反应性离子刻蚀方法及垂直腔面发射激光器的制备方法技术

本申请涉及一种反应性离子刻蚀方法及垂直腔面发射激光器的制备方法，用于去除垂直腔面发射激光器的刻蚀槽的侧壁生成物。侧壁生成物为包括C和In的聚合物，聚合物中含有：O、P、Ga、As及F中的一种或多种。刻蚀工艺参数包括：刻蚀功率为100W

【技术实现步骤摘要】
反应性离子刻蚀方法及垂直腔面发射激光器的制备方法


[0001]本申请属于半导体
，具体涉及一种反应性离子刻蚀方法及垂直腔面发射激光器的制备方法。

技术介绍

[0002]采用等离子体刻蚀技术形成垂直腔面发射激光器（VCSEL）的深槽过程中，深槽的侧壁容易附着一些刻蚀生成物，且不容易去除干净，特别是VCSEL的红光产品（激射波长在650nm、670nm或680nm）。深槽的侧壁刻蚀不干净，最终导致湿法氧化不均匀，影响电性老化的稳定性。
[0003]现有的技术方案在深槽刻蚀后，采用快速冲水和溶液腐蚀的方法去除深槽的侧壁生成物，其效果不稳定，不能彻底去除侧壁生成物，导致湿法氧化不均匀，影响电性和老化的稳定性。
[0004]现有的技术方案中存在采用反应离子性刻蚀的方法直接竖直向下刻蚀某一功能层（比如InP包层），该功能层的厚度较厚，一般有1微米
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2微米；宽度也较宽，一般有5微米
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20微米。现有的竖直向下刻蚀的技术方案中主要目的是对基体材料进行刻蚀，要刻蚀形成特定的形貌。一般会使用CH4和H2进行刻蚀，一方面该功能层对反应离子性刻蚀具有合适的选择性，可以保证其他膜层的材料不会被刻蚀，因此可以使用合适的刻蚀速率，也可以过量的刻蚀，不会影响刻蚀的深度及底部形貌。而在其他方案中加入N2，是为了在刻蚀沟槽的侧壁形成一层钝化保护层，以得到特定的形貌。目前并没有合适的反应离子性刻蚀的工艺方法，用于去除侧壁生成物。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是为了克服现有技术存在的不能彻底去除深槽的侧壁生成物，导致湿法氧化不均匀的缺陷，提供一种反应性离子刻蚀方法及垂直腔面发射激光器的制备方法，该反应性离子刻蚀方法可以有效的去除垂直腔面发射激光器的刻蚀槽的侧壁生成物。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种反应性离子刻蚀方法，用于去除垂直腔面发射激光器的刻蚀槽的侧壁生成物，所述刻蚀槽的侧壁生成物为包括C和In的聚合物，并且所述聚合物中含有：O、P、Ga、As及F中的一种或多种；所述反应性离子刻蚀方法采用反应性离子刻蚀设备，刻蚀工艺参数包括：刻蚀功率为100W
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120W，腔体压力为120mTorr
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180mTorr，刻蚀环境温度为150℃~200℃，刻蚀气体为氢气和氩气，氢气的气体流量为70sccm
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90sccm，氩气的气体流量为70sccm
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90sccm。
[0007]在一个实施例中，所述刻蚀槽的侧面包括：P
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DBR层的侧面、第一半导体层的侧面、有源层的侧面、第二半导体层的侧面以及N
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DBR层的侧面，所述刻蚀槽的深度为4微米
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5微米，反应性离子刻蚀的时间为2分钟
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5分钟。
[0008]在一个实施例中，刻蚀功率为110W，腔体压力为150mTorr，刻蚀环境温度为180℃，氢气的气体流量为80sccm，氩气的气体流量为80sccm，反应性离子刻蚀的时间为4分钟。
[0009]本申请还提供一种垂直腔面发射激光器的制备方法，包括：S10，在衬底上生长外延片，所述外延片包括：自下而上依次设置的缓冲层、N
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DBR层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、P
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DBR层和帽层；S20，对所述外延片，进行第一次刻蚀，以形成刻蚀槽和凸台结构；S30，原位进行第二次刻蚀，以将所述刻蚀槽的侧壁生成物去除，所述第二次刻蚀采用上述任一实施例中所述的反应性离子刻蚀方法；S40，对所述外延片进行浸泡清洗，以得到具有清洁表面的所述凸台结构；S50，采用湿法氧化工艺对具有清洁表面的所述凸台结构进行氧化，以得到具有氧化孔的所述凸台结构；S60，在所述外延片的表面蒸镀水氧阻隔膜；S70，在所述衬底远离所述缓冲层的表面形成N型电极，以及在所述帽层远离所述P
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DBR的表面形成P型电极。
[0010]在一个实施例中，S20包括：S21，在所述外延片上预设凸台位置，并在所述凸台位置涂布光刻胶；S22，对所述光刻胶曝光、显影，得到掩模图案；S23，采用电感耦合等离子刻蚀工艺对具有所述掩模图案的所述外延片进行所述第一次刻蚀，以形成所述刻蚀槽和所述凸台结构。
[0011]在一个实施例中，S20包括：S25，在所述外延片上形成钝化层，对形成有所述钝化层的所述外延片进行所述第一次刻蚀，以形成所述刻蚀槽和所述凸台结构。
