專利名稱：一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件的制作工藝，特別是指一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作方法。
背景技術(shù)：
微腔量子級聯(lián)激光器是近十年來發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體光電器件，其利用了量子級聯(lián)激光器本身固有的面內(nèi)橫磁模(TM)偏振，避免了垂直于激光器平面方向上的損耗；且量子級聯(lián)激光器為僅靠單載流子躍遷的激光器，不會(huì)產(chǎn)生表面電子和空穴的非輻射復(fù)合，也不會(huì)產(chǎn)生表面缺陷引起的長波長瑞利(Rayleigh)散射，容易制作復(fù)雜的形狀。而微腔激光器由于面積小，散熱性能好，可以解決量子級聯(lián)激光器的散熱難的問題。因此量子級聯(lián)激光器特別適合微諧振腔激光器的制作。
但由于電泵浦邊發(fā)射器件的工藝問題，其發(fā)展并不順利。由于其特殊的形狀和發(fā)射特性，導(dǎo)致其制作工藝不可照搬一般條形量子級聯(lián)激光器的制作工藝，這在很大程度上阻礙了其性能的提高和實(shí)用化進(jìn)程。
為了制成性能優(yōu)良的微腔量子級聯(lián)激光器，人們做了許多努力，目前主要有一下幾種工藝1)采用帶膠蒸發(fā)的辦法，先光刻，將需要做電極的部分裸露，其它部分用抗蝕劑保護(hù)起來，蒸發(fā)電極，然后進(jìn)行剝離，即將抗蝕劑與其上的金屬膜與半導(dǎo)體材料剝離，這樣就得到了所需電極的形狀，然后再進(jìn)行套刻、腐蝕，得到微諧振腔和支架。缺點(diǎn)是帶膠蒸發(fā)由于受到后面剝離工藝的限制，不能將金屬膜蒸的太厚，并且將電極的制作工藝局限于蒸發(fā)，不能根據(jù)需要采用濺射等其它工藝，電極的質(zhì)量不能得到充分地保證；在剝離過程中容易損壞材料，尤其是對于較脆的InP系材料，常會(huì)在剝離過程中劃傷，甚至碎裂。
2)先做電極，然后用濕法腐蝕掉金膜，再采用反應(yīng)離子刻蝕方法腐蝕掉鈦膜得到所需電極的形狀，然后再進(jìn)行套刻、濕法或干法腐蝕，得到微諧振腔和支架。缺點(diǎn)是干法腐蝕工藝復(fù)雜，需要專門的設(shè)備，操作復(fù)雜，成本較高。
3)本實(shí)驗(yàn)室也曾嘗試用濕法腐蝕電極，取得了很大的進(jìn)步，但是仍存在可控性差，易損害基體材料和電極的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝，利用這種工藝可以在不需要大型干法腐蝕設(shè)備的情況下，用簡單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只進(jìn)行簡單的操作就可以完成微腔量子級聯(lián)激光器的腐蝕，使其不再受到設(shè)備和操作的限制，可以根據(jù)需要對電極的制作采用合適的工藝，并且可以有效的保證基體材料和電極的質(zhì)量。本發(fā)明適用于磷化銦或砷化鎵襯底上外延生長含銦、磷、鎵、砷的三元或四元化合物的量子級聯(lián)激光器材料。
本發(fā)明一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟(A)先在量子級聯(lián)激光器材料上沉積二氧化硅；(B)然后光刻、濕法腐蝕二氧化硅，露出所需電極形狀；(C)沉積電極；(D)進(jìn)行二次套刻，形成微腔激光器的外部形狀；(E)分步濕法腐蝕，得到所需的電極、臺面和支架。
其中所述的量子級聯(lián)激光器材料為磷化銦或砷化鎵襯底上外延生長含銦、磷、鎵、砷的三元或四元化合物。
其中電極的材料為鈦/金。
其中分步濕法腐蝕工藝包括先腐蝕金層，再腐蝕鈦膜，接著腐蝕二氧化硅，最后腐蝕出臺面和支架。
其中微腔量子級聯(lián)激光器的斷面形狀為T形。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明如后，其中圖1為微圓柱型諧振腔俯視圖；圖2為微圓柱型諧振腔側(cè)示圖。
