[发明专利]一种调节占空比的刻蚀方法

说明书

技术领域

本申请涉及干法刻蚀方法，特别涉及一种调节占空比的刻蚀方法。

背景技术

全息光栅是全息照相技术制作的光栅。光全息技术(Holographic Grating)，主要是利用光相干迭加原理，是通过对复数项(时间项)的调整，使两束光波列的峰值迭加，峰谷迭加，达到相干场具有较高的对比度的技术。

全息曝光的基本原理为双光束干涉原理，利用的是干涉原理中明暗条纹光强差进行曝光，对于全息曝光而言，在良好的设备状态下，其能实现的最优占空比即是0.5。但在DFB(Distributed Feedback Lase，半导体分布反馈激光器)芯片的加工工艺中，如果想要调整占空比，直接利用全息曝光进行调整是很难实现的。

而在半导体激光器芯片制造全息曝光光栅工艺中，半导体分布反馈激光器DFB是在激光器芯片的光波导层中植入条状光栅来实现单纵模输出的，因此，条状光栅的耦合效率直接决定了DFB激光器芯片的阈值电流的大小。而条状光栅的耦合效率与光栅占空比直接相关，理论实验表明，当均匀分布的条状光栅的占空比为0.5时，其耦合效率可达最大。但在芯片制造过程中，再生长工艺过程中由于生长温度较高，会对条状光栅产生熔化侵蚀作用，会使制作完成的芯片的条状光栅占空比下降0.1～0.2。

目前，国际上通用的Ⅲ-Ⅴ半导体材料的光栅干法刻蚀工艺为使用反应离子刻蚀技术RIE(Reactive Ion Etching)，刻蚀气体采用甲烷(CH4)及氢气(H2)的混合气体。该方法的缺点是在干法刻蚀过程中会产生较多的聚合物(Polymer)，因而在干法刻蚀过程中，聚合物的产生量很难通过单一的工艺参数的调整进行控制，即刻蚀结果与单一工艺参数的调整之间存在着很强的非线性关系，很难实现工艺的连续稳定的调整。

因此，针对现有技术存在的问题，如何在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，实现调节占空比且占空比大于0.5已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，以实现在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，使得对占空比连续调节且占空比大于0.5。

为了达到上述目的，本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，其特征在于，包括：

将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；

通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀。

优选地，所述刻蚀混合气体中所述气体的体积比为，三氯化硼:氯气:氩气＝3:5:35。

进一步地，所述刻蚀混合气体中所述气体的流量范围为，所述三氯化硼气体的流量范围为1～3sccm，所述氯气气体的流量范围为1～5sccm，所述氩气气体的流量范围为10～60sccm。

优选地，所述刻蚀混合气体中所述气体的流量为，三氯化硼气体的流量为3sccm，氯气气体的流量为5sccm，氩气气体的流量为35sccm。

优选地，所述使用所述刻蚀混合气体进行刻蚀的预设条件包括，预设温度为50℃，且预设温度的波动范围为50±0.5℃，预设工作气压为1～2mTorr，预设的所述射频功率为40～100W。

本申请提供了一种调节占空比的刻蚀方法，应用于半导体分布反馈激光器芯片制备全息光栅中光栅中，该方法包括：将刻蚀混合气体三氯化硼、氯气、氩气按照所述气体三氯化硼:氯气:氩气＝1:1:10～3:5:60体积范围比进行混合；通过连续调节所述刻蚀设备的射频功率，在预设条件下使用刻蚀混合气体对所述刻蚀材料进行刻蚀。以实现在不改变全息曝光工艺的前提下，在半导体激光器芯片制造工艺的全息曝光制备光栅过程中，使得对占空比连续调节且占空比大于0.5。

附图说明

图1为本申请提供的一种调节占空比的刻蚀方法的流程图；

图2为本申请提供的四种刻蚀方案所获得的光栅占空比、侧壁角度与射频功率的变化曲线示意图(插入图为AFM(原子力显微镜)表面形貌)；

图3为本申请提供的一种刻蚀速率与射频功率的线性拟合示意图；

图4为本申请提供的一种AFM测量整片9点显示条状光栅形貌示意图；

图5为本申请提供的一种扫描电镜SEM对10um×10um示意图显示条状光栅形貌。

具体实施方式