一种双肩脊条的GaAs-基激光器的制备方法及利用该方法制备的GaAs-基激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双肩脊条的GaAs-基激光器的制备方法及利用该方法制备的 GaAs-基激光器，属于半导体的技术领域。
【背景技术】
[0002] 半导体激光器是利用半导体电子光跃迀引起光子受激发射而产生的光振荡器和 光放大器的总称。半导体激光器自问世以来，作为一种新型的光源，由于其本身的一些优 点，例如体积小、功率高、寿命长、使用方便等，在各领域备受青睐。但是半导体激光器的制 备工艺步骤多，工艺线比较长，尤其是光刻工艺。光刻工艺是利用光刻胶通过曝光、显影等， 将掩膜版上的图形转移到晶片上，使晶片上具有想要制作的器件的光刻胶图形形貌，再通 过化学或者物理方法，将图形结构转移到晶片上。化学方法主要是湿法腐蚀，就是将外延片 置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液将与它所接触的材料通过化学 反应逐步浸蚀溶掉。干法刻蚀包括离子束刻蚀（IonBeamEtchingIBE)、反应离子刻蚀 (ReactionIonEtchingRIE)和感应祸合等离子体刻蚀（InductiveCouplePlasmas EtchingICP)，IBE的本质是物理刻蚀，使用惰性气体一氢气作为离子源，利用真空下离子 直接轰击样品表面，高能离子垂直入射到样品表面将能量转移给被刻蚀材料的原子，使其 离开衬底表面;RIE刻蚀是一种采用化学反应和物理离子轰击去除晶片表面材料的技术； ICP刻蚀即感应耦合等离子体刻蚀，利用高密度等离子体引起的化学反应和反应气体离子 轰击产生的物理作用进行刻蚀。
[0003]半导体激光器的制备工艺比较繁琐，其中为了使作为电流阻挡层的Si02覆盖到脊 条的边缘上面，就是其中最重要的问题之一。为了解决这一技术难题，有些使用光刻套刻的 方式实现，这种方式的光刻工艺窗口比较小，而且需要的设备比较昂贵。另外一种方式需要 光刻胶的微缩技术。外延片上面的光刻胶通过一系列工艺得到与掩模版相一致的图形后， 光刻胶作为保护膜，可以保护其覆盖处的材料层不被损坏，在衬底上面得到需要的图形以 后，掩模光刻胶还可以作为剥离生长电流阻挡层的掩模，而不需要再次的光刻。但是带有双 肩脊条图形结构的GaAs基激光器因为在脊条和肩的部分上面都存在有光刻胶，所以只能采 用第一种方式。这样在双肩脊条图形结构的GaAs基激光器的制备过程中，需要对晶片进行 多次的图形处理，每次都需要经过甩胶、光刻、显影、腐蚀以及去胶等过程。工艺过程中的步 骤复杂，生产在线时间比较长，也会增加工艺过程中异常出现的概率，增加原材料的消耗。 如中国专利文献CN103309151A公开的光刻胶的处理方法以及半导体器件的制备方法，中国 专利文献CN102299480A公开的半导体激光器的制造方法就存在上述存在的技术问题，中国 专利文献CN101154049A提供了 一种制备光刻胶图形的方法，该方法通过旋涂一次正性光刻 胶进行一次大面积的曝光，然后再次旋涂光刻胶进行图形掩蔽曝光后显影，观察到清晰的 图形后加长一定时间显影的方法获得光刻胶图形，其需要进行多次光刻、显影，工艺比较复 杂。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种双肩脊条的GaAs-基激光器的制备方法。
[0005] 本发明还提供一种利用上述方法制备的GaAs-基激光器。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种双肩脊条的GaAs-基激光器的制备方法，包括步骤如下：
