[发明专利]一种层间稳定粘附的分布式布拉格反射镜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种层间稳定粘附的分布式布拉格反射镜及其制备方法，所述分布式布拉格反射镜由含硅材料与α‑Si交替沉积形成叠层结构，含硅材料膜层与α‑Si膜层间设置3~15nm含硅材料与α‑Si的杂化膜层。该分布式布拉格反射镜通过等离子体增强化学气相沉积方法制备，依次沉积α‑Si膜层、含硅材料膜层，并在含硅材料膜层上沉积α‑Si膜层前期1~4s通入10~100%含硅材料反应气体，形成含硅材料与α‑Si的杂化膜层。所述杂化膜层在不影响膜层折射率的前提下，提高周期性叠加的α‑Si膜层与含硅材料膜层间粘附性。

技术领域

本发明属于布拉格反射镜制备领域，具体涉及一种层间稳定粘附的分布式布拉格反射镜及其制备方法。

背景技术

分布式布拉格反射镜（DBR）是光学器件中常用的反射器，基于光经过不同介质时在界面的地方会反射，且反射率的大小会与介质间折射率大小有关的原理把不同折射率的薄膜交互周期性的沉积在一起。当光经过这些不同折射率的薄膜的时候，由于各层反射回来的光因相位角的改变而进行建设性干涉，然后互相结合再一起得到强烈反射光。

采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备DBR，膜层材料可选择非晶硅（α-Si，折射率为3.500~4.000）、氧化硅（SiO_x，折射率为1.450~1.470）、氮化硅（SiN_x，折射率为1.800-2.200）、氮氧化硅（SiO_xN_y，折射率为1.700-1.780）中两者以ABAB方式交替排列组成周期结构。非晶硅和氧化硅、氮化硅、氮氧化硅折射率有较大的差别，可获得较宽反射峰半峰宽，但是非晶硅膜层与氧化硅/氮化硅/氮氧化硅膜层间的粘附性不强是制备工艺中需解决的主要问题。

CN107039267A公开了一种改善半导体衬底与介电层之间的粘附性的方法，半导体衬底是Si，介电层是SiN_x、SiO_x等含硅材料，通过第一PECVD工艺在半导体衬底上沉积SiO₂粘附层，再通过第二PECVD工艺将介电层沉积到粘附层；第一PECVD工艺在没有O₂或者低流速引入O₂的情况下、在包含原硅酸四乙酯的气体气氛中进行。该发明通过在Si层与含硅材料层间增加SiO₂粘附层提高衬底层与介电层间的粘附性，但对于增强周期性叠加的α-Si层与含硅材料层间的粘附性，尤其是在含硅材料层上沉积α-Si层的粘附性问题，还有待研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层间稳定粘附的分布式布拉格反射镜及其制备方法，通过在含硅材料膜层与α-Si膜层间设置含硅材料与α-Si的杂化膜层，提高周期性叠加的α-Si膜层与含硅材料膜层间粘附性，进而提高分布式布拉格反射镜叠层结构稳定性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种层间稳定粘附的分布式布拉格反射镜，由含硅材料与α-Si交替沉积形成叠层结构，所述含硅材料膜层与α-Si膜层间设置含硅材料与α-Si的杂化膜层，以提高周期性叠加的α-Si膜层与含硅材料膜层间粘附性。

优选的，所述含硅材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

优选的，所述含硅材料与α-Si的杂化膜层与α-Si膜层连续分布，且杂化膜层厚度为3~15nm。

一种层间稳定粘附的分布式布拉格反射镜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将衬底进行RCA清洗，传送至PECVD腔室，进行预加热。

步骤2：通入α-Si反应气体并稳定腔压，打开射频电源开始沉积α-Si膜层，结束后关闭射频电源及反应气体，并通入N₂进行吹扫。

步骤3：通入含硅材料反应气体并稳定腔压，打开射频电源开始沉积含硅材料膜层，结束后关闭射频电源及反应气体，并通入N₂进行吹扫。