单片光电集成器件(OEICs)是利用光电子技术和微电子技术将光电子器件和微电子器件集成到同一衬底而形成的新型器件,可完成光发射、接收和信号处理等多种功能,具有功能强、可靠性高、体积小、成本低等突出优点。相控阵雷达、大容量光纤通信系统、光互连、光计算以及光神经网络等都越来越迫切的需要宽带、高速、高可靠的单片OEICs器件。但由于单片OEICs要将光、电两类结构、性能完全不同的器件集成在同一衬底上,从材料生长到制做工艺都有很大的技术难度,需要解决各种光电兼容问题,因此至今尚未完全实用化。半导体的激光微细加工技术具有“低温处理”、“局域升温”的独特优势,将该技术应用于单片OEICs的制做,有利于解决其中的光电兼容难题。 本文的工作就是围绕单片OEICs的激光微细加工技术开展的,主要的研究结果和创新之处如下: 1) 用激光微细加工的方法制做出了InGaAs/InP平面型PIN光探测器,响应度为0.21A/W。这向用激光微细加工方法制做出单片集成光接收机的目标迈出了关键的一步。研究了探测器制做中的激光诱导扩散和激光辅助合金工艺。分析了影响探测器性能的因素,总结了原有工艺的不足,提出了相应的解决方法。 2) 研制出了激光微细加工中微小区域的温度分布和变化的计算机测量系统。该系统首先在提高了原系统温度分辨率的同时,扩展了测量范围。在温度为600℃时,系统的温度分辨率可达到0.2℃,测量区域的最小直径可达到18μm。系统还利用精密电动平台的精确定位功能和温度信号的实时采集、存储功能,实现了微小热斑温度空间分布和温度随时间快速变化过程的测量。 3) 研究了激光微细加工中的精确对准问题,提出了相应的解决方法。a)根据激光微细加工区温度分布的特点,设计了搜索算法,实现了测温系统和激光微细加工中微小区域的横向对准。b)从理论上分析了直径仅数十微米的激光微细加工区的温度测量与一般红外辐射测温的对系统纵向对准要求的区别,提出了相应的系统调焦方法,实现了测温系统对激光微细加工区的纵向精确对准。c)提出了不可见的10.6μm激光焦斑和激光微细加工微小窗口