Способ изготовления меза-структуры полоскового лазера

Использование: микроэлектроника, технология полупроводниковых излучающих приборов, для изготовления меза-структуры полосковых лазеров. Сущность изобретения: способ включает формирование омического контакта к приконтактному слою p-типа проводимости лазерной гетероструктуры методом взрывной фотолитографии, усиление омического контакта локальным гальваническим осаждением, формирование меза-структуры полоскового лазера плазмохимическим травлением, вжигание омического контакта быстрым термическим отжигом. При этом достигается снижение трудоемкости изготовления меза-структуры полоскового лазера за счет исключения технологических операций по созданию и удалению защитной маски при формировании меза-структуры полоскового типа и прецизионного совмещения топологии омического контакта и топологии меза-структуры. 3 ил.

 

Изобретение относится к способам создания полупроводниковых приборов, в частности оптоэлектронных приборов, и может быть использовано при изготовлении полосковых лазеров с пассивной синхронизацией мод.

Известен способ формирования меза-структур с использованием диэлектрической маски [патент US 7598104, МПК H01L 21/22, опубл. 12.08.2003]. В этом способе на гетероструктуру наносят слой диэлектрика, затем в процессе фотолитографии формируют защитную маску из фоторезиста, после чего производят травление диэлектрика под защитой фоторезистивной маски для формирования комбинированной маски из диэлектрика и фоторезиста, затем производят травление меза-структуры под защитой этой комбинированной маски из диэлектрика и фоторезиста, после чего маску удаляют. На сформированную меза-структуру наносят металлизацию омических контактов методом взрывной фотолитографии.

Недостатком способа является высокая трудоемкость, поскольку способ содержит технологические операции осаждения слоя диэлектрика, его травления и удаления комбинированной маски после формирования меза-структуры. Кроме того, этот способ может приводить к высокому проценту брака в связи с возможным неполным удалением диэлектрика с поверхности гетероструктуры.

Также известен способ формирования меза-структур полупроводниковых приборов с использованием металлических защитных масок [патент US 6605519, МПК H01L 21/00, опубл. 06.10.2009]. В этом способе на гетероструктуру наносят слой металла, затем в процессе фотолитографии формируют защитную маску из фоторезиста, затем производят травление металла под защитой маски из фоторезиста, получая комбинированную маску из металла и фоторезиста, под защитой которой проводят травление меза-структуры, после чего маску удаляют. На сформированную меза-структуру наносят металлизацию омических контактов к полупроводнику p-типа проводимости.

Недостатком способа является высокая трудоемкость, поскольку способ включает технологические операции осаждения металлического слоя, его травления и удаления комбинированной маски после формирования меза-структуры. Кроме того, этот способ может приводить к высокому проценту брака в связи с возможным неполным удалением металла с поверхности гетероструктуры

Техническая проблема заключается в разработке способа изготовления меза-структуры полоскового лазера плазмохимическим травлением со сниженной трудоемкостью путем сокращения операций нанесения и удаления защитной маски за счет использования в качестве защитной маски для формирования меза-структуры металлизации омического контакта.

Сущность изобретения состоит в том, что способ изготовления меза-структуры полоскового лазера включает аналогично прототипу напыление металлизации, фотолитографию, формирование меза-структуры плазмохимическим травлением. В отличие от прототипа предварительно осуществляют формирование омического контакта к приконтактному слою p-типа проводимости лазерной гетероструктуры методом взрывной фотолитографии. Затем производят усиление омического контакта локальным гальваническим осаждением пленки золота, при этом локализацию процесса обеспечивают фотолитографией. После этого проводят формирование меза-структуры плазмохимическим травлением под защитой усиленного омического контакта. В дальнейшем производят вжигание омического контакта быстрым термическим отжигом.

Кардинальное изменение последовательности технологических операций позволяет сократить трудоемкость изготовления лазерных гетероструктур за счет использования в качестве защитной маски усиленного омического контакта.

Формирование металлизации омического контакта к приконтактному слою p-типа проводимости лазерной гетероструктуры методом взрывной фотолитографии позволяет избежать процесса удаления металлизации с поверхности гетероструктуры. Усиление омического контакта локальным гальваническим осаждением пленки золота позволяет использовать омический контакт в качестве маски для формирования меза-структуры плазмохимическим травлением, так как относительно толстая пленка золота предупреждает возникновение недопустимых дефектов в омическом контакте. Возникающие в ходе процесса плазмохимического травления радиационные дефекты в пленке золота устраняются в ходе процесса быстрого термического отжига.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана гетероструктура со сформированным омическим контактом. На фиг. 2 показана гетероструктура с усиленным омическим контактом. На фиг. 3 представлена сформированная меза-структура с омическим контактом.

