[发明专利]一种四分之一波长相移光栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种四分之一波长相移光栅的制作方法。

背景技术

DFB(分布反馈布拉格)激光器是在目前光通信中应用非常普遍的一种芯片，随着通信技术的发展，目前对工业级别（-40℃到85℃）的DFB激光器需求越来越大。采用均匀光栅的DFB激光器，由于其FP模式的增益谱与布拉格波长的增益谱之间的温漂系数相差较大，所以设计光栅时必须进行精确的波长控制，因而这种激光器在全温度（-40℃到85℃）工作时成品率偏低。而采用四分之一波长相移光栅的DFB激光器，其采用了激光器两个端面进行抗反射镀膜，所以在全温度范围内能够稳定地单模工作，因而芯片成品率较高。 

日益发展的FTTH（光纤到户）对低成本的光通信芯片需求越来越大。高的芯片成品率意味着低的成本，但是传统的四分之一波长相移光栅制作方法是采用电子束光刻，其中电子束光刻设备非常昂贵，而且光栅刻写过程非常耗时，故采用此种方式制作的DFB激光器成本并不占优势。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低成本的用于DFB激光器的四分之一波长相移光栅的制作方法。

本发明提供的四分之一波长相移光栅的制作方法，步骤为：

（1）一次匀胶：在外延片表面进行匀胶，涂敷紫外正性反转光刻胶，烘干，在光刻机上选择专用光刻版进行曝光后显影； 

（2）二次匀胶：步骤（1）所得产品进行二次匀胶，涂敷紫外正性光刻胶，烘干，在全息光栅系统中进行曝光，然后在110~130℃条件下烘烤1~5分钟，在光刻机上选择专用光刻版进行曝光后显影；

（3）用HBr 、Br₂和H₂O组成的腐蚀液进行腐蚀，去除光刻胶后得到四分之一波长相移光栅。

其中，步骤（1）所述的紫外正性反转光刻胶，经过合适能量的紫外曝光后，经过烘烤，曝光的区域光刻胶会交联，不会再感光，且不会被显影液去除，而未曝光的区域则还具备正性光刻胶的特性。

步骤（2）所述的紫外正性光刻胶，其感光机理是受到紫外光的照射后，光刻胶发生光分解反应，进而变为可溶性的物质，因未受紫外光照的光刻胶不能被溶解，显影后感光部分能被适当的溶剂溶除，而未感光部分保留。所得的图形与掩膜的图形相同。

步骤（3）中腐蚀液中各成分的用量比例没有限制，可以根据实际需要进行调整，其中HBr 和Br₂的浓度越高，腐蚀速度就越快。 

本方案采取正性反转胶全息法制作四分之一波长相移光栅，全息法使用的是全息光栅系统，成本约在10万美元左右，价格不到传统的电子束光刻设备价值的1/10，其工艺过程仅包括两次匀胶和曝光过程，一片2英寸晶片面积的光栅制作耗时约30分钟左右，是采用电子束光刻方法的1/50，所以其成本优势非常明显。

优选地，步骤（1）所述紫外正性反转光刻胶厚度为500~1000埃。

优选地，步骤（1）所述紫外正性反转光刻胶为AZ52系列光刻胶。

更优选地，步骤（1）所述紫外正性反转光刻胶为AZ5200NJ。

优选地，所述专用光刻版是透光区域与非透光区域条状间隔排列，透光区域与非透光区域的宽度为DFB激光器芯片的腔长。

优选地，步骤（2）所述紫外正性光刻胶的厚度为500~2000埃。

更优选地，步骤（2）所述紫外正性光刻胶为苏州瑞红RZJ304。苏州瑞红RZJ304为苏州瑞红电子化学品有限公司生产的RZJ-304正性光刻胶。

本发明还保护由以上方法制备得到的四分之一波长相移光栅。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明有以下优点和积极效果：

1，不需要购买昂贵的电子束光刻设备，用全息光栅系统和现有的普通光刻机就可以完成工艺。

2，工艺过程简单，普通工人即可以操作。

3，工艺过程耗时较短，适合批量生产。

附图说明

图1是实施例步骤1和2紫外正性反转光刻胶涂敷烘烤后的外延片结构示意图；

图2是实施例步骤3部分区域曝光后的产品结构示意图；

图3是实施例步骤4显影后产品结构示意图；

图4是实施例步骤5和6使用紫外正性光刻胶涂敷烘烤后的产品结构示意图；

图5是实施例步骤7全息光栅曝光后产品结构示意图；

图6是实施例步骤8高温烘烤后产品结构示意图；

图7是实施例步骤9曝光后产品结构示意图；

图8是实施例步骤10显影后产品结构示意图；