本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種調(diào)制摻雜型多周期應(yīng)變補(bǔ)償量子阱外延生長(zhǎng)方法，包括的步驟是生長(zhǎng)前對(duì)MOCVD反應(yīng)室烘烤與清洗；將InP襯底片在低壓MOCVD反應(yīng)室；該MOCVD反應(yīng)室壓力設(shè)置在20mbar至100mbar之間，采用PH3砷烷作為反應(yīng)及保護(hù)氣體，金屬有機(jī)物MO源為T(mén)MIn和TMGa或TEGa、P型摻雜源DMZn或DEZn采用氫氣載氣帶入反應(yīng)室，生長(zhǎng)在550-750℃之間，藉此完成多量子阱結(jié)構(gòu)材料的外延生長(zhǎng)；關(guān)閉載氣，金屬有機(jī)物和保護(hù)氣體將反應(yīng)室降溫，充入氮?dú)獠⒎磻?yīng)室升壓，以及將晶片從反應(yīng)室中取出，藉由前述步驟，實(shí)現(xiàn)了該量子阱外延生長(zhǎng)方法，從而達(dá)成了環(huán)保、簡(jiǎn)易、縮短生產(chǎn)周期以及產(chǎn)品穩(wěn)定性強(qiáng)的良好效果。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專(zhuān)利摘要】本專(zhuān)利技術(shù)提供，包括的步驟是生長(zhǎng)前對(duì)MOCVD反應(yīng)室烘烤與清洗；將InP襯底片在低壓MOCVD反應(yīng)室；該MOCVD反應(yīng)室壓力設(shè)置在20mbar至100mbar之間，采用PH3砷烷作為反應(yīng)及保護(hù)氣體，金屬有機(jī)物MO源為T(mén)MIn和TMGa或TEGa、P型摻雜源DMZn或DEZn采用氫氣載氣帶入反應(yīng)室，生長(zhǎng)在550-750℃之間，藉此完成多量子阱結(jié)構(gòu)材料的外延生長(zhǎng)；關(guān)閉載氣，金屬有機(jī)物和保護(hù)氣體將反應(yīng)室降溫，充入氮?dú)獠⒎磻?yīng)室升壓，以及將晶片從反應(yīng)室中取出，藉由前述步驟，實(shí)現(xiàn)了該量子阱外延生長(zhǎng)方法，從而達(dá)成了環(huán)保、簡(jiǎn)易、縮短生產(chǎn)周期以及產(chǎn)品穩(wěn)定性強(qiáng)的良好效果。【專(zhuān)利說(shuō)明】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及光電
，尤其是指提供。
技術(shù)介紹
半導(dǎo)體激光器從最初的低溫25°C運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)展到室溫下連續(xù)工作，現(xiàn)在發(fā)展到在高溫85°C連續(xù)工作，其半導(dǎo)體激光器有源區(qū)從同質(zhì)結(jié)發(fā)展成單異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)、量子阱(單、多量子阱)等多種形式；歸根到底是提高半導(dǎo)體有源層材料的外量子效率及內(nèi)量子效率和轉(zhuǎn)換效率.因此通過(guò)優(yōu)化有源區(qū)量子阱結(jié)構(gòu)可以提高外量子效率，延長(zhǎng)載流子壽命的時(shí)間可以減小激光器閾值電流密度，從而提高有源層材料的特征溫度以及有源區(qū)量子阱的外量子效率、內(nèi)量子效率和轉(zhuǎn)換效率高的張弛振蕩頻率，即量子阱結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)為多周期量子阱結(jié)構(gòu)、大壓應(yīng)變阱層材料、壘層材料進(jìn)行摻雜。通過(guò)加大量子阱阱層材料的壓應(yīng)變能降低俄歇復(fù)合、帶間吸收，從而達(dá)到改善器件高溫特性的作用，同時(shí)功率也會(huì)相應(yīng)提高。由于加大量子阱有源區(qū)阱層材料應(yīng)變后，高失配引起的應(yīng)力容易造成晶格馳豫，由二維生長(zhǎng)變?yōu)槿S生長(zhǎng)，銦原子易遷移形成富In的“小島”，高質(zhì)量的量子阱要求二維生長(zhǎng)，這是因?yàn)槿S生長(zhǎng)會(huì)造成很多缺陷，影響量子阱的發(fā)光效率。但是由于量子阱有源區(qū)中阱層材料應(yīng)變加大及多周期累加，其量子阱有源區(qū)整體應(yīng)變進(jìn)一步加上，給大應(yīng)變、多周期量子阱材料外延生長(zhǎng)質(zhì)量帶來(lái)了困難。