4微米,因此蚀刻时间约仅需7分30秒。
在蚀刻完整结构的氧化局限面射型雷射时,由于蚀刻深度相对较深,所需的蚀刻时间也因此延长,早期实验发现 SiNx 蚀刻保护层在蚀刻时侧壁(sidewall) 若不垂直,则容易造成砷化镓/砷化铝镓分布布拉格反射器之蚀刻侧壁形成两段式转折,可能会对后续选择性氧化制程及元件寿命造成不良影响。
研判造成该现象可能的原因如图 5-18所示,一开始SiNx蚀刻保护层侧面稍微呈现不垂直的倾斜角度,如下图5-18(a)所示,在经过一段时间活性离子蚀刻后,SiNx厚度也会逐渐变薄,而原本不完全垂直的边缘侧面也会因为被蚀刻而变的较为倾斜,如图5-18(b)所示。虚线表示原本的 SiNx剖面形状,此时下方分布布拉格反射器的蚀刻侧面还能维持垂直状态:但是随着 SiNx边缘愈来愈薄,渐渐的图案周围也被蚀刻干净无法再对下方的砷化镓/砷化铝镓材料提供保护,因此被蚀刻区域的面积就随之稍微扩大,而活性离子在向下蚀刻砷化镓/砷化铝镓材料时也同时继续蚀刻 SiNx 保护层,渐渐的 DBR 就形成了两段式的蚀刻侧面,而上方一段由于主要是因为 SiNx 图案边缘减薄所造成,因此也会较为倾斜,不像下方那么垂直,这一点也可以由图5-17中观察到。
为避免形成两段式蚀刻侧面,可行的解决方法有两种,其一为干式活性离子蚀刻之后再辅以磷酸一双氧水或硫酸一双氧水之蚀刻溶液稍微浸泡进行湿式蚀刻以去除不平整的蚀刻侧面,第二个方法为严格控制SiNx蚀刻保护层的蚀刻双程,务必要求一开始蚀刻保护层的蚀刻侧面就非常垂直平整,如此即可避免因边绿减薄效应而造成两段式蚀刻侧壁的不良结果,也因此虽然氢氟酸或其稀释溶液 Buffered oxide etch (BOE)普遍被用来蚀刻SiO2或SiNx,但是因为湿式蚀刻溶液造成等向性蚀刻的 undercut 会造成图案边缘不垂直,所以不适合用在面射型雷射蚀刻保护层上。
若是所使用的RIE 蚀刻设备受限于可选用的蚀刻气体及制程参数无法进一步改善SiNx对AIGaAs/GaAs 材料的蚀刻选择比及蚀刻速率,另一个选择为改采 SiO2 作为蚀刻保护层,同时改用感应耦合电浆活性离子蚀刻(ICP-RIE)设备来改善干式蚀刻制程。利用感应耦合电浆活性离子蚀刻可以在更低压的环境下进行干式蚀刻制程,粒子的平均自由径(