一种适合于InP和InGaAsP的新型化学腐蚀剂

本文着重讨论了用Br_2:C_2H_5OH腐蚀液对InP和InGaAsP的化学腐蚀行为。用检查腐蚀表面、腐蚀截面图和腐蚀速度的方法,对几种InP和InGaAsP常用的腐蚀液进行了实验比较。结果表明:Br_2:C_2H_2OH腐蚀液的腐蚀行为是最令人满意的,它腐蚀速度快,所腐蚀的表面平整,光亮。这种腐蚀液对InP和InGaAsP具有几乎相同的腐蚀速度。在(100)表面沿[110]和[110]方向上分别得到了正台形和倒台型结构的截面图。该腐蚀液几乎不破坏正型光刻胶(AZ1350)和负型光刻胶(OMR83)。因此它是制作InP和InGaAsP器件较适合的腐蚀液。同时从结晶学的角度对产生正台型和倒台型这种独特结构的原因进行了讨论。     

LPE生长中InP表面热分解的抑制

在InP衬底上LPE生长时遇到的主要问题之一是当温度高于370℃时,P从InP表面热分解引起表面结构及化学比的变化,在显微镜下观察到许多富In坑,这些坑通过外延层增生,大大影响外延层质量.此外在LPE生长终止推开炉子后石墨舟快速降温过程中InP外延层表面同样出现热分解.因此抑制InP表面热分解是极为重要的.国外曾采用:(1)在H_2生长气氛中加入少量PH_3,(2)InP盖片加上元素P,(3)用In-Sn-P溶液等提供局部P压的方法消除表面热分解.     

铝对硅外延层的吸杂现象

<正> 观察到,当用高纯铝丝(含铝99.99％)在外延基座表面划线作记号,再将外延片衬底放在该位置上,进行常规的SiCl_4-H_2还原法外延,然后将外延片用Sirtl腐蚀液显示,可看出:对应于基座上划线的位置,外延层中的小浅坑缺陷(亦被称为“雾点”、梨皮点”)     

InGaAs/InP材料的MOCVD生长研究

研究了InGaAs/InP材料的MOCVD生长技术和材料的性能特征。InP衬底的晶向偏角能够明显影响外延生长模型以及外延层的表面形貌,用原子力显微镜(AFM)观察到了外延层表面原子台阶的聚集现象(step-bunching现象),通过晶体表面的原子台阶密度和二维生长模型解释了台阶聚集现象的形成。对外延材料进行化学腐蚀,通过双晶X射线衍射(DCXRD)分析发现异质结界面存在应力,用异质结界面岛状InAs富集解释了应力的产生。通过严格控制InGaAs材料的晶格匹配,并优化MOCVD外延生长工艺,制备出厚层InGaAs外延材料,获得了低于1×1015cm-3的背景载流子浓度和良好的晶体质量。     

InP单晶片翘曲度控制技术研究

InP单晶片受热场及机械损伤的作用而产生翘曲形变,这种形变在外延过程中会产生滑移线,也会影响外延层厚度均匀性,最终影响外延质量,因此必须采取措施对InP衬底的翘曲度加以控制.切割工艺是影响晶片翘曲度的关键,但受InP单晶特性及切割工艺自身的限制,InP切片的翘曲度仍保持在一个较高的水平,不能满足高质量外延的要求,需要采取措施进一步降低翘曲度.讨论了用化学腐蚀方法降低InP单晶切片翘曲度,研究了化学腐蚀液的组分、温度及腐蚀去除量对InP单晶片翘曲度的影响,综合工艺的稳定性和实际操作的便利性及晶片翘曲度的实际测试结果,确定了降低InP单晶片翘曲度的适宜工艺.     

InP衬底上Ga_(0.47)In_(0.53)As/InP液相外延生长

用液相外廷获得了与InP晶格匹配的Ga_(0.47),In_(0.53)As单晶外延层.本文叙述在(100)和(111)InP衬底上Ga_(0.47)In_(0.53)As/InP液相外延生长方法.用常规滑动舟工艺生长的这种外延层,其表面光亮,Ga的组分x=0.46～0.48,晶格失配率小于2.77×10~(-4),禁带宽度E_g=0.74～0.75eV.使用这种Ga_(0.47)In_(0.53)As/InP/InP(衬底)材料研制的长波长光电探测器,在波长为0.9～1.7μm范围内测出了光谱响应曲线,在1.55μm处呈现峰值.     

