止InGaAsP层12作为生长半绝缘层14的基底，半绝缘层14通常由Fe-InP层组成，n-InP层16在Fe-InP层上生长。应当明白，图1基本上是所述层状结构的垂直剖视图。
图2示意性图示了(基本上是平面俯视图)用于在图1所示结构中限定不同的半绝缘岛状图样的掩模图样。具体地说，图2中，标号20表示条状或带状SiO₂掩模图样，所述图样将用于刻蚀沟槽结构并生长相应的分布反馈(DFB)激光器材料。
相反，标号22表示岛状SiO₂掩模图样，所述图样将用于限定电吸收调制器(EAM)的金属焊盘接触区域。
图3是采用图2所示掩模图样刻蚀对图1的结构影响的结果的示意图。
图4是沿A-A’线看去的剖视图，示出了刻蚀的轮廓，DFB激光器的MQW层将要在该轮廓上生长。同样，图5是沿B-B’线看去的剖视刻蚀轮廓，该轮廓上将生长调制器层并设置金属焊盘。
在图4和图5中，与图1中己出现的标号相同的标号用于指示所示的各个层。另外，在图4和图5中，标号20和22用于指示与图2所示掩模相应的SiO₂图样。
图6也可以看作与图4的剖视图对应。图6示出了n-InP缓冲层26、多量子阱(MQW)结构24、p-InP间隔层28、InGaAsP光栅层30和p-InP覆盖层31的SAG生长的结果(由于掩模20的存在，刻蚀处理造成生长在条状和带状结构附近及它们之间发生)。
如图7示意性所示，这种SAG生长处理的结果明显延伸到了图5所示的岛状区域，在此情况下，标号24指示了电吸收调制器(EAM)的多量子阱(MQW)层，其成分由于SAG生长期间掩模图样20的存在而与激光器层的成分不同。
在SAG生长之后，通过电子束光刻(EBL)限定DFB光栅，然后通过反应离子刻蚀(RIE)刻蚀DFB光栅。
最后，图8和图9(同样与图4和图5分别对应)示出了在光栅上再生长一层p-InP包层32，随后再生长p-InGaAs触点层34所得的结果。
与上文讨论的所有前面的生长步骤一样，这些包层和触点层是借助于本领域公知的标准技术生长的，因此这里不必进行更详细的说明。
图10是芯片表面的立体图，图示了上文中讨论的各个步骤以及下面详细说明的产生金属焊盘的步骤所得的结果。
图10的立体图主要是为了说明在生产的芯片中存在的下列部件：
——激光器(DFB)部分6，包括脊形结构和金属焊盘结构36，
——调制器(EAM)部分8，包括脊形结构和金属焊盘结构38，以及
——激光器(DFB)焊盘36，基本上对应于图2所示各对带状掩模图样中一个的外侧位置，并且
——调制器(EAM)焊盘38，基本上对应于图2所示岛状图样22的位置。
图11是沿C-C’线看去的部分剖视图，其中详细示出了EAM焊盘38的层结构。已经使用了与前面的附图中已经出现的标号相同的标号来表示图11中所示的层。应当明白，为了简明起见，图11中只示出了最重要的层。
具体地说，标号40表示沉积在p-InGaAs触点层34上方的EAM金属焊盘，它们之间插入了SiO₂绝缘层42。
使用与DFB焊盘36完全相似的触点结构。但是，如图10中更好地突出显示的那样，在二者之间设置了绝缘区域44。
图12和图13是图11所示结构分别在“凹陷EAM”和“隔离EAM”结构情况下的变形。
图14基本类似于图10，意在突出显示芯片上所谓的倒脊形结构，所述芯片包括DFB焊盘36、EAM焊盘38以及绝缘区域44。
图14的倒脊形集成结构可以借助于公知处理步骤通过采用与上文所述一样的方法来容易地生产。在任何情况下，制造过程结束时，EAM金属焊盘都与局部岛对准并以其为中心，所述局部岛由局部半绝缘层(Fe-InP)岛14组成。
因此，在不脱离由权利要求限定的本发明范围的情况下，可以对上面仅作为示例而说明的细节和实施方式进行改变，甚至是很大的改变，而不损害本发明基本原理。