北京工业大学信息学部光电子技术教育部重点实验室，北京 100124
GaAs基垂直腔面发射激光器在干法刻蚀过程中，台面侧壁形成的缺陷会导致器件出现层结构分层、断裂以及氧化孔不规则等问题。针对该问题，提出了一种干法刻蚀与硫化铵钝化相结合的氧化前预处理方案，研究了硫化铵钝化处理对器件层结构以及氧化工艺稳定性的影响。扫描电子显微镜测试结果表明：器件侧壁层结构的分层现象减少，器件结构稳定性更好；高 Al 层的氧化速率更稳定，氧化孔形状更为规则。将该工艺方案用于制备氧化孔直径为5 μm的940 nm垂直腔面发射激光器，室温下，与传统工艺制备的器件相比，钝化后的器件的斜率效率提高了5%，各器件之间的性能一致性更好。同时，在1 mA的驱动电流下，激光器的边模抑制比可达36 dB，处于单模激射状态。在优化后的氧化工艺条件下，制备了形状规范的氧化孔结构，进一步改善了氧化限制型垂直腔面发射激光器的性能。
激光器 垂直腔面发射激光器 氧化孔 湿法氧化 钝化 干法刻蚀
宁波大学高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
使用磁控溅射制备了掺铒氧化铝薄膜, 对薄膜进行了退火处理, 测量薄膜的折射率和X射线衍射图谱, 发现薄膜在600 ℃的退火温度下呈非晶态, 在1.5 μm处的折射率为1.67左右。模拟模场分布, 获得光与掺铒层之间相互作用最大的波导结构参数, 并进一步优化制备条件, 实现侧壁光滑的低损耗掺铒氧化铝脊型波导。在1.31 μm的波长下, 2 μm宽度的氧化铝脊型波导的损耗为1.6 dB/cm, 和使用超快激光灼烧的方法所制备出的损耗为3.8 dB/cm氧化铝脊型波导相比, 损耗大为降低。结果表明, 掺铒氧化铝波导在平面集成波导放大器应用方面极具潜力。
氧化铝薄膜 射频溅射 紫外光刻 脊型波导 干法刻蚀 Al2O3 film RF sputtering ultraviolet lithography ridge waveguide dry etching
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130000
GaAs基垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)自1977年问世以来, 凭借阈值电流较低、光束质量很高、可集成到二维阵列、易单模激射等优势被广泛应用于各个领域, 但是其尺寸过小而在制造中难以精确控制精度、等离子体刻蚀时易对掩膜和侧壁造成形貌损伤、刻蚀过程中生成副产物过多等问题, 影响了应用范围和提高了制造难度。如何保持高刻蚀速率并尽可能地减小刻蚀损伤成为了目前的研究热点问题。分析了GaAs基VCSEL干法刻蚀技术的研究现状与技术难点, 并展望了未来的发展趋势。
垂直腔面发射激光器 干法刻蚀 选择性刻蚀 刻蚀损伤 GaAs GaAs vertical-cavity surface-emitting laser dry etching selective etching etch damage
北方夜视科技（南京）研究院有限公司，江苏南京 211106
开口面积比是微通道板（ MCP）重要的性能指标，在 MCP输入面进行扩口，对于 MCP的探测效率、噪声因子等参数有显著的提升作用，在微光夜视仪、粒子探测器等军用、民用领域具有巨大的应用潜力。采用湿法腐蚀进行微通道板扩口，面临工艺一致性差、选择性腐蚀造成锥度尺寸难以达标等难题，实质性批量应用非常困难。针对扩口 MCP难以制作和应用的问题，提出一种采用干法刻蚀进行 MCP扩口的方法，阐述了干法刻蚀进行 MCP扩口原理及可行性。通过建立理论模型研究干法刻蚀工艺参数如刻蚀角度、刻蚀时间等对于 MCP开口面积比、通道内刻蚀深度、通道内壁刻蚀锥度等性能参数的影响，计算出合适的工艺参数范围，为开展实验研究奠定了基础。
扩口微通道板 干法刻蚀 开口面积比 理论模型 funnel MCP, dry etching, open area ratio, theoreti
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
采用电子束光刻技术制备出了深刻蚀的GaAs基微纳光栅。针对电子束曝光过程中存在的由邻近效应引起的光栅结构图形失真和变形的问题，本课题组采用厚度较薄的PMMA A4抗蚀剂和SiO2薄膜形成多层抗蚀剂来减小邻近效应，同时将SiO2薄膜作为硬掩模，实现了高深宽比的光栅结构。此外，针对电感耦合等离子体刻蚀过程中光栅结构出现长草的现象，通过增强电感耦合等离子体的物理刻蚀机制，有效消除了结构底部的草状结构。扫描电镜测试结果显示：将100 nm厚SiO2作为硬掩模，可以实现周期为1.00 μm、占空比为0.45、刻蚀深度为1.02 μm的光栅结构，该光栅结构具有陡直的侧壁形貌以及良好的周期性和均匀性。在该工艺条件下，电感耦合等离子体刻蚀工艺对SiO2掩模的刻蚀选择比可达26.9∶1。最后，将该结构应用于分布式布拉格反射锥形半导体激光器中，获得了线宽为40 pm的激光输出。这表明，采用电子束光刻技术制备的光栅结构对半导体激光器具有很好的选模特性。
