一种半导体激光器件的端面制备及镀膜方法技术

本发明专利技术公开一种半导体激光器件的端面制备及镀膜方法，属于半导体激光器件的制备技术领域，包括以下步骤：步骤1，采用感应耦合等离子体

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器件的端面制备及镀膜方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器件的制备技术，具体涉及半导体激光器件的端面制备及镀膜方法。

技术介绍

[0002]近年来，半导体激光器的发展极为迅速。随着人工智能、物联网及5G网络的普及，高速激光器件及通讯模块的需求极为迫切；自动驾驶技术的发展也对光学雷达的功率、线宽和长期可靠性提出了极高的要求；在工业环境下，大功率的高能激光器件也有广泛的应用。针对以上场景，边发射激光器件（EdgeEmitting Laser，EEL）相对垂直发射激光器（VCSEL）有其独特的优势，目前仍占主导地位。对EEL目前国内外主要厂商采用的仍然是裂片方式（cleave）以形成端面（facet）并最终分离器件。此种方式的良率低并且工序复杂。国外也有公司通过化学辅助离子束刻蚀（Chemically Assisted Ion Beam Etching，CAIBE）的方式形成端面，该工艺能够简化流程，适度提高良率，但通过刻蚀的方式形成端面存在表面粗糙度的问题，损耗较大，并且因镀膜过程中存在的氧化、附着力等问题容易引发光学灾变损伤（Catastrophic Optical Damage， COD）发生长期可靠性的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：提供一种半导体激光器件的端面制备及镀膜方法，其能简化工艺流程，并极大地提升型腔面镀膜的质量，提高器件长期可靠性。本专利技术作为一种加工范式，可以应用于任何具备脊波导和端面形式的边发射激光器。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：一种半导体激光器件的端面制备及镀膜方法，包括以下步骤：步骤1，采用感应耦合等离子体
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反应离子刻蚀方法形成激光器件的前端面、后端面；步骤2，通过光刻的方式露出前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域，然后对晶圆显影；步骤3，采用无机溶液对前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域进行湿法化学抛光；步骤4，以真空电子束蒸镀的方式进行镀膜，镀膜过程中以离子束轰击前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域；步骤5，将镀膜后的晶圆做快速剥离及有机溶液清洗。
[0005]所述步骤1中，晶圆为已经形成脊波导并且有SiO2作为硬掩模图案的晶圆。
[0006]所述步骤1具体为：将晶圆放入感应耦合等离子体
‑
反应离子刻蚀设备中，晶圆刻蚀过程中，温度为45
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55℃，氯气流量为18
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22sccm，氩气流量为4
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6sccm，感应耦合等离子体的功率为200
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250W，偏射电压射频源的功率为100
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120W，腔室压力为200
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250mTorr，刻蚀时间为至少4分钟。
[0007]所述步骤2中通过光刻的方式露出前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域的具体步骤为：步骤21，通过匀胶机在晶圆表面涂布一层非感光性高分子胶层，匀胶机的转速为3000
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3500rpm，时间为至少1分钟。
[0008]步骤22，通过匀胶机在非感光性高分子胶层上涂布一层感光性光刻胶层，匀胶机的转速为3000
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3500rpm，时间为至少1分钟。
[0009]步骤23，通过接触曝光机或步进式光刻机将前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域的掩模图形曝光。
[0010]所述步骤2中对晶圆显影的具体步骤为：将晶圆放入显影机上显影，显影液为MIF3000，显影时间为至少2分30秒。
[0011]所述步骤3的具体步骤为：步骤31，对显影后的晶圆进行等离子清洗；步骤32，将经等离子清洗后的晶圆浸入盐酸稀释溶液中至少1分钟后用去离子水冲淋，再氮气吹干；步骤33，将经氮气吹干后的晶圆浸入氨水稀释溶液中至少30秒后再次用去离子水冲淋，然后再次氮气吹干。
[0012]所述步骤31中，等离子清洗的工艺参数为：温度为20
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25℃，氧气流量为180
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200sccm，压力为200
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250mTorr，等离子的功率为100
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120W，清洗时间为至少1分钟。
[0013]所述盐酸稀释溶液中，盐酸与盐酸稀释溶液的质量比为1：15到1：20。
[0014]所述氨水稀释溶液中，氨水与氨水稀释溶液的质量比为1：20到1：25。
[0015]所述步骤4的具体步骤为：步骤41，将待镀膜的晶圆和检测小样放入电子束蒸镀设备中进行通透膜的蒸镀，其中，检测小样的材质与晶圆的相同；步骤42，测量检测小样的反射率。
[0016]所述步骤42中，检测小样的反射率时，将小样放在台式分光光度计上，测量小样在200nm到2000nm波长范围内的反射率为合格，通过对比在200nm到2000nm波长范围内的反射率曲线验证通透膜在晶圆的前端面的反射率。
