用于锌扩散的装置及其锌扩散方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于锌扩散的装置及其锌扩散方法。所述方法包括：将外延片和锌扩散源放置于反应腔内，锌扩散源距离外延片的边缘预定距离；通入载气，并将反应腔的工作压强调节至预定压强；将反应腔的温度加热到第一设定温度并保持第一设定时间，以对外延片和锌扩散源进行预热；将反应腔的温度加热到第二设定温度并保持第二设定时间；将反应腔的温度降低至第三设定温度并保持第三设定时间；继续对反应腔进行降温，以使反应腔的温度降到预定温度以下，从而完成锌扩散。本发明专利技术操作简单，成本低廉，制备得到的成品表面损伤少，结深易控制，适合大批量连续生产。

【技术实现步骤摘要】
用于锌扩散的装置及其锌扩散方法
本专利技术属于半导体光电器件
，具体地讲，涉及一种用于锌扩散的装置及其锌扩散方法。
技术介绍
光纤传输系统由于具有低损耗、大容量、长距离和低色散的光学特性备受信赖，而得到广泛应用。III-V族化合物半导体光电探测器扮演着光通信系统中接收器最重要角色而得到迅速发展。由于光纤传输系统继续向低损耗、大容量和长距离方向发展，要求其暗电流低、灵敏度高和响应度快。PN结是III-V族化合物半导体光电探测器中最重要的电学结构之一，平面型InP基探测器的制备通过锌扩散工艺在n型材料中进行p型掺杂形成，掺杂元素的掺杂浓度与扩散深度，特别是PN结的结深，对器件的性能至关重要。锌扩散技术作为制备Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体光电探测器关键工艺之一，一直受到研究人员的关注。作为一种掺杂手段，它与离子注入法相比，具有工艺简单，引入的晶格损伤少等特点。锌扩散形成PN结的方法主要有闭管扩散和开管扩散两种形式。由于闭管锌扩散具有表面损伤小，易控制和重复性好的特点，因此Zn3P2为扩散源的闭管锌扩散得到了广泛研究。但是闭管扩散需要在真空石英管内进行，抽真空、封管和开管工艺操作复杂，成本昂贵，时间长，不适合大批量连续生产。目前已有开管锌扩散技术，例如旋转涂布含锌乳胶扩散法，激光诱导锌扩散，半封闭厢锌扩散等。但是开管扩散与本专利技术的扩散方法相比，操作复杂，表面质量差，时间长。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种操作简单、成本低廉且制备得到的成品表面损伤小的用于锌扩散的装置及其锌扩散方法。本专利技术提供了一种锌扩散方法，包括：将外延片和锌扩散源放置于反应腔内，所述锌扩散源距离所述外延片的边缘预定距离；通入载气，并将所述反应腔的工作压强调节至预定压强；将所述反应腔的温度加热到第一设定温度并保持第一设定时间，以对所述外延片和所述锌扩散源进行预热；将所述反应腔的温度加热到第二设定温度并保持第二设定时间；其中，所述第二设定温度大于所述第一设定温度；将所述反应腔的温度降低至第三设定温度并保持第三设定时间；其中，所述第三设定温度低于所述第二设定温度；继续对所述反应腔进行降温，以使所述反应腔的温度降到预定温度以下，从而完成锌扩散。进一步地，所述预定温度为100℃。进一步地，，所述第一设定温度设为100℃～400℃，所述第一设定时间为10s～120s。进一步地，，所述第二设定温度设为450℃～800℃，所述第二设定时间为2min～30min。进一步地，，所述第三设定温度设为200℃～300℃，所述第三设定时间为10s～40s。进一步地，所述载气为高纯氮气或高纯惰性气体或掺氢惰性气体。进一步地，，所述载气的通入流速为2cc/min～15cc/min。进一步地，，所述预定压强为0.1mbar～1.0mbar。进一步地，所述锌扩散源为Zn3P2颗粒。本专利技术还提供了一种用于锌扩散的装置，所述用于锌扩散的装置利用上述的锌扩散方法进行锌扩散。本专利技术的有益效果：本专利技术用于锌扩散的装置及其锌扩散方法操作简单，成本低廉，制备得到的成品表面损伤少，结深易控制，适合大批量连续生产，可以用于制备高性能的III-V族化合物半导体光电探测器。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是本专利技术较佳实施例的用于锌扩散的装置的模块图；图2是本专利技术较佳实施例的锌扩散方法的流程图；图3是本专利技术较佳实施例的光电探测器进行锌扩散的工作流程图；图4是本专利技术较佳实施例的用于锌扩散的装置在工作状态时的示意图；图5是本专利技术较佳实施例的光电探测器进行锌扩散之后表面SEM图；图6是本专利技术较佳实施例制备得到的光电探测器的结构示意图；图7是本专利技术较佳实施例制备得到的光电探测器的暗电流-电压曲线图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。