mean free path)较长,有利于带电粒子(通常是电子)被加速到较高能量撞击气体分子产生电浆的机率,因而获得较快的蚀刻速率,并且可以维持较佳的蚀刻选择比。如此一来作为蚀刻保护层的介电质材料(SiO2)就无需成长较厚的厚度,通常采用ICP-RIE 进行面射型雷射蚀刻制程仅需0.4微米厚度的SiO2即足够抵挡 ICP-RIE 进行面射型雷射分布布拉格反射器蚀刻至5微米以上深度,同时蚀刻时间也大幅缩短为两分钟以内。此外为了确保SiO2的蚀刻侧壁维持垂直平整,避免上述因边缘减薄效应而造成两段式蚀刻侧壁的不良结果,原本利用BOE化学湿式蚀刻的制程最好也改用 ICP-RIE 进行干式蚀刻。RIE触刻SiO2条件为压力100mTorr,RF 功率为100W,蚀刻气体为CF4及 O2,流量分别为40 sccm 与5 sccm。加入氧气有助于清除反应残余物,避免沉积在蚀刻表面造成不平坦的蚀刻结果。蚀刻完成后去除光阻之SiO2保护层经由SEM 观察结果如下图5-19所示。
在完成良好的SiO2蚀刻保护层制程后,就可以继续进行下方分布布拉格反射器之蚀刻。传统采用活性离子蚀刻设备若缺少 BCl3蚀刻气体,懂采用氯气 Cl2的话对于 DBR的主要成分材料砷化镓/砷化铝镓与蚀刻保护层SiNx的蚀刻选择比较差。若采用ICP-RIE 搭配蚀刻效果较佳之BCl3或SiCl4 作为主要化学性蚀刻气体,将可获得较佳之蚀刻选择比。典型的ICP-RIE 蚀刻GaAS/AIGaAs制程参数为压力3mTorr,氮气(N2)流量5sccm,氢气(Ar)流量 10sccm,BCl3流量 25sccm。在一开始尝试ICP-RIE 制程条件时,分别将感应耦合电浆功率(ICP power)固定在700W,调整射频(RF)功率分别为60W、90W、120W 和150W,并利用原子力显微镜3D-AFM 观察蚀刻表面平坦度,发现在射频功率为150W 时具有最平整的蚀刻结果。
随后将 RF 功率固定为150W,改变感应耦合电浆功率从100W 到700W 之间进行调整,并将蚀刻后样品经由原子力显微镜观察蚀刻表面平整度,由结果可以发现,感应耦合电浆功率在