[0017]所述步骤4的蒸镀过程中，晶圆和检测小样分别紧固于治具的承台，治具包括竖直的中轴线；开始蒸镀之前，晶圆处于初始位置，晶圆所在平面与介质材料蒸发形成的蒸气云球面在晶圆位置的法平面呈45度角；在蒸镀过程中，晶圆绕治具的竖直的中轴线作圆周运动，同时，晶圆在其所在平面与前述法平面呈30
°
到60
°
夹角的范围内往复摆动。
[0018]所述步骤4中，在前端面的待镀膜区域蒸镀第一膜层，再在第一膜层上蒸镀第二膜层，蒸镀第一膜层所用介质材料为二氧化钛，蒸镀第二膜层所用介质材料为二氧化硅。
[0019]所述步骤4中，在开始蒸镀前，通入氮气并开启离子束轰击晶圆表面，离子束的功率为150W，在蒸镀的全程开启离子束。所述步骤5将镀膜后的晶圆做快速剥离的具体步骤为：步骤51，用海绵辊施加压力滚压将蓝膜均匀贴附在晶圆表面；步骤52，将蓝膜揭下，附着在感光性光刻胶层表面的介质材料将被一同揭下；步骤53，将揭下蓝膜后的晶圆放入50
‑
60℃的剥离溶液中，浸泡至少20分钟后取
出。
[0020]所述步骤4中，在后端面的待镀膜区域蒸镀先后依次第三膜层、第四膜层、第五膜层、第六膜层、第七膜层、第八膜层、第九膜层、第十膜层，蒸镀第三膜层、第五膜层、第七膜层、第九膜层所用介质材料为氧化铝，蒸镀第四膜层、第六膜层、第八膜层、第十膜层所用介质材料为硅，形成高反膜。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益技术效果：本专利技术采用感应耦合等离子体
‑
反应离子刻蚀方法形成激光器件的前端面、后端面，其优势在于自始至终保持晶圆的完整性，可以通过自动化设备进行大规模生产，效率极高。并且与解理法形成的端面（cleavefacet）不同，本专利技术完全不依赖于晶圆的晶体方向，不会因晶体方向的角度偏差造成解理面划入器件，造成良率降低。
[0022]针对刻蚀方法形成的粗糙端面问题，本专利技术采用湿法化学刻蚀辅助的方式进行弥补，通过前述化学试剂的处理进行化学抛光（Cavity Chemical Pol本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器件的端面制备及镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采用感应耦合等离子体
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反应离子刻蚀方法形成激光器件的前端面、后端面；步骤2，通过光刻的方式露出前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域，然后对晶圆显影；步骤3，采用无机溶液对前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域进行湿法化学抛光；步骤4，以真空电子束蒸镀的方式进行镀膜，镀膜过程中以离子束轰击前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域；步骤5，将镀膜后的晶圆做快速剥离及有机溶液清洗。2.根据权利要求1所述制备及镀膜方法，其特征在于，所述步骤1中，晶圆为已经形成脊波导并且有SiO2作为硬掩模图案的晶圆。3.根据权利要求1所述制备及镀膜方法，其特征在于，所述步骤1具体为：将晶圆放入感应耦合等离子体
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反应离子刻蚀设备中，晶圆刻蚀过程中，温度为45
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55℃，氯气流量为18
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22sccm，氩气流量为4
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6sccm，感应耦合等离子体的功率为200
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250W，偏射电压射频源的功率为100
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120W，腔室压力为200
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250mTorr，刻蚀时间为至少4分钟。4.根据权利要求1所述制备及镀膜方法，其特征在于，所述步骤2中通过光刻的方式露出前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域的具体步骤为：步骤21，通过匀胶机在晶圆表面涂布一层非感光性高分子胶层，匀胶机的转速为3000
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3500rpm，时间为至少1分钟；步骤22，通过匀胶机在非感光性高分子胶层上涂布一层感光性光刻胶层，匀胶机的转速为3000
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3500rpm，时间为至少1分钟；步骤23，通过接触曝光机或步进式光刻机将前端面的待镀膜区域或后端面的待镀膜区域的掩模图形曝光。5.根据权利要求1所述制备及镀膜方法，其特征在于，所述步骤2中对晶圆显影的具体步骤为：将晶圆放入显影机上显影，显影液为MIF3000，显影时间为至少2分30秒。6.根据权利要求1所述制备及镀膜方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：步骤31，对显影后的晶圆进行等离子清洗；步骤32，将经等离子清洗后的晶圆浸入盐酸稀释溶液中至少1分钟后用去离子水冲淋，再氮气吹干；步骤33，将经氮气吹干后的晶圆浸入氨水稀释溶液中至少30秒后再次用去离子水冲淋，然后再次氮气吹干。7.根据权利要求6所述制备及镀膜方法，其特征在于，所述步骤31中，等离子清洗的工艺参数为：温度为20
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25℃，氧气流量为180
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200s...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲谦，杨军，
申请(专利权)人：上海三菲半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：