相同的标号在整个说明书和附图中可用来表示相同的元件。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。图1是本专利技术较佳实施例的用于锌扩散的装置的模块图。参照图1，根据本专利技术实施例的用于锌扩散的装置包括：快速退火炉11、控制系统12、冷水系统13、供气系统14、气压调节系统15，真空计16。快速退火炉11包括一反应腔。所述快速退火炉11用于对反应腔进行快速加热升温或快速降温。具体地，快速退火炉11是以碘钨灯管为发热元件，升温速度极快。所述快速退火炉11被构造为：对所述反应腔预热，并且使所述反应腔的温度达到第一设定温度并保持第一设定时间；对所述反应腔加热，并且使所述反应腔的温度达到第二设定温度并保持第二设定时间；对所述反应腔降温，并且使所述反应腔的温度降至第三设定温度并保持第三设定时间；继续对所述反应腔降温，以使所述反应腔的温度降至100℃以下，从而实现锌扩散。其中，所述第一设定温度低于所述第二设定温度，所述第三设定温度低于所述第二设定温度。控制系统12用于控制所述快速退火炉11的快速升温和快速降温。所述控制系统12具体被构造为计算机控制系统，用计算机对快速退火炉11进行精确的控制。冷水系统13用于对快速退火炉11进行辅助降温。需要说明的是，由于快速退火炉11在工作过程中的温度很高，为了防止快速退火炉11外部的温度过高而损坏其它部件，冷水系统13自始至终都在循环运作，从而对快速退火炉11乃至整个用于锌扩散的装置进行降温的，对用于锌扩散的装置起到很好的保护作用。供气系统14用于通入载气至反应腔，以排除反应腔中的空气，保持反应腔工在一定的压强状态。在本实施例中，控制反应腔的工作压强为0.1mbar～1mbar。但本专利技术并不限制于此。气压调节系统15与供气系统14共同运作，用于调节所述反应腔的压强。所述气压调节系统15包括一机械泵151和一分子泵152。利用供气系统14向反应腔通入载气后，所述分子泵152和机械泵151配合工作，从而使得快速退火炉11内部保持一定的压强。具体地，所述机械泵151利用机械方法对快速退火炉11进行抽气。所述分子泵152利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使得气体分子获得定向速度，气体分子被压缩、抽走。机械泵151和分子泵152共同协作使得快速退火炉11内部处于真空状态。真空计16用于检测快速退火炉11反应腔压强。气压调节系统15与供气系统14共同运作，调节快速退火炉11反应腔压强，其压强变化由真空计16采集显示。在本实施例中，设置有一冷水系统13，该冷水系统13用于对快速退火炉11、分子泵152和机械泵151进行降温。但本专利技术并不限制于此，作为本专利技术的另一实施例，例如，所述用于锌扩散的装置也可以包括两个冷水系统13，其中，一冷水系统用于对快速退火炉11进行降温，另一冷水系统用于对分子泵1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌扩散方法，其特征在于，包括：将外延片和锌扩散源放置于反应腔内，所述锌扩散源距离所述外延片的边缘预定距离；通入载气，并将所述反应腔的工作压强调节至预定压强；将所述反应腔的温度加热到第一设定温度并保持第一设定时间，以对所述外延片和所述锌扩散源进行预热；将所述反应腔的温度加热到第二设定温度并保持第二设定时间；其中，所述第二设定温度大于所述第一设定温度；将所述反应腔的温度降低至第三设定温度并保持第三设定时间；其中，所述第三设定温度低于所述第二设定温度；继续对所述反应腔进行降温，以使所述反应腔的温度降到预定温度以下，从而完成锌扩散。

【技术特征摘要】
1.一种锌扩散方法，其特征在于，包括：将外延片和锌扩散源放置于反应腔内，所述锌扩散源距离所述外延片的边缘预定距离；通入载气，并将所述反应腔的工作压强调节至预定压强；将所述反应腔的温度加热到第一设定温度并保持第一设定时间，以对所述外延片和所述锌扩散源进行预热；将所述反应腔的温度加热到第二设定温度并保持第二设定时间；其中，所述第二设定温度大于所述第一设定温度；将所述反应腔的温度降低至第三设定温度并保持第三设定时间；其中，所述第三设定温度低于所述第二设定温度；继续对所述反应腔进行降温，以使所述反应腔的温度降到预定温度以下，从而完成锌扩散。2.根据权利要求1所述的锌扩散方法，其特征在于，所述预定温度为100℃。3.根据权利要求1所述的锌扩散方法，其特征在于，所述第一设定温度设为100℃～400℃，所述第一设定时间为10s～120s...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梦雪，谭明，杨文献，代盼，吴渊渊，陆书龙，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32