垂直腔面发射激光器中GaAs/AlGaAs的选择性刻蚀技术研究
发布时间：2021-03-10 14:40
在氧化物限制型垂直腔面发射激光器制备中,刻蚀GaAs/AlGaAs时因异质型材料常出现选择性内蚀现象,这会直接影响后续的氧化工艺及电极钝化的效果。针对因选择性内蚀而出现的"镂空"现象,对湿法刻蚀工艺和干法刻蚀工艺进行详细研究,研究结果表明通过调整刻蚀液体积配比和感应耦合等离子体（ICP）刻蚀下电极射频功率可有效消除"镂空"现象。湿法刻蚀中,当刻蚀液H3PO4-H2O2-H2O各物质体积配比为1\:1\:10时,得到了陡直度较好且光滑的侧壁。ICP干法刻蚀时,通过改变下电极RF功率可调整腔室内的化学刻蚀和物理刻蚀的动态平衡,在下电极射频功率为100 W时,"镂空"现象基本消失,且侧壁陡直度大于80°。
【文章来源】：中国激光. 2020,47(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同刻蚀液刻蚀后的SEM形貌图。(a) 1\:1\:7;(b) 1\:1\:10;(c) 1\:1\:13
表3 不同BCl3气体流量下ICP刻蚀参数Table 3 Etching parameters under different BCl3 flows Group Cl2 /sccm BCl3 /sccm Ar /sccm RF power /W ICP power /W C1 20 3 5 100 400 C2 20 5 5 100 400 C3 20 7 5 100 400图2 不同刻蚀液刻蚀后的SEM形貌图。(a) 1\:1\:7;(b) 1\:1\:10;(c) 1\:1\:13
为研究下电极RF功率对刻蚀速率的影响,设定腔室温度为30 ℃,压强为0.2 Pa, Cl2流量为20 sccm,BCl3流量为5 sccm,Ar流量为5 sccm,ICP功率为400 W,RF功率变化如表2所示。通过台阶仪测试了不同下电极RF功率时的刻蚀深度,并给出了不同RF功率下刻蚀深度与时间的关系曲线,如图3所示,可以看出刻蚀深度与刻蚀时间呈线性变化,RF功率值的改变几乎对刻蚀速率无影响,刻蚀速率均为18.9 nm/s。图4给出了不同下电极RF功率下刻蚀形貌的SEM照片,可以看出ICP刻蚀后的侧壁陡直度明显优于湿法刻蚀,随RF功率值的增大陡直度逐渐增大并趋于稳定,RF功率为60 W和80 W时陡直度分别为75°和77°,当RF功率为100 W和110 W时,陡直度达到82°。图4 不同RF功率刻蚀后的SEM形貌图。(a) 60 W;(b) 80 W;(c) 100 W;(d) 110 W
【参考文献】：
期刊论文
[1]垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的实验研究[J]. 李颖,周广正,兰天,王智勇. 发光学报. 2018(12)
[2]850nm垂直腔面发射激光器结构优化与制备[J]. 冯源,郝永芹,王宪涛,刘国军,晏长岭,张家斌,李再金,李洋. 中国激光. 2017(03)
[3]垂直腔面发射激光器抽运小型宽温Nd∶YAG激光器及掠入射式放大器的研究[J]. 于真真,侯霞,周群立,周翠芸,王志君,杨燕,朱韧,陈卫标. 中国激光. 2013(06)
[4]GaAs/AlGaAs多层膜刻蚀的陡直度[J]. 罗跃川,韩尚君,王雪敏,吴卫东,唐永建. 信息与电子工程. 2011(03)
[5]Experimental Study of the Influence of Process Pressure and Gas Composition on GaAs Etching Characteristics in Cl2/BCl3-Based Inductively Coupled Plasma[J]. D.S.RAWAL,B.K.SEHGAL,R.MURALIDHARAN,H.K.MALIK. Plasma Science and Technology. 2011(02)
[6]HF/CrO3溶液对AlGaAs的选择性湿法刻蚀应用于楔型结构的制备[J]. 黄辉,黄永清,任晓敏,高俊华,罗丽萍,马骁宇. 半导体学报. 2002(02)
[7]GaAs、AlAs、DBR反应离子刻蚀速率的研究[J]. 刘文楷,林世鸣,武术,朱家廉,高俊华,渠波,陆建祖,廖奇为,邓晖,陈弘达. 半导体学报. 2001(09)
