在氧化物限制型垂直腔面發(fā)射激光器制備中,刻蝕GaAs/AlGaAs時(shí)因異質(zhì)型材料常出現(xiàn)選擇性內(nèi)蝕現(xiàn)象,這會(huì)直接影響后續(xù)的氧化工藝及電極鈍化的效果。針對(duì)因選擇性內(nèi)蝕而出現(xiàn)的"鏤空"現(xiàn)象,對(duì)濕法刻蝕工藝和干法刻蝕工藝進(jìn)行詳細(xì)研究,研究結(jié)果表明通過(guò)調(diào)整刻蝕液體積配比和感應(yīng)耦合等離子體（ICP）刻蝕下電極射頻功率可有效消除"鏤空"現(xiàn)象。濕法刻蝕中,當(dāng)刻蝕液H₃PO₄-H₂O₂-H₂O各物質(zhì)體積配比為1\:1\:10時(shí),得到了陡直度較好且光滑的側(cè)壁。ICP干法刻蝕時(shí),通過(guò)改變下電極RF功率可調(diào)整腔室內(nèi)的化學(xué)刻蝕和物理刻蝕的動(dòng)態(tài)平衡,在下電極射頻功率為100 W時(shí),"鏤空"現(xiàn)象基本消失,且側(cè)壁陡直度大于80°。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)激光. 2020,47(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同刻蝕液刻蝕后的SEM形貌圖。(a) 1\:1\:7;(b) 1\:1\:10;(c) 1\:1\:13

表3 不同BCl3氣體流量下ICP刻蝕參數(shù)Table 3 Etching parameters under different BCl3 flows Group Cl2 /sccm BCl3 /sccm Ar /sccm RF power /W ICP power /W C1 20 3 5 100 400 C2 20 5 5 100 400 C3 20 7 5 100 400圖2 不同刻蝕液刻蝕后的SEM形貌圖。(a) 1\:1\:7;(b) 1\:1\:10;(c) 1\:1\:13

為研究下電極RF功率對(duì)刻蝕速率的影響,設(shè)定腔室溫度為30 ℃,壓強(qiáng)為0.2 Pa, Cl2流量為20 sccm,BCl3流量為5 sccm,Ar流量為5 sccm,ICP功率為400 W,RF功率變化如表2所示。通過(guò)臺(tái)階儀測(cè)試了不同下電極RF功率時(shí)的刻蝕深度,并給出了不同RF功率下刻蝕深度與時(shí)間的關(guān)系曲線,如圖3所示,可以看出刻蝕深度與刻蝕時(shí)間呈線性變化,RF功率值的改變幾乎對(duì)刻蝕速率無(wú)影響,刻蝕速率均為18.9 nm/s。圖4給出了不同下電極RF功率下刻蝕形貌的SEM照片,可以看出ICP刻蝕后的側(cè)壁陡直度明顯優(yōu)于濕法刻蝕,隨RF功率值的增大陡直度逐漸增大并趨于穩(wěn)定,RF功率為60 W和80 W時(shí)陡直度分別為75°和77°,當(dāng)RF功率為100 W和110 W時(shí),陡直度達(dá)到82°。圖4 不同RF功率刻蝕后的SEM形貌圖。(a) 60 W;(b) 80 W;(c) 100 W;(d) 110 W

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]垂直腔面發(fā)射激光器濕法氧化工藝的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 李穎,周廣正,蘭天,王智勇.  發(fā)光學(xué)報(bào). 2018(12)
[2]850nm垂直腔面發(fā)射激光器結(jié)構(gòu)優(yōu)化與制備[J]. 馮源,郝永芹,王憲濤,劉國(guó)軍,晏長(zhǎng)嶺,張家斌,李再金,李洋.  中國(guó)激光. 2017(03)
[3]垂直腔面發(fā)射激光器抽運(yùn)小型寬溫Nd∶YAG激光器及掠入射式放大器的研究[J]. 于真真,侯霞,周群立,周翠蕓,王志君,楊燕,朱韌,陳衛(wèi)標(biāo).  中國(guó)激光. 2013(06)
[4]GaAs/AlGaAs多層膜刻蝕的陡直度[J]. 羅躍川,韓尚君,王雪敏,吳衛(wèi)東,唐永建.  信息與電子工程. 2011(03)
[5]Experimental Study of the Influence of Process Pressure and Gas Composition on GaAs Etching Characteristics in Cl2/BCl3-Based Inductively Coupled Plasma[J]. D.S.RAWAL,B.K.SEHGAL,R.MURALIDHARAN,H.K.MALIK.  Plasma Science and Technology. 2011(02)
[6]HF/CrO3溶液對(duì)AlGaAs的選擇性濕法刻蝕應(yīng)用于楔型結(jié)構(gòu)的制備[J]. 黃輝,黃永清,任曉敏,高俊華,羅麗萍,馬驍宇.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2002(02)
[7]GaAs、AlAs、DBR反應(yīng)離子刻蝕速率的研究[J]. 劉文楷,林世鳴,武術(shù),朱家廉,高俊華,渠波,陸建祖,廖奇為,鄧暉,陳弘達(dá).  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2001(09)

碩士論文
[1]基于表面等離子體的垂直腔面發(fā)射激光器的設(shè)計(jì)和研究[D]. 王文娟.北京工業(yè)大學(xué) 2015
[2]GaAs/AlGaAs雙波段量子阱紅外探測(cè)器關(guān)鍵工藝研究[D]. 孫麗媛.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[3]VCSEL刻蝕工藝研究[D]. 左亮.長(zhǎng)春理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3074830