На фигурах обозначено:

1 - лазерная гетероструктура;

2 - омический контакт;

3 - гальваническая пленка из золота;

4 - меза-структура.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. В частном случае реализации способа при изготовлении полосковых лазеров сначала на пластине, на поверхности лазерной гетероструктуры 1 на основе твердых растворов арсенидов элементов третьей группы методом взрывной фотолитографии формируют металлизацию омического контакта 2 в виде пленок титана и золота к приконтактному слою InGaAs p-типа проводимости (фиг. 1). Затем усиливают омический контакт 2, для чего на пластину наносят фоторезист и в процессе фотолитографии в нем вскрывают окна, после чего проводят процесс локального гальванического осаждения золота в виде пленки 3 (фиг. 2). После удаления фоторезиста на подложке остается сформированный усиленный омический контакт 2 Ti/Au (фиг. 2), который используют в качестве защитной маски, под защитой которой проводят плазмохимическое травление с целью формирования полосковой меза-структуры 4 (фиг. 3). Затем проводят быстрый термический отжиг, в ходе которого происходит вжигание омического контакта.

Быстрый термический отжиг оптимально проводить после формирования омического контакта к слою n-типа проводимости, одновременно производя вжигание всех омических контактов, что позволяет уменьшить трудоемкость и уменьшить количество высокотемпературных обработок.

Пример применения указанного способа

Данный способ использовался в технологии изготовления кристаллов полосковых лазеров с пассивной синхронизацией мод на основе гетероструктур InAlAs/InGaAlAs/InGaAs на подложке фосфида индия InP (далее пластина). На приконтактном слое p-типа проводимости лазерной гетероструктуры 1 методом взрывной фотолитографии сформировали омический контакт 2, состоящий из слоя титана толщиной 0,1 мкм, нанесенного магнетронным напылением, и слоя золота толщиной 0,2 мкм, нанесенного термическим испарением. Затем на пластину нанесли слой фоторезиста и методом фотолитографии в нем сформировали рисунок, соответствующий топологии меза-структуры 4, после чего произвели процесс локального гальванического осаждения пленки 3, представляющей собой слой золота толщиной 1 мкм для усиления омического контакта 2. Затем удалили фоторезист, в результате на пластине осталась сформированная металлическая маска, включающая омический контакт 2 и его усиление в виде гальванической пленки 3. Под защитой этой маски провели процесс плазмохимического травления меза-структуры на глубину 0,8-2 мкм. Затем методом плазмохимического осаждения из газовой фазы нанесли пассивирующий слой SiNx толщиной 0,2 мкм, затем сформировали контактные площадки, после чего провели утонение пластины до толщины 130 мкм, и на обратную сторону подложки InP n-типа проводимости напылили слой металлизации Au88Ge12/Ni/Au толщиной 0,3 мкм для формирования второго омического контакта. Затем провели процесс вжигания контактов методом быстрого термического отжига при температуре 380°C в течение 1 мин. Процесс изготовления кристаллов полосковых лазеров с пассивной синхронизацией мод завершили разделением пластины на отдельные кристаллы.

Было проведено сравнение трудоемкости операций заявляемой технологии с технологиями, включающими использование диэлектрической или металлической защитных масок. Результаты сравнения длительности операций представлены в таблице 1.

Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что использование заявляемого технического решения позволило снизить трудоемкость изготовления меза-структуры с омическим контактом к приконтактному слою гетероструктуры p-типа проводимости с 9 часов по технологии с использованием диэлектрической маски до 7 часов.

Заявляемый способ формирования меза-структуры полоскового лазера методом плазмохимического травления с использованием в качестве защитной маски под плазмохимическое травление усиленного гальваникой омического контакта к приконтактному слою p-типа проводимости лазерной гетероструктуры позволяет сократить технологический маршрут изготовления прибора. Кроме того, заявленный способ позволяет избежать технологических трудностей при изготовлении кристаллов полосковых лазеров с ПСМ, связанных с совмещением топологических рисунков омического контакта и меза-структуры при большой длине и малой ширине полоска кристалла лазера.

Способ изготовления меза-структуры полоскового лазера, включающий формирование омического контакта к приконтактному слою р-типа проводимости лазерной гетероструктуры методом взрывной фотолитографии, усиление омического контакта локальным гальваническим осаждением золота, формирование меза-структуры плазмохимическим травлением, вжигание омического контакта быстрым термическим отжигом.



 

Похожие патенты:

Использование: для получения диодных лазеров с малой расходимостью излучения, выполненных на основе полупроводниковой гетероструктуры с квантовыми ямами. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает возбуждение носителей по крайней мере в одной квантовой яме в активной области, заключенной в гетероструктуре между ограничительными слоями, сформированными на подложке в виде p-i-n или p-n-перехода, и генерацию излучения при увеличенной апертуре его выхода, в котором для расширения упомянутой апертуры в направлении, нормальном к плоскости гетероструктуры, и излучения при этом параллельно указанной плоскости обеспечивают частичный выход генерируемой фундаментальной моды в подложку за счет подбора достаточно тонкого ограничительного слоя со стороны подложки и управления превышением эффективного показателя преломления генерируемой фундаментальной моды над показателем преломления подложки на величину, не превышающую 0,0011.

