[發明專利]激光電路形成方法以及形成的激光電路

無效

• 申請號: 01117844.2
• 申請日: 2001-04-07
• 公開（公告）號: CN1332473A
• 公開（公告）日: 2002-01-23
• 發明（設計）人: G·E·小得基茨;W·R·亥福納;P·帕瑞延斯爾;P·J·卡羅爾;R·C·穆薩阿
• 申請（專利權）人: 阿吉爾系統光電子學監護股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/283;H01L21/3205;H01S5/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 李湘

本發明總體上講是涉及用于半導體電子器件的歐姆接觸的技術領域，更具體地講是涉及一種低穿透性的歐姆接觸以及形成該歐姆接觸的方法，這種歐姆接觸提供了一種吸附(gettering)功能來去除半導體器件中的雜質。

近些年，通信系統在全世界各地都已得到發展，這些通信系統利用光纖技術來提高信息傳遞的速率。對更高信息傳遞速率的要求給提高包括半導體激光器的設計和制造在內的光電子通信技術的現有技術水平帶來了壓力。

半導體激光器是光電子通信的能源。它們將電子信號轉換成光，光具有特殊的強度和光譜純度特性，這些特性被設計成允許在光纖網絡上傳遞信息。盡管已有技術的半導體通常大多使用屬于元素周期表第IV類中的元素Si和Ge，但諸如金屬間化合物之類的其它材料也被發現表現出有益于形成半導體激光器的特性。

現代的半導體激光器是屬于精密器件，其中采用許多半導體層來控制電流和光的流動。這種器件可以具有二十個或更多的半導體子結構，并且需要多達4或5個晶體生長步驟。激光器的有源區(其中發生了電子和空穴轉換為光子的區域)可由許多被稱為量子阱的子結構組成，其中的一些子結構只有10個原子的厚度。

為了提供電能到光能的高轉換效率，應當對有源區內的電場進行控制。這就意味著對有源區附近的摻雜劑雜質進行高(精)度控制。雜質被有意地引入到半導體中來改變載流子濃度和控制導電類型，對雜質的控制應當是針對位置和濃度的控制，以達到幾個毫微米(nm)的高的空間精度。

接觸金屬鍍敷(金屬化)結構(contact?metallization)或者激光器的與外部交界用于提供化學阻擋和電接觸的部分，在設計時通常比有源區本身受到較少的關注。對接觸結構的設計已經停滯了很長時間。然而，近些年，已變得很明顯的是，控制摻雜劑向有源區的擴散需要對其它層的厚度和摻雜濃度進行優化。這樣又對接觸金屬鍍敷結構或歐姆接觸提出了額外的要求。

與半導體器件的歐姆接觸是指這樣的點，在此，外界以導線中流動的電流的形式來影響半導體。除了很明顯的導電功能外，歐姆接觸提供了有源區與可能影響器件性能的雜質之間的化學隔離。這些雜質通常是在制造過程中由進一步的器件加工工藝產生的或者在正常使用過程中而產生的。歐姆接觸還提供了一條重要路徑，用于使熱量從有源區逸散出去，并且還可能需要用它們來在器件結合(焊接)過程中提供機械隔離。為了實現這些功能，加到半導體上的接觸結構可能由許多層組成，所有這些層相互之間以及與半導體和器件的其它元件之間都應當相容。

在現代的歐姆接觸中，歐姆(電阻)功能是由一個或幾個金屬層來提供的，而其它功能(化學阻擋、機械保護等)是由其它專用于這些目的的層來提供的。“合金(alloyed)”型歐姆金屬鍍敷結構配方(recipe)加入了諸如金之類的溶劑(solvent)金屬，它與半導體和摻雜劑元素強烈反應，例如，對于N型III-V(類)材料摻雜劑元素為Sn或Ge，對于P型材料摻雜劑元素為Be或Zn。溶劑的用途是使半導體分解并形成一種強的物理結合。摻雜劑的用途是提高界面緊鄰部分中的受主或施主的濃度，從而減小接觸電阻。這種“合金”歐姆接觸配方主要設計用來優化接觸電阻。

目前許多光電子器件中所用的傳統歐姆接觸是采用合金歐姆接觸配方來制備的并且由Au和Be組成。這種接觸是用于P型材料并且由Au和Be的合金組成，這種合金是從混合金屬源蒸發為單一薄膜。Au是溶劑，而Be是P型摻雜劑。Au和Be的蒸汽壓是相似的，足以允許通過物理蒸發來施加基本恒定成分的材料，物理蒸發通常是在壓力低于5×10^-7乇的一個真空室中進行的，并且使用一個電子束槍作為能源。AuBe合金通過構圖的光致抗蝕劑掩模施加到半導體上，并且當光致抗蝕劑溶解到丙酮中時，過量的金屬就被剝離了。隨后在350-420攝氏度的溫度下AuBe層被退火(加熱)，以形成冶金結合，并且在隨后的制造步驟中施加其它金屬層，以形成保護阻擋和機械結合層。

在整個金屬鍍敷工藝結束時，在疊層中，金屬可包括在7到10個不同的層中厚度達到5個微米。例如，一種典型的金屬鍍敷結構可以具有這樣的序列：AuBe/Ti/Pt/Au/Au/Pt/Au(即，首先淀積AuBe，在AuBe上淀積Ti，在Ti上淀積Pt，等等)，其中AuBe層當作與半導體的歐姆接觸界面，序列Ti/Pt/Au當作用于化學保護的阻擋金屬鍍敷結構，序列Au/Pt/Au當作用于機械保護的結合層。希望用Au來作為金屬序列的最后一層，它將暴露于空氣或加工材料。這是因為Au是最不容易反應的和最容易清洗的。