InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料台面腐蚀

研究了InAs/GaSbⅡ类超晶格的几种台面腐蚀方法.实验所用的InAs/GaSbⅡ类超晶格材料是使用分子束外延设备生长的,材料采用PIN结构,单层结构为8 ML InAs/8 ML GaSb.腐蚀方法分为干法刻蚀和湿法腐蚀两大类.干法刻蚀使用不同的刻蚀气氛,包括甲基、氯基和氩气;湿法化学腐蚀采用了磷酸系和酒石酸酸系的腐蚀液.腐蚀后的材料台阶高度是使用α台阶仪测量,表面形貌通过晶相显微镜和扫描电镜表征.经过对比研究认为,干法刻蚀中甲基气氛刻蚀后的台面平整,侧壁光滑,侧壁角度为约80度,台阶深度易控制,适合深台阶材料制作.湿法腐蚀中磷酸系腐蚀效果好,台面平整,下切小,表面无残留,适用于焦平面红外器件制作工艺.     

1.3μm应变补偿多量子阱SLD台面制作工艺的研究

台面制作工艺对1.3 μm应变补偿多量子阱SLD的器件性能有重要的影响.根据外延结构,分析比较了两种台面制作的方法,即选择性湿法腐蚀法和ICP刻蚀+湿法腐蚀法.InGaAs层ICP刻蚀避免了湿法腐蚀中的侧向钻蚀现象,Cl2含量为30%时速率可达到420 nm/min;湿法腐蚀可有效减小ICP刻蚀引入的晶格损伤.SEM图像表明,ICP刻蚀+湿法腐蚀的台面制作方法,得到的腐蚀台面陡直,波导宽度与设计值更接近,优于选择性湿法腐蚀方法,更适合SLD台面制作.     

干法刻蚀InSb时Ar气含量的选取

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是目前国际制备InSb台面结型焦平面阵列技术的主流技术之一。文章研究采用ICP刻蚀技术,以CH4/H2/Ar刻蚀气体体系对InSb材料进行干法刻蚀时刻蚀气体体系中Ar气体积组分对材料刻蚀形貌及器件性能的影响。实验方案设置为在控制其他实验变量相同的情况下设置不同Ar气体积分数的刻蚀气体体系对InSb材料进行台面蚀刻,通过扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜考察台面刻蚀形貌,通过I-V测试得到的器件性能结果考察刻蚀损伤情况。从实验结果得到,Ar体积占据总气体体积的30%～35%时台面刻蚀形貌良好,表面损伤轻,器件性能良好,刻蚀工艺满足要求。     

低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀技术研究

采用双色单铟柱结构的II类超晶格红外探测器件在台面成型过程中加工难度大且易于产生损伤,影响器件的性能。针对此问题进行了低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀技术研究。首先建立一种损伤评判机制,判断现有工艺刻蚀后材料是否发生反型。然后通过优化光刻胶厚度、变功率分步刻蚀的方式,实现低损伤、高深宽比II类超晶格材料的台面刻蚀,同时有效解决单次刻蚀深台面时易堆积生成物以及侧壁过于陡峭等工艺问题。台面中心间距为20 μm,刻蚀深度超过8 μm,缝隙深宽比可达2。基于此台面制备的器件具有明显的双阻抗特征。其中,长波阻抗峰值为100 MΩ,并且I-V曲线中长波侧的平坦区超过100 mV。从电学角度初步判断该器件具有双色探测的能力,验证了本文工艺的可行性。     

InAs/GaSb超晶格探测器台面工艺研究

InAs/GaSb SLs探测器台面刻蚀常用的工艺有干法刻蚀和湿法刻蚀.研究了三种等离子刻蚀气体(Cl2基, Ar基和CH4基)对超晶格的刻蚀效果,SEM结果表明,CH4基组分能够得到更加平整的表面形貌和更少的腐蚀坑;之后采用湿法腐蚀工艺,用于消除干法刻蚀带来的刻蚀损伤,分别研究了酒石酸系和磷酸系两种腐蚀溶液的去损伤效果,结果表明,磷酸系腐蚀液的去损伤效果更好,且腐蚀速率更加稳定.采用优化的台面工艺制备了InAs/GaSb SLs探测器,其I-V特性曲线表明二极管具有较低的暗电流,其77 K时动态阻抗R0A =1.98104 cm2.     

