[發明專利]磷化銦擴散方法

有效

• 申請號: 201710401346.6
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107359219B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 于浩;張宇;陳宏泰;車相輝;王晶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/18;H01L21/223
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李榮文

本發明公開了一種磷化銦擴散方法，涉及半導體器件的制作方法技術領域。所述方法包括如下步驟：將磷化銦待擴散圓片放入MOCVD設備中，調節MOCVD的反應室總氣體流量至所需值，氮氣氣氛轉換為氫氣氣氛后升溫，進行表面保護，繼續升溫并恒溫保持一段時間；通入二甲基鋅流量調節至所需值，控制MOCVD設備的溫度進行線性下降，進行鋅擴散；溫度降至430℃?470℃以下時切斷保護氣體，在氫氣氣氛下降溫至室溫，氫氣氣氛轉換為氮氣后取出所述圓片。所述方法可以精確控制不同擴散深度的擴散濃度，達到圓片表面2e¹⁸高空穴濃度，圓片內部5e¹⁷低空穴濃度，擴散均一性穩定，適用于大批量生產。

技術領域

本發明涉及半導體器件的制作方法技術領域，尤其涉及一種磷化銦擴散方法。

背景技術

磷化銦基雪崩探測器屬于半導體探測器的一種，在光通信領域中應用于光信號接收端，其性能影響到光通信的效率和質量。

相對于目前已經大量應用的鍺基探測器、磷化銦基PIN探測器，由于磷化銦基雪崩探測器是使用雪崩擊穿原理進行光線信號轉化，具有更高的響應度，高的光電轉化效率，也因為InP基材料優異的高頻特性，工作頻率可以做的更高。因此磷化銦基雪崩探測器在目前光通信市場上的需求越來越大，其市場地位也越來越高。

對于磷化銦基雪崩探測器而言，其結構的核心是為光信號提供放大功能的倍增層，這部分的結構對于磷化銦基雪崩探測器的響應度、光電轉化效率和工作條件有決定性的影響。目前在生產中普遍采用管式爐，使用開管或者閉管的方式通過鋅擴散工藝進行倍增結構的生產。這一鋅擴散工藝方法存在控制困難，可控但不可精確調節，不能按照探測器設計精確控制不同深度空穴濃度等問題，并且還存在管式爐擴散工藝破壞外延材料結構，圓片均一性差等問題。

對于目前采用MOCVD設備進行鋅擴散的工藝，達到高空穴濃度需要采用很高的二甲基鋅流量，擴散速度快不易控制擴散深度，達到低空穴濃度需要采用低的二甲基鋅流量，擴散速度很慢，經過長時間的鋅擴散工藝處理后表面晶體質量退化，影響器件長時間工作穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種可以精確控制不同擴散深度的擴散濃度，達到圓片表面2e¹⁸高空穴濃度，圓片內部5e¹⁷低空穴濃度，擴散均一性穩定，適用于大批量生產的磷化銦擴散方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種磷化銦擴散方法，其特征在于包括如下步驟：

將磷化銦待擴散圓片放入MOCVD設備中，調節MOCVD的反應室總氣體流量至所需值，氮氣氣氛轉換為氫氣氣氛后升溫，通入保護氣體進行表面保護，繼續升溫并恒溫保持一段時間；

通入二甲基鋅，流量調節至所需值，控制MOCVD設備的溫度進行線性下降，進行鋅擴散；

溫度降至430℃-470℃以下時切斷保護氣體，在氫氣氣氛下降溫至室溫，氫氣氣氛轉換為氮氣后取出所述圓片。

優選的，將磷化銦待擴散圓片放入MOCVD設備中，調節MOCVD的反應室總氣體流量至所需值，氮氣氣氛轉換為氫氣氣氛后升溫，溫度升到430℃-470℃后通入磷烷進行表面保護，繼續升溫升至560℃-600℃，并恒溫保持1.5min-3min。

優選的，反應室總氣體流量為20000sccm-50000sccm，反應室壓力為50mbar-500mbar。

優選的，所述磷烷流量為50sccm-500sccm。

優選的，溫度升到450℃后通入磷烷進行表面保護，繼續升溫升至580℃，并恒溫保持2min。

優選的，通入二甲基鋅流量調節至所需值，控制溫度從560℃-600℃到480℃-520℃線性下降，進行鋅擴散。