分布反饋半導體激光器中光柵的干法刻蝕制作工藝的制作方法

文檔序號：7214646閱讀：512來源：國知局

專利名稱：分布反饋半導體激光器中光柵的干法刻蝕制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導體激光器技術(shù)領(lǐng)域，涉及干法刻蝕工藝，具體地說涉及一種用于分布反饋半導體激光器中光柵的反應離子刻蝕制作技術(shù)。
背景技術(shù)：
單縱模分布反饋(DFB)激光器與一般激光器在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別在于
有一個提供光反饋的光柵。光柵的作用是取代一般激光器中光學諧振腔，并兼有選模特性。DFB激光器的邊模抑制比和布拉格波長分別取決于光柵的耦合系數(shù)和有效折射率，而這兩個系數(shù)都與光柵深度和斷面輪廓有關(guān)。從理論計算知道，光柵越深，耦合系數(shù)越大，越有利于降低閾值電流；而
矩形光柵又優(yōu)于正弦光柵。光柵的制作分兩步首先要在作為掩模用的光
刻膠上做出光柵條紋，可以用全息光刻方法或電子束直接掃描曝光的方法；然后在材料上腐蝕出光柵結(jié)構(gòu)，可以用濕法腐蝕或干法腐蝕刻制。用濕法腐蝕刻制光柵，大面積上的均勻性較差，成品率和重復性不好，光柵
深度有限。
為了克服濕法腐蝕的缺點，近年來采用反應離子刻蝕工藝(RIE)，使激光器的制作成品率和器件性能都得到提高。
近年來報導了采用CH4和H2的混合氣對InP進行反應離子腐蝕，許多實驗研究表明，在采用碳氫系列氣體刻蝕時，加入離子轟擊作用是很必要的，
在離子轟擊方向上，被射頻源驅(qū)動的離子的刻蝕速率增強，而且離子轟擊樣品表面而激活樣品，刺激揮發(fā)性產(chǎn)生物的形成和吸收。通常采用Ar或 02作為轟擊離子，同時這些氣體還可以作為稀釋劑，減少聚合物的沉積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分布反饋半導體激光器中光柵的干法刻蝕制作工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的分布反饋半導體激光器中光柵的干法
刻蝕制作工藝，是利用反應離子刻蝕技術(shù)(R正)，其主要步驟為
A) 用全息曝光的方法在GalnP材料上形成干涉條紋并顯影，堅膜；
B) 將己顯影的樣品放入反應室內(nèi)，反應氣體為CHVH2/Ar混合氣體，其中CH4流量控制在5-18sccm，優(yōu)選5sccm; &流量控制在17-45sccm，優(yōu) 選17sccm; Ar流量控制在l-8sccm，優(yōu)選8sccm;射頻(RF)功率為50-150W，反應氣壓為0.067mbar，反應溫度為室溫；反應時間為45-60sec，優(yōu)選60sec。
所述的方法，其中反應室用50W射頻功率下起輝的等離子體O2清洗，以確保反應室清潔。

圖1為本發(fā)明實施例1制作的GalnP光柵掃描電子顯微(SEM)圖；圖2為本發(fā)明實施例2制作的GalnP光柵SEM圖。
具體實施例方式
本發(fā)明中采用AlcatelGIR300型反應離子刻蝕設(shè)備。該裝置由氣體供給系統(tǒng)，氣動傳送系統(tǒng)，真空抽取系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和反應室?guī)撞糠謽?gòu)成(此為公知技術(shù)，不作詳細描述)。配備的氣體源有CH4、 H2、 Ar、 CF4、 02。本發(fā)明采用CH4、 H2和Ar的混合氣體系統(tǒng)對GalnP光柵的反應離子腐蝕進行了工藝研究，經(jīng)過優(yōu)化氣體流量比例和刻蝕時間，可以得到好的刻蝕效果。
實施例一
實驗在0.067mbar的反應氣壓下進行，反應溫度為室溫。具體步驟如
下
1) 用全息曝光的方法在GalnP材料上形成干涉條紋并顯影，堅膜；
2) 反應室用50W射頻功率下起輝的等離子體O2清洗10分鐘，以確保反應室清潔，保證實驗的可重復性；
3) 將已顯影的樣品放入裝樣品的托盤中，由微電腦控制傳送至反應腔室內(nèi)；
4) 通過氣體質(zhì)量流量計控制各反應氣體流量。CH4的流量控制在 18sccm， H2的流量控制在45sccm， Ar的流量控制在5sccm;
5) 射頻功率設(shè)為150W;
6) 進行干法刻蝕45s;
7) 關(guān)閉儀器；
8) 取出樣品。
制備好的GalnP材料的光柵形貌如圖1所示。深度約為60nm。
實施例二
實驗在0.080mbar的反應氣壓下進行，反應溫度為室溫。具體步驟如
下
1) 用全息曝光的方法在GalnP材料上形成干涉條紋并顯影，堅膜；
2) 反應室用50W射頻功率下起輝的等離子體O2清洗10分鐘，以確保反應室清潔，保證實驗的可重復性；
3) 將已顯影的樣品放入裝樣品的托盤中，由微電腦控制傳送至反應腔室內(nèi)；
4) 通過氣體質(zhì)量流量計控制各反應氣體流量。CH4的流量控制在 5sccm， H2的流量控制在17sccm， Ar的流量控制在8sccm;
5) 射頻功率設(shè)為150W;
6) 進行干法刻蝕60s;
7) 關(guān)閉儀器；
8) 取出樣品。
制備好的GalnP材料的光柵形貌如圖2所示。深度約為60rnn，且相較于實施例一，所得到的光柵形貌更接近于矩形，側(cè)壁更光滑。
權(quán)利要求
1、一種分布反饋半導體激光器中光柵的干法刻蝕制作工藝，是利用反應離子刻蝕技術(shù)，其主要步驟為A)用全息曝光的方法在GaInP材料上形成干涉條紋并顯影，堅膜；B)將已顯影的樣品放入反應室內(nèi)，反應氣體為CH4/H2/Ar混合氣體，其中CH4流量為5-18sccm；H2流量為17-45sccm；Ar流量為1-8sccm；射頻功率為50-150W；反應氣壓為0.067mbar；反應溫度為室溫；反應時間為45-60sec。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中CH4流量為5sccm。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中H2流量為17sccm。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中Ar流量為8sccm。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中射頻功率為150W。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中反應時間為60sec。
7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，其中反應室用50W射頻功率下起輝的等離子體02清洗，以確保反應室清潔。
全文摘要
一種分布反饋半導體激光器中光柵的干法刻蝕制作工藝，是利用反應離子刻蝕技術(shù)，其主要步驟為A)用全息曝光的方法在GaInP材料上形成干涉條紋并顯影，堅膜；B)將已顯影的樣品放入反應室內(nèi)，反應氣體為CH4/H2/Ar，其中CH4流量為5-18sccm；H2流量為17-45sccm；Ar流量為1-8sccm；射頻功率為50-150W；反應氣壓為0.067mbar；反應溫度為室溫；反應時間為45-60sec。本發(fā)明采用CH4、H2和Ar的混合氣體系統(tǒng)對GaInP光柵的反應離子腐蝕進行了工藝研究，經(jīng)過優(yōu)化氣體流量比例和刻蝕時間，可以得到好的刻蝕效果。
文檔編號H01S5/00GK101197491SQ20061016488
公開日2008年6月11日申請日期2006年12月7日優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者付生輝, 宋國鋒, 陳良惠申請人:中國科學院半導體研究所

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