Использование: для полупроводниковых инжекционных лазеров. Сущность изобретения заключается в том, что инжекционный лазер на основе полупроводниковой гетероструктуры раздельного ограничения, включающей многомодовый волновод, первый и второй широкозонные ограничительные слои, являющиеся одновременно соответственно эмиттерами р- и n-типа проводимости и расположенные по разные стороны от многомодового волновода, активную область, расположенную в многомодовом волноводе и состоящую, по меньшей мере, из одного квантоворазмерного активного слоя, омические контакты и оптический резонатор, между многомодовым волноводом и одним из первого и второго широкозонных ограничительных слоев введены первый одномодовый волновод и первый дополнительный широкозонный ограничительный слой, при этом первый дополнительный широкозонный ограничительный слой расположен между многомодовым волноводом и первым одномодовым волноводом, фактор оптического ограничения для активной области одной собственной m-моды (m - целое положительное число) многомодового волновода удовлетворяет представленному соотношению, а толщина Р1, нм, первого дополнительного широкозонного ограничительного слоя, эффективный показатель преломления Nd собственной моды первого одномодового волновода и минимальное значение ns эффективного показателя преломления собственных мод многомодового волновода удовлетворяют также представленным соотношениям.

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении спазеров, плазмонных нанолазеров, при флуоресцентном анализе нуклеиновых кислот, высокочувствительном обнаружении ДНК, фотометрическом определении метиламина.

Использование: для полупроводниковых лазеров, возбуждаемых током, светом, электронным пучком. Сущность изобретения заключается в том, что конструкция полупроводникового лазера на основе гетероструктуры, содержащая лазерный кристалл, теплоотвод со стороны эпитаксиальных слоев гетероструктуры, подводящие ток электроды и гибкие электрические проводники, при этом подводящие ток электроды расположены параллельно оси резонатора лазерного кристалла, а гибкие электрические проводники соединяют подложку гетероструктуры непосредственно с электродами одной полярности.

Данный нитридный полупроводниковый ультрафиолетовый светоизлучающий элемент обеспечивается: базовой секцией структуры, которая включает в себя сапфировую подложку (0001) и слой AlN, сформированный на подложке; и секцией структуры светоизлучающего элемента, которая включает в себя слой покрытия n-типа полупроводникового слоя AlGaN n-типа, активный слой, имеющий полупроводниковый слой AlGaN, и слой покрытия p-типа полупроводникового слоя AlGaN p-типа, при этом упомянутый слой покрытия n-типа, активный слой и слой покрытия p-типа сформированы на базовой секции структуры.

Изобретение относится к квантовой электронике. Инжекционный лазер с модулированным излучением на основе гетероструктуры содержит секцию (1), секцию (2) управления, элемент (3), обеспечивающий электрическую изоляцию первого омического контакта (4) секции (1) усиления от второго омического контакта (5) секции 2 управления, элемент (6), обеспечивающий оптическую связь секции (1) усиления и секции (2) управления, оптический резонатор для ФПМ и оптический резонатор для ЗМ.

Изобретение относится к квантовой электронике. Полупроводниковый лазер содержит гетероструктуру, выращенную на подложке GaAs, ограниченную перпендикулярными оси роста торцовыми поверхностями, с нанесенными на них покрытиями, с одной стороны - отражающим, а на другой - антиотражающим, и включающую волноводный слой с активной областью, сформированный p-i-n-переход, контактный слой и ограничительные слои, показатели преломления последних меньше показателей преломления подложки и других слоев, контактный слой и смежный с ним ограничительный слой легированы акцепторами, а подложка и другой ограничительный слой легированы донорами.

Предложенная группа изобретений относится к полупроводниковым лазерам. Полупроводниковый лазер включает гетероструктуру, выращенную на подложке, содержащей буферный слой, покровный слой, контактный слой, активную область с активной квантовой ямой либо с активными квантовыми ямами, выполненную в p-n- и/или в p-i-n- переходе, сформированном в окружающих ее слоях полупроводника, с показателем преломления активной квантовой ямы либо с показателями преломления активных квантовых ям, превышающих показатели преломления окружающих слоев полупроводника.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике. .

Использование: микроэлектроника, технология полупроводниковых излучающих приборов, для изготовления меза-структуры полосковых лазеров. Сущность изобретения: способ включает формирование омического контакта к приконтактному слою p-типа проводимости лазерной гетероструктуры методом взрывной фотолитографии, усиление омического контакта локальным гальваническим осаждением, формирование меза-структуры полоскового лазера плазмохимическим травлением, вжигание омического контакта быстрым термическим отжигом. При этом достигается снижение трудоемкости изготовления меза-структуры полоскового лазера за счет исключения технологических операций по созданию и удалению защитной маски при формировании меза-структуры полоскового типа и прецизионного совмещения топологии омического контакта и топологии меза-структуры. 3 ил.

Наверх