一種窄條脊形GaAs 基激光器的制備方法及GaAs 基激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種窄條脊形GaAs基激光器的制備方法及GaAs基激光器，屬于半導體 的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導體激光器自問世W來，作為一種新型的光源，由于其體積小、功率高、壽命長、 使用方便等優(yōu)點，在光存儲、光通信W及國防、醫(yī)療等領(lǐng)域備受青睞。在半導體激光器的制 備過程中，對于激光器脊條的寬度要求越來越小，其對于光刻技術(shù)的要求就越高，光刻工藝 是利用光刻膠通過曝光、顯影等，將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到外延片上面，使外延片上面具有 想要制作的器件的光刻膠圖形形貌，再通過化學或者物理方法，將圖形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到外延片 上面。同時微光刻尺寸控制要求完整圖形必須W高準度和高精度完整的在外延片表面表現(xiàn) 出來。但是，在光刻過程中，尤其是小尺寸圖形的制備過程，怎么樣將小尺寸圖形精確的復 制到外延片表面的光刻膠上面，目前主要依賴光刻機的分別率、光刻膠W及刻蝕的技術(shù)，圖 形尺寸越小，對光刻機的分別率要求越高，相應(yīng)的對光刻機的要求也就越高，需要的設(shè)備比 較昂貴。在實際的操作過程中由于光學衍射效應(yīng)等原因很難形成形貌比較好、線條寬度比 較窄的圖形光刻膠。
[0003]中國專利CN101042536A提供了一種在半導體器件的光刻過程中縮小用于形成接 觸孔的光刻膠圖案的臨界尺寸，從而得到臨界尺寸在90nmW下的接觸孔圖案的方法，該專 利的主要技術(shù)是在曝光后的圖形光刻膠上涂布光酸抑制劑，通過二次曝光、烘烤、顯影得到 臨界尺寸縮小的接觸孔圖案。其需要在第一次曝光未顯影之前進行，無法首先在襯底上面 形成與掩膜版圖形尺寸一致的圖形。中國專利CN1531018A公開了在具有第一線寬的圖形光 刻膠上面旋涂一化學擴散層，擴散層內(nèi)的化學物質(zhì)與圖形光刻膠進行化學反應(yīng)，在光刻膠 的表層形成一反應(yīng)層，然后將該化學反應(yīng)層移除W修正圖形光刻膠得到第二線寬，實現(xiàn)縮 小圖形尺寸的效果。上述方法都是通過對第一次曝光后的圖形光刻膠旋涂化學物質(zhì)后二次 曝光、顯影達到縮小光刻膠尺寸的目的。
[0004] 中國專利CN101471534公開一種制作高亮度半導體錐形激光器/放大器的方法，包 括:在外延片P面上淀積介質(zhì)保護材料，采用標準的光刻工藝進行第一次光刻;去膠清洗，采 用標準的光刻工藝進行二次光刻;刻蝕或腐蝕制作脊形模式控制區(qū)臺面；用介質(zhì)保護材料 作掩膜制作錐形增益區(qū)臺面;腐蝕剩余介質(zhì)材料，清洗后重新淀積介質(zhì)保護材料;采用標準 光刻工藝形成掩膜，腐蝕模式控制區(qū)和錐形區(qū)上的介質(zhì)保護材料，開出電流注入窗口；然后 經(jīng)過P面電極蒸鍛、減薄、N面電極蒸鍛、合金和封裝等工步，通過2次光刻對忍片的不同位置 進行保護，然后通過腐蝕實現(xiàn)忍片表面不同位置處圖形的的高度不同，達到同一個忍片表 面圖形腐蝕深度的階梯要求。
[0005] 在半導體工藝中，有些工藝步驟中需要光刻膠作為掩模進行一些濕法腐蝕W后， 在襯底外延片上面得到與掩膜版圖形尺寸一致的圖形W后，再縮小掩膜光刻膠的尺寸進行 后面的工藝。如果在去除不需要的材料層形成所需要圖形的外延片上面再旋涂其它的化學 物質(zhì)，會對沒有光刻膠保護處的材料形成一定的損傷。運就需要在原來的掩膜光刻膠上面 進行一些不會對材料層形成損壞的處理W達到縮小光刻膠尺寸的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了 一種窄條脊形GaAs基激光器的制備方法。
[0007] 本發(fā)明還提供一種利用上述方法制備的GaAs基激光器。
[000引發(fā)明概述：
[0009] -種窄條脊形GaAs基激光器的制備方法，包括:首先在外延片的表面使用第一塊 光刻掩膜版光刻出一定寬度的圖形光刻膠，其中在外延片表面的特定區(qū)域上面光刻出一定 的圖形刻度，然后使用另一塊光刻掩膜版，利用光刻掩膜版特定區(qū)域上面的圖形刻度和外 延片表面一次光刻制備出圖形刻度相對應(yīng)，光刻出符合尺寸要求的圖形，最后經(jīng)過腐蝕、生 長電極、減薄、合金、封裝等工步形成激光器。
[0010] 發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0011] -種窄條脊形GaAs基激光器的制備方法，包括步驟如下：
[0012] (1)旋涂光刻膠
[0013] 在外延片表面旋涂正性光刻膠形成光刻膠層;烘烤去除光刻膠中的溶劑，在烘箱 內(nèi) 90 °C -110 °C 下烘烤 15-30min 或者熱板 90 °C -110 °C 烘烤 1 -4min;
[0014] (2)-次光刻圖形
[0015] 利用第一塊光刻掩模版對光刻膠層進行曝光；
[0016] 所述第一光刻掩膜版上設(shè)置有多條相互平行、且一端對齊的第一圖形刻度；
[0017] 然后通過顯影移除曝光部分的光刻膠在所述外延片上光刻出所需要的圖形光刻 膠W及第一圖形刻度；
[0018] (3)二次光刻圖形
[0019] 利用第二塊光刻掩模版對光刻膠層進行曝光；
[0020] 所述第二光刻掩膜版上設(shè)置有多條相互平行、且一端對齊的第二圖形刻度;該第 二圖形刻度與第一圖形刻度呈對稱設(shè)置；