InP/GaAs异质外延及异变InGaAs光探测器制备

借助超薄低温InP缓冲层,在GaAs衬底上生长出了高质量的InP外延层,在InP外延层中插入了15周期In0.93Ga0.07P/InP应变层超晶格(SLS),进一步阻断了失配位错穿透到晶体表面,提高了外延层的晶体质量,这样2.5 μm厚InP外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)ω扫描半高全宽(FWHM)值降低至219 arcsec,该InP外延层的室温光荧光(PL)谱线宽度仅为42 meV.在此基础上,只利用超薄低温InP缓冲层技术就在半绝缘GaAs衬底上成功地制备出了长波长异变In0.53Ga0.47As PIN光电探测器,器件的台面面积为50 μm×50 μm,In0.53Ga0.47As吸收层厚度为300 nm,在3 V反偏压下器件的3 dB带宽达到了6 GHz,在1 550 nm波长处器件的响应度达到了0.12 A/W,对应的外量子效率为9.6%.     

以(311)InP为衬底采用双管汽相外延工艺制作1.3μm连续工作激光器和1.0～1.7μm光电探测器

采用双管汽相外延工艺可实现异质结的多层薄膜连续生长。我们用这种系统已经生长出了多层薄膜(例如可交替生长50层厚度200(?)的InAsP和InP),双异质结的各晶层总生长时间约30分钟。最近报导了在(311)InP衬底上实现良好汽相外延生长的情况。(311)晶向的衬底为外延生长成核提供了最佳条件,生长层的质量比(100)和(111)InP衬底上的好。(311)InP衬底上汽相外延生长层的     

In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP DH化学腐蚀腔面激光器

用两相液相外延法生长 In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP DH外延片,以 AZ1350i胶模掩蔽,在(001)DH片上,用Br_2:HBr:H_2O=1:25:50作腐蚀剂,沿<110>方向刻槽,研制成两种发射波长为1.35μm In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP化学腐蚀腔面激光器.单面化学腐蚀腔面激光器的阈电流密度与常规解理腔面器件相比,未见增高.而双面化学腐蚀腔面激光器则有较高的阈电流密度.     

片上太赫兹天线集成器件LT-GaAs外延转移工艺

提供了一种实现片上太赫兹天线集成器件光电导开关材料低温GaAs(LT-GaAs)外延层的转移工艺,使用HNO_3-NH_4OH-H_2O-C_3H_8O_7·H_2O溶液-H_2O_2-HCl腐蚀体系化学湿法腐蚀分子束外延(MBE)生长的外延材料,Hall测试表明MBE生长的此外延材料电阻率在106Ω·cm量级.剥离半绝缘GaAs(SI-GaAs)衬底层与Al_(0.9)Ga_(0.1)As牺牲层得到1.5μm LT-GaAs与环烯烃聚合物(COP)键合的结构.原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、高倍显微镜形貌表征表明剥离后的结构表面平整光滑,表面粗糙度(RMS)为2.28 nm,EDAX能谱仪分析显示该结构中不含Al组分,满足光刻形成光电导开关的要求.     

形成SOI结构的ELO技术研究

本文研究了在常压外延系统中,利用 SiCl_4/H_2/Br_2体系在SiO_2上外延横向生长(ELO)单晶硅技术.比较了Br_2和HCl对硅的腐蚀速率,发现前者对娃的腐蚀速率约比后者慢一个数量级,指出Br_2的引入有着重要意义.给出了Br_2和H_2对Si和SiO_2的腐蚀速率曲线,讨论了外延横向生长速率对SOI结构的材料表面形貌的影响.在该 SOI膜上制造了 MOS/SOI器件,其N沟最大电子迁移率为360cm~2/V.s(沟道掺杂浓度为 1×10~(16)/cm~3),源-漏截止电流为 9.4×10~(-10)A/μm.     

基于MOCVD的InP/GaAs异质外延生长

使用金属有机物气相沉积方法(MOCVD),在GaAs衬底上生长InP外延层.先在GaAs衬底上生长一层低温InP缓冲层,然后再生长InP外延层.通过比较不同缓冲层生长条件下的外延层晶体质量,发现在生长温度为450℃,厚度约15nm的缓冲层上外延所得到的晶体质量最理想;此外,外延层厚度的增加对其晶体质量有明显改善作用.实验在优化生长条件的同时,也考虑了热退火等辅助工艺,最后所获得的外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)的ω/2θ扫描外延峰半高全宽(FWHM)值为238.5".     

