D´efinition des sections EAM et SOA

La suite du processus technologique permet la d´efinition des deux sections EAM et SOA. La premi`ere ´etape apr`es la reprise p est la d´efinition des contacts m´etalliques p [Fig. 5.2 (7)]. Le m´etal de contact p est constitu´e de 150 nm de platine et 250 nm d’or. Il est d´epos´e par pulv´erisation dans un bˆati adapt´e. Deux contacts distincts sont d´epos´es respectivement pour les ´electrode EAM et SOA. Afin d’assurer, une isolation

Fig. 5.2 – Suite du processus technologique : implantation, d´efinition des ´electrodes, des plots de contacts et de la facette de sortie.

inter-´electrode suffisante entre les deux sections actives, une ´etape d’implantation est n´ecessaire. L’implantation est faites au laboratoire CSNSM (centre de spectroscopie nucl´eaire et spectroscopie de masse) `a Orsay. Les ´energies d’implantation sont calcul´ees afin d’implanter toute la zone p, c’est `a dire sur une profondeur ≈ 4 µm. La taille des zones implant´ees ne doit pas ˆetre trop large afin de minimiser les pertes en propagation dans le guide d’onde. Il y a donc un compromis `a faire entre une bonne isolation et de faibles pertes optiques. Dans notre cas, nous limitons ces zones `a deux bandes de largeur 10 µm de part et d’autre du SOA. Par ailleurs, afin d’isoler ´electriquement les composants sur plaque, les contours de la puce sont ´egalement implant´es [Fig. 5.2 (7)]. Dans l’´etape suivante [Fig. 5.2 (8)], deux “caissons” sont grav´es par ICP le long du EAM-SOA. La profondeur de ces caissons est de l’ordre de 5 µm. La plaque est ensuite recouverte de BCB (bisbenzocyclobut`ene). Le BCB est grav´e en RIE dans les zones hors-caisson. Notons que sur un plan technologique, cette ´etape est particuli`erement d´elicate. En effet, le BCB se grave en g´en´eral d’une mani`ere non uniforme qui d´epend notamment de la largeur des zones. L’´etape est critique dans certaines situations o`u l’´electrode du EAM est d´ecouverte contrairement `a celle du SOA. Il faut dans cette situation ˆetre particuli`erement vigilant et adapter la puissance et ´eventuellement la nature du plasma RIE pour ne pas abˆımer le contact en or. Malgr´e ces difficult´es, le mat´eriau BCB reste le meilleur candidat afin de limiter la capacit´e du plot de contact.2 Le plot de contact est constitu´e d’une recharge en or (e = 250 nm) d´epos´ee comme le contact p par pulv´erisation. La recharge recouvre le contact p et d´eborde sur le mat´eriau BCB [Fig. 5.2 (9)]. La taille de la recharge EAM doit ˆetre de petite taille afin de ne pas p´enaliser la bande passante ´electrique de modulation. Cependant, elle doit ˆetre suffisamment grande afin de permettre le contact pour le montage. Nous avons adapt´e la taille de la recharge EAM au diam`etre de la soudure, c’est `a dire ≈ 50 µm. Pour le SOA, une faible capacit´e n’est pas un requis et la recharge est bien plus large. La figure 5.3 montre une mesure C(V ) pour le EAM r´ealis´ee sur plaque. Au point de fonctionnement entre –1 V et -2 V la capacit´e est 160 fF ce qui

0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 -5 -4 -3 -2 -1 0 C(pF) Bias (V)

Fig. 5.3– Mesure C(V ) sur plaque pour la section EAM.

correspond `a la coupure RC sur 50 Ω de l’ordre de 20 GHz. Cette valeur comprend les trois capacit´es d´etaill´ees pr´ec´edemment : la capacit´e de la jonction PIN, la capacit´e de la jonction N:Fe et la capacit´e du plot de contact. Elle est parfaitement compatible pour la modulation 10 Gb/s. L’´etape suivante [Fig. 5.2 (9)] est la d´efinition de la facette de sortie. Nous avons vu pr´ec´edemment que le fonctionnement r´eflectif de notre dispositif entraˆınait une tol´erance extrˆemement faible concernant la r´eflectivit´e du miroir de sortie. Afin de diminuer cette r´eflectivit´e, la facette de sortie est tilt´ee d’un angle de 7˚. La facette est grav´ee par ICP et la profondeur de gravure est 8 µm. Apr`es cette gravure, la plaque est amincie chimiquement grˆace `a une solution brom´ee puis le contact n (Ti/Pt/Au, 25/50/250 nm) est d´epos´e en face arri`ere. Les composants EAM-SOA peuvent ensuite ˆetre cliv´es. Les deux derni`eres ´etapes, indispensables pour faire fonctionner le dispositif, sont le traitement anti-r´eflexion (empilement SiO2/TiO2) et le traitement haute-r´eflexion (empilement SiO2/TiO2) appliqu´es respectivement cˆot´e EAM et SOA.

Le processus technologique des composants SAG-SIBH d´ecrit ci-dessus pr´esente une ´etape d’´epitaxie en plus que les proc´ed´es types “shallow-ridge”. Ce point est cependant largement contre-balanc´e par les propri´et´es sup´erieures des composants SIBH d´etaill´ees pr´ec´edemment (meilleure tol´erances g´eom´etriques, grande stabilit´e thermique et modale, etc.). Dans notre laboratoire Alcatel-Thales III-V Lab, la technologie est arriv´ee `a un certain degr´e de maturit´e devenant une r´eelle plateforme d’int´egration pour les dispositifs opto´electroniques haut d´ebit [63]. De plus, des lasers en technologie SIBH ont ´et´e test´es en vieillissement en interne et en externe dans des conditions de fort stress (100˚C et 100 mA). Les r´esultats ont confirm´e une excellente fiabilit´e dont l’extrapolation pr´evoit, par exemple, le fonctionnement laser de plus de 15 ans `a 50˚C. Le composant REAM-SOA, plus sp´ecifiquement, est de type pseudo-passif (i.e. sans fonction laser). Ceci est favorable `a une grande fiabilit´e et un rendement de fabrication puce tr`es ´elev´e.

(b)

(c) _(d)

(a)

Fig. 5.4 – Technologie du REAM-SOA. (a) structure SIBH au MEB ×9000 ; (b) apr`es m´etallisation p et gravure des caissons, microscope optique ×50 ; (c) guide et facette grav´ee tilt´ee, interf´erom´etrie optique ×20 ; (d) REAM-SOA en fin de technologie microscope optique ×20.