2.1.2 v型槽宽度的确定

v型槽的宽度应由激光器出光面的高度及光纤的直径来确定。如图所3示，v型槽的宽度w，由下式决定

式中，r为光纤半径；h为激光器出光面高度； φ是（100）和（111）晶面的夹角（54.7°）。由于光纤的直径是确定的，只要知道了激光器出光面的高度，就可利用上式计算出v型槽的宽度。

2.1.3 v型槽前端斜坡的去除

由于激光器发出的光有一定的发散角，所以光纤端面与激光器的距离不能太大。当距离大于50mm时，耦合效率就小于6% [3]，而v型槽的前端有一个大约70μm长的斜坡，光纤无法与激光器靠近，所以去除这个斜坡也是非常关键的一步。我们已经成功地解决了这一问题。

2.1.4 激光器对准标记的实现

要想实现无源耦合，就必须在硅基上和激光器上分别作出精密的相应的对准标记。要求激光器上的标记要以有源区为基准，硅基上的标记一定要采用精度高的工艺实现，而不能利用剥离等精度低的工艺。

2.2 硅基平台的制作工艺我们采用100mm的硅工艺制作硅基平台。首先在（100）硅片上利用rie作出划片标记和激光器对准标记，这一步关系到以后的v型槽腐蚀，所以所做的标记一定要和硅片的定位边对齐，不然偏离了晶向会影响v型槽的腐蚀；再生长一层sio2，然后光刻出v型槽的窗口，利用hf酸漂掉窗口处的 sio2，利用koh腐蚀液腐蚀出v型槽；腐蚀完v型槽后进行金属布线的光刻，然后溅射ti/au，剥离；再利用热蒸发的方法制作出金锡合金的激光器压焊点；最后去除v型槽前端的斜坡。

3 激光器和光纤的耦合

在做完硅基平台后，在氮气保护的情况下利用倒扣焊机将激光器正面朝下压焊在硅基平台上的激光器焊点处。焊接时压力一般在20g以下，温度设定在330℃左右，焊接过程只有几十秒。焊接完激光器后，把端面镀了增透膜的光纤用环氧树脂固定在v 型槽中，这样就完成了无源耦合的整个工艺。

4 结果分析

我们把光纤固定在v型槽中，利用扫描电镜做了剖面图（图4），由图中可以看出光纤的中心点高出硅平面1μm。同时还作了焊接好的激光器与硅基剖面的扫描电镜图（图5）。由于在焊点处的图象不是很清晰，我们选择了两焊点间的间隙，测量了激光器的下表面到硅平面的距离，图5所示为 598nm，激光器出光面离激光器的下表面有1mm左右的距离，这个结果表明，在垂直方向上获得了小于1mm的对准精度。

最后，测试了它的直流特性（图6），得到了大于1mw的光输出，并且经过37次高低温冲击（-40~80℃），出纤光功率保持稳定。

5 结论

开发出了硅基平台的100mm硅片加工工艺，利用倒扣焊技术进行激光器-光纤无源耦合。激光器与光纤在垂直方向的对准精度达到了1μm，出纤光功率大于1mw。这项技术如果应用到光发射模块的研制中去，将会大大降低光通信的成本，促进光纤接入网的发展。

本文摘自《半导体技术》