光栅 电子束光刻 邻近效应 干法刻蚀 长草现象
1 广东省科学院中乌焊接研究所 中国-乌克兰材料连接与先进制造“一带一路”联合实验室 广东省现代焊接技术重点实验室， 广州50650
2 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子国家重点实验室， 长春13001
利用飞秒激光辅助刻蚀技术，在蓝宝石表面实现了周期、占空比及高度可调的光栅结构。解决了飞秒激光加工硬脆材料时表面质量较差、碎屑堆积导致的加工精度降低和难以制备深结构的问题。蓝宝石光栅结构的粗糙度从78 nm（激光直写后）降低到了7 nm（干法刻蚀后），实现了周期为800 nm光栅，以及深宽比为4的蓝宝石微结构的制备。飞秒激光辅助刻蚀技术能够制备蓝宝石表面高平滑光栅，并对光栅各级次衍射效率进行提升。
飞秒激光 蓝宝石 湿法刻蚀 干法刻蚀 光栅 Femtosecond laser Sapphire Wet etching Dry etching Grating
微透镜阵列是重要的微光学元件，其以良好的成像性能以及小型化、轻型化的优点，被广泛应用于光通信、光信号处理、波前传感、光场调控、数据存储、医学诊断等领域。飞秒激光加工技术具有可控度高、灵活性好、无需掩模、加工精度高等优势，成为近年来微透镜阵列的重要加工方式。本文综述了微透镜阵列飞秒激光加工方法的研究进展，包括飞秒激光双光子聚合加工和化学刻蚀辅助飞秒激光烧蚀加工，介绍了微透镜阵列的应用，分析了制备微透镜阵列的飞秒激光加工方法存在的问题和发展趋势。
激光光学 飞秒激光 微透镜阵列 双光子聚合 激光烧蚀 湿法刻蚀 干法刻蚀 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0500005
1 重庆中科精微科技有限公司，重庆 401329
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 400715
3 中国科学院大学重庆学院，重庆 400715
自支撑氮化硅膜结构一般是基于微纳加工技术来制备的。为了提高膜结构的品质，本文分别对自支撑氮化硅膜结构制备中的干法刻蚀参数和各向异性湿法腐蚀参数进行了研究和优化，其中干法刻蚀参数主要包括反应气体配比和刻蚀时间，各向异性湿法腐蚀参数主要包括腐蚀剂浓度和腐蚀温度。在不同的参数组合下进行实验，使用光学显微镜观察并比较不同样品的表面形貌，得到了较理想的参数组合。在干法刻蚀的反应气体中加入少量O2可改善刻蚀效果，反应气体配比V(SF6)∶V(CHF3)∶V(O2)=6∶37∶3，刻蚀时间2 min。湿法腐蚀中腐蚀剂在质量分数25%处达到最大的硅腐蚀速率，同时氮化硅表面形貌也较理想。
氮化硅 干法刻蚀 各向异性湿法腐蚀 单晶硅 自支撑膜结构 silicon nitride dry etching anisotropic wet etching single-crystal silicon self-supporting film structure
PCM(Process Control Monitor)是一种反映生产线工艺状况的质量监控技术。文章围绕影响电荷耦合器件(CCD)工艺中PCM测试结果的工艺因素展开研究, 并对PCM测试结果进行统计分析, 以达到测试结果用于工艺改进的目的, 并最终获取最佳工艺条件。结果表明: 低压化学气相沉积(LPCVD)温度为700℃、膜厚为580nm时的方块电阻为18Ω/□; 孔工艺采用干法刻蚀CF4流量为15cm3/min、CHF3流量为45cm3/min下的接触电阻为7Ω; 栅下埋沟注入磷离子能量为250keV、剂量为2.5×1012atom/cm2时, MOS管阈值电压为-8.5V; 二次铝刻蚀主刻蚀采用Cl2流量为90cm3/min, BCl3流量为45cm3/min, N2流量为30cm3/min可有效避免因残留物引起的金属同层漏电。
电荷耦合器件 干法刻蚀 埋沟注入 二次铝刻蚀 PCM PCM CCD LPCVD LPCVD dry etching buried channel implantation secondary aluminum etching
