[发明专利]半导体器件芯片结构及其制备方法

说明书

本公开提供了一种半导体器件芯片结构及其制备方法，其中，所述半导体器件芯片结构的制备方法，包括以下步骤：在半导体外延片上形成光刻胶掩膜，并通过曝光后显影形成周期性结构；刻蚀去除无光刻胶掩蔽区域的部分外延层，在半导体外延片上形成脊形台面结构；在形成有脊形台面结构的所述半导体外延片的表面上沉积电绝缘介质层；去除所述脊形台面上的电绝缘介质，制作出电流注入窗口；以及在半导体外延片上形成P型电极和N型电极，由此完成半导体器件芯片结构的制备。本公开半导体器件芯片结构及其制备方法，在确保器件性能良好的前提下，简化了半导体器件的制备流程，提高了制备时效。

技术领域

本公开属于半导体光电技术领域，尤其涉及一种半导体器件芯片结构及其制备方法。

背景技术

半导体器件，例如半导体激光器是当今光电子实用器件的核心技术之一，其具有体积小，质量轻、寿命长等优点，广泛应用于民用生产和军事领域。现有的半导体激光器在制备工艺中通常都是涂覆2～3次光刻胶，利用光刻胶作为掩膜，使用腐蚀液对外延片进行腐蚀，形成台面；腐蚀在其上生长二氧化硅或碳化硅等绝缘介质，形成电流注入窗口。现有半导体器件芯片结构的制备方法可操作性很强，可获得性能良好的器件，但是制备效率较低。因此，在制备性能良好的器件的同时，简化半导体激光器生产制备流程，对于提高半导体激光器制备效率具有非常重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开的主要目的在于提供一种半导体器件芯片结构及其制备方法，在确保器件性能良好的前提下简化了半导体器件的制备流程，提高了器件芯片的制备时效。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件芯片结构的制备方法，包括以下步骤：在半导体外延片上形成光刻胶掩膜，并通过曝光后显影形成周期性结构；刻蚀去除无光刻胶掩蔽区域的部分外延层，在半导体外延片上形成脊形台面结构；在形成有脊形台面结构的所述半导体外延片的表面沉积电绝缘介质层；去除所述脊形台面上的电绝缘介质，制作出电流注入窗口；以及在半导体外延片上形成P型电极和N型电极，由此完成半导体器件芯片结构的制备。

在一些实施例中，在所述在半导体外延片上形成光刻胶掩膜，并通过曝光后显影形成周期性结构的步骤和所述刻蚀去除无光刻胶掩蔽区域的部分外延层，在半导体外延片上形成脊形台面结构的步骤之间，还包括：对曝光和显影后的外延片进行烘焙。

在一些实施例中，所述在半导体外延片上形成光刻胶掩膜，并通过曝光后显影形成周期性结构的步骤包括以下子步骤：清洗半导体外延片并烘干；将光刻胶涂覆在清洗、烘干之后的所述外延片上，并通过光刻曝光显影将光刻版图复制转移到外延片的上表面形成周期性结构；以及对形成有所述周期性结构后的所述外延片进行坚膜。

在一些实施例中，所述光刻胶为负性光刻胶或反转光刻胶，光刻胶掩膜的厚度为3.0～5.0μm，所述脊形台面的宽度为2～150μm；所述电绝缘介质层的厚度为所述光刻胶掩膜厚度的3％～8％，生长电绝缘介质层的温度低于光刻胶掩膜所需要坚膜的温度。

在一些实施例中，采用有机溶剂去除所述脊形台面上的电绝缘介质，制作出电流注入窗口，所述有机溶剂为丙酮和异丙醇。

在一些实施例中，所述半导体外延片由下而上依次包括：一衬底、一缓冲层、一下限制层、一下波导层、一有源层、一上波导层、一上限制层以及一欧姆接触层。

在一些实施例中，在刻蚀去除无光刻胶掩蔽区域的部分外延层，在半导体外延片上形成脊形台面结构的步骤中，采用干法或湿法刻蚀依次刻蚀外延片上表面的欧姆接触层、上限制层和上波导层，且所述上波导层未完全刻蚀穿，由此形成脊形台面结构。

在一些实施例中，所述衬底为GaAs材料；所述P型电极为Ti/Pt/Au金属层，所述N型电极为Au/Ge/Ni金属层；所述电绝缘介质的材质为二氧化硅，采用的沉积工艺为电感耦合增强等离子体沉积法，沉积温度为90℃。