本发明专利技术公开了红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜及其镀膜工艺，包括镀在半导体激光器bar条(InP)上的若干层膜层，其中，单数膜层为Ta2O5或SiO2膜层；双数膜层为SiO2或Ta2O5膜层，且单数膜层与双数膜层为材料不同的膜层，本发明专利技术的红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，利用化学特性稳定的Ta2O5和SiO2实现半导体激光器抗反射膜层的镀膜，实现极佳的抗反射薄膜特性，因本发明专利技术所选镀膜材料在镀膜过程中均具有稳定的化学性能，保证了镀膜的镀率稳定以及光折射率稳定，使镀膜结果与理论设计一致，进而提升产品可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体激光器中抗反射膜
，具体涉及红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜及其镀膜工艺。
技术介绍
边射型半导体激光器的端面上镀上一层或是多层介电质薄膜，可以隔绝半导体与空气中的氧接触，避免氧化造成可靠度问题，另外藉由端面镀膜改变折射率，可改善半导体激光器的特性，降低阀值电流以及提高输出功率。目前使用的蓝宝石单晶粉末(Al2O3)和单晶硅(Si)单晶材料，在镀膜使用中，其折射率非常不稳定，造成镀膜层反射率不稳，镀膜过程中，由于化学特性的不稳定，Al2O3会失掉部分氧成份，变成Al2Ox，x<3；Si在镀膜中会有氧化发生，变成SiOx；材料发生变化后，芯片上镀上的多层抗反射膜的反射率会与理论设计有偏差，结果造成产品特性不稳定，严重时会影响产品可靠性。
技术实现思路
针对现有的技术缺陷，本专利技术提供了一种红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜及其镀膜工艺，利用化学特性稳定的Ta2O5和SiO2实现半导体激光器抗反射膜层的镀膜，实现极佳的抗反射薄膜特性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，包括镀在半导体激光器bar条(InP)上的若干层膜层，其中，单数膜层为Ta2O5或SiO2膜层；双数膜层为SiO2或Ta2O5膜层，且单数膜层与双数膜层为材料不同的膜层。所述Ta2O5膜层厚度为80nm～150nm，SiO2膜层厚度为50nm～110nm。红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜的镀膜工艺，包括以下步骤，步骤一，将解理的半导体激光器bar条固定在治具(12)上，治具(12)用于固定半导体激光器bar条，然后将治具(12)固定在电子束蒸镀机的伞架(11)上，将镀膜材料(17)，即Ta2O5和SiO2分别放入两个坩锅(18)中，将电子束蒸镀机腔室抽真空，同时以石英灯(14)加热腔室至温度100℃～150℃；步骤二，通过电子枪(20)产生的电子束(16)预熔其中一坩埚(18)内的镀膜材料(17)，然后打开遮板(15)对固定在治具(12)上的半导体激光器bar条进行镀膜，镀完第一层膜后关闭遮板(15)停止镀膜；步骤三，更换另一坩锅(18)，通过电子枪(20)产生的电子束(16)预熔坩锅(18)内的镀膜材料(17)，然后打开遮板(15)对固定在治具(12)上的半导体激光器bar条进行镀膜，镀完第二层膜后关闭遮板(15)停止镀膜；步骤四，重复步骤二和步骤三形成由多层交叉堆迭膜层组成的抗反射膜后，使腔室回到大气压力，取出半导体机光器bar条治具(12)，即得本专利技术。所述步骤二和步骤三中，通过膜厚监控器(13)监控镀膜厚度，当所选镀膜材料(17)为Ta2O5时，膜厚控制为80nm～150nm，当所选镀膜材料(17)为SiO2时，膜厚控制为50nm～110nm。所述步骤一中，将治具(12)与监控片一同固定在电子束蒸镀机的伞架(11)上，监控片用于测量膜层的厚度和反射率。所述步骤一中，压力抽真空至2.0×10-5Torr～2.0×10-7Torr。与现有技术相比，本专利技术的红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，利用化学特性稳定的Ta2O5和SiO2实现半导体激光器抗反射膜层的镀膜，实现极佳的抗反射薄膜特性；Ta2O5膜厚为80nm～150nm，SiO2膜厚为50nm～110nm，膜层总数以及各膜层厚度不同，则镀膜后会有不同的反射率，通过改变膜层数及膜层厚度可实现0.1％到90％的光反射率。