[0021] 根據(jù)需要光刻出窄條脊形的線寬尺寸，在外延片上面找到第一次光刻制備的第一 圖形刻度，在所述第二塊光刻掩模版上找到第二圖形刻度，然后將第二塊光刻掩模版上面 所選尺寸的圖形與外延片上面第一次光刻出的相對應(yīng)的尺寸圖形重合對齊，然后曝光通過 顯影移除曝光部分的光刻膠，然后將外延片在烘箱內(nèi)90°c-ll(rc下烘烤15-30min或者熱板 90°C-110°C 烘烤 l-4min;
[0022] (4)濕法腐蝕
[0023] 采用濕法腐蝕方法將沒有光刻膠掩蔽的外延層表面腐蝕到目標深度后予W移除， W在所述外延片上得到所述線寬尺寸的窄條脊形結(jié)構(gòu)；
[0024] (5)生長電流阻擋層
[00巧]在所述外延片表面上利用陽CVD生長電流阻擋層，厚度為1:日0觸-巧孤A;
[0026] (6)剝離光刻膠
[0027] 剝離掉有光刻膠位置處的電流阻擋層，形成電流注入窗口，并使電流阻擋層均勻 地覆蓋在窄條脊形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述第一圖形刻度按照長短順序依次排列、所述第二圖形刻 度按照長短順序依次排列。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在上述步驟(6)后，還包括步驟(7):將剝離電流阻擋層W后的 外延片進行W下工步處理，包括:P面電極蒸鍛、減薄、N面電極蒸鍛、合金和封裝。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(1)中所述光刻膠層的厚度為10000A-13000A。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的第一塊光刻掩膜版中的圖形寬度為：15-100wii;所述的 第二塊光刻掩膜版中的圖形寬度為:15-100wii。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的第一塊光刻掩膜版上第一圖形刻度的范圍：l-lOwn;所 述的第二塊光刻掩膜版上第二圖形刻度的范圍：l-l〇Wii。本發(fā)明可W實現(xiàn)寬度小于IOwii刻 蝕，超過IOwii可W直接進行光刻。所述的第一圖形刻度、第二圖形刻度分布在外延片中屯、點 W及上下左右等位置。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中所述濕法腐蝕方法，是利用分析純的憐酸、雙 氧水、去離子水的混合液，W及飽和漠水分別將沒有光刻膠掩蔽的外延片腐蝕目標深度。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述分析純的憐酸、雙氧水、去離子水的混合液中，所有組分 的體積比為，分析純的憐酸:雙氧水:去離子水=1:1: (3~4)。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，將沒有光刻膠掩蔽的外延片腐蝕目標深度為7000-9000埃。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(5)中所述的電流阻擋層為Si化。
[0037] 一種利用上述方法制備的GaAs基激光器，包括生長有外延材料層的外延片，在外 延片表面腐蝕出窄條脊形結(jié)構(gòu)，電流阻擋層覆蓋所述窄條脊形結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面，在所述窄條 脊形結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置有電流注入窗口，所述窄條脊形結(jié)構(gòu)的寬度范圍：1-10WI1。
[0038] 本發(fā)明的有益效果：
[0039] 本發(fā)明采用第一次光刻出尺寸相對比較大的圖形光刻膠W及外延片特定位置處 的圖形刻度，然后進行第二次光刻，通過第二塊光刻掩膜版上面特定區(qū)域的圖形刻度與外 延片上面一次光刻形成的圖形刻度相對應(yīng)，光刻出需要尺寸的圖形光刻膠。本發(fā)明可W不 使用分辨率比較高，比較昂貴的光刻機，就可W光刻出尺寸比較小的光刻膠圖形。
[0040] 采用本發(fā)明的方法，一方面可W不使用昂貴的設(shè)備就可W實現(xiàn)小尺寸圖形的光 亥IJ，同時掩模光刻膠還可W作為掩蔽膜進行外延片圖形的腐蝕;另外，可W不采用套刻的方 式使電流阻擋層覆蓋到脊條圖形的側(cè)面，有利于發(fā)光效率和輸出光功率的改善，可有效的 提高了激光器的性能;采用本發(fā)明的方法不會對外延片上面的外延材料形成損傷，操作方 便，簡化了工藝步驟。
【附圖說明】
[0041 ]圖1為本發(fā)明所述制備方法的工藝流程圖。
[0042] 圖2為第一塊光刻掩膜版上面的第一圖形刻度。
[0043] 圖3為第二塊光刻掩膜版上面的第二圖形刻度。
[0044] 圖4為兩次光刻過程的示意圖。
[0045] 圖5為剝離電流阻擋層W后窄條脊形結(jié)構(gòu)兩邊的剖面圖。
[0046] 圖5中，OOl為襯底和部分外延層，002為腐蝕時光刻膠保護未被腐蝕的外延層，003 為電流阻擋層，004為窄條脊形結(jié)構(gòu)的寬度。
【具體實施方式】
[0047]下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明做進一步說明，除了運些詳細描述外，本發(fā)明還可W 廣泛地應(yīng)用在其他的實施例中。
[004引實施例1、
[0049] -種窄條脊形GaAs基激光器的制備方法，包括步