[0008] 1)利用光刻掩膜版光刻法将所述外延层刻蚀出双肩结构，并在所述双肩结构之间 刻蚀出脊条结构；双肩结构和脊条结构的顶部分别留有光刻胶;所述光刻法包括曝光、显 影、腐蚀等工步；
[0009] 2)二次曝光:对脊条结构顶部的光刻胶进行遮挡，并对所述双肩结构顶部的光刻 胶进行曝光；
[0010] 3)二次显影:通过显影移除曝光部分的光刻胶；
[0011] 4)在二次显影后的外延片上生长电流阻挡层；
[0012] 5)剥离光刻胶处的电流阻挡层:剥离掉脊条结构顶部有光刻胶位置处的电流阻挡 层，形成电流注入窗口。
[0013] 根据本发明优选的，所述步骤2)、3)中，对脊条结构顶部的光刻胶进行遮挡，所述 掩膜版的图形宽度大于所述脊条结构的顶部宽度。此处设计的优点在于，直接可以将肩上 面的掩膜光刻胶去除，避免了去除光刻胶，生长电流阻挡层，再次光刻、腐蚀电流阻挡层等 工步。同时能使所述电流阻挡层向上延伸生长至脊条结构的顶部边缘，提高产品的性能。
[0014] 根据本发明优选的，在上述步骤5)后，还需要对外延片再进行P面电极蒸镀、减薄、 N面电极蒸镀、合金、封装等工步形成GaAs-基激光器。
[0015] 根据本发明优选的，步骤1)中，所述光刻掩膜包括在外延片上旋涂光亥嫌，其光刻 胶的厚度为10000A-13000A。
[0016] 根据本发明优选的，步骤1)中，所述光刻掩膜还包括利用烘烤去除所述光刻胶中 的溶剂:在烘箱内90°C_110°C下烘烤15-30min或者热板90°C_110°C烘烤l_4min。
[0017] 根据本发明优选的，步骤1)中，在对外延片显影后，再对所述光刻胶烘烤:在烘箱 内 90°C_110°C下烘烤 15-30min或者热板 90°C_110°C烘烤l_4min。
[0018] 根据本发明优选的，步骤1)中，对所述外延层腐蚀为湿法腐蚀。所述湿法腐蚀所使 用的腐蚀液为常规的配比，包括分析纯的磷酸、双氧水、去离子水的混合液，以及饱和溴水； 所述的磷酸、双氧水、去离子水的混合液中，磷酸:双氧水:去离子水=1:1: (3~4)体积比。
[0019] 根据本发明优选的，步骤1)中，对未受光刻胶保护的外延层进行腐蚀，腐蚀深度为 5000A-10000A。
[0020] 根据本发明优选的，步骤3)中，所述二次显影时间为15S-40S。
[0021]根据本发明优选的，步骤4)中，所述电流阻挡层为Si02或者Si3N4,厚度为 1000A-2000A,
[0022] -种利用上述方法制备的GaAs-基激光器，包括衬底和在所述衬底上生长的外延 层，所述外延层包括双肩结构和脊条结构，所述脊条结构设置在所述双肩结构之间，在所述 外延层的表面设置有电流阻挡层，在所述脊条结构的侧表面设置有电流阻挡层，所述脊条 结构的顶部裸露外延层。
[0023]根据本发明优选的，在所述脊条结构的侧表面设置有电流阻挡层并延伸至所述脊 条结构的顶部边缘。
[0024]本发明的有益效果：
[0025]针对现有技术中，双肩脊条的GaAs-基激光器芯片在线生产周期较长、步骤复杂的 问题，本发明所述的制备方法省去了常规工艺中的部分步骤:一刻腐蚀之后去除光刻胶，生 长电流阻挡层、采用套刻的方式进行电流阻挡层的腐蚀等工步。本发明所述的方法不会对 衬底上面的外延层形成损伤，操作方便，简化了工艺步骤，缩短了生产周期，同时降低了原 材料的消耗。
【附图说明】
[0026]图1为本发明所述制备方法的工艺流程图；
[0027]图2为本发明所述方法中，经步骤1)处理后的样品的结构示意图；
[0028]图3为本发明所述方法中，经步骤3)二次显影后的样品的结构示意图；
[0029]图4为本发明所述方法中，经步骤5)剥离光刻胶处电流阻挡层后的整体结构示意 图；
[0030] 在图1-4中，001、衬底;002、脊条结构;003、双肩结构;004、光刻胶;005、电流阻挡 层