一种调节占空比的刻蚀方法技术

本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，该方法包括：将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀。以实现在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，使得对占空比连续调节且占空比大于0.5。

An etching method for regulating duty cycle

The invention provides a method for adjusting the etching ratio of air, applied to a distributed feedback laser diode chip fabrication of holographic grating, the method includes etching gas mixture of boron chloride, chlorine, three according to the three boron chloride argon gas: argon chlorine: = 1:1:10 ~ 3:5:60 range than the mixed volume by continuously adjusting the RF power; the etching equipment, etching the etching material using etching gas mixture in the preset conditions. In order to achieve the premise of not changing the holographic exposure process, the holographic grating fabrication process of semiconductor laser chip manufacturing process makes continuous duty adjustment and duty cycle greater than 0.5.

【技术实现步骤摘要】
一种调节占空比的刻蚀方法
本申请涉及干法刻蚀方法，特别涉及一种调节占空比的刻蚀方法。
技术介绍
全息光栅是全息照相技术制作的光栅。光全息技术(HolographicGrating)，主要是利用光相干迭加原理，是通过对复数项(时间项)的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术。全息曝光的基本原理为双光束干涉原理，利用的是干涉原理中明暗条纹光强差进行曝光，对于全息曝光而言，在良好的设备状态下，其能实现的最优占空比即是0.5。但在DFB(DistributedFeedbackLase，半导体分布反馈激光器)芯片的加工工艺中，如果想要调整占空比，直接利用全息曝光进行调整是很难实现的。而在半导体激光器芯片制造全息曝光光栅工艺中，半导体分布反馈激光器DFB是在激光器芯片的光波导层中植入条状光栅来实现单纵模输出的，因此，条状光栅的耦合效率直接决定了DFB激光器芯片的阈值电流的大小。而条状光栅的耦合效率与光栅占空比直接相关，理论实验表明，当均匀分布的条状光栅的占空比为0.5时，其耦合效率可达最大。但在芯片制造过程中，再生长工艺过程中由于生长温度较高，会对条状光栅产生熔化侵蚀作用，会使制作完成的芯片的条状光栅占空比下降0.1～0.2。目前，国际上通用的Ⅲ-Ⅴ半导体材料的光栅干法刻蚀工艺为使用反应离子刻蚀技术RIE(ReactiveIonEtching)，刻蚀气体采用甲烷(CH4)及氢气(H2)的混合气体。该方法的缺点是在干法刻蚀过程中会产生较多的聚合物(Polymer)，因而在干法刻蚀过程中，聚合物的产生量很难通过单一的工艺参数的调整进行控制，即刻蚀结果与单一工艺参数的调整之间存在着很强的非线性关系，很难实现工艺的连续稳定的调整。因此，针对现有技术存在的问题，如何在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，实现调节占空比且占空比大于0.5已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，以实现在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，使得对占空比连续调节且占空比大于0.5。为了达到上述目的，本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，其特征在于，包括：将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀。优选地，所述刻蚀混合气体中所述气体的体积比为，三氯化硼:氯气:氩气＝3:5:35。进一步地，所述刻蚀混合气体中所述气体的流量范围为，所述三氯化硼气体的流量范围为1～3sccm，所述氯气气体的流量范围为1～5sccm，所述氩气气体的流量范围为10～60sccm。优选地，所述刻蚀混合气体中所述气体的流量为，三氯化硼气体的流量为3sccm，氯气气体的流量为5sccm，氩气气体的流量为35sccm。优选地，所述使用所述刻蚀混合气体进行刻蚀的预设条件包括，预设温度为50℃，且预设温度的波动范围为50±0.5℃，预设工作气压为1～2mTorr，预设的所述射频功率为40～100W。本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，该方法包括：将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀。以实现在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，使得对占空比连续调节且占空比大于0.5。附图说明图1为本申请提供的一种调节占空比的刻蚀方法的流程图；图2为本申请提供的四种刻蚀方案所获得的光栅占空比、侧壁角度与射频功率的变化曲线示意图(插入图为AFM(原子力显微镜)表面形貌)；图3为本申请提供的一种刻蚀速率与射频功率的线性拟合示意图；图4为本申请提供的一种AFM测量整片9点显示条状光栅形貌示意图；图5为本申请提供的一种扫描电镜SEM对10um×10um示意图显示条状光栅形貌。具体实施方式本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，以实现在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，使得对占空比连续调节且占空比大于0.5。下面将结合本申请中的附图，如图1所示，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。步骤S101，将刻蚀材料置于刻蚀设备的刻蚀腔中。具体地，将刻蚀材料置于电极平板的阴极，所述阴极与射频电源相连接，用来产生高浓度等离子体，以加快蚀刻速率。而电极平板的阳极温度不做具体的限定，可通过现有技术根据具体情况设定。在预设条件下，通过温度系统调整刻蚀设备的反应腔的预设温度为50℃，其中，预设温度的波动范围为50±0.5℃；通过真空系统调整刻蚀设备的刻蚀腔的预设工作气压为1～2mTorr，该操作可以避免多余离子附着，稳定反应气场；优选地，所述真空系统调整刻蚀设备的刻蚀腔的预设工作气压为1.2mTorr。其中，本申请实施例中，刻蚀材料带为有刻蚀掩膜的晶圆，具体包括但不限于是二氧化硅或氮化硅。步骤S102，通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀。具体的，在预设条件下，通过所述射频电源将射频功率调节在40～100W范围内，其中，所述射频功率的范围40～100W可以具体调节。而在现有技术中，以调整光栅干法刻蚀占空比为例，优化后的甲烷(CH4)及氢气(H2)的混合气体刻蚀方案可实现侧壁角度为直角，且占空比0.48～0.56的光栅干法刻蚀。为实现占空比的调节，具体通过以下方式：(1)直接调整甲烷(CH4)气体流量，通过调整聚合物产生源的比例观察占空比变化情况；(2)直接调整刻蚀功率，通过调整等离子体产生密度观察占空比变化情况；(3)直接调整工作气压，通过调整生成物抽速观察占空比变化情况。针对上述三种方式而得到结果为调整聚合物产生源的占空比变化小且无明显规律，调整功率降低到50％时已经出现阻挡刻蚀(Blockingetching)的现象，三种方式均无法实现连续稳定的调节。为了在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，实现调节占空比且占空比大于0.5。本申请实施例提供了一种刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀，所述刻蚀混合气体包括三氯化硼、氯气、氩气，且所述刻蚀混合气体中所述气体的体积范围比为，三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60。具体地，所述刻蚀混合气体中所述气体的体积比为，三氯化硼:氯气:氩气＝3:5:35。所述刻蚀混合气体中所述气体的流量范围为，所述三氯化硼气体的流量范围为1～3sccm，所述氯气气体的流量范围为1～5sccm，所述氩气气体的流量范围为10～60sccm。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，其特征在于，包括：将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对刻蚀材料进行刻蚀。

【技术特征摘要】
1.一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，其特征在于，包括：将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对刻蚀材料进行刻蚀。2.如权利要求1所述的调节占空比的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀混合气体中所述气体的体积比为，三氯化硼:氯气:氩气＝3:5:35。3.如权利要求1所述的调节占空比的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀混合气体中所述气体的流量范围为，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚飞，郭海侠，冯晓芳，
申请(专利权)人：青岛海信宽带多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37