[发明专利]形成取样光栅的方法以及制作激光二极管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成取样光栅的方法以及制作激光二极管的方法。

背景技术

日本未审查专利申请公开No.2009-53271（专利文献1）描述了一种使用纳米压印技术制作分布式反馈激光二极管的方法。在该方法中，通过纳米压印技术在半导体层中形成衍射光栅的图案。另外，非专利文献1（V.Jayaraman等人,Widely tunable continuous-wave InGaAsP/InP sampled grating lasers,Electronics letters,Vol.30,No.18,pp.1492-1494,(1994年9月1日)）描述了一种包括取样光栅（SG）的分布式反馈激光二极管。

发明内容

作为形成包括在激光二极管中的衍射光栅的方法，正在考虑使用纳米压印技术的方法。通过在形成衍射光栅中使用纳米压印技术，能够减少诸如激光二极管的器件的制作成本。

当通过纳米压印技术形成衍射光栅时，首先在其上将要形成衍射光栅的半导体层上形成树脂层。然后将包括具有与衍射光栅的形状对应的周期性凸起和凹陷的图案的模具推靠到树脂层，并且在该状态下硬化树脂层。这使得模具的具有凸起和凹陷的图案转移到树脂层。之后，通过将树脂层的形状转印到半导体层，在半导体层上形成精细结构。

然而，在制作包括取样光栅的分布式反馈激光二极管时，当使用纳米压印技术形成取样光栅时存在下述问题。

即，取样光栅具有形成衍射光栅的部分以及没有形成衍射光栅的部分周期性交替的结构。例如，取样光栅的滤波特性和耦合效率取决于取样光栅的结构特征而变化，诸如取决于形成衍射光栅的部分的周期方向长度（形成衍射光栅的部分中的凹陷的数目）、没有形成衍射光栅的部分的周期方向长度以及在谐振器的方向上的形成衍射光栅的部分的位置而变化。

然而，当通过纳米压印技术形成多个取样光栅时，使用一个模具形成的多个取样光栅都包括相同的图案，从而它们都具有相同的结构。因此，为了形成具有各种结构的取样光栅，需要制备包括具有与各种结构对应的凸起和凹陷的图案的多种模具。一般来说，模具例如由石英制成。另外，例如通过电子束光刻在模具的表面上形成具有高精度的精细图案。因此，制作成本相对高并且制造时间长。

根据本发明的方面的形成取样光栅的方法包括下述步骤：制备衬底；制备纳米压印模具，该纳米压印模具包括其上周期性地形成有凸起和凹陷的图案表面；制备掩模，该掩模包括交替地设置在第一方向上的光遮挡部分和光透射部分；将光致抗蚀剂层和树脂部按序形成在衬底上；通过按压模具的图案表面使其与树脂部接触并且在保持接触的同时硬化树脂部来形成具有凸起和凹陷的图案化树脂部，在树脂部上形成的凸起和凹陷被设置在第二方向上；通过利用通过掩模和图案化树脂部的曝光光来照射光致抗蚀剂层而曝光光致抗蚀剂层的一部分；通过显影光致抗蚀剂层来形成图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层包括形成在光致抗蚀剂层的该部分上的具有凸起和凹陷的图案；并且使用该图案化光致抗蚀剂层来蚀刻衬底以形成不具有带有凸起和凹陷的图案的第一部分和具有带有凸起和凹陷的图案的第二部分。另外，在曝光光致抗蚀剂层的该部分的步骤中，光致抗蚀剂层包括曝光光被掩模的光遮挡部分遮挡的第一区域和曝光光透射通过掩模的光透射部分的第二区域，并且光致抗蚀剂层的第二区域暴露于透射通过树脂部中的凹陷的曝光光。此外，在蚀刻衬底的步骤中，交替地形成第一部分和第二部分，第一部分对应于光致抗蚀剂层的第一区域的形状，第二部分对应于光致抗蚀剂层的第二区域的形状。

在根据本发明的形成取样光栅的方法中，在制备掩模的步骤中，可以制备多个掩模，每个掩模包括具有交替地设置在第一方向上的光遮挡部分和光透射部分的图案，多个掩模具有彼此不同的图案。另外，在曝光光致抗蚀剂层的该部分的步骤中，从多个掩模中选择的掩模中的一个可以用于曝光光致抗蚀剂层的该部分。此外，每个掩模可以包括沿着第一方向的长度与其它掩模中的每一个的光遮挡部分的长度不同的光遮挡部分，或者包括沿着第一方向的长度与其它掩模中的每一个的光透射部分的长度不同的光透射部分。