基于MOCVD的InP/GaAs异质外延生长

使用金属有机物气相沉积方法(MOCVD),在GaAs衬底上生长InP外延层.先在GaAs衬底上生长一层低温InP缓冲层,然后再生长InP外延层.通过比较不同缓冲层生长条件下的外延层晶体质量,发现在生长温度为450℃,厚度约15nm的缓冲层上外延所得到的晶体质量最理想;此外,外延层厚度的增加对其晶体质量有明显改善作用.实验在优化生长条件的同时,也考虑了热退火等辅助工艺,最后所获得的外延层的双晶X射线衍射(DCXRD)的ω/2θ扫描外延峰半高全宽(FWHM)值为238.5".     

用Br—C_2H_5OH抛光InP衬底

提出了用0.5%的溴乙醇溶液抛光InP衬底材料,抛光后的表面光亮无划痕,比用铬离子抛光液等方法有显著改进。     

分子束外延生长的连续工作InGaAs/InP隐埋异质结激光器

人们对用于1.0～1.7μm波长光纤通信系统光源的以InGaAsP和InGaAs作有源层的半导体激光器已进行了广泛研究。本文报导一种采用分子束外延生长制备的InGaAs/InP隐埋异质结激光器,该激光器的隐埋层是用液相外延生长的。InGaAs/InP隐埋异质结激光器的结构如图1所示。该激光器是以掺Sn(100)InP为衬底,用分子束外延生长:(1) n-InP限制层;(2) 非掺杂(n-型)InGaAs有源层;(3) p-InP限制层。接着用液相外延生长隐埋层(p-InP层和n-InP层),再用分子束外延生长p-InGaAs顶层。在分子束外延生长     

GaAs衬底上InP的直接外延生长及性能表征

用低压金属有机物气相外延(LP-MOCVD)技术,采用低温缓冲层生长法,在GaAs(100)衬底上直接生长了高质量的InP外延层.1.2 μm InP(004)面X射线衍射(XRD) ω-2θ和ω扫描半高全宽(FWHM)分别为373 arcsec和455 arcsec,在外延层中插入10周期Ga0.1In0.9P/InP应变超晶格后,其半高全宽分别下降为338 arcsec和391 arcsec.透射电子显微镜(TEM)测试显示,应变超晶格有效地抑制了失配位错穿进外延层,表明晶体质量得到了较大提高.     

GaInAsP/InP双异质结激光器及其集成化所需要的制作技术

为了获得集成的Ga_xIn_(1-x)As_yP_(1-y)/InP激光器,研究了液相外延和湿法化学腐蚀技术。实现了在沟道的(100)InP衬底上GaInAsP层的选择性生长。发现了一种新的化学腐蚀剂,用它腐蚀InP和GaInAsP时,能得到平滑的表面和垂直的断面。利用这种腐蚀技术,制作了断面和条形结构。研究了同质隔离条形(HIS)双异质结激光器。在1.22μm室温振荡波长附近,测得激射波长的色散为±1.2％。还测量了温度与复合寿命τ_s的依赖关系,当温度变化时,发现τ_s∝1/J_(th)~(1/2)。     

InP衬底上Ga_(0.47)In_(0.53)As/InP液相外延生长

<正>我所自81年4月份开展InP-GalnAs液相外延生长以来,已于8月中旬在InP衬底上生长出与衬底晶格相匹配的Ga_(0.47)In_(0.53)AS/InP的液相外延层.三元层表面光亮平整的双层外延材料,其禁带宽度为0.74～0.75eV,晶格失配率为2.77×10~(-4)左右.为进一步检验材料的特性,今年11月初用这种材料进行了长波长光电探测器试验.该器件采用Zn扩散结     

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.     

图案化GaAs衬底外延InP局域表面成核层生长

使用光学显微镜、原子力显微镜和微区喇曼光谱对在纳球光刻图案化GaAs衬底的孔洞区进行金属有机化学气相沉积(MOCVD)进而对InP成核层进行了研究.实验结果表明,该局域表面InP的成核层生长和孔洞的大小、方向、位置关系不大,与MOCVD的生长条件相关.与渐变缓冲层生长相比,在InP的成核层中没有出现穿透位错,其结晶质量随着温度的升高而提高,但其表面粗糙度会随着温度的升高而增加,这个现象可能和它的3D岛状生长有关.AFM测试结果表明,提高Ⅴ/Ⅲ比可以在较低的温度下抑制其表面粗糙度降至纳米量级.微区喇曼光谱测试表明,在适当条件生长下可获得InP成核层的二维生长方式.该研究为进一步基于ART机理在二维图案化GaAs衬底开展InP异质外延研究奠定基础.