[发明专利]制作半导体微盘激光器的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是指一种制作半导体微盘激光器的方法。

背景技术

半导体微盘激光器是一种小体积、低阈值、低功耗的新型激光器。它的谐振腔与普通的Fabry-Perot腔不同，而是一个盘状结构。模式在该谐振腔中传播时，在盘边缘和空气界面上进行全反射得到高品质因子的回音壁模式。因此，它是一种利用全反射形成特殊的回音壁模式进行工作的激光器。

半导体微盘激光器制作工艺简单，只需通过普通刻蚀工艺在有源材料上得到微盘形状即可。经过10几年的实验研究，目前的微盘激光器比较多地采用两种典型结构，一种是圆柱状结构(A.F.J.Levi，etc.，Room-temperature lasing actionin InGaP/InGaAs microcylinder laser diodes，Appl.Phys.Lett.62，pp.2021-2023(1993))，通过刻蚀形成一个圆柱，其中的有源层，上下限制层都具有相同的半径，纵向光场限制主要由低折射率的上下限制层来实现；另一种是细多边形柱支撑微盘的结构(S.L.McCall，etc.，Whispering-gallery mode microdisk lasers，Appl.Phys.Lett.60，pp289-291(1992))，先通过刻蚀形成圆柱状结构，然后通过选择性腐蚀将下限制层腐蚀成细柱作为支撑，这种结构的纵向光限制由上限制层和下层空气来实现。当然，上限制层也可以是空气，即直接将有源层与空气接触。但是不管哪种结构都需解决一个问题，那就是如何选择合适的刻蚀深度，从而优化激光器性能。本发明的目的在于针对这种情况，通过改变刻蚀深度考察模式波长和品质因子的变化，实现刻蚀深度的优化，从而达到优化半导体微盘激光器性能的目的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种制作半导体微盘激光器的方法，其是通过控制不同的刻蚀深度对微盘激光器的激射波长和模式品质因子的影响，从而实现对刻蚀深度的优化，得到具有稳定波长和低阈值的高性能微盘激光器。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

本发明一种制作半导体微盘激光器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在清洗干净的结构片表面涂上光刻胶；

(2)通过光刻和显影技术，将所需的图形转移到光刻胶上；

(3)通过非选择性湿法腐蚀或者干法刻蚀，根据模式频率及品质因子与刻蚀深度的变化关系，选择优化的刻蚀深度，通过准确控制刻蚀时间对刻蚀深度加以控制，得到所需的圆柱形微盘激光器。

其中结构片包括衬底和依次生长的下限制层、有源层和上限制层。

其中有源层为半导体应变体材料。

其中有源层为半导体应变量子阱材料。

附图说明

为了更好的说明本发明的目的，以下结合附图及实施例详细描述本发明的内容，其中：

图1为半导体圆柱形微盘激光器的结构示意图。

图2为半导体圆柱形微盘激光器的模式频率和品质因子随刻蚀深度H的变化曲线。

图3为半导体圆柱形微盘激光器的制作工艺流程；

图3(a)为完整的结构片的结构示意图；

图3(b)为在经过清洗的结构片表面涂上光刻胶500的示意图；

图3(c)为图形转移过程，经过光刻和显影以后，所需的图形转移到光刻胶500上的示意图；

图3(d)为经过刻蚀以后形成的圆柱形微盘结构示意图；

图3(e)为去除光刻胶之后得到的圆柱形微盘激光器的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1并配合参阅图3，本发明一种制作半导体微盘激光器的方法，包括如下步骤：

(1)在清洗干净的结构片表面涂上光刻胶500，该结构片包括衬底105和依次生长的下限制层301、有源层200和上限制层300，该有源层200为半导体应变体材料或为半导体应变量子阱材料；

(2)通过光刻和显影技术，将所需的图形转移到光刻胶500上；

(3)通过非选择性湿法腐蚀或者干法刻蚀，根据模式频率及品质因子与刻蚀深度的变化关系，选择优化的刻蚀深度，通过准确控制刻蚀时间对刻蚀深度加以控制，得到所需的圆柱形微盘激光器600。