形成取样光栅的方法以及制作激光二极管的方法技术

本发明专利技术公开了一种形成取样光栅的方法以及制作激光二极管的方法。形成取样光栅的方法包括下述步骤：制备衬底；制备纳米压印模具，其包括其上周期性地形成有凸起和凹陷的图案表面；制备掩模，其包括交替地设置的光遮挡部分和光透射部分；将光致抗蚀剂层和树脂部按序形成在衬底上；通过按压模具的图案表面使其与树脂部接触并且在保持接触的同时硬化树脂部来形成具有凸起和凹陷的图案化树脂部；通过利用通过掩模和图案化树脂部的曝光光来照射光致抗蚀剂层而曝光光致抗蚀剂层的一部分；通过显影光致抗蚀剂层来形成图案化光致抗蚀剂层；以及使用该图案化光致抗蚀剂层蚀刻衬底。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
日本未审查专利申请公开No. 2009-53271 (专利文献I)描述了一种使用纳米压印技术制作分布式反馈激光二极管的方法。在该方法中，通过纳米压印技术在半导体层中形成衍射光栅的图案。另外，非专利文献I (V. Jayaraman等人，"Widely tunablecontinuous-wave InGaAsP/InP sampled grating lasers'Electronics letters,Vol. 30,No. 18，pp. 1492-1494，(1994年9月I日))描述了一种包括取样光栅(SG)的分布式反馈激光二极管
技术实现思路
作为形成包括在激光二极管中的衍射光栅的方法，正在考虑使用纳米压印技术的方法。通过在形成衍射光栅中使用纳米压印技术，能够减少诸如激光二极管的器件的制作成本。当通过纳米压印技术形成衍射光栅时，首先在其上将要形成衍射光栅的半导体层上形成树脂层。然后将包括具有与衍射光栅的形状对应的周期性凸起和凹陷的图案的模具推靠到树脂层，并且在该状态下硬化树脂层。这使得模具的具有凸起和凹陷的图案转移到树脂层。之后，通过将树脂层的形状转印到半导体层，在半导体层上形成精细结构。然而，在制作包括取样光栅的分布式反馈激光二极管时，当使用纳米压印技术形成取样光栅时存在下述问题。S卩，取样光栅具有形成衍射光栅的部分以及没有形成衍射光栅的部分周期性交替的结构。例如，取样光栅的滤波特性和耦合效率取决于取样光栅的结构特征而变化，诸如取决于形成衍射光栅的部分的周期方向长度(形成衍射光栅的部分中的凹陷的数目)、没有形成衍射光栅的部分的周期方向长度以及在谐振器的方向上的形成衍射光栅的部分的位置而变化。然而，当通过纳米压印技术形成多个取样光栅时，使用一个模具形成的多个取样光栅都包括相同的图案，从而它们都具有相同的结构。因此，为了形成具有各种结构的取样光栅，需要制备包括具有与各种结构对应的凸起和凹陷的图案的多种模具。一般来说，模具例如由石英制成。另外，例如通过电子束光刻在模具的表面上形成具有高精度的精细图案。因此，制作成本相对高并且制造时间长。根据本专利技术的方面的形成取样光栅的方法包括下述步骤制备衬底；制备纳米压印模具，该纳米压印模具包括其上周期性地形成有凸起和凹陷的图案表面；制备掩模，该掩模包括交替地设置在第一方向上的光遮挡部分和光透射部分；将光致抗蚀剂层和树脂部按序形成在衬底上；通过按压模具的图案表面使其与树脂部接触并且在保持接触的同时硬化树脂部来形成具有凸起和凹陷的图案化树脂部，在树脂部上形成的凸起和凹陷被设置在第二方向上；通过利用通过掩模和图案化树脂部的曝光光来照射光致抗蚀剂层而曝光光致抗蚀剂层的一部分；通过显影光致抗蚀剂层来形成图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层包括形成在光致抗蚀剂层的该部分上的具有凸起和凹陷的图案；并且使用该图案化光致抗蚀剂层来蚀刻衬底以形成不具有带有凸起和凹陷的图案的第一部分和具有带有凸起和凹陷的图案的第二部分。另外，在曝光光致抗蚀剂层的该部分的步骤中，光致抗蚀剂层包括曝光光被掩模的光遮挡部分遮挡的第一区域和曝光光透射通过掩模的光透射部分的第二区域，并且光致抗蚀剂层的第二区域暴露于透射通过树脂部中的凹陷的曝光光。此外，在蚀刻衬底的步骤中，交替地形成第一部分和第二部分，第一部分对应于光致抗蚀剂层的第一区域的形状，第二部分对应于光致抗蚀剂层的第二区域的形状。在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，在制备掩模的步骤中，可以制备多个掩模，每个掩模包括具有交替地设置在第一方向上的光遮挡部分和光透射部分的图案，多个掩模具有彼此不同的图案。另外，在曝光光致抗蚀剂层的该部分的步骤中，从多个掩模中选择的掩模中的一个可以用于曝光光致抗蚀剂层的该部分。此外，每个掩模可以包括沿着第 一方向的长度与其它掩模中的每一个的光遮挡部分的长度不同的光遮挡部分，或者包括沿着第一方向的长度与其它掩模中的每一个的光透射部分的长度不同的光透射部分。在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，能够基于掩模的光透射部分和光遮挡部分的形状来控制将要形成的取样光栅中沿着波导方向的每个衍射光栅部分的长度以及将要形成的取样光栅中沿着波导方向的每个无衍射光栅部分的长度。