[发明专利]半导体掩埋型光栅制造方法

说明书

优先权

本申请要求2008年3月27日提交的题为“半导体掩埋型光栅制造方法(Semiconductor Buried Grating Fabrication Methods)”的美国专利申请第12/079,524号的优先权。

背景技术

本发明涉及半导体激光器领域，具体涉及一种制造用于DBR或DFB激光器的半导体材料中的光栅的方法。

发明内容

在半导体相关领域中，光栅是由周期性的线条和间隔形成的图案。光栅的常规例子是半导体表面上具有限定的栅距的周期性波纹。由于光栅的周期性结构与电磁辐射发生相互作用光栅会表现出许多有趣的有用的特性，例如作为光谱计，波长滤波器和波长选择性反射器。因此，人们越来越多地在一些结构(例如半导体光电子器件)中使用光栅。这些结构的例子包括分布式反馈布喇格(DFB)激光器和分布式布喇格反射器(DBR)激光器，其中衍射光栅和活性层一起形成于某一区域，或者在形成所述活性区域之后和/或之前形成衍射光栅。由此可以选择振荡频率并使得震荡频率稳定，或者选择性地反射震荡频率，产生单波长的光辐射。在现代的通信系统中，将DFB激光器用于需要精确稳定的光信号的密集波分复用的应用。由于DBR激光器具有窄线宽和可调节的波长，因此越来越多地应用于医学传感器和显示器等领域。因此，本发明的实施方式一般涉及半导体光栅的制造，具体涉及半导体掩埋型光栅。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种在半导体激光器结构中形成光栅轮廓的方法。所述方法包括：提供半导体晶片，所述半导体晶片包括具有合适的量子阱激光器结构的晶片基片(下文称为晶片基片)，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。所述方法还包括以下步骤：在所述光刻胶层中形成光刻胶光栅图案，将所述光刻胶光栅图案转移到所述蚀刻掩模层中，然后通过干蚀刻将所述光栅图案转移到所述光栅层，除去所述光刻胶层，对所述光栅层进行选择性湿蚀刻，在光栅层中形成光栅轮廓。通过在所述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，从而控制了光栅轮廓。所述方法还包括通过选择性湿蚀刻，在不改变光栅层的光栅轮廓的前提下除去蚀刻掩模层，在所述光栅层上再生长上覆层，在半导体激光器结构中制造DBR部分。

在另外的实施方式中，所述方法可以包括以下步骤：通过全息系统在光刻胶层中形成光刻胶光栅图案，然后在光刻胶层上进行清除浮渣操作，制得清除了浮渣的光刻胶光栅图案。

通过结合附图阅读以下详述，可以更充分地理解本发明实施方式给出的这些特征以及其它的特征。

附图说明

结合附图阅读后可以最好地理解以下本发明具体实施方式的详述。附图包括：

图1A是根据本发明一个或多个实施方式的半导体晶片的截面示意图，所述半导体晶片包括晶片基片，在所述晶片基片上的蚀刻停止层，在所述蚀刻停止层上的光栅层，在所述光栅层上的蚀刻掩模层，以及在所述蚀刻掩模层上的光刻胶层；

图1B是根据本发明的一个或多个实施方式，通过全系系统，在图1A的光刻胶层中制造的光刻胶光栅图案的截面示意图；

图1C是根据本发明的一个或多个实施方式，对图1B的光刻胶光栅图案进行清除浮渣而制造的清除了浮渣的光刻胶光栅图案的截面示意图；

图1D是根据本发明的一个或多个实施方式，使用反应离子蚀刻(RIE)通过蚀刻掩模将图1C的清除浮渣的光刻胶光栅图案转移到光栅层中的截面示意图；

图1E是根据本发明一个或多个实施方式对图1D的光刻胶层进行后去除的截面示意图；

图1F是根据本发明的一个或多个实施方式，对图1E的光栅层进行选择性化学湿蚀刻的截面示意图；

图1G是根据本发明的一个或多个实施方式，采用选择性化学湿蚀刻，除去图1F的蚀刻掩模层的截面示意图；

图1H是根据本发明的一个或多个实施方式，在图1G的光栅层上再生长上覆层，以形成半导体激光器结构的截面示意图；

图2是根据本发明的一个或多个实施方式，双光束激光器全息系统的示意图。

实际上图中所示的实施方式是说明性的，并不是用来限制本发明的，本发明的范围由权利要求书限定。另外，通过阅读详细描述，可以更全面地看到和理解附图和本发明的各个特征。

具体实施方式