[发明专利]一种GaAs基外延片的固态扩锌方法

说明书

一种GaAs基外延片的固态扩锌方法，在GaAs外延片上设置ZnO薄膜作为锌源进行锌扩散。所述的ZnO薄膜是通过溅射方式设置在所述GaAs外延片上的。所述锌扩散所处的温度为450‑550℃，锌扩散的的气氛为惰性气体，优选的，所述惰性气体为氮气。本发明的锌扩散源为ZnO薄膜，固态源，扩散过程的重复性及一致性较好。本发明采用溅射方法制备ZnO薄膜时，会在外延层表面形成一个损伤层，在进行锌扩散时，锌原子可以顺着这些损伤缺陷很容易进入外延层。本发明使用MOCVD反应室进行锌扩散，热传递方式为热传导，使外延片温度变化很快，整个外延片的温度均匀性很好，从而使扩散的均匀性及一致性很好。

技术领域

本发明涉及一种GaAs基外延片的固态扩锌方法，属于半导体工艺的技术领域。

背景技术

热扩散技术是半导体器件制备工艺中比较重要的一步，在高温下扩散原子有剧烈的热运动，表面的待扩散物质通过原子间隙或者替位的方式移动到半导体内部，实现一些特殊性能。扩散技术在硅器件中比较成熟，大量运用于肖特基二极管、光电二极管、光敏电阻等半导体器件。在GaAs器件中，Zn原子由于原子半径小、扩散系数大、扩散温度低等原因，成为应用较多的扩散源。主要应用有两个方面，一是通过扩散形成重掺杂P型区，用于形成PN结或者欧姆接触层，二是通过扩散诱导外延层中的其他原子发生互扩散，形成高带隙区，用作短波长发光器件或者材料的非吸收窗口。

早期的热扩散方式为开管或者闭管气态源扩散方式，一般使用Zn₃As₂，在350℃以上可以升华成Zn₃As₂蒸汽，GaAs外延片处于此氛围中，Zn原子就会进入外延片内部。非专利文献《Zn杂质扩散诱导AlGaInP/GaInP量子阱混杂》(光学学报，Vol.28，2008，pp.2209)中描述了一种利用Zn杂质扩散诱导量子阱混杂技术用于制作非吸收窗口，提高大功率半导体激光器的输出功率的方法。文中以Zn₃As₂为扩散源，采用闭管扩散方式，在550℃下对650nm半导体激光器的外延片进行了一系列Zn杂质扩散诱导量子阱混杂的实验。实验发现，随着扩散时间从20到120分钟，样品光致发光谱蓝移偏移增加，峰值波长蓝移53nm，来源于杂质诱导的量子阱混杂。但是此方法有两大缺点，一是使用了气态扩散源，对环境及样品要求较高，重复性不好，做出的器件合格率也不统一；二是闭管方式需要用氢氧焰烧制石英管，对安全要求较高，不适合大批量生产。