[发明专利]一种高速DFB芯片中含铝材料的高温ICP刻蚀方法

说明书

本发明涉及一种高速DFB芯片中含铝材料的高温ICP刻蚀方法，其包括以下步骤：(1)对已含有光栅图形并且经过金属有机化学气相外延掩埋生长的片源进行表面清洗；(2)将经过表面清洗后的片源放入PECVD中生长掩膜层；(3)对有掩膜层的片源在光刻间匀胶后进行脊图形光刻；(4)利用反应离子刻蚀设备(RIE)将经过曝光、显影后的光刻胶图形转移到掩膜层上；(5)去除RIE刻蚀后片源表面的光刻胶；(6)将含有掩膜层图形的片源放入已升温至预定温度的ICP刻蚀机台中干法刻蚀。本发明提供的高温ICP刻蚀含铝材料的方法，刻蚀后表面聚合物少，且刻蚀形貌光滑无凸起，解决了含铝材料在刻蚀过程中，刻蚀速率慢，刻蚀形貌难以控制的问题，从而确保BH结构高速激光器芯片的PN掩埋工艺正常。

技术领域

本发明涉及信息光电子领域，涉及一种高速DFB芯片中含铝材料的高温ICP刻蚀方法，尤其涉及一种用电感耦合等离子刻蚀机(ICP)刻蚀lnP基半导体高速DFB激光芯片中的含铝材料(AlGaInAs)的方法。

背景技术

21世纪是属于高度信息化时代，比如数据中心数据库的存储与共享，人工智能系统的广泛应用，信息化时代的发展则是建立在通信网络的快速传输基础之上。因此具有高调制频率带宽的高速激光器芯片的相关研究是现阶段光通信研究方向的主流。

在激光器芯片的前期研究过程中，有源区材料主要基于lnGaAsP/lnP体系，但InGaAsP/InP体系中导带偏移为ΔEc＝0.35ΔEg，随着温度的升高，该体系材料不能有效阻挡载流子泄漏，量子效率低，-3db调制频率慢。随着材料外延生长技术的发展和材料结构设计的优化，人们发现AlGaInAs/InP材料结构体系的导带偏移量为ΔEc＝0.72ΔEg，远大于lnGaAsP/lnP体系并且AlGaInAs/InP势垒层带隙也比InGaAsP/In P材料的带隙大，能高效防止高温下载流子的泄漏，从而提高量子效率，使得高速激光器芯片在该体系下能够成功研制并适于量产。

在高速DFB芯片制造工艺过程中，有一重要工艺步骤即脊形波导的制作。目前比较主流的脊波导制造工艺主要是采取干法刻蚀结合湿法腐蚀制造出符合芯片设计的脊波导形貌，干法刻蚀和湿法腐蚀的互相匹配主要基于脊宽和脊深的控制要求，为达到更优的脊波导形貌，一般多数采取先干法刻蚀至有源区底部，即将有源区刻穿，再用湿法腐蚀修饰脊波导形貌使之更适合于MOCVD中PN限制层的外延生长。在现有的RIE和ICP刻蚀设备以及刻蚀InP体系所用的Cl2,CH4,H2,Ar等刻蚀气体的条件下，对于含铝体系的材料干法刻蚀存在刻蚀形貌难以控制，有刻蚀脏污残留、刻蚀过程中含铝有源区出现了氧化刻蚀速率慢等一系列问题。为确保脊条刻蚀形貌的垂直度，刻蚀过程为非选择性刻蚀，而对于常见InP体系刻蚀气体，更容易刻蚀InP层，对于含铝有源区层刻蚀慢，这样就容易出现刻蚀后含铝有源区层突出，刻蚀形貌不垂直的现象，这种情况可以通过提高刻蚀功率和增加物理轰击离子浓度降低刻蚀InP反应离子浓度，或者增加多种刻蚀气体匹配，如增加Ar,H2的比例，降低Cl2的比例，或者Cl2,H2,CH4,BCl3等多种刻蚀气体搭配刻蚀，但是由于刻蚀生成物InClx的挥发性极差，降低刻蚀离子浓度和引入更多刻蚀气体容易造成刻蚀聚合物的更难去除形成聚合物残留，刻蚀表面脏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前利用AlGalnAs/lnP这套材料体系来优化高速DFB激光器芯片的高温特性的同时，确保其制备过程中的工艺稳定性，尤其是指在脊干法刻蚀过程中的工艺稳定性，本发明提出的一种高速DFB芯片中含铝材料的高温ICP刻蚀方法，利用半导体制备工艺中的常用设备-ICP，在高温条件下，匹配合适RIE及ICP功率以及腔压、刻蚀气体及比例刻蚀含铝材料，解决含铝区域难刻蚀，刻蚀形貌差，刻蚀脏污的问题，为后续电流阻挡层生长即PN掩埋提供能稳定生长的原材料。

本发明的目的是采用下述方案实现的：本发明公开了一种高速DFB芯片中含铝材料的高温ICP刻蚀方法，包括如下步骤：

1)对已含有光栅图形并且经过金属有机化学气相外延掩埋生长的的片源进行表面清洗；