[发明专利]半导体掩埋型光栅制造方法

权利要求书

1.一种在半导体激光器结构中形成光栅轮廓的方法，该方法包括：

提供半导体晶片，所述半导体晶片包括晶片基片，置于所述晶片基片上的蚀刻停止层，置于所述蚀刻停止层上的光栅层，置于所述光栅层上的蚀刻掩模层，以及置于所述蚀刻掩模层上的光刻胶层，其中，所述晶片基片包括活性激光产生区域；

在所述光刻胶层中形成光刻胶光栅图案；

通过干蚀刻将所述光刻胶光栅图案转移到所述光栅层中；

除去所述光刻胶层；

对所述光栅层进行选择性湿蚀刻，以在光栅层中形成所述光栅轮廓，其中通过在蚀刻掩模层和蚀刻停止层之间设置光栅层，对选择性湿蚀刻加以控制；

通过选择性湿蚀刻，在不改变光栅层的光栅轮廓的前提下除去所述蚀刻掩模层；以及

在所述光栅层上再生长上覆层，以制得所述半导体激光器结构。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶片基片是缓变折射率分限异质结构(GRINSCH)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在光刻胶层中形成光刻胶光栅图案之前，对所述半导体晶片进行量子阱混合。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚀刻停止层包含InGaAsP，厚度约为50nm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光栅层包含GaAs，GaInP，其它第III-V族的半导体组合物，或者它们的组合，厚度约为100nm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，蚀刻掩模层包含GaAs，GaInP，第III-V族的半导体组合物，或者它们的组合，厚度约为50nm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻胶层包含正性光刻胶或者负性光刻胶，厚度约为25-500nm。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上覆层包含AlGaAs。

9.如权利要求1所述的方法，其还包括置于所述上覆层上的包含GaAs的接触层。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体激光器结构是分布式布喇格反射器(DBR)激光器。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述DBR激光器是凸脊型波导DBR激光器。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述DBR激光器在1060纳米波长处产生700mW的功率输出。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过低压有机金属气相外延法(MOVPE)在晶片基片上生长半导体晶片的层。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻胶光栅图案通过全息系统形成。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述全息系统是双光束干涉全息系统。

16.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在干蚀刻之前，在光刻胶层上进行清除浮渣操作，制得清除浮渣的光刻胶光栅图案。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清除浮渣的光刻胶光栅图案的占空因子约为0.25-0.3，或者约为0.75-0.8。

18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用反应离子蚀刻(RIE)将光刻胶光栅图案干蚀刻到所述蚀刻掩模层和光栅层中。

19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用氧等离子体进行蚀刻，除去光刻胶层。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿蚀刻使用硫酸和过氧化氢的溶液，磷酸和盐酸的溶液，或者它们的组合。

21.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用原子力显微镜(AFM)分析光栅轮廓。

22.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述再生长步骤之前，对半导体晶片进行蚀刻。

23.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述再生长步骤之前，进行UV/臭氧处理。

24.一种在半导体激光器结构中形成光栅轮廓的方法，该方法包括：

提供半导体晶片，所述半导体晶片包括晶片基片，置于所述晶片基片上的包含GaAsInP的蚀刻停止层，置于所述蚀刻停止层上的包含GaAs的光栅层，置于所述光栅层上的包含GaInP的蚀刻掩模层，以及置于所述蚀刻掩模层上的光刻胶层，其中，所述晶片基片包括活性激光产生区域；

通过全息系统在所述光刻胶层中形成光刻胶光栅图案；

在所述光刻胶层上进行清除浮渣操作，制得清除浮渣的光刻胶光栅图案；

通过干蚀刻将所述清除浮渣的光刻胶光栅图案转移到所述光栅层中；

通过蚀刻除去所述光刻胶层；

对所述光栅层进行选择性湿蚀刻，以在光栅层中形成所述光栅轮廓，其中通过在蚀刻掩模层和蚀刻停止层之间设置光栅层，对选择性湿蚀刻加以控制；

通过选择性湿蚀刻，在不改变光栅层的光栅轮廓的前提下除去所述蚀刻掩模层；以及

在所述光栅层上再生长上覆层，以制得所述半导体激光器结构。