提聞?dòng)性磪^(qū)材料的外延質(zhì)量，減少各種缺陷和雜質(zhì)的濃度是提聞內(nèi)量子效率的最佳途徑，因此有源層材料的質(zhì)量好壞最為關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)的主要目的在于提供，該方法廣泛應(yīng)用于改進(jìn)光通訊、CATV系統(tǒng)、光電技術(shù)中光發(fā)射器件芯片高溫特性的外延生長(zhǎng)技術(shù)方法。為達(dá)成上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)應(yīng)該的技術(shù)方案是:，包括生長(zhǎng)前對(duì)MOCVD反應(yīng)室烘烤與清洗，將磷化銦襯底片在MOCVD反應(yīng)室上，MOCVD反應(yīng)室壓力設(shè)置，將反應(yīng)室降溫充入氮?dú)獠⒎磻?yīng)室升壓，其中:該方法包括的步驟是: 一、生長(zhǎng)前對(duì)MOCVD反應(yīng)室烘烤、清洗； 二、將InP(如磷化銦)襯底I片在低壓MOCVD反應(yīng)室的基座上； 三、MOCVD反應(yīng)室壓力設(shè)置在20mbar至IOOmbar之間進(jìn)行高溫生長(zhǎng)，同時(shí)采用PH3砷烷作為反應(yīng)及保護(hù)氣體，而金屬有機(jī)物MO源為T(mén)MIn (如三甲基銦)、TMGa (如三甲基鎵)或TEGa (如三乙基鎵)、P型摻雜源DMZn (如二甲基鋅)或DEZn (如二乙基鋅)采用氫氣作為載氣帶入反應(yīng)室，其生長(zhǎng)在550-750°C之間；金屬有機(jī)物MO源為T(mén)MIn (如三甲基銦)、TMGa(如三甲基鎵)或TEGa (三乙基鎵)與PH3及AsH3在生長(zhǎng)溫度中分解并發(fā)生有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，形成包含U型層3元素或η型層4元素的化合物的半導(dǎo)體層，最終完成對(duì)多量子阱5結(jié)構(gòu)材料的外延生長(zhǎng)工藝； 四、生長(zhǎng)完畢，關(guān)閉載氣:金屬有機(jī)物和保護(hù)氣體將反應(yīng)室降溫，充入氮?dú)獠⒎磻?yīng)室升壓，以及 五、將晶片從反應(yīng)室中取出，即完成外延工藝。在本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中，外延生長(zhǎng)P型摻雜源是DMZn (如二甲基鋅)或DEZn (如二乙基鋅)的金屬有機(jī)物MO源，其摻雜濃度為IO17Cm3~1018cm3。在本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中，多周期量子阱數(shù)目較多，其量子阱的數(shù)目i為6<i〈ll。在本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中，量子阱的組成部為未摻雜的(0〈xl< 1，0〈yl<l)，應(yīng)變?yōu)閴簯?yīng)變，壓應(yīng)變大小在+8800~llOOOppm，其中:量子壘層為調(diào)制摻雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)變?yōu)閺垜?yīng)變，其量子壘.層張應(yīng)變量為一 4500~-5800ppm,即在量子魚(yú)層中間部份材料進(jìn)行摻雜，魚(yú)的組成為未摻雜+P型摻雜+未摻雜三部分組成，其中(0〈x2 ( I, 0〈y2 ( I),摻雜厚度占整個(gè)壘層材料60%以上。本專(zhuān)利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益的效果是:1.不擴(kuò)散污染；2.工藝過(guò)程容易控制且能保證精確控制；3.生產(chǎn)周期短；4.穩(wěn)定性強(qiáng)。【專(zhuān)利附圖】【附圖說(shuō)明】圖1是外延結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是外延生長(zhǎng)調(diào)制作摻雜示意圖。圖3是完成后的外延片進(jìn)行器件制作結(jié)果圖。圖1中簡(jiǎn)要標(biāo)記說(shuō)明:襯底1、過(guò)渡層2、U —型層3、n_型層4、多量子阱5、量子阱51、量子壘52、P-型層6。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1并結(jié)合參閱圖2所示，先在MOCVD反應(yīng)腔中將襯底I在740°C進(jìn)行烘烤，除去襯I底表面異物。