10.6μm激光诱导扩散中热致破坏的抑制

在半导体激光诱导扩散实验中,用连续波CO2 10．6μm激光聚焦后照射基片表面。为实现局部区域的选择扩散,激光光斑半径仅数十微米。要使曝光区温度达到扩散实验要求,必须使曝光区功率密度很高。另一方面,Si、InP等半导体材料对10．6μm波长激光的吸收系数随温度的升高而增大,这导致实验时容易产生热致破坏,损伤基片。在分析热致破坏的产生机理后,提出了在聚焦激光束照射下,曝光区温度的数值计算方法。计算结果表明,在半导体基片初始温度为室温时,以恒定功率的激光束照射基片,曝光区温度不能稳定在扩散试验需要的温度范围。在此基础上,提出了预热基片及对曝光区温度进行实时控制等抑制热致破坏的方法,有效地克服了这一困难。这对于用激光微细加工制作出高性能的单片光电集成电路(OEICs)器件有重要意义。     

用激光微细加工制作平面型InGaAs/InP PIN 光探测器

 采用激光微细加工技术来制作单片集成光接收机的探测器,在制作过程中,用固态杂质源10.6 μm激光诱导Zn扩散工艺来进行探测器的p-区掺杂。制作出平面型顶部入射的InGaAs/InP PIN 光探测器,响应度为0.21 A/W。分析了激光诱导扩散中影响探测器性能的因素,因此提出了扩散温度自动控制、扩散区温度分布均匀化及激光焦斑与扩散区精确对准等相应的改进方法。     

湿法腐蚀进程的红外热像学研究

提出了一种研究湿法腐蚀进程的新方法———红外热像法。在湿法腐蚀中,金属或半导体基片浸泡在化学试剂中,由于化学能的作用,会在溶剂中产生热能,从而发出红外辐射,利用红外热像仪,将探测到的红外辐射信号送至计算机进行处理,得到热像图,从而可以对湿法腐蚀的进程进行分析。理论分析和实验结果都表明,红外热像法可以直观地观测到湿法腐蚀时显著的热扩散过程,从而对湿法腐蚀进程的监测、控制具有指导意义,同时也是红外技术应用的扩展。     

双次曝光积分效应实现杂质浓度分布均匀化

 激光诱导扩散中,当入射激光光强为高斯分布甚至均匀分布时，微小扩散区的温度分布不均匀。由于扩散系数是温度的函数，必将导致扩散后杂质浓度分布的均匀性较差，无法制作出高性能的p-n结。提出采用多次激光诱导扩散的积分效应来实现杂质浓度分布的均匀化整形。对于InP衬底的CO_{2激光诱导Zn扩散,利用温度闭环测控系统测得的基片表面热斑温度场分布，分析计算了两次激光诱导扩散重叠区域的浓度分布积分效应。在此基础上模拟计算出，用双次曝光积分效应做杂质浓度分布的均匀化整形时，基片上两次激光照射位置的最佳间隔为20 μm。这为改进激光诱导扩散工艺，用多次曝光实现面均匀的杂质浓度分布奠定了理论基础。}