郭孝浩， 胡 磊， 任霄钰， 吴 思， 张立群， 张志军， 杨 辉， 刘建平*

(1. 上海大学 材料科学与工程学院， 上海 200444；2. 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件与应用重点实验室， 江苏 苏州 215123)

1 引 言

氮化镓(Gallium nitride，GaN)基材料及其多元合金将半导体光电子器件的发光波长拓展到可见光和紫外波段，其中激光器(Laser diode，LD)具有高纯度和高亮度特性，广泛应用于照明、显示、通信和存储等领域。GaN基激光器在可见光和海底通信及量子技术领域具有巨大的应用前景，这些应用需要窄线宽激光，因此GaN基分布式反馈(Distributed feedback，DFB)激光器近年来受到了极大的关注[1-5]。GaN基DFB激光器相对于传统激光器的研制难度更大，因为光栅作为DFB的重要结构，它的陡直度、侧壁粗糙度、均匀性以及刻蚀深度直接影响GaN基DFB激光器单纵模特性，因此得到一个陡直、侧壁光滑、均匀且刻蚀深度可控的的光栅非常重要。

光栅的特征尺寸较小，其刻蚀深度、形状尺寸、均匀性以及陡直度是很难控制的。GaN材料具有较强的化学稳定性[6]，因此湿法刻蚀并不是制作光栅的最佳方案。干法刻蚀具有相对可控的刻蚀速率以及相对高的各向异性而被广泛应用在GaN基器件制作工艺中，其中包括反应离子刻蚀(Reactive ion etching，RIE)[7]、离子束刻蚀(Ion beam etching，IBE)[8-9]和电感耦合等离子体 (Inductively coupled plasma，ICP) 刻蚀[10-12]。RIE刻蚀速率低，工作压强高，离子污染大；IBE刻蚀选择比差，物理损伤大。相比于RIE和IBE刻蚀，ICP刻蚀具有相对高的刻蚀速率、选择比、各向异性以及更小的刻蚀损伤[13]，更适用于GaN基DFB激光器中光栅的刻蚀。在ICP刻蚀GaN的工艺中，气体的选择很重要，目前使用比较广泛的组合为Cl2/BCl3[14]、Cl2/Ar[15]、Cl2/H2[16]、Cl2/N2/O2[17]。……