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光芯片晶圆制造技术从III-V族到硅光的流片工艺.docx
资料介绍
光芯片晶圆制造技术从III-V族到硅光的流片工艺
引言
光芯片晶圆制造技术是光子芯片产业化的核心环节，决定了光芯片的性能、良率和成本。2026年，光芯片晶圆制造技术形成了III-V族和硅光两大主流技术路线。III-V族晶圆制造以InP和GaAs衬底为基础，通过MOCVD外延生长、光刻、刻蚀和金属化等工艺制造高速激光器和探测器。硅光晶圆制造以SOI衬底为基础，利用CMOS兼容工艺制造光子器件，实现低成本、大规模生产。国内光芯片晶圆制造能力正在快速提升，长光华芯通过星钥光子建设国内首家专业硅光集成芯片量产工厂。
III-V族晶圆制造
工艺步骤
III-V族光芯片的晶圆制造涉及以下关键工艺步骤：
1. 衬底准备：InP或GaAs衬底的清洗和预处理
2. MOCVD外延：在衬底上生长多层量子阱、包层和接触层，是技术壁垒最高的环节
3. 光刻：通过光刻胶图形化定义芯片的几何结构
4. 刻蚀：通过干法或湿法刻蚀形成波导、光栅和台面结构
5. 金属化：沉积P型和N型电极，形成欧姆接触
6. 端面镀膜：在芯片端面镀增透膜或高反膜
III-V族光芯片制造的核心挑战在于外延生长的精度和均匀性控制，以及光栅制作的纳米级精度要求，这些工艺环节直接决定了光芯片的性能和良率。
晶圆尺寸
2026年，InP晶圆的主流尺寸为6英寸，Coherent已实现6英寸InP量产。GaAs晶圆的主流尺寸为8英寸。更大尺寸的晶圆可降低单颗芯片的制造成本，但大尺寸InP单晶生长的技术难度较大。
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