一种超晶格有源层及半导体发光结构的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种超晶格有源层及半导体发光结构的制作方法，在形成任意单层的In

【技术实现步骤摘要】
一种超晶格有源层及半导体发光结构的制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种超晶格有源层及半导体发光结构的制作方法。

技术介绍

[0002]半导体激光结构是一种重要的光电器件，可以直接将电能转换成光能，具有体积小、效率高、可调节光谱范围宽等优点。例如，量子级联激光器是近年来兴起的一种新的半导体激光器，其发光波长可以覆盖从中红外到太赫兹波段，在痕量气体检测、自由空间光通信等领域具有广泛的应用前景。量子级联激光器的制作难度高，以远红外（波长在8μm
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12μm）量子级联激光器为例，其制作工序包括一次外延生长工艺、光刻及刻蚀工艺、二次外延生长工艺、减薄工艺、金属电极制作工艺、解理镀膜、封装测试工艺等。其中一次外延生长工艺是量子级联激光器制作过程中的关键工艺所在，一次外延生长的材料质量直接决定了量子级联激光器的性能上限。
[0003]半导体发光结构通常生长在磷化铟衬底上，自衬底沿生长方向向上依次是InP下限制层、InGaAs下波导层、超晶格有源层、InGaAs上波导层、InP上限制层、InP接触层等。其中，超晶格有源层是半导体发光结构的核心，一般包含30
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50个周期，每周期由若干薄层构成，每一薄层的厚度在1埃
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300埃之间不等，整个有源层包含的总层数在600层
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1500层之间。生长超晶格有源层存在很多困难，包括每一层的材料组分控制、每一层材料的厚度控制、任意两层材料之间的界面陡峭度控制、总体材料的应力位置控制等。/>[0004]在超晶格有源层的生长过程中，材料组分是关键的控制因素之一。厚度小于300埃的薄层材料的组分控制存在很大的难度。这主要是由于界面效应的影响，即使在同等的生长条件下，薄层材料的组分也会随着生长厚度的增加而逐渐变化，不同层的薄层材料的平均组分的一致性较差。因此材料组分难以精确控制，影响到超晶格有源层的生长质量。
[0005]当前，实际生长的超晶格有源层同设计的超晶格有源层不一致，最终影响超晶格有源层以及半导体发光结构的性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题是如何有效的克服超晶格有源层的生长过程中，不同层之间的平均组分一致性较差的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超晶格有源层的制作方法，包括：形成若干个周期性排布的子有源层单元，形成所述子有源层单元的步骤包括：形成若干层In
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As膜；形成若干层In
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As膜；子有源层单元中的In
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As膜和In
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As膜交替间隔排布，子有源层单元中至少部分In
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As膜的厚度不同，子有源层单元中至少部分In
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As膜的厚度不同；在形成任意单层的In
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As膜的过程中采用第一路镓源气体和第二路镓源气体，所述第二路镓源气体的流量远小于第一路镓源气体的流量，控制第二路镓源气体的流量的流量计的最大量程小于控制第一路镓源气体的流量的流量计的最大量程；对于厚度
不同的多层In
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As膜，所述第二路镓源气体的平均流量随着In
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As膜的厚度的增加而增加；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中采用第一路铝源气体和第二路铝源气体，第二路铝源气体的流量远小于第一路铝源气体的流量，控制第二路铝源气体的流量的流量计的最大量程小于控制第一路铝源气体的流量的流量计的最大量程；对于厚度不同的多层In
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As膜，所述第二路铝源气体的平均流量随着In
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As膜的厚度的增加而增加。
[0008]可选的，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路镓源气体的流量恒定，采用的第二路镓源气体的流量恒定；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路镓源气体的流量相同；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路铝源气体的流量恒定，采用的第二路铝源气体的流量恒定；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路铝源气体的流量相同。
[0009]可选的，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路镓源气体的流量恒定，采用的第二路镓源气体的流量线性递增；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路镓源气体的流量相同；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路铝源气体的流量恒定，采用的第二路铝源气体的流量线性递增；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路铝源气体的流量相同。
[0010]可选的，对于不同层的In
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As膜，任意单层的In
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As膜生长过程中采用的第二路镓源气体的流量的递增率随着In
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As膜的厚度的增加而增加；和/或，对于不同层的In
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As膜，任意单层的In
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As膜生长过程中采用的第二路铝源气体的流量的递增率随着In
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As膜的厚度增加而增加。
[0011]可选的，对于任意单层的In
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As膜，在形成In
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As膜的起始时刻采用的第二路镓源气体的流量为形成In
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As膜采用第二路镓源气体的流量平均流量的20%~30%，在形成In