InAs/GaSb超晶格探测器台面工艺研究

InAs/GaSb SLs探测器台面刻蚀常用的工艺有干法刻蚀和湿法刻蚀。研究了三种等离子刻蚀气体(Cl2基, Ar基和CH4基)对超晶格的刻蚀效果,SEM结果表明,CH4基组分能够得到更加平整的表面形貌和更少的腐蚀坑;之后采用湿法腐蚀工艺,用于消除干法刻蚀带来的刻蚀损伤,分别研究了酒石酸系和磷酸系两种腐蚀溶液的去损伤效果,结果表明,磷酸系腐蚀液的去损伤效果更好,且腐蚀速率更加稳定。采用优化的台面工艺制备了InAs/GaSb SLs探测器,其I- V特性曲线表明二极管具有较低的暗电流,其77 K时动态阻抗R0A =1.98×104Ωcm2。     

掩埋异质结激光器的Mesa制备工艺

掩埋异质结结构的半导体激光器具有阈值低、光束质量好的优点。台面（Mesa）制作是掩埋结激光器加工过程中的一步关键工艺，采用传统的全湿法腐蚀工艺制作台面，3英寸圆片内腐蚀深度和器件输出功率水平差异较大。而采用干法刻蚀加湿法腐蚀工艺技术，制备出的台面表面光滑、侧壁连续，腐蚀深度差异为6%，最终器件输出功率水平的差异仅为2%。利用该掩埋结技术制备的1 550 nm大功率激光器均匀性有了较大提升，900μm腔长单管的阈值电流约12 mA,300 mA工作电流时功率输出100 mW。     

台面刻蚀深度对埋栅SITH栅阴击穿的影响

针对台面刻蚀深度对埋栅型静电感应晶闸管(SITH)栅阴击穿特性的影响做了实验研究.实验结果表明,随着台面刻蚀深度的增大,器件栅阴击穿由原来的软击穿变为硬击穿,同时击穿电压升高,SITH设计了独立的台面槽,并研究了台面刻蚀深度与栅阴击穿电压和栅阴击穿特性间的关系,指出台面刻蚀深度的增加可以有效减弱表面电荷和表面缺陷对器件的影响,改善栅阴击穿曲线,提高栅阴击穿电压.同时,还简要描述了这种器件的制造工艺.     

提高台面型大功率晶体管高温特性的尝试

一、引言 近年来,用平面台式工艺制作硅低频大功率管在我国发展很快,由于采用台面结构消除了平面结的弯曲部份,结变成平坦的平面,对同一电阻率,除了双面保护环新结构外,台面管的击穿电压是最高的。但是由于磨角腐蚀以形成台面而使PN结裸露在外,这就带来了台面容易沾污的问题,使PN结表面在器件工作温度下会产生较大的漏电流,使击穿电压下降因而器件容易穿通。所以对台面必须进行保护,从而使器件在较高的温度和一定的漏电流条件下具备较高的击穿电压,亦即使器件能有较好的使用性能和较高的可靠性。     

InSb阵列探测芯片的感应耦合等离子反应刻蚀研究

利用感应耦合等离子（ICP）反应刻蚀（RIE）进行了InSb阵列芯片台面刻蚀,并利用轮廓仪、SEM及XRD对台面形貌以及刻蚀损伤进行分析。采用优化的ICP刻蚀参数,实现的刻蚀速率为70~90 nm/min,刻蚀台阶垂直度~80°,刻蚀表面平整光滑、损伤低。与常规的湿法腐蚀相比,明显降低了侧向钻蚀。台面采用此反应刻蚀工艺,制备了具有理想I-V特性的320×256 InSb探测阵列芯片,在-500 mV到零偏压范围内,光敏元（面积23 μm×23 μm）的动态阻抗（Rd）大于100 MΩ。     

