基于多层抗蚀剂的GaAs基微纳光栅深刻蚀工艺

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1.00μm、占空比为0.45、刻蚀深度为1.02μm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。