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As膜的终止时刻采用的第二路镓源气体的流量为形成In
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As膜的采用第二路镓源气体的流量平均流量的180%~200%。
[0012]可选的，对于任意单层的In
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As膜，在形成In
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As膜的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超晶格有源层的制作方法，包括：形成若干个周期性排布的子有源层单元，形成所述子有源层单元的步骤包括：形成若干层In
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As膜；形成若干层In
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As膜；子有源层单元中的In
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As膜交替间隔排布，子有源层单元中至少部分In
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As膜的厚度不同，子有源层单元中至少部分In
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As膜的厚度不同；在形成任意单层的In
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As膜的过程中采用第一路镓源气体和第二路镓源气体，所述第二路镓源气体的流量远小于第一路镓源气体的流量，控制第二路镓源气体的流量的流量计的最大量程小于控制第一路镓源气体的流量的流量计的最大量程；对于厚度不同的多层In
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As膜，所述第二路镓源气体的平均流量随着In
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As膜的厚度的增加而增加；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中采用第一路铝源气体和第二路铝源气体，第二路铝源气体的流量远小于第一路铝源气体的流量，控制第二路铝源气体的流量的流量计的最大量程小于控制第一路铝源气体的流量的流量计的最大量程；对于厚度不同的多层In
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As膜，所述第二路铝源气体的平均流量随着In
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As膜的厚度的增加而增加。2.根据权利要求1所述的超晶格有源层的制作方法，其特征在于，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路镓源气体的流量恒定，采用的第二路镓源气体的流量恒定；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路镓源气体的流量相同；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路铝源气体的流量恒定，采用的第二路铝源气体的流量恒定；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路铝源气体的流量相同。3.根据权利要求1所述的超晶格有源层的制作方法，其特征在于，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路镓源气体的流量恒定，采用的第二路镓源气体的流量线性递增；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路镓源气体的流量相同；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，采用的第一路铝源气体的流量恒定，采用的第二路铝源气体的流量线性递增；对于不同层的In
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As膜，采用的第一路铝源气体的流量相同。4.根据权利要求3所述的超晶格有源层的制作方法，其特征在于，对于不同层的In
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As膜，任意单层的In
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As膜生长过程中采用的第二路镓源气体的流量的递增率随着In
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As膜的厚度增加而增加；和/或，对于不同层的In
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As膜，任意单层的In
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As膜生长过程中采用的第二路铝源气体的流量的递增率随着In
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As膜的厚度增加而增加。5.根据权利要求3或4所述的超晶格有源层的制作方法，其特征在于，对于任意单层的In
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As膜，在形成In
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As膜的起始时刻采用的第二路镓源气体的流量为形成In
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As膜采用第二路镓源气体的流量平均流量的20%~30%，在形成In
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As膜的终止时刻采用的第二路镓源气体的流量为形成In
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As膜的采用第二路镓源气体的流量平均流量的180%~200%。6.根据权利要求3或4所述的超晶格有源层的制作方法，其特征在于，对于任意单层的In
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As膜，在形成In
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As膜的起始时刻采用的第二路铝源气体的流量为形成In
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As膜采用第二路铝源气体的流量平均流量的20%~30%，在形成In
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As膜的终止时刻采用的第二路铝源气体的流量为形成In
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As膜的采用第二路铝源气体的流量平均流量的
180%~200%。7.根据权利要求1所述的超晶格有源层的制作方法，其特征在于，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，通入第一路刻蚀气源，第一路刻蚀气源对In原子的刻蚀速率要高于对Ga原子的刻蚀速率；和/或，在形成任意单层的In
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As膜的过程中，通入第...

【专利技术属性】
技术研发人员：程洋，赵武，王俊，郭银涛，谭少阳，张宇荧，于涛，
申请(专利权)人：苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：