[0012]在一个实施例中，S30之后还包括：S31，对去除所述侧壁生成物之后的所述外延片，原位进行第三次刻蚀，以去除残留的所述钝化层。
[0013]在一个实施例中，所述第一次刻蚀的刻蚀气体为三氯化硼、氯气和氩气，三氯化硼的气体流速为30sccm~50sccm，氯气的气体流速为8sccm~15sccm，氩气的气体流速为30sccm~40sccm，刻蚀腔室的压力为15mTorr。
[0014]在一个实施例中，所述湿法氧化工艺的具体参数包括：氧化炉的炉温范围为360℃~420℃，辅助气体为氮气，所述氮气流量范围为1.5升每分钟~2升每分钟，湿法氧化的时间为110分钟~120分钟。
[0015]在一个实施例中，所述对所述外延片进行浸泡清洗的具体步骤包括：依次采用甲基吡咯烷酮溶液、丙酮溶液和异丙醇溶液对所述外延片进行浸泡清洗，以去除杂质，得到具有清洁表面的所述凸台结构的外延片。
[0016]本申请提供了一种反应性离子刻蚀方法及垂直腔面发射激光器的制备方法，用于去除垂直腔面发射激光器的刻蚀槽的侧壁生成物。侧壁生成物为包括C和In的聚合物，并且聚合物中含有：O、P、Ga、As及F中的一种或多种。反应性离子刻蚀方法中的刻蚀工艺参数包括：刻蚀功率为100W
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120W，腔体压力为120mTorr
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180mTorr，刻蚀环境温度为150℃~200℃，刻蚀气体为氢气和氩气，氢气气体流量为70sccm
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90sccm，氩气气体流量为70sccm
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90sccm。采用本申请的反应性离子刻蚀方法对侧壁生成物进行刻蚀的过程是微处理过程。在反应性离子刻蚀过程中：控制腔体在合适的压力环境，增强各向异性，降低刻蚀速率及离子损伤；
依靠Ar离子以物理方式将聚合物剥离刻蚀槽的侧壁；以H2进行作为反应气体，将有效的进行物质分解；加上合适的刻蚀温度，C基生成物很容易挥发带走。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018]图1为本申请一个实施例提供的包括侧壁生成物的垂直腔面发射激光器的部分结构示意图；图2为本申请一个实施例提供的垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应性离子刻蚀方法，其特征在于，用于去除垂直腔面发射激光器的刻蚀槽的侧壁生成物，所述刻蚀槽的侧壁生成物为包括C和In的聚合物，并且所述聚合物中含有：O、P、Ga、As及F中的一种或多种；所述反应性离子刻蚀方法采用反应性离子刻蚀设备，刻蚀工艺参数包括：刻蚀功率为100W
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120W，腔体压力为120mTorr
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180mTorr，刻蚀环境温度为150℃~200℃，刻蚀气体为氢气和氩气，氢气的气体流量为70sccm
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90sccm，氩气的气体流量为70sccm
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90sccm。2.根据权利要求1所述的反应性离子刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀槽的侧面包括：P
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DBR层的侧面、第一半导体层的侧面、有源层的侧面、第二半导体层的侧面以及N
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DBR层的侧面，所述刻蚀槽的深度为4微米
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5微米，反应性离子刻蚀的时间为2分钟
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5分钟。3.根据权利要求2所述的反应性离子刻蚀方法，其特征在于，刻蚀功率为110W，腔体压力为150mTorr，刻蚀环境温度为180℃，氢气的气体流量为80sccm，氩气的气体流量为80sccm，反应性离子刻蚀的时间为4分钟。4.一种垂直腔面发射激光器的制备方法，其特征在于，包括：S10，在衬底上生长外延片，所述外延片包括：自下而上依次设置的缓冲层、N
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DBR层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、P
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DBR层和帽层；S20，对所述外延片，进行第一次刻蚀，以形成刻蚀槽和凸台结构；S30，原位进行第二次刻蚀，以将所述刻蚀槽的侧壁生成物去除，所述第二次刻蚀采用上述权利要求1
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3中任一项所述的反应性离子刻蚀方法；S40，对所述外延片进行浸泡清洗，以得到具有清洁表面的所述凸台结构；S50，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：白龙刚，顾本祥，张松涛，余里程，惠利省，杨国文，
申请(专利权)人：度亘核芯光电技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：