文档介绍：第四讲:半导体光电子器件工艺
衬底清洗
器件结构外延
涂光刻胶
光刻
蒸发绝缘层
刻蚀窗口、台面
衬底抛光减薄
蒸发电极形成欧姆接触
芯片解理、划片
腔面镀高反膜
封装
Cleaved Mirror
QW Active region
DBR Mirror
Active region
工艺实验室的净化要求
净化级别,温度,湿度,通风等
Cleaved Mirror
QW Active region
面发射激光器(VCSEL)
DBR Mirror
Active region
边发射激光器(EEL)
Cleaved Mirror
Active region
…
…
E
g(E)
Loss
Resonator modes
Loss
E
g(E)
Resonator mode
两种几何结构的半导体激光器
边发射半导体激光器基本工艺流程图

(P面电极窗)

(刻解理槽)

(接触电极窗口)

Layer
Material
x
y
Q(m)
d (nm)
Doping
Dopant
Note
12
InxGaAs

300
>81018
Be
cap
11
InP
1200
11018
Be
10
InP
250
51017
Be
9
InP
50
21017
Be
8
InxGaAsyP

100
2~51017
Be
Etch stop
7
InP:Be
150
21017
Be
6
InxGaAsyP

100
U/D
Waveguide
5
InxGaAsyP

10
U/D
46
InAsyP

6
U/D
36
InxGaAsyP

10
U/D
2
InxGaAsyP

100
U/D
Waveguide
1
InP:Si
1200
1018
Si
Substrate
InP:S
1~21018
S
半导体激光器结构设计举例
Cleaved Mirror
QW Active region
GaAs或InP衬底的清洗
清洗槽
GaAs衬底清洗步骤
四氯化碳(三氯乙烯) 、丙酮,无水乙醇超声去有机物各3次,每次3分钟;
在去离子水中漂洗5分钟;
在HCl:H2O(1:1)溶液中去除氧化物,1分钟;(该步骤可不进行)
在静止的H2SO4:H2O2:H2O(3:1:1)中,在45C温度下腐蚀~20秒(15~35秒);
在去离子水漂洗10分钟,注意衬底不要暴露于空气中,否则会产生表面氧化膜;
装片前用高纯氮气吹干。
InP衬底清洗步骤
用异丙醇、丙酮,无水乙醇超声去有机物各3次,每次3分钟;在去离子水中漂洗5分钟;
在静止的H2SO4:H2O2:H2O(5:1:1)中,在室温下(25C)腐蚀4分钟;
在去离子水漂洗10分钟,注意衬底不要暴露于空气中,否则会产生表面氧化膜;
装片前用高纯氮气吹干。
去离子水装置:电阻率>16M
材料工艺的设备:分子束外延(MBE)和金属有机物化学气相沉积(MOCVD)
MOCVD
E300 GANZILLA
D180 GaN
GSMBE
V80
激光器结构的外延生长
GaAs或InP衬底的清洗
装衬底,进进样室
加热除气,准备室
传输到生长室
加热,解吸
开始生长
衬底尺寸:2’‘, 3“, 4”……
衬底温度:取决于生长材料的种类
GaAs: 580~600 ºC
InP: 480~510 ºC
如何做掺杂
扩散方法
离子注入加退火
外延过程掺杂(分子束外延、MOCVD)