与现有技术相比，本专利技术选用SiO2(二氧化硅)和Ta2O5(五氧化二钽)作为镀膜材料，SiO2(二氧化硅)是氧化物中膜性良好的最低折射率材料，折射率n＝1.4468@1310nm，且不易分解，吸收与散射很小，在1000nm到8000nm有良好的透明度，因此是制镀多层膜所需最佳的低折射率薄膜，Ta2O5(五氧化二钽)是高折射率材料，在可见光到红外线也都是透明的，且容易得到较小的吸收及散射，而膜的沉积速率也较快，用来与SiO2搭配镀低反射，低吸收的多层膜；解决了现有技术中用电子束蒸镀法(ElectronBeamEvaporation)蒸镀时，电子束轰击Al2O3后产生较多二次电子，使得Al2O3含氧量不稳定，造成材料变黑、镀率不稳定以及光折射率不稳等问题，以及Si在电子束轰击加热后，容易喷溅到坩锅外和易氧化的问题，因本专利技术所选镀膜材料在镀膜过程中均具有稳定的化学性能，保证了镀膜的镀率稳定以及光折射率稳定，使镀膜结果与理论设计一致，进而提升产品可靠性；另外，本专利技术的镀膜方法，因为选用镀膜材料据具有稳定的化学性能，Ta2O5作为高折射率材料，用电子枪蒸镀相较其他材料都稳定，堆积密度近乎为1,且SiO2是氧化物中膜性良好的最低折射率材料，更不易分解,材料在蒸发过程中，因为材料的辐射能的承受量高，受镀膜环境影响小，可以快速得到透明度高，吸收小，折射率稳定，推积密度高，机械附着力、硬度及应力高，化学性稳定的膜层，省去在镀膜过程中通入保护气氛的环节，精简了工艺流程。进一步的，本专利技术还具有以下有益效果，由于半导体激光器bar条非常小，难以直接量测验证镀膜效果，本专利技术采用监控片测量镀完膜层的厚度和反射率，确认是否达到工艺要求。进一步的，本专利技术使用电子束蒸镀法蒸镀，腔室真空度2.0×10-5Torr～2.0×10-7Torr，用以确保半导体激光器端面镀上之膜层洁净不受空气中氧、碳和水气的污染，利用石英灯加热，增加膜层的附着性和膜层微结构的致密度。附图说明图1是膜层堆迭示意图；其中，A为Ta2O5/SiO2/InP膜层堆迭示意图，B为SiO2/Ta2O5/InP膜层堆迭示意图。图2是量测Ta2O5/SiO2/InP反射率图。图3是量测SiO2/Ta2O5/InP反射率图。图4是电子束蒸镀机示意图。附图中：11-伞架，12-治具，13-膜厚监控器，14-石英灯，15-遮板，16-电子束，17-镀膜材料，18-坩埚，19-磁铁，20-电子枪。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步阐述。如图1所示，红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，包括镀在半导体激光器bar条(InP)上的若干层膜层，其中，单数膜层为Ta2O5或SiO2膜层；双数膜层为SiO2或Ta2O5膜层，且单数膜层与双数膜层为材料不同的膜层，所述Ta2O5膜层厚度为80nm～150nm，SiO2膜层厚度为50nm～110nm。参见图4，本专利技术包括以下步骤：步骤一，将解理的半导体激光器bar条固定在治具12上，治具12用于固定半导体激光器bar条，将治具12与监控片一同固定在电子束蒸镀机的伞架11上，监控片用于测量膜层的厚度和反射率，将镀膜材料17，即Ta2O5和SiO2分别放入两个坩锅18中，将电子束蒸镀机腔室抽真空，压力抽至2.0×10-5Torr～2.0×10-7Torr，同时以石英灯14加热腔室至温度100℃～150℃；步骤二，通过电子枪20产生电子束16，电子束16在磁铁19的作用下改变方向从而预熔其中一坩埚18内的镀膜材料17，然后打开遮板15对固定在治具12上的半导体激光器bar条进行镀膜，并通过膜厚监控器13监控镀膜厚度，当所选镀膜材料17为Ta2O5时，膜厚控制为80nm～150nm，当所选镀膜材料17为SiO2时本文档来自技高网...
【技术保护点】
红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，其特征在于，包括镀在半导体激光器bar条(InP)上的若干层膜层，其中，单数膜层为Ta2O5或SiO2膜层；双数膜层为SiO2或Ta2O5膜层，且单数膜层与双数膜层为材料不同的膜层。
【技术特征摘要】
1.红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，其特征在于，包括镀在半导体激光器bar条(InP)上的若干层膜层，其中，单数膜层为Ta2O5或SiO2膜层；双数膜层为SiO2或Ta2O5膜层，且单数膜层与双数膜层为材料不同的膜层。2.根据权利要求1所述的红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜，其特征在于，所述Ta2O5膜层厚度为80nm～150nm，SiO2膜层厚度为50nm～110nm。3.红外半导体激光器芯片的新型抗反射膜的镀膜工艺，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，将解理的半导体激光器bar条固定在治具(12)上，治具(12)用于固定半导体激光器bar条，然后将治具(12)固定在电子束蒸镀机的伞架(11)上，将镀膜材料(17)，即Ta2O5和SiO2分别放入两个坩锅(18)中，将电子束蒸镀机腔室抽真空，同时以石英灯(14)加热腔室至温度100℃～150℃；步骤二，通过电子枪(20)产生的电子束(16)预熔其中一坩埚(18)内的镀膜材料(17)，然后打开遮板(15)对固定在治具(12)上的半导体激光器bar条进行镀膜，镀完第一层膜后关闭遮板(15)停止镀膜；步骤三，更...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昱玺，刘拓，
申请(专利权)人：陜西源杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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