碲镉汞p-on-n长波异质结探测器材料的制备研究

报道了碲镉汞p+-on-n长波双层异质结材料和异质结台面器件的研究结果,重点研究了p+-on-n型双层异质结材料制备技术。通过水平滑舟富碲液相外延生长的方法在碲锌镉衬底上原位生长In掺杂碲镉汞n型吸收层材料,然后再采用富汞垂直液相外延技术制备p型As原位掺杂的碲镉汞cap层材料,从而获得p+-on-n型双层异质结材料,并通过湿法腐蚀、台面刻蚀以及钝化等工艺得到碲镉汞 p+-on-n长波异质结台面型器件。p+-on-n异质结器件结构可以有效克服少子寿命偏低等问题,在长波及甚长波波段具有更低的暗电流和更高的R0A值,这对于解决目前长波碲镉汞红外探测器暗电流大、结阻抗低的问题,提高长波及甚长波波段碲镉汞红外焦平面器件的性能具有重要的意义。     

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面阵列台面ICP刻蚀技术研究

本文采用SiO₂/SiN作为掩膜对InAs/GaSbⅡ类超晶格红外材料进行感应耦合等离子体（ICP）刻蚀条件研究,得到InAs/GaSbⅡ类超晶格较好的刻蚀条件以提升红外探测器性能。对ICP刻蚀过程中容易出现台面侧向钻蚀以及台面底部钻蚀两种现象进行了详细研究,通过增加SiO₂膜层厚度以及减小Ar气流量,可有效减少台面侧向钻蚀;通过减小下电极射频功率（RF）,可有效消除台面底部钻蚀。采用适当厚度的SiO₂/SiN掩膜以及优化后的ICP刻蚀参数可获得光亮平整的刻蚀表面,表面粗糙度达到0.193 nm;刻蚀台面角度大于80°,刻蚀选择比大于8.5:1;采用优化后的ICP刻蚀条件制备的长波640×512焦平面器件暗电流密度降低约1个数量级,达到3×10－4 A/cm2,响应非均匀性、信噪比以及有效像元率等相关指标均有所提高,并获得了清晰的焦平面成像图。     

全压接器件台面工艺技术

介绍全压接结构器件采用负斜角造型的方法，并对使用葫芦串方法腐蚀台面、进口双组份硅橡胶浇注保护台面等关键技术进行分析和讨论。     

毫米波磷化铟体效应二极管

南京固体器件研究所采用In/PCI_3/H_2系统气相外延生长的n~+-n-n~+InP材料,采用适用于InP的Au-Ge-Ni合金欧姆接触、化学腐蚀减薄衬底和光照刻蚀台面等工艺,制作了台式镀金热沉结构的毫米波段连续波体效应振荡二极管(见照片)。该器件有源区的掺杂浓度为7.35×10~(15)cm~(-3),厚度为2.85μm;台面直径约70μm,台面高度为15μm;管壳系无边缘同轴封装。用V波段同轴波导腔测试微波性能,得到的初     

ICP刻蚀InGaAs的微观损伤机制研究

为获得低损伤、稳定性好的感应耦合等离子体（ICP）刻蚀InGaAs探测器台面成型工艺,采用Raman光谱技术和X射线衍射（XRD）技术,初步研究了Cl2/N2气氛刻蚀InGaAs的主要损伤机制,确定以晶格缺陷损伤为主;并采用微波反射光电导衰退（-PCD）法对不同处理工艺下表面的缺陷损伤进行了表征和分析,结果表明刻蚀表面湿法腐蚀和硫化的方法可在一定程度上减小表面的缺陷损伤和断键,但是存在一些深层次的缺陷。     

非制冷势垒型InAsSb基高速中波红外探测器

高速响应的中波红外探测器在自由空间光通信和频率梳光谱学等新兴领域的需求逐渐增加。中长波XB_nn势垒型红外光探测器对暗电流等散粒噪声具有显著抑制作用。本文在GaSb衬底上采用分子束外延技术生长了nBn和pBn两种结构的InAsSb/AlAsSb/AlSb中波红外光探测器材料,并通过微纳加工工艺制备了可用于射频响应特性测试的GSG结构探测器。XRD和AFM的测试结果表明,两种结构的外延片都具有较好的晶体质量。器件暗电流测试结果表明,相较于nBn器件,在室温和反向偏压400 mV的工作条件下,直径90 μm的pBn器件表现出更低的暗电流密度0.145 A/cm2,说明该器件在室温非制冷环境下表现出较低的噪声水平。不同台面直径的探测器的暗电流测试表明,pBn器件的表面电阻率低于对照的nBn器件的表面电阻率。另外,根据探测器的电容测试结果,可零偏压工作的pBn探测器具有完全耗尽的势垒层和部分耗尽的吸收区,nBn的吸收区也存在部分耗尽。探测器的射频响应特性表明,直径90 μm的pBn器件的响应速度在室温和3 V反向偏压下可达2.62 GHz,对照的nBn器件的响应速度仅为2.02 GHz,响应速度提升了29.7%,初步实现了在中红外波段下可快速探测的室温非制冷势垒型光电探测器。     

