CN111366115A - 一种激光器波导宽度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种激光器波导宽度的测量方法,晶圆表面依次生成电介质层、光刻胶层;对光刻胶层曝光,使得光刻胶层附有掩膜版图形,掩膜版图形包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值;对附有掩膜版图形的光刻胶层显影;依次刻蚀去除显示区域的电介质层、显示区域外的剩余区域的光刻胶层、显示区域的晶圆以及显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导;根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。设计掩膜版图形,将掩膜版图形复制到晶圆上刻蚀,得到多个倒梯形脊波导;根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度,无需再通过切片进行测量,提高了测量效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体激光器芯片制造技术领域,尤其涉及一种激光器波导宽度的测量方法。
背景技术
目前脊波导结构由于制造简单,重复性好,成品率高,随着耐高温掺Al量子阱材料的成熟,近年来成为光纤通讯类半导体激光器的主流。脊波导结构的形状分为两种:垂直脊和倒梯形脊。倒梯形脊波导的优势在于电阻低,高温特性好,可靠性能力高。虽然倒梯形脊波导有诸多优势,但是倒梯形脊的制作对于底部宽度的控制是非常关键,因此,需要测量倒梯形脊波导。
常规的测量方法是倒梯形脊波导制备完成后,将倒梯形脊波导切片,再使用高精度SEM测切片后的倒梯形脊波导的底部宽度。由于常规的测量方法需要将倒梯形脊波导切片再进行测量,测量效率低下。
发明内容
本申请提供了一种激光器波导宽度的测量方法,不需要再将倒梯形脊波导切片在进行测量,提高测量效率。
一种激光器波导宽度的测量方法,方法包括:
晶圆表面生成电介质层;
形成覆盖电介质层的光刻胶层;
对光刻胶层进行曝光,使光刻胶层附有掩膜版图形,其中,掩膜版图形包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,相邻两个脊图形之间有显示区域;
对附有掩膜版图形的光刻胶层显影,去除显示区域的光刻胶层;
依次刻蚀去除显示区域的电介质层、显示区域外的剩余区域的光刻胶层以及显示区域的晶圆;
刻蚀去除显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导,其中,多个倒梯形脊波导包括需要测量的倒梯形脊波导,多个倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差相等;
获取多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。
有益效果:本申请提供了一种激光器波导宽度的测量方法。首先,制备多个倒梯形脊波导。其次,观察多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。制备多个倒梯形脊波导的过程如下:晶圆表面生成电介质层;形成覆盖电介质层的光刻胶层;对光刻胶层进行曝光,使得光刻胶层附有掩膜版图形,其中,掩膜版图形包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,相邻两个脊图形之间有显示区域;对光刻胶层显影,去除显示区域的光刻胶层;依次刻蚀去除显示区域的电介质层、显示区域外的剩余区域的光刻胶层以及显示区域的晶圆,其中,电介质层为附有掩膜版图形的电介质层,晶圆为附有掩膜版的晶圆;刻蚀去除显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导。根据上述制备过程制备的多个倒梯形脊波导,对应掩膜版中的每个脊图形。由于掩膜版的每个脊图形的尺寸已知,每个倒梯形脊波导的顶部宽度也就已知。当某一个倒梯形脊波导的底部为一个点时,可以得出倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,倒梯形脊波导的第二宽度差为该倒梯形脊波导的顶部宽度。当倒梯形脊波导的第二宽度差已知时,根据第二宽度差和掩膜版图形中相邻两个脊图形的第一宽度差,即可得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。本申请中,通过设计掩膜版图形,并将掩膜版图形复制到晶圆上进行刻蚀,得到多个倒梯形脊波导;获取多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度,无需再通过切片进行测量倒梯形脊波导的底部宽度,有效减少了资源浪费,也提高了测量效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种激光器波导宽度的测量方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的晶圆的结构示意图;
图3为根据图1所示的S100所对应的结构示意图;
图4为根据图1所示的S200所对应的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种掩膜版的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的另一种掩膜版的结构示意图;
图7为根据图1所示的S300所对应的结构示意图;
图8为根据图1所示的S400所对应的结构示意图;
图9为根据图1所示的S500所对应的一个结构示意图;
图10为根据图1所示的S500所对应的另一个结构示意图;
图11为根据图1所示的S500所对应的再一个结构示意图;
图12为根据图1所示的S600所对应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种激光器波导宽度的测量方法的流程图,如图1所示,本申请实施例提供的一种激光器波导宽度的测量方法包括:
