一种聚合物辅助键合的混合型激光器及其制备方法与流程

文档序号:12483224阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,该方法包括:

制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构;

制作Ⅲ-Ⅴ族激光器,并对Ⅲ-Ⅴ族激光器的衬底进行减薄;

对硅基波导微腔结构上的聚合物进行聚合物软化,增加聚合物的粘度,并将Ⅲ-Ⅴ族激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上,使二者对准键合。

2.根据权利要求1所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构,具体包括:

步骤101:对SOI片进行处理,使用硫酸双氧水进行清洗,清洗后的硅波导进行光刻,采用离子刻ICP进行刻蚀,形成带有阻挡结构的硅波导组合;

步骤102:刻蚀生成硅波导后对晶片进行清洗,并进行台阶测试,测试后制作透明导电介质,作为和Ⅲ-Ⅴ族激光器进行接触的导电介质;

步骤103:旋涂聚合物PVA在硅波导晶片全平面,在均匀旋涂的表面再次旋涂光刻胶进行曝光,光刻胶保护住器件之间的PVA,暴露出硅波导组合区域,经过显影后进行腐蚀处理;

步骤104:将晶片浸泡在水中,利用PVA溶于水,可以被水腐蚀的性质,对被光刻胶选区的晶片进行腐蚀;被光刻胶保护的区域没有接触水溶液,只会发生侧蚀,而没有光刻胶保护的区域之间接触水溶液,在浸泡过程中被水溶液腐蚀去掉,依照曝光形成的图形形成选区覆盖;

步骤105:形成选区后浸泡丙酮去除光刻胶,进行键合前的准备;聚合物PVA不溶于丙酮,而曝光所选择的光刻胶则很容易被丙酮去除;去除光刻胶后,聚合物PVA选区覆盖在没有波导区域,形成带有透明导电介质ITO的硅基波导微腔结构。

3.根据权利要求2所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述步骤102中所述制作透明导电介质,采用MOCVD或磁控溅射方法,透明导电介质为ITO。

4.根据权利要求1所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述制备带有透明导电介质的硅基波导微腔结构,采用SOI材料,且SOI材料厚度在200nm-2um范围。

5.根据权利要求4所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,该方法采用微环结构、微盘结构或光子晶体来代替所述硅基波导微腔结构。

6.根据权利要求1所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述制作Ⅲ-Ⅴ族激光器,采用N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料,该N型衬底或P型衬底的III-V族半导体有源材料为InP基量子阱或量子点材料,或为GaAs基量子阱或量子点材料。

7.根据权利要求1所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述制作Ⅲ-Ⅴ族激光器,是制作条形的Ⅲ-Ⅴ族激光器,其中条形Ⅲ-Ⅴ族激光器制作是采用曝光后进行湿法腐蚀或ICP刻蚀方法。

8.根据权利要求7所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述条形Ⅲ-Ⅴ族激光器的波导宽度在500nm-100um之间,高度在200nm-3um之间。

9.根据权利要求1所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述将Ⅲ-Ⅴ族激光器置于带有透明导电介质的硅基波导微腔结构之上,使二者对准键合,具体包括:

先在常温下施压,增加键合强度,再升温加热固化聚合物,完成键合。

10.根据权利要求1所述的聚合物辅助键合的混合型激光器的制备方法,其特征在于,所述聚合物采用PVA材料,其厚度在10-500um范围。

11.一种聚合物辅助键合的混合型激光器,基于权利要求1至10中任一项所述的方法制备而成,该混合型激光器包括:

带有透明导电介质ITO的硅基波导微腔结构;以及

带有自然解理形成法布里-波罗腔的Ⅲ-Ⅴ族激光器;

其中,Ⅲ-Ⅴ族激光器位于硅基波导微腔结构之上,二者通过PVA辅助键合材料键合在一起,Ⅲ-Ⅴ族激光器的n型衬底接触硅基波导微腔结构上的ITO透明导电层,通过在金属电极和ITO上施加电压使得Ⅲ-Ⅴ族激光器实现电学泵浦。

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