微波反射光电导衰退技术在InGaAs台面结器件工艺中的应用

微波反射光电导衰退法是一种非接触式的半导体材料少子寿命表征手段，本文用微波反射光电导衰减法测试了台面InGaAs光电器件制备中各单项工艺（刻蚀、腐蚀、硫化）中InCaAs样品的少子寿命分布，结果表明，离子刻蚀使得样品少子寿命降低，非均匀性增大，而湿法腐蚀能够在一定程度上修复离子刻蚀带来的损伤，损伤区域中心的少子寿命增大，寿命分布也更加均匀，硫化钝化能够进一步提高损伤区域少子的寿命，却使寿命分布均匀性变差。可见，微波反射光电导衰减法可以简单无损地得到样品少子寿命分布，对工艺改进具有重要的指导意义。     

微波反射光电导衰退技术在InGaAs台面结器件工艺中的应用

微波反射光电导衰退法是一种非接触式的半导体材料少子寿命表征手段，本文用微波反射光电导衰减法测试了台面InGaAs光电器件制备中各单项工艺(刻蚀、腐蚀、硫化)中InCaAs样品的少子寿命分布，结果表明，离子刻蚀使得样品少子寿命降低，非均匀性增大，而湿法腐蚀能够在一定程度上修复离子刻蚀带来的损伤，损伤区域中心的少子寿命增大，寿命分布也更加均匀，硫化钝化能够进一步提高损伤区域少子的寿命，却使寿命分布均匀性变差。可见，微波反射光电导衰减法可以简单无损地得到样品少子寿命分布，对工艺改进具有重要的指导意义。     

4H-SiC npn双极型晶体管的研制

采用国产的4H-SiC外延材料和自行开发的SiC双极晶体管的工艺技术,实现了4H-SiC npn双极晶体管特性。为避免二次外延或高温离子p+注入等操作,外延形成n+/p+/p/n-结构材料,然后根据版图设计进行相应的刻蚀,形成双台面结构。为保证p型基区能实现良好的欧姆接触,外延时在n+层和p层中间插入适当高掺杂的p+层外延,但也使双极晶体管发射效率降低,电流放大系数降低。为提高器件的击穿电压,在尽量实现低损伤刻蚀时,采用牺牲氧化等技术减少表面损伤及粗糙度,避免表面态及尖端电场集中,并利用SiC能形成稳定氧化层的优势来形成钝化保护。器件的集电结反向击穿电压达200 V,集电结在100 V下的反向截止漏电流小于0.05 mA,共发射极电流放大系数约为3。     

InAs/GaSb台面结型器件制备工艺技术研究

随着红外探测技术的不断进步,第三代红外探测器的发展需求日渐明晰。由于带间跃迁工作原理、暗电流抑制效应以及成熟的材料制备技术基础等因素,InAs/GaSb超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的首选制备材料。基于InAs/GaSb超晶格材料的台面结型焦平面器件制备方法主要包括湿法腐蚀技术、干法刻蚀技术以及干湿法结合技术。从文献调研结果来看,湿法腐蚀技术和干法刻蚀技术各有优缺点。湿法腐蚀技术适用于单元以及少像元面阵的制备,其中磷酸系腐蚀液的腐蚀效果最佳;干法刻蚀技术适用于大面阵、小尺寸焦平面阵列的制备,几种氯基刻蚀气体体系以及氯基与甲烷基组合的刻蚀气体体系都表现出了不错的刻蚀效果;干湿法结合技术在干法刻蚀后引入湿法腐蚀工艺以进一步消除刻蚀损伤,从而提高器件性能。对以上三种技术方案进行了介绍和分析。