一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法，包括如下步骤：s1、制备外延片，s2、制备波导结构，s3、制备倾斜端面，s4、制备电极窗口，s5、制备P面电极，s6、减薄和抛光，s7、制备N面电极，s8、退火，获得倾斜端面超辐射发光管。该制备倾斜端面超辐射发光管的方法采用标准半导体工艺，并在流程中引入法拉第笼等电位面诱导等离子体倾斜方向刻蚀制备倾斜端面，操作简单、生产效率高，可以批量制备倾斜端面超辐射发光管。射发光管。射发光管。

【技术实现步骤摘要】
一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种倾斜端面超辐射发光管的制备方法。

技术介绍

[0002]半导体超辐射发光管是利用自发发射光子在增益介质中经过受激发射放大实现高的输出功率，为了避免激射在器件制备过程中需要采用各种措施来抑制光学反馈，其中倾斜端面是最常用的方法之一。然而目前制备倾斜端面的方法是用聚焦离子束刻蚀，只能单个的加工，效率很低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高效制备倾斜端面超辐射发光管的方法，旨在解决用聚焦离子束刻蚀制备倾斜端面超辐射发光管加工效率低的问题。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法，包括如下步骤：s1、在衬底上采用外延技术，依次生长下缓冲层、下包层、下波导层、有源层、上波导层、上包层、接触层，形成外延片；s2、在外延片上使用匀胶机涂覆一层光刻胶，然后用紫外曝光机对其进行曝光，作出波导的光刻胶图案，将带光刻胶图案的外延片置入感应耦合等离子刻蚀机刻蚀出波导结构，再用紫外曝光机对其进行曝光，作出解理沟道区的光刻胶图案，刻蚀深度至上波导层；s3、使用光刻、刻蚀工艺和法拉第笼诱导倾斜干法刻蚀工艺相结合，对外延片进行刻蚀，制备解理沟道区和具有一定倾斜角度的倾斜端面，刻蚀深度到下波导层；s4、用等离子体增强化学的气相沉积法在外延片表面生长一层氧化硅或者氮化硅绝缘层介质膜，然后涂覆一层光刻胶然后曝光出电注入窗口图形，再用干法刻蚀或者湿法刻蚀刻蚀出具有对应的电极窗口的外延片；s5、使用电子束蒸镀或磁控溅射5～10nm钛，再次使用电子束蒸镀或磁控溅射300～1000nm金作为P面电极；s6、通过物理研磨进行减薄，然后进行化学抛光；s7、依次使用磁控溅射蒸镀50～100nm金锗镍合金和250～500nm金作为N面电极；s8、使用快速退火炉进行退火，获得倾斜端面超辐射发光管。
[0005]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤s3具体做法是将步骤s2获得的外延片置入感应耦合等离子刻蚀机刻蚀出解理沟道区，刻蚀深度至下波导层，再次将外延片置入感应耦合等离子刻蚀机，然后再在外延片上放置角度为X
°
的法拉第笼，感应耦合等离子刻蚀机在法拉第笼的诱导下进行定向刻蚀，刻蚀出角度为90
°‑
X
°
的倾斜端面。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤s3具体做法是将步骤s2获得的外延片置入感应耦合等离子刻蚀机，然后再其上放置角度为X
°
的法拉第笼，感应耦合等离子刻蚀机在法拉第笼的诱导下进行定向刻蚀，刻蚀出角度为90
°‑
X
°
的倾斜端面，去除法拉第笼，然后将外延片重新置入感应耦合等离子刻蚀机刻蚀，将一边多余的倾斜台面去除。
[0006]优选的，X的角度可以是0
‑
30
°
。其原理是法拉第笼在等离子体环境中可以形成等电位，这样在干法刻蚀中等离子就会垂直于法拉第笼表面进入法拉第笼内，从而对笼内的晶圆刻蚀方向有一定角度的倾斜。这样就可以在标准半导体设备和工艺中做到超辐射发光
管的倾斜端面的批量制作。
[0007]本专利技术的进一步技术方案是：所述外延技术为分子束外延技术或金属有机化学气相沉积技术。
[0008]本专利技术的进一步技术方案是：所述衬底为砷化镓材料或磷化铟或氮化镓材料。
[0009]本专利技术的进一步技术方案是：所述有源层为量子点或量子阱结构。
[0010]本专利技术的进一步技术方案是：所述接触层厚度为300～700纳米，掺杂浓度＞1*10
19
cm
‑3。
[0011]本专利技术的有益效果是：由于采用上述技术方案，本专利技术之一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法，操作简单、生产效率高，可以批量制备倾斜端面超辐射发光管。
附图说明
[0012]图1是本专利技术所述一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法的工艺流程图；
[0013]图2是本专利技术所述一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法的步骤s1获得的外延片的结构示意图；