S100:晶圆表面生成电介质层。具体的,
使用等离子体增强化学的气相沉积法在晶圆表面生成电介质层。
图2为本申请实施例提供的晶圆的结构示意图。如图2所示,本申请实施例提供的晶圆1内设置有刻蚀截止层11。
图3为根据图1所示的S100所对应的结构示意图。如图3所示,本申请实施提供的晶圆1表面生成电介质层2。电介质层2的材料是介电常数合适的材料,可以为SiO2,也可以为SiN。电介质层2的厚度可以在120-300纳米之间,最好选择240纳米。
S200:形成覆盖电介质层的光刻胶层。具体的,
利用匀胶机在电介质层的表面旋涂光刻胶,得到厚度均匀的光刻胶层。
图4为根据图1所示的S200所对应的结构示意图。如图4所示,本申请实施例提供的,电介质层2的表面覆盖有光刻胶层3,光刻胶层3没有附有掩膜版图形。
由于光刻胶用于复制掩膜版图形,光刻胶应该选择热稳定性好、抗刻蚀能力突出的光刻胶,因此,可以选择S1813光刻胶。光刻胶可以选择正胶,也可以选择负胶。当光刻胶选择正胶时,掩膜版如图5所示,图5本申请实施例提供的一种掩膜版的结构示意图。当光刻胶选择负胶时,掩膜版如图6所示,图6为本申请实施例提供的另一种掩膜版的结构示意图。因负胶吸收显影液后会膨胀,导致分辨率不如正胶,因此,本申请选择正胶。
由于随着光刻胶层厚度的增加,显影宽度及均匀性的控制均变差,因此,光刻胶层的厚度不可过厚,本申请中,光刻胶层的厚度设置为1.3微米。
为了使光刻胶层与晶圆之间有较好的黏附性,可在形成覆盖电介质层的光刻胶层之前,形成覆盖电介质层的底胶层。具体的,使用烤箱蒸涂六甲基乙硅胺烷作为底胶至电介质层表面。其中,底胶层位于光刻胶层与电介质层之间,以粘合光刻胶层与电介质层。
S300:对光刻胶层进行曝光,使得光刻胶层附有掩膜版图形,其中,掩膜版图形包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,相邻两个脊图形之间有显示区域。具体的,
利用紫外曝光机对光刻胶层进行曝光,利用掩膜版紫外光刻光刻胶层,使光刻胶层上附有掩膜版图形,得到光刻胶层。
如图5所示,掩膜版包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,相邻两个脊图形之间有显示区域,显示区域为图中的斜线部分。
相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,可以设置为0.01微米,也可以设置为0.02微米或者0.03微米。本申请中,将第一宽度差设置为0.02微米。
掩膜版上的多个独立的脊图形对应生成的多个倒梯形脊波导,每个脊图形的尺寸,每个倒梯形脊波导的顶部宽度也就已知。当某一个倒梯形脊波导的底部为一个点时,可以得出倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,倒梯形脊波导的第二宽度差为该倒梯形脊波导的顶部宽度。当倒梯形脊波导的第二宽度差已知时,根据第二宽度差和掩膜版图形中相邻两个脊图形的第一宽度差,即可得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。
紫外曝光机曝光的条件可以为功率20±0.2mW,时间为7-9s。
图7为根据图1所示的S300所对应的结构示意图。如图7所示,光刻胶层3经过紫外曝光,将掩膜版图形复制于光刻胶层3上,使得光刻胶层3附有掩膜版图形,显示区域4的光刻胶层3暴露,该显示区域4对应掩膜版图形中的显示区域。
为了提高光刻胶黏附力,对光刻胶层进行曝光之前,利用热板加热,去除光刻胶层中的多余溶剂,并冷却至室温。加热温度为85-100℃,加热时间为1min。
S400:对附有掩膜版图形的光刻胶层显影,去除显示区域的光刻胶层。具体的,
在显影液中对附有掩膜版图形的光刻胶层显影,去除显示区域的光刻胶层。
图8为根据图1所示的S400所对应的结构示意图。如图8所示,对光刻胶层3显影,显示区域4的光刻胶层3去除,显示区域4的电介质层2暴露。电介质层2为附有掩膜版图形的电介质层2。
显影液可选显影液MF319,显影时间为95-105s,显影温度为20℃。
为了提高光刻胶层复制掩膜版图形的质量,在光刻胶显影之前,利用热板加热,并冷却至室温。加热温度为100-120℃,加热时间为1min。
S500:依次刻蚀去除显示区域的电介质层、显示区域外的剩余区域的光刻胶层以及显示区域的晶圆。具体的,
利用反应离子刻蚀方法刻蚀去除显示区域的电介质层。
图9为根据图1所示的S500所对应的一个结构示意图。如图9所示,刻蚀去除显示区域的电介质层2,显示区域4的晶圆1暴露。此时,晶圆1附有掩膜版图形。
利用等离子体刻蚀方法刻蚀去除显示区域外的剩余区域的光刻胶层。刻蚀时间为20min。
图10为根据图1所示的S500所对应的另一个结构示意图。如图10所示,刻蚀去除显示区域4外的剩余区域的光刻胶层3,显示区域4外的电介质层2暴露,显示区域4的晶圆1暴露。
刻蚀去除显示区域的晶圆,如图11所示。图11为根据图1所示的S500所对应的再一个结构示意图。
刻蚀去除显示区域的晶圆之前,使用反应离子刻蚀方法刻蚀去除显示区域外的剩余区域的电介质层。
S600:刻蚀去除显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导,其中,多个倒梯形脊波导包括需要测量的倒梯形脊波导,多个倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差相等。具体的,使用HBr:H3PO4(1:2)溶液刻蚀去除显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导。
图12为根据图1所示的S600所对应的结构示意图。如图12所示,有多个倒梯形脊波导,多个倒梯形脊波导与掩膜版图形中的多个脊图形分别对应,多个倒梯形脊波导包括一个底部为0的倒梯形脊波导,也包括所需测量的倒梯形脊波导。
S700:获取多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。