硕士论文
[1]基于表面等离子体的垂直腔面发射激光器的设计和研究[D]. 王文娟.北京工业大学 2015
[2]GaAs/AlGaAs双波段量子阱红外探测器关键工艺研究[D]. 孙丽媛.北京工业大学 2013
[3]VCSEL刻蚀工艺研究[D]. 左亮.长春理工大学 2010
本文编号：3074830
【文章来源】：中国激光. 2020,47(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同刻蚀液刻蚀后的SEM形貌图。(a) 1\:1\:7;(b) 1\:1\:10;(c) 1\:1\:13
表3 不同BCl3气体流量下ICP刻蚀参数Table 3 Etching parameters under different BCl3 flows Group Cl2 /sccm BCl3 /sccm Ar /sccm RF power /W ICP power /W C1 20 3 5 100 400 C2 20 5 5 100 400 C3 20 7 5 100 400图2 不同刻蚀液刻蚀后的SEM形貌图。(a) 1\:1\:7;(b) 1\:1\:10;(c) 1\:1\:13
为研究下电极RF功率对刻蚀速率的影响,设定腔室温度为30 ℃,压强为0.2 Pa, Cl2流量为20 sccm,BCl3流量为5 sccm,Ar流量为5 sccm,ICP功率为400 W,RF功率变化如表2所示。通过台阶仪测试了不同下电极RF功率时的刻蚀深度,并给出了不同RF功率下刻蚀深度与时间的关系曲线,如图3所示,可以看出刻蚀深度与刻蚀时间呈线性变化,RF功率值的改变几乎对刻蚀速率无影响,刻蚀速率均为18.9 nm/s。图4给出了不同下电极RF功率下刻蚀形貌的SEM照片,可以看出ICP刻蚀后的侧壁陡直度明显优于湿法刻蚀,随RF功率值的增大陡直度逐渐增大并趋于稳定,RF功率为60 W和80 W时陡直度分别为75°和77°,当RF功率为100 W和110 W时,陡直度达到82°。图4 不同RF功率刻蚀后的SEM形貌图。(a) 60 W;(b) 80 W;(c) 100 W;(d) 110 W
【参考文献】：
期刊论文
[1]垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的实验研究[J]. 李颖,周广正,兰天,王智勇. 发光学报. 2018(12)
[2]850nm垂直腔面发射激光器结构优化与制备[J]. 冯源,郝永芹,王宪涛,刘国军,晏长岭,张家斌,李再金,李洋. 中国激光. 2017(03)
[3]垂直腔面发射激光器抽运小型宽温Nd∶YAG激光器及掠入射式放大器的研究[J]. 于真真,侯霞,周群立,周翠芸,王志君,杨燕,朱韧,陈卫标. 中国激光. 2013(06)
[4]GaAs/AlGaAs多层膜刻蚀的陡直度[J]. 罗跃川,韩尚君,王雪敏,吴卫东,唐永建. 信息与电子工程. 2011(03)
[5]Experimental Study of the Influence of Process Pressure and Gas Composition on GaAs Etching Characteristics in Cl2/BCl3-Based Inductively Coupled Plasma[J]. D.S.RAWAL,B.K.SEHGAL,R.MURALIDHARAN,H.K.MALIK. Plasma Science and Technology. 2011(02)
[6]HF/CrO3溶液对AlGaAs的选择性湿法刻蚀应用于楔型结构的制备[J]. 黄辉,黄永清,任晓敏,高俊华,罗丽萍,马骁宇. 半导体学报. 2002(02)
[7]GaAs、AlAs、DBR反应离子刻蚀速率的研究[J]. 刘文楷,林世鸣,武术,朱家廉,高俊华,渠波,陆建祖,廖奇为,邓晖,陈弘达. 半导体学报. 2001(09)
硕士论文
[1]基于表面等离子体的垂直腔面发射激光器的设计和研究[D]. 王文娟.北京工业大学 2015
[2]GaAs/AlGaAs双波段量子阱红外探测器关键工艺研究[D]. 孙丽媛.北京工业大学 2013
[3]VCSEL刻蚀工艺研究[D]. 左亮.长春理工大学 2010
本文编号：3074830
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