更具体地，基于例如掩模中每个光透射部分的长度以及从一个光透射部分到与其相邻的另一光透射部分的长度，能够控制取样光栅中其对应的衍射光栅部分的长度以及取样光栅中其对应的无衍射光栅部分的长度。因此，如果制备具有彼此不同的图案的多个掩模，能够使用一种类型的模具形成具有多个不同结构的取样光栅。更具体地，如果制备每个均包括长度与其它掩模中的每一个的光遮挡部分的长度不同的光遮挡部分或者包括长度与其它掩模中的每一个的光透射部分的长度不同的光透射部分的多个掩模，能够使用一种类型的模具形成具有多个不同结构的取样光栅。掩模的制作成本通常大致小于或等于模具的制作成本的十分之一。因此，根据本专利技术的形成取样光栅的方法，能够以低成本形成各种形式的取样光栅。此外，在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，曝光光致抗蚀剂层的该部分的步骤优选地包括下述步骤调整掩模和树脂部之间的相对位置，从而在使光致抗蚀剂层和掩模彼此相对之后，掩模的第一方向平行于树脂部的第二方向。在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，分别抑制了实际衍射光栅周期以及取样光栅的每个衍射光栅部分中的凹陷的数目与想要的值的偏差。此外，在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，树脂部可以由热塑性树脂或者热固性树脂形成。在形成图案化树脂部的步骤中，模具的具有凸起和凹陷的图案可以通过热纳米压印方法转印到树脂部。此外，在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，树脂部可以由紫外线固化树脂形成。在形成光致抗蚀剂层和树脂部的步骤中，可以在光致抗蚀剂层和树脂部之间进一步形成遮光层。此外，在形成图案化树脂部的步骤中，模具的具有凸起和凹陷的图案通过光学纳米压印方法转印到树脂部。该方法可以进一步包括通过利用图案化树脂部用作掩模来蚀刻遮光层而形成具有凸起和凹陷的图案化遮光层。在曝光光致抗蚀剂层的该部分的步骤中，可以通过利用通过掩模、图案化树脂部和图案化遮光层的曝光光照射光致抗蚀剂层来曝光光致抗蚀剂层的该部分。在光致抗蚀剂层上形成的遮光层反射和/或吸收紫外(UV)射线。因此，当在树脂部上形成具有凸起和凹陷的图案时，能够防止光致抗蚀剂层暴露于紫外射线。因此，能够通过光学纳米压印方法在树脂部上适当地形成具有凸起和凹陷的图案。另外，能够通过利用图案化树脂部用作掩模来蚀刻遮光层以形成图案化遮光层并且然后通过利用通过掩模、图案化树脂部和图案化遮光层的曝光光照射光致抗蚀剂层来适当地曝光光致抗蚀剂层的一部分。此外，在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，在于衬底上形成光致抗蚀剂层和树脂部的步骤中，可以在衬底和光致抗蚀剂层之间形成转印层，该转印层由电介质膜形成。 该方法可以进一步包括通过利用图案化光致抗蚀剂层用作掩模来蚀刻该转印层而形成具有凸起和凹陷的图案化转印层的步骤。另外，在蚀刻衬底的步骤中，可以使用图案化转印层来蚀刻衬底。此外，在根据本专利技术的形成取样光栅的方法中，制备衬底的步骤可以包括在衬底上形成堆叠半导体层的步骤，该堆叠半导体层包括其上形成取样光栅的半导体层。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成取样光栅的方法，包括下述步骤：制备衬底；制备纳米压印模具，所述纳米压印模具包括其上周期性地形成有凸起和凹陷的图案表面；制备掩模，所述掩模包括交替地设置在第一方向上的光遮挡部分和光透射部分；将光致抗蚀剂层和树脂部按序形成在所述衬底上；通过按压所述模具的所述图案表面使其与所述树脂部接触并且在保持接触的同时硬化所述树脂部，来形成具有凸起和凹陷的图案化树脂部，在所述树脂部上形成的所述凸起和凹陷被设置在第二方向上；通过利用通过所述掩模和所述图案化树脂部的曝光光照射所述光致抗蚀剂层，来曝光所述光致抗蚀剂层的一部分；通过显影所述光致抗蚀剂层来形成图案化光致抗蚀剂层，所述图案化光致抗蚀剂层包括形成在所述光致抗蚀剂层的所述部分上的具有凸起和凹陷的图案；以及使用所述图案化光致抗蚀剂层来蚀刻所述衬底，以形成不具有带有凸起和凹陷的图案的第一部分和具有带有凸起和凹陷的图案的第二部分，其中，在曝光所述光致抗蚀剂层的所述部分的步骤中，所述光致抗蚀剂层包括所述曝光光被所述掩模的所述光遮挡部分遮挡的第一区域和所述曝光光透射通过所述掩模的所述光透射部分的第二区域，并且所述光致抗蚀剂层的所述第二区域暴露于透射通过所述树脂部中的所述凹陷的所述曝光光，并且其中，在蚀刻所述衬底的步骤中，交替地形成所述第一部分和所述第二部分，所述第一部分对应于所述光致抗蚀剂层的所述第一区域的形状，所述第二部分对应于所述光致抗蚀剂层的所述第二区域的形状。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柳沢昌辉，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：