【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器，特别是涉及一种提升激光器光栅形貌一致性的制备方法及其外延片。
技术介绍
1、普通dfb(distributed feed back，分布反馈)、dbr(distributed braggreflection，分布式布拉格反射型)激光器中的光栅制作工艺一般选用湿法腐蚀和干法刻蚀半导体材料，如ⅲ-ⅴ族化合物半导体材料：inp、ingaas、ingaasp。
2、对于干法刻蚀，干法刻蚀工艺的光栅形貌一致性较好，可得到矩形、梯形光栅，但刻蚀过程中可能会带来材料损伤，从而影响芯片可靠性，且由于干法刻蚀表面不平滑，这对于后续二次外延也会有不利影响；对于湿法腐蚀，最常见的湿法腐蚀溶液为溴腐蚀液，其对于ⅲ族、ⅴ族半导体材料腐蚀速率具有各向同性，溴腐蚀液可腐蚀inp、ingaas、ingaasp材料，对于ⅲ-ⅴ族半导体材料腐蚀晶向约为60°，其腐蚀深度常受限于腐蚀过程中的侧向腐蚀，在腐蚀深度不够深时顶部材料已被侧向腐蚀完全，顶部材料一旦被腐蚀，腐蚀深度不再增加且会破坏光栅形貌；且溴腐蚀液由于挥发性腐蚀，速率较不稳定，由于可腐蚀inp材料可能出现将四元光栅层下方的二元inp材料腐穿，进而破坏量子阱激光器发光区域。
3、综上所述，现有的干法刻蚀、湿法腐蚀技术经常会破坏光栅形貌，且很难保证材料没有损伤，有鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷或需求，解决上述技术问题，是本
待解决的难题。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷或改进需求，本专利技术提出了一
2、本专利技术实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，包括：
4、在初始外延片结构材料表面生长一层sio2膜层，并在sio2膜层上涂光刻胶；
5、对部分区域光刻胶采用电子束曝光，使光栅图案转移到光刻胶上，此时未曝光区域光刻胶作为其下方sio2的掩蔽层；
6、将曝光区域光刻胶对应的sio2膜层刻蚀干净，光栅图案从光刻胶上转移至sio2膜层上，此时未被刻蚀的sio2膜层作为其下方的半导体材料的掩蔽层；
7、配置含溴腐蚀液和含硫腐蚀液，通过含溴腐蚀液腐蚀无sio2膜层掩蔽的二元inp材料，通过含硫腐蚀液腐蚀无sio2膜层掩蔽的四元ingaasp材料；
8、清洗初始外延片后，对初始外延片进行二次外延。
9、进一步的，所述在初始外延结构材料表面生长一层sio2膜层时，sio2膜层的厚度为30nm-70nm。
10、进一步的，所述在sio2膜层上涂光刻胶时，涂胶机旋转速度为3000-4500转每分钟，控制胶厚为100-130nm。
11、进一步的，所述对部分区域光刻胶采用电子束曝光时，控制曝光显影时间使未曝透的光刻胶小于5nm，然后对初始外延片进行0.5-1.5分钟辉光，以完全去除尚未显影完全的残留光刻胶。
12、进一步的，所述将曝光区域光刻胶对应的sio2膜层刻蚀干净时，刻蚀sio2膜层的气体选择为chf3:o2:cf4＝10:2:2-15:4:4，在刻蚀完成后，将初始外延片辉光5-10分钟并用nmp加热10-15分钟，以将初始外延片表面光刻胶完全去除。
13、进一步的，所述配置含溴腐蚀液和含硫腐蚀液时，含溴腐蚀液为饱和溴水、氢溴酸、硝酸、水混合溶液，含硫腐蚀液为浓硫酸、双氧水、水混合溶液；
14、所述含溴腐蚀液的配比包括饱和溴水:hbr:hno3:h2o＝5:5:4:400，所述含硫腐蚀液的配比包括h2so4:h2o2:h2o＝5:5:250，其中，氢溴酸、硝酸、双氧水纯度均为mos级，所述含溴腐蚀液的腐蚀速率为1nm±20％每秒，所述含硫腐蚀液的腐蚀速率为0.2nm±20％每秒。
15、进一步的，所述初始外延片结构包括第一层的二元inp材料、第二层的四元ingaasp材料以及第三层的二元inp材料。
16、进一步的，所述通过含溴腐蚀液腐蚀无sio2掩蔽的二元inp材料，通过含硫腐蚀液腐蚀无sio2掩蔽的四元ingaasp材料具体包括：
17、使用含溴腐蚀液腐蚀无sio2掩蔽范围内的第三层的二元inp材料，并腐蚀对应范围内的部分第二层的四元ingaasp材料；
18、腐蚀后测量光栅腐蚀深度，根据四元ingaasp层被腐蚀深度调整后续含硫腐蚀液的腐蚀时间，以将无sio2掩蔽范围内的剩余四元ingaasp材料腐蚀完全。
19、进一步的，所述清洗初始外延片后，对初始外延片进行二次外延具体包括：
20、boe漂洗掩蔽层sio2再冲洗干净初始外延片，将初始外延片进行二次材料生长，重新覆盖上第三层的二元inp材料，最终在第二层中实现二元inp材料和四元ingaasp材料交错构成的光栅区域。
