3.2 實驗樣品準備與雷射製程
3.2.2 光子晶體雷射製程
圖 3.8 為光子晶體雷射製程步驟示意圖，首先將晶圓清洗完畢後，利用旋塗 將光阻均勻塗佈在晶圓表面，接著利用第一道黃光定義脊狀波導的區塊，曝光顯 影後進行脊狀波導的蝕刻。接著沉積 SiN，用來做為光子晶體的 Hard Mask。利 用電子束微影系統定義出光子晶體的圖案，接著利用離子電漿耦合蝕刻將圖案轉 到脊狀波導上面，接著將 SiN 去除。然後將 Polyimide 旋塗在元件表面用來做為 脊狀波導間的絕緣層，做 Etching Back 至脊狀波導的部分露出來後，利用第二道 黃光定義出上方金屬 P-type Contact 的圖案。然後做背面磨薄，目的為降低電阻 以及利於進行劈裂時可以切出短共振腔的元件。接著將背面鍍 N-type Contact 後 進行退火處理及完成製程。
(a) 旋塗光阻 (b) 曝光顯影定義脊狀波導
(c) 蝕刻至主動層上緣(d) 去除光阻
(e) 沉積 SiN (f) 電子束顯影及蝕刻光子晶體
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(g) 去除 SiN (h) 旋塗 Polyimide
(i) Etching Back (j) 利用黃光定義 P-contact
(k)磨薄後鍍 N-Contact 後進行退火處理 圖三.8 光子晶體雷射製成圖
但是在製程中，光子晶體的製作是非常困難的一件事情，由於我們是先製作 出脊狀波導，才利用電子束微影系統製作光子晶體，脊狀波導附近有焦距的高低 差別，對於電子束對焦是非常不利的，以及脊狀波導周圍的光阻厚度不均勻且難 以控制，使得在光子晶體的圖案轉換到 SiN 上時會有失真變形，或是部分的 SiN 在這個步驟就已經被蝕刻掉了。
圖 3.9 (a)是光子晶體製程中，將圖像轉換到 GaAs 基本上的步驟後所的 SEM，
此時還未把 SiN 去除，可以看到在脊狀波導上的光子晶體有變形並且失真的情況，
在波導周圍處的有些甚至已經連在一起形成裂縫。而脊狀波導周圍的 SiN 也可以 看到已經蝕刻完了，露出了 GaAs，這使得脊狀波導的形狀會變成不是矩形的波 導，對於元件可能有影響。由圖 3.9 (b)，有些元件經過製程後，則會因為脊狀波 導上的光阻厚度不均勻且厚度不足，使得波導上表面 SiN 已經有部分被蝕刻完畢
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露出波導的部分，造成波導變形，而且我們可以看到波導上方的光子晶體甚至都 隨著波導被蝕刻而消失了。於是我們便將 SiN 成長得厚度變薄，雖然此行為會使 得光子晶體在轉換到 GaAs 基本上時，無法蝕刻的太深，但是由於蝕刻機台的限 制了最深的蝕刻深度，所以我們便可以找到一個可以蝕刻到足夠深度，卻又不會 有光阻厚度不足造成在將光子晶體轉換到 SiN 的這個步驟時就已經蝕刻到其他 SiN 的部分。圖 3.9 (c)為製程參數適當調整過後，光子晶體圖案已經轉換至波導 上並且將 SiN 蝕刻去除後，大範圍下可以看到波導的形狀除了邊緣些微的的有被 蝕刻外，基本上是保持的完整的情況，而波導周圍由於高低差造成的電子束聚焦 失真也是是有所改善，並且沒有出現蝕刻過頭造成光子晶體彼此連在一起的情 況。
(a) (b)
(c)
圖三.9 光子晶體俯視圖
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