一款常见的脊型侧发光激光器芯片制作及测试

最近在思考年底专利的稿子，一直没有好的方案，公众号也长草多久，本着共同学习的方向，在芯片设计、芯片工艺、以及后端封装、应用上能有不同的收获。上一段时间遇到一个华南理工的师兄，美国博后回来在母校做老师，在光电行业也小有成果了。三句话不离他的老本行，他原先是做发光玻璃材料的，什么量子点、量子阱、纳米线、上转换、下转换。连他都认为光电子芯片未来可期，看来还需要继续努力了。

目前国内也有一种现象，做芯片的门槛高，路子比较单一，反而不如做后端应用的容易出成绩，容易产生经济效益。都说芯片是烧钱，关键还不能拍着胸脯说我的芯片能避开所有专利，独一家的好性能、低成本。比如最近新锐50家公司里面你知道有多少家是单纯的只做芯片的吗？

所以11月的第一篇文章，我建议大家多关注后端应用的扩展，如何选好芯片、如何用好它的参数，产生更多的创新。芯片这个硬骨头就交给我们这些不爱出头的人开拓吧。

我们介绍一款常用的LD芯片的工艺制作流程，让想了解芯片的童鞋也知道芯片人的不容易，里面也有很多关键信息、秉着保密原则，自己体会。

脊型GaAs基LD激光芯片工艺过程：

这个流程算是LD最基础的流程，第一步做Mesa台阶，第二步做SiO2阻挡层，第三步做P电极、第四步做减薄、抛光；第五步做N电极。然后就是切片、测试、封装。

但是里面也有几个关键的工艺参数需要控制的。同样Etch GaAs也可以用ICP干法刻蚀的工艺，比湿法工艺效果要好些，侧壁也垂直很多。

测试：

808nm 100um- Stripe 1.5mm Cavity Length

芯片在未封装成器件时，测试载台的温度对测试结果影响很大，需要温控系统。通常情况下设定测试温度25℃，也有低温些的，15~20℃等等。

L-I-V测试是LD芯片基本的测试效果

如上图ＬＤ，ｌａｓｅｒ的阈值电流在０．４Ａ，通过拟合电压的斜率可以得到电阻约63.6Ω。最大的转换效率在电流为1.5A，达到34%。最大效率在2A电流处。之后转换效率基本没有增加。

测试波长，波长在测试的时候随着电流增大会有红移的现象，主要原因是随着电流增加，芯片发光功率会变大，芯片内部的热量会增加。

激光发光的近场参数测试：

激光做好之后，出光效果如何，就需要做个近场测试一下，什么是近场呢，就是无限接近芯片侧面出光的几何尺寸。如上图，主要有一个X、Y方向的出光面问题。

与近场对应的就是芯片的远程，就是出射一段距离之后的光斑相貌，发散角什么的。

一般侧发光Y方向上的发散角偏大，因为能发光的有源层太薄了，随便一发射就能分开很大的一个角度，而X方向可以通过加大Mesa的宽度开改变大小，都是几十um甚至上百微米的宽度，因此发散角很小。但是激光后续都希望能以近圆形的光斑点耦合到光纤等其他组件中，因此如何做到小的发散角是芯片的一个重点方向。

另外就目前芯片侧发光工艺中，测试也是一个十分重要的一环，通常侧发光芯片需要把芯片解离出来之后才能测试，不能像Vcsel或者LED芯片那样，可以做到整个晶圆统一测试，因此测试效率很低，如何在晶圆上可以完整的测试好整张晶圆上芯片的数据是个很好的课题。

扯了这么多，或许知道的感觉啥也没说，没了解过芯片的感觉云里雾里。做科研创新估计总是这个感觉吧，熟悉的感觉没创意，不熟悉的时候，总感觉前方有点什么东西在等你。