[发明专利]砷化镓/砷化铝分布布拉格反射镜的湿法腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于垂直腔面发射激光器(VCSEL)制作工艺的一部分，主要是精确控制砷化镓(GaAs)/砷化铝(AlAs)分布布拉格反射镜(DBR)腐蚀深度的方法。

背景技术

垂直腔面发射激光器(VCSEL)由于具有低阈值，单纵模工作，易于集成和光耦合等优点，引起了科学工作者的广泛关注，成为光电子领域的研究热点之一，在光通讯和光互联等领域有着非常广阔的应用前景。VCSEL谐振腔是由上下两个布拉格反射镜(DBR)夹着中间的有源区谐振腔形成的。DBR是由两种半导体材料以λ/4厚度堆积而成，具有99％以上的反射率。

但是由于掺杂的DBR高反射膜形成了同型异质结，导致串连电阻很大，尤其是空穴有效质量较大导致了P型DBR的发热十分严重，甚至会影响器件的激射，因此在设计VCSEL结构时P型电极经常采用内电极，以使电流注入到有源区时不经过上DBR而减少发热。

在制备内电极时，我们就要不可避免的腐蚀上DBR台面以使P型电极位于谐振腔的导电层上。为了达到99％以上的反射率，GaAs/AlAs DBR的周期数较多，氧化DBR通常需要6个周期以上，非氧化DBR需要20个周期以上，而通常导电层只有100—200nm，因此，如何按照要求准确的腐蚀到导电层以制备内电极是VCSEL工艺中的一个难点。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种砷化镓/砷化铝分布布拉格反射镜的湿法腐蚀方法，利用常规腐蚀液磷酸/过氧化氢/水(H₃PO₄/H₂O₂/H₂O)与选择性腐蚀液柠檬酸/过氧化氢(C₆H₈O₇·H₂₀/H₂O₂)和氢氟酸/氟化铵/水(HF/NH₄F/H₂O)结合的腐蚀方法，不但缩短了腐蚀时间，简化了腐蚀过程，提高了腐蚀质量，而且可以较为精确的控制腐蚀深度，从而有利于P型内电极和VCSEL器件的制备。本发明适用于VCSEL中的GaAs/AlAs DBR或GaAs/AlGaAs DBR。

本发明一种砷化镓/砷化铝分布布拉格反射镜的湿法腐蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)在衬底上，使用分子束外延的方法外延生长砷化镓缓冲层；

(B)在砷化镓缓冲层上生长多个周期分布布拉格反射镜；

(C)对分布布拉格反射镜进行光刻，形成光刻胶图形，该光刻胶图形中光具有光刻胶保护的条宽；

(D)用腐蚀溶液腐蚀掉部分周期的分布布拉格反射镜；

(E)然后交替使用腐蚀溶液和选择性腐蚀液分别腐蚀分布布拉格反射镜，以便能够精确达到所要求的腐蚀深度。

其中衬底为半绝缘砷化镓。

其中砷化镓缓冲层的厚度为200nm。

其中多个周期分布布拉格反射镜包括：砷化镓层和生长在砷化镓层上的砷化铝层。

其中多个周期分布布拉格反射镜的周期数为7个。

其中所述的腐蚀溶液为磷酸和过氧化氢及水混合的溶液。

其中砷化镓层的厚度为70nm，砷化铝层的厚度为158nm。

其中光刻胶图形中光刻胶保护的条宽为60nm，条宽的间距为140nm，以便于腐蚀深度的测量和形貌观察。

附图说明

为了进一步说明本发明的技术内容，以下结合实例及附图详细说明如后，其中：

图1为MBE生长的材料经过光刻后的结构示意图；

图2为GaAs/AlAs DBR 30经过H₃PO₄/H₂O₂/H₂O溶液腐蚀60秒后的扫描电镜图；

图3为GaAs/AlAs DBR 30经过H₃PO₄/H₂O₂/H₂O溶液腐蚀60秒后，再交替使用C₆H₈O₇·H₂O/H₂O₂和HF/NH4F/H₂O选择性腐蚀液后的扫描电镜图。

具体实施方式