[0014]图3是本专利技术所述一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法的步骤s2获得的外延片的正面结构示意图；
[0015]图4是本专利技术所述一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法的步骤s2获得的外延片的侧面结构示意图；
[0016]图5是本专利技术所述一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法的步骤s3获得的外延片的结构示意图；
[0017]图6是本专利技术所述一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法的步骤s7获得的外延片的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。
[0019]实施例一：
[0020]如图1
‑
6所示的一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法，在衬底8上采用外延技术，如分子束外延技术或金属有机化学气相沉积技术，依次生长下缓冲层7、下包层6、下波导层5、有源层4、上波导层3、上包层2、接触层1，形成外延片；其中所述衬底为GaAs材料或InP材料，有源区为量子点或量子阱，接触层厚度一般为几百个纳米，掺杂浓度一般大于1*10
19
cm
‑3。在前述外延片上使用匀胶机涂覆一层2μm厚的光刻胶。用紫外曝光机对其进行曝光，作出波导的光刻胶图案，将带光刻胶图案的外延片置入ICP刻蚀机刻蚀出波导结构。用紫外曝光机对其进行曝光，作出解理沟道区的光刻胶图案，将带光刻胶图案的外延片置入ICP刻蚀机刻蚀出解理沟道区，此步骤中刻蚀深度至下波导层(注意，此步骤刻蚀完不去除光刻胶，下步刻蚀依然用此次的胶当掩膜)。将带光刻胶图案的外延片置入ICP刻蚀机，然后再其上放置角度为X
°
的法拉第笼，法拉第笼的尺寸可以是长4
‑
8寸，宽4
‑
8寸，倾斜角度X
°
可以是0
‑
30
°
。在法拉第笼的诱导下，进行定向刻蚀，刻蚀出角度为90
°‑
X
°
的倾斜端面(注意，此步骤刻蚀完去除残胶)。刻蚀气体可以为Cl2、BCl3、Ar中的一种或多种。PECVD生长300～500nm厚的氧化硅绝缘层。涂覆一层光刻胶然后曝光出电注入窗口图形。干法刻蚀或者湿法
刻蚀出对应的电极窗口。使用电子束蒸镀或者磁控溅射，蒸镀5～10nm Ti，然后蒸镀300～1000纳米Au作为P面电极9。物理研磨减薄和化学抛光。用磁控溅射蒸镀50～100nm AuGeNi合金和250～500纳米Au作为N面电极10。快速退火炉退火。至此倾斜端面超辐射发光管制备完成。
[0021]实施例二：
[0022]实施例二和实施例一的区别在于倾斜端面刻蚀的步骤：在步骤一中先刻蚀出解离沟道，然后刻蚀出倾斜端面；在实施例二中，先倾斜刻蚀出倾斜端面再刻蚀多余部分形成解离沟道。
[0023]如图1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、制备外延片：在衬底上采用外延技术，依次生长下缓冲层、下包层、下波导层、有源层、上波导层、上包层、接触层，形成外延片；s2、制备波导结构：在外延片上使用匀胶机涂覆一层光刻胶，然后用紫外曝光机对其进行曝光，作出波导的光刻胶图案，将带光刻胶图案的外延片置入感应耦合等离子刻蚀机刻蚀出波导结构，再用紫外曝光机对其进行曝光，作出解理沟道区的光刻胶图案，刻蚀深度至上波导层；s3、制备倾斜端面：使用光刻、刻蚀工艺和法拉第笼诱导倾斜干法刻蚀工艺相结合，对外延片进行刻蚀，制备解理沟道区和具有一定倾斜角度的倾斜端面，刻蚀深度到下波导层；s4、制备电极窗口：用等离子体增强化学的气相沉积法在外延片表面生长一层氧化硅或者氮化硅绝缘层介质膜，然后涂覆一层光刻胶然后曝光出电注入窗口图形，再用干法刻蚀或者湿法刻蚀刻蚀出具有对应的电极窗口的外延片；s5、制备P面电极：使用电子束蒸镀或磁控溅射5～10nm钛，再次使用电子束蒸镀或磁控溅射300～1000nm金作为P面电极；s6、减薄和抛光：通过物理研磨进行减薄，然后进行化学抛光；s7、制备N面电极：依次使用磁控溅射蒸镀50～100nm金锗镍合金和250～500nm金作为N面电极；s8、退火：使用快速退火炉进行退火，获得倾斜端面超辐射发光管。2.根据权利要求1所述的一种制备倾斜端面超辐射发光管的方法，其特征在于，所述步骤s3具体做法是：将步骤s2获得的外延片置入感应耦合等离子刻蚀机刻蚀出解理沟道区，刻蚀深度至下波导层，再次将外延片置入感应耦合等离子刻蚀机，然后再在外延片上放置角度为X
°
的法拉第笼，感应耦合等离子刻蚀机在法拉第笼的诱导下进行定向刻蚀，刻蚀出角度为90

【专利技术属性】
技术研发人员：贾宪生，张子旸，陈红梅，
申请(专利权)人：青岛翼晨镭硕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：