具體實(shí)施方法請結(jié)合參閱附圖，圖1為微腔量子級聯(lián)激光器俯視圖，中間部分為電極；圖2為微腔量子級聯(lián)激光器側(cè)視圖。本發(fā)明為一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝，其中包括，先在量子級聯(lián)激光器材料上沉積一層二氧化硅，然后根據(jù)所需電極形狀設(shè)計(jì)的光刻版陰版進(jìn)行光刻，光刻采用正膠、光學(xué)曝光；光刻后顯影，所需電極的形狀部分無光刻膠保護(hù)，其他部分被光刻膠覆蓋，保護(hù)起來；然后腐蝕二氧化硅，被光刻膠覆蓋的部分的二氧化硅不被腐蝕，未被光刻膠覆蓋部分的二氧化硅被腐蝕掉，裸露出所需電極形狀1，如圖1；電極的具體形狀由將要制作的微腔量子級聯(lián)激光器形狀的具體要求決定；在刻蝕完二氧化硅的量子級聯(lián)激光器材料上沉積鈦/金膜層作為電極，這時(shí)腐蝕掉二氧化硅的部分，量子級聯(lián)激光器材料與鈦/金膜直接接觸，其他部分在鈦/金膜與量子級聯(lián)激光器材料中間隔有一層二氧化硅；然后用根據(jù)所需微腔量子級聯(lián)激光器形狀設(shè)計(jì)的光刻版進(jìn)行套刻，仍采用正膠、光學(xué)曝光，套刻所用光刻版的形狀比所需電極的形狀要大一些；曝光后顯影，這時(shí)，被光刻膠覆蓋的部分為微腔量子級聯(lián)激光器的形狀；最后分步腐蝕未被光刻膠覆蓋部分的鈦/金層、二氧化硅膜和量子級聯(lián)激光器材料，得到臺面2及支架3，如圖1、圖2。
本發(fā)明為一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作方法，包括如下步驟(A)先在量子級聯(lián)激光器材料上沉積一層二氧化硅；其中所述的量子級聯(lián)激光器材料為在磷化銦或砷化鎵襯底上外延生長的含銦、磷、鎵、砷的三元或四元化合物；(B)沉積二氧化硅后，用根據(jù)所需電極形狀做出的光刻版陰版進(jìn)行光刻，顯影，將所需電極的形狀裸露出來，而其他部分用光刻膠保護(hù)起來，然后腐蝕掉二氧化硅，以使所需電極形狀的量子級聯(lián)激光器材料裸露出來。
(C)然后在刻蝕出了電極形狀的量子級聯(lián)激光器材料上沉積電極；其中電極的材料為鈦/金；根據(jù)需要和具備的條件，電極可以用濺射或蒸發(fā)的方法得到；(D)沉積電極后，用根據(jù)所需諧振腔形狀做出的光刻版陽版進(jìn)行光刻，顯影，套刻所用光刻版的形狀比所需電極的形狀要大一些，這樣就將所需微腔量子級聯(lián)激光器形狀的材料和電極用光刻膠保護(hù)起來，然后用濕法腐蝕的方法，采用不同的腐蝕液，分步腐蝕掉未被保護(hù)起來的鈦/金膜、二氧化硅層和量子級聯(lián)激光器材料，得到臺面和支架，也就得到所需微腔量子級聯(lián)激光器形狀的器件形貌；其中濕法腐蝕工藝包括先腐蝕金層，再腐蝕鈦膜，接著腐蝕二氧化硅，最后腐蝕出臺面和支架；根據(jù)腐蝕層材料的不同更換相應(yīng)的腐蝕液。
權(quán)利要求
1.一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟(A)先在量子級聯(lián)激光器材料上沉積二氧化硅；(B)然后光刻、濕法腐蝕二氧化硅，露出所需電極形狀；(C)沉積電極；(D)進(jìn)行二次套刻，形成微腔激光器的外部形狀；(E)分步濕法腐蝕，得到所需的電極、臺面和支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝，其特征在于，其中所述的量子級聯(lián)激光器材料為在磷化銦或砷化鎵襯底上外延生長的含銦、磷、鎵、砷的三元或四元化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝，其特征在于，其中電極的材料為鈦/金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝，其特征在于，其中分步濕法腐蝕工藝包括先腐蝕金層，再腐蝕鈦膜，接著腐蝕二氧化硅，最后腐蝕出臺面和支架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的微腔量子級聯(lián)激光器的制作工藝，其特征在于，其中微腔量子級聯(lián)激光器的斷面形狀為T形。
全文摘要
一種微腔量子級聯(lián)激光器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟(A)先在量子級聯(lián)激光器材料上沉積二氧化硅；(B)然后光刻、濕法腐蝕二氧化硅，露出所需電極形狀；(C)沉積電極；(D)進(jìn)行二次套刻，形成微腔激光器的外部形狀；(E)分步濕法腐蝕，得到所需的電極、臺面和支架。
文檔編號H01S5/34GK1870367SQ20051007377
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者路秀真 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所