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光芯片的选区外延技术与有源区精确定位.docx
资料介绍
光芯片的选区外延技术与有源区精确定位
引言
选区外延技术通过在衬底上制作掩膜图案，在特定区域选择性生长外延材料，在光子集成芯片中实现不同功能区域的外延结构差异。2026年，选区外延在InP基和GaAs基光子集成芯片中已广泛应用，在单片集成激光器、调制器和探测器的芯片中，选区外延实现了不同器件有源区的精确定位和分别优化。
选区外延原理
选择性生长
选区外延通过在衬底上沉积掩膜层（如SiO2或SiNx），通过光刻在掩膜层上开口，在开口区域外延生长所需的材料，在掩膜区域不发生生长。
选区外延是光子集成芯片的关键制造技术，通过在单一芯片上实现不同区域的外延结构差异，使激光器、调制器和探测器的有源区可分别优化。选区外延的精度控制决定了光子集成芯片的性能和良率。
工艺步骤
1. 掩膜沉积：在衬底上沉积掩膜层
2. 光刻开口：通过光刻在掩膜层上定义开口区域
3. 外延生长：在开口区域选择性外延生长
4. 掩膜去除：去除掩膜层，完成选区外延
掩膜材料
选择标准
掩膜材料需在高温外延生长过程中保持稳定，不与外延材料反应，SiO2和SiNx是常用的掩膜材料。
生长条件
选择性控制
选区外延的生长条件需在生长速率和选择性之间取得平衡，通过优化生长温度和源流量，可在开口区域实现高质量的外延生长，同时在掩膜区域不产生多晶沉积。
界面质量
侧向生长
选区外延区域的侧向界面质量是关键控制指标，侧向界面的缺陷会影响器件的性能。
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