CN103454703A - 一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法 - Google Patents

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刘国军
单少杰
郝永芹
魏志鹏
冯源
李特
安宁
周路
罗扩郎
陈芳
何斌太
刘鹏程
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Abstract

一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法,属于半导体光电子器件工艺技术领域。由于传统垂直腔面发射激光器有光束质量差的缺点，我们针对于GaAs基垂直腔面发射激光器发明了利用湿法刻蚀制备微透镜的方法。用微透镜作为输出耦合透镜，使其构成复合腔结构，可以有效提高垂直腔面发射激光器的光束质量。本方法操作简单，原料基本无毒，可控性较好。

Description

一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法
领域技术
本发明涉及半导体激光器器件工艺领域，具体的说是一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法。
背景技术
半导体激光器有体积小,易于集成，寿命长等优点。但是光束质量差这一固有特性严重阻碍了半导体激光器的应用。我们可以使用透镜进行光束整形，但是这会增加激光器整体的体积，并且带来系统的不稳定性。而使用微透镜来提高光束质量的方法避免了这些缺点，针对底面出光垂直腔面发射激光器我们可以用微透镜作为输出耦合透镜，使其构成复合腔结构，可以有效提高垂直腔面发射激光器的光束质量。
目前用于制作微透镜的方法有离子交换法、光敏玻璃热成形法、光刻胶热熔法、聚焦离子束刻蚀与沉积法等方法,但这些方法需要复杂的工艺过程或者需要昂贵的实验设备,实验周期长,制作成本高,而且复杂的工艺过程会给垂直腔面发射激光器的制作带来许多不利因素。
本文采用湿法刻蚀法的方法,与以上几种方法相比,该方法具有可以直接在垂直腔面发射激光器的衬底上制备微透镜,操作简单,可以得到表面形貌较好的微透镜,而且具有很好的可重复性。这种方法有利于二维集成，可以得到带微透镜的激光器阵列。
发明内容
本发明是一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法。
本发明是这样实现的。采用酸、高锰酸钾、去离子水配制成的腐蚀液对GaAs基材料进行刻蚀，来得到一定曲率半径的GaAs微透镜。我们针对于底面出光GaAs基垂直腔面发射激光器发明了利用湿法刻蚀制备微透镜的方法。用微透镜作为输出耦合透镜，使其构成复合腔结构，可以有效提高垂直腔面发射激光器的光束质量。本发明所使用的原料简单易于购买，操作简单，重复性好，原料基本无毒，可控性较好。
附图说明
图1为制备GaAs微透镜流程图。
图2为微透镜的晶向显微镜图像。
图3为微透镜结构剖面图。
图4为对微透镜的台阶仪扫描图像。
图5为集成透镜的底面出光垂直腔面发射激光器结构剖面图。
具体实施方式
实例一：提供一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法。
1、配制高锰酸钾腐蚀液。取去离子水每100毫升加入高锰酸钾1.5克，并超声使其充分溶解，超声时间为30分钟，静置七天后取上层溶液。把得到的溶液再次进行超声静置，超声时间为30分钟，静置时间为七天。取上层高锰酸钾溶液与磷酸以体积比为10:1的比例混合，超声使其形成溶液。
2、取GaAs衬底。在GaAs衬底上旋涂光刻胶，胶膜厚度为约1.40μm。在紫外光刻机下进行曝光等操作后进行显影、烘干。得到有特定光刻胶图案的晶片。
3、取上述晶片在高锰酸钾腐蚀液中刻蚀时间为600秒。刻蚀完成以后立即使用去离子水冲洗，直至表面残留的腐蚀液完全洗净。
4、使用丙酮、乙醇去离子水洗去光刻胶得到刻蚀好的晶片。如图2刻蚀后的金相显微镜照片、图3为微透镜结构剖面图、图4为台阶仪测量图像。
如图3，其中H为微透镜垂直方向的厚度,D为水平方向的直径,R为曲率半径。通过计算可以知道,曲率半径R=(4H2+D2)/8H。由台阶仪测量得到所得微透镜H为
Figure BDA0000380891950000021
，D为176微米。可以得到所得微透镜曲率半径为26466微米。

Claims (5)

1.一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法,其特征在于采用酸、高锰酸钾、去离子水配制成的腐蚀液对GaAs基材料进行刻蚀，来得到一定曲率半径的GaAs微透镜。
2.根据权利要求1所述的一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法其特征在于：采用酸、高锰酸钾、去离子水配制成的腐蚀液中的酸是指不与高锰酸钾反应的酸，包括强酸与弱酸。如磷酸等。
3.根据权利要求1所述的一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法其特征在于：采用的酸、高锰酸钾、去离子水溶液，高锰酸钾的浓度为0.5克/100毫升溶剂～3克/100毫升溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法其特征在于：使用酸、高锰酸钾、去离子水腐蚀溶液刻蚀时间120S—1800S，整个湿法刻蚀过程，溶液温度控制在0℃～30℃。
5.根据权利要求1所述的一种使用湿法刻蚀法制备GaAs微透镜的方法其特征在于：得到一定曲率半径的GaAs微透镜其曲率半径在800μm～50000μm之间。
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