利用显微镜观察获取一个底部为点的倒梯形脊波导,可得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差。其中,倒梯形脊波导的第二宽度差为该倒梯形脊波导的顶部宽度。
根据第二宽度差和掩膜版图形中相邻两个脊图形的第一宽度差,可得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。
如图12所示,本申请实施例生成了三个倒梯形脊波导,从左至右依次分为第一倒梯形脊波导、第二倒梯形脊波导和第三倒梯形脊波导。第一倒梯形脊波导的底部宽度为0。假如第二为所需被测的倒梯形脊波导时,根据第一倒梯形脊波导可知倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差为a,掩膜版图形中相邻两个脊图形的第一宽度差为b,则第二倒梯形脊波导的顶部的宽度差为c,c=a+b,第二倒梯形脊波导的底部的宽度差为d,d=c-a=b。
本申请提供了一种激光器波导宽度的测量方法。首先,制备多个倒梯形脊波导。其次,观察多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。制备多个倒梯形脊波导的过程如下:晶圆表面生成电介质层;形成覆盖电介质层的光刻胶层;对光刻胶层进行曝光,使得光刻胶层附有掩膜版图形,其中,掩膜版图形包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,相邻两个脊图形之间有显示区域;对附有掩膜版图形的光刻胶层显影,去除显示区域的光刻胶层;依次刻蚀去除显示区域的电介质层、显示区域外的剩余区域的光刻胶层以及显示区域的晶圆,其中,电介质层为附有掩膜版图形的电介质层,晶圆为附有掩膜版图形的晶圆;刻蚀去除显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导。根据上述制备过程制备的多个倒梯形脊波导,对应掩膜版中的每个脊图形。由于掩膜版的每个脊图形的尺寸已知,每个倒梯形脊波导的顶部宽度也就已知。当某一个倒梯形脊波导的底部为一个点时,可以得出倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,倒梯形脊波导的第二宽度差为该倒梯形脊波导的顶部宽度。当倒梯形脊波导的第二宽度差已知时,根据第二宽度差和掩膜版图形中相邻两个脊图形的第一宽度差,即可得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。本申请中,通过设计掩膜版图形,并将掩膜版图形复制到晶圆上进行刻蚀,得到多个倒梯形脊波导;获取多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度,无需再通过切片进行测量倒梯形脊波导的底部宽度,有效减少了资源浪费,也提高了测量效率。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种激光器波导宽度的测量方法,其特征在于,所述方法包括:
晶圆表面生成电介质层;
形成覆盖所述电介质层的光刻胶层;
对光刻胶层进行曝光,使得光刻胶层附有掩膜版图形,其中,所述掩膜版图形包括多个独立的脊图形,相邻两个脊图形的第一宽度差为定值,相邻两个脊图形之间有显示区域;
对附有掩膜版图形的光刻胶层显影,去除显示区域的光刻胶层;
依次刻蚀去除显示区域的电介质层、显示区域外的剩余区域的光刻胶层以及显示区域的晶圆;
刻蚀去除显示区域外的晶圆,得到多个倒梯形脊波导,其中,多个倒梯形脊波导包括需要测量的倒梯形脊波导,多个倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差相等;
获取多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据所述第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,获取多个倒梯形脊波导,得到倒梯形脊波导的顶部与底部的第二宽度差,并根据第二宽度差得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度,包括:
获取一个底部为点的倒梯形脊波导,可得到倒梯形脊波导的顶部与底部的宽第二度差;
根据第二宽度差和掩膜版图形中相邻两个脊图形的第一宽度差,可得到所需测量的倒梯形脊波导的底部宽度。
3.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述电介质层或所述电介质层的材料均可以为SiO2,也可以为SiN。
4.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述光刻胶层和光刻胶层的厚度均为1.3微米。
5.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述第一宽度差为0.02微米。
6.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,刻蚀去除显示区域外的晶圆之前,所述方法还包括:
刻蚀去除显示区域外的剩余区域的电介质层。
7.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,形成覆盖所述电介质层的光刻胶层之前,所述方法还包括:
形成覆盖所述电介质层的底胶层,所述底胶层位于所述光刻胶层与所述电介质层之间,以粘合所述光刻胶层与所述电介质层。
8.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,对光刻胶层进行曝光之前,所述方法还包括:
加热,去除光刻胶层中的多余溶剂。
9.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,对光刻胶层显影之前,所述方法还包括:
加热,提高光刻胶层复制掩膜版图形的质量。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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