21、第二方面，本专利技术提供一种提升激光器光栅形貌一致性的外延片，应用如第一方面所述的制备方法制作而成，包括第一层的二元inp材料、第二层的二元inp材料和四元ingaasp材料、第三层的二元inp材料，其中，第二层的二元inp材料和四元ingaasp材料交错构成光栅区域。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：提供一种提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，本专利技术首先在外延结构表面上生长了一层具有特定厚度范围的sio2膜层，并在膜上涂胶，采用电子束光刻使光栅条纹图案转移至光刻胶上，将曝光区域光刻胶对应的sio2刻蚀干净，使光栅图形从光刻胶上转移至sio2上，再通过溴系、硫酸双氧水系腐蚀液分段腐蚀工艺腐蚀ⅲ-ⅴ族半导体材料，最终将光栅图形从sio2转移到外延片上。本专利技术采用膜掩蔽及分段腐蚀工艺确保光栅形貌一致，并避免腐蚀停止层被腐穿而导致破坏量子阱现象的发生。
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1.一种提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述在初始外延结构材料表面生长一层SiO2膜层时，SiO2膜层的厚度为30nm-70nm。
3.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述在SiO2膜层上涂光刻胶时，涂胶机旋转速度为3000-4500转每分钟，控制胶厚为100-130nm。
4.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述对部分区域光刻胶采用电子束曝光时，控制曝光显影时间使未曝透的光刻胶小于5nm，然后对初始外延片进行0.5-1.5分钟辉光，以完全去除尚未显影完全的残留光刻胶。
5.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述将曝光区域光刻胶对应的SiO2膜层刻蚀干净时，刻蚀SiO2膜层的气体选择为CHF3:O2:CF4＝10:2:2-15:4:4，在刻蚀完成后，将初始外延片辉光5-10分钟并用NMP加热10-15分钟，以将初始外延片表面光刻胶完全
6.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述配置含溴腐蚀液和含硫腐蚀液时，含溴腐蚀液为饱和溴水、氢溴酸、硝酸、水混合溶液，含硫腐蚀液为浓硫酸、双氧水、水混合溶液；
7.根据权利要求1-6任一所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述初始外延片结构包括第一层的二元InP材料、第二层的四元InGaAsP材料以及第三层的二元InP材料。
8.根据权利要求7所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述通过含溴腐蚀液腐蚀无SiO2掩蔽的二元InP材料，通过含硫腐蚀液腐蚀无SiO2掩蔽的四元InGaAsP材料具体包括：
9.根据权利要求8所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述清洗初始外延片后，对初始外延片进行二次外延具体包括：
10.一种提升激光器光栅形貌一致性的外延片，其特征在于，应用如权利要求1-9任一所述的制备方法制作而成，包括第一层的二元InP材料、第二层的二元InP材料和四元InGaAsP材料、第三层的二元InP材料，其中，第二层的二元InP材料和四元InGaAsP材料交错构成光栅区域。
...【技术特征摘要】
1.一种提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述在初始外延结构材料表面生长一层sio2膜层时，sio2膜层的厚度为30nm-70nm。
3.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述在sio2膜层上涂光刻胶时，涂胶机旋转速度为3000-4500转每分钟，控制胶厚为100-130nm。
4.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述对部分区域光刻胶采用电子束曝光时，控制曝光显影时间使未曝透的光刻胶小于5nm，然后对初始外延片进行0.5-1.5分钟辉光，以完全去除尚未显影完全的残留光刻胶。
5.根据权利要求1所述的提升激光器光栅形貌一致性的制备方法，其特征在于，所述将曝光区域光刻胶对应的sio2膜层刻蚀干净时，刻蚀sio2膜层的气体选择为chf3:o2:cf4＝10:2:2-15:4:4，在刻蚀完成后，将初始外延片辉光5-10分钟并用nmp加热10-15分钟，以将初始外延片表面光刻胶完全去除。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，胡忞远，魏双枝，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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