在630°C沉積0.5um緩沖層(buffer)，依次再生長(zhǎng)5(Tl00nm外波導(dǎo)層3’，完后再生長(zhǎng)量子阱51的數(shù)目i為P-型層6≤i〈ll的多量子阱5結(jié)構(gòu)，其中量子阱51的組成部為未摻雜的(0〈xl ( l,0<yl ( I),量子壘52層為調(diào)制摻雜結(jié)構(gòu)，量子壘52的組成為未摻雜+P型6摻雜+未摻雜三部分組成，其中(0〈x2 ( I, 0〈y2 ^ I),摻雜厚度占整個(gè)量子壘層材料60%以上，摻雜濃度為1017cm3~1018cm3，完成多量子阱5組合生長(zhǎng)后，再生長(zhǎng)5(Tl(K)nm外波導(dǎo)層6’，最后生長(zhǎng)P型層6。壓應(yīng)變量的量子阱51層材料及多周期結(jié)構(gòu)，在多量子阱5材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加大量子阱51層材料壓應(yīng)變到+8800~lOOOOppm，量子壘52層材料進(jìn)行P型摻雜。通過(guò)采用大的壓應(yīng)變能降低俄歇復(fù)合，帶間吸收，可以達(dá)到改善器件高溫特性的作用，通過(guò)量子壘52層材料進(jìn)行P型摻雜，在相對(duì)于未調(diào)制摻雜的InGaAsP外延制成的芯片速度上有很大的提升。采用P型調(diào)制摻雜進(jìn)一步導(dǎo)致微分增益增加和弛豫振蕩頻率提高近4倍左右，其馳豫振蕩頻率達(dá)到30GHz，是普通激光器的5倍，線寬增強(qiáng)因子可以抑制到普通不摻雜量子阱51激光器的1/4。制作完成后的外延片進(jìn)行老化篩選測(cè)試:未鍍膜老化條件:100°C、100mA、48h，老化通過(guò)的條件為24h老化后的常溫測(cè)試IΛ Ith I ≤10%(T=25°C )。鍍膜后的老化條件:1001:、100^、3611，常溫下測(cè)試I Λ Ith I ≤ 1mA，I APf 10%,器件指標(biāo)如圖3所示。綜上所述，僅為本專(zhuān)利技術(shù)之較佳實(shí)施例，不以此限定本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍，凡依本專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所 作的等效變化與修飾，皆為本專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利涵蓋的范圍之內(nèi)。【權(quán)利要求】1.，包括的步驟是:(一)生長(zhǎng)前對(duì)MOCVD反應(yīng)室烘烤、清洗；(二)將InP襯底片在低壓MOCVD反應(yīng)室的基座上；(三)MOCVD反應(yīng)室壓力設(shè)置在20mbar至IOOmbar之間，同時(shí)采用PH3砷烷作為反應(yīng)及保護(hù)氣體，金屬有機(jī)物MO源為T(mén)MIn和TMGa或TEGa、P型摻雜源DMZn或DEZn采用氫氣載氣帶入反應(yīng)室，生長(zhǎng)在550-750 °C之間，其中金屬有機(jī)物MO源與PH3及AsH3在生長(zhǎng)溫度中分解并發(fā)生有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，形成包含U型層元素或η型層元素的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種調(diào)制摻雜型多周期應(yīng)變補(bǔ)償量子阱外延生長(zhǎng)方法，包括的步驟是：（一）生長(zhǎng)前對(duì)MOCVD反應(yīng)室烘烤、清洗；（二）將InP襯底片在低壓MOCVD反應(yīng)室的基座上；（三）MOCVD反應(yīng)室壓力設(shè)置在20mbar至100mbar之間，同時(shí)采用PH3砷烷作為反應(yīng)及保護(hù)氣體，金屬有機(jī)物MO源為T(mén)MIn和TMGa或TEGa、P型摻雜源DMZn或DEZn采用氫氣載氣帶入反應(yīng)室，生長(zhǎng)在550?750℃之間，其中金屬有機(jī)物MO源與PH3及AsH3在生長(zhǎng)溫度中分解并發(fā)生有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，形成包含U型層元素或n型層元素的化合物的半導(dǎo)體層，藉此完成多量子阱結(jié)構(gòu)材料的外延生長(zhǎng)；（四）關(guān)閉載氣，金屬有機(jī)物和保護(hù)氣體將反應(yīng)室降溫，充入氮?dú)獠⒎磻?yīng)室升壓，以及將晶片從反應(yīng)室中取出。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳瑞華，劉建軍，唐琦，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：武漢華工正源光子技術(shù)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。