半导体激光器及探测器芯片工艺制作
一是：注意台面腐蚀，要求台面光滑无缺陷，有源区侧壁为（110）面或（111）p 面； 二是：注意清洗工艺，特别是再生长 BH 前的清洗工艺，要求表面无残留物和粘污

第三部分
PECVD SIO2掩膜层
SiH4+2N2O 等离子体 SiO2+2N2 + 2H2 SiH4+NH3 等离子体 SixNyHz+H2

PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高 能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子 与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过 程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉积的 温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温 实现 。 在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应 气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容 易发生反应。衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx 或SiNx薄膜，

因此当纯水开始曝露在大气下时，二氧化碳的溶解就无不避免的 持续去，整个阻抗值也不在在变化，从而造成纯水水质的劣化 一、从碳酸中解离出来的氢离子浓度 [Ｈ+]＝2E-６或PH＝5.7 二、因氢离子及碳酸根离子增加，造成 比阻抗值下降至4左右所以，导电度会 持续升高，通常在一小时内，导电度会 由0.055us/cm(18.2MΩ.cm)升高到 0.025us/cm以上（4ＭΩ.cm以下）过程 中水中总离子浓度会提高到4.5 以上从这个不可避免现象来看，纯水要现取现用，现产现用，任何 方式的存储及久放，除了会有因容器造成的污染外，开放露天条件的灰 尘、挥发性有机物、微生物及二缺氧化碳造成的水质导电度上升，ＰＨ 下降是不可避免的
BH

两种结构： 一、激光器结构

DC-PBH结构激光器SEM测试端面图

二、探测器结构

探测器扩散形成PN结后SEM测试端面图


• 材料基础测试
X-Ray衍射图

• 材料测试
PL测试wafer波长、半宽、强度

• 材料测试
SEM测试基础材料形貌及厚度

• SIMS测试材料组成元素和厚度
把经过清洗的激光器或探器测器外延片用N2吹干，放入PECVD中，生长SIO2 2500Å 。生长条件：SiH4/N2(5%)100sccm，N2O 710sccm，射频20W，温度 300℃，腔压1000mTorr，生长时间5min。
生长SIO2的设备PECVD
生长SIO2后芯片拍摄表面图像

SEM测试基础材料厚度

• 结构及材料
InGaAsP/InP RWG AlGaInAs/InP FP InGaAsP/InP LD BH InGaAsP/InP/AlInAs InGaAsP/InP RWG AlGaInAs/InP DFB InGaAsP/InP AlGaInAs/InP InGaAsP/ PECVD SiO2掩膜层 光刻接触条 RIE(InP) 湿法腐蚀 接触条成型 RIE(SiO2) 去胶
PECVD SIO2钝化层
10%HF去SiO2+4:1
套刻接触条
RIE(SiO2)
光刻电极
P面溅射
剥离 减薄
测试 解理
合金
N面溅射

内部培训
半导体光电器件材料生长与管芯制作工艺及应用
HG Genuine
主讲人：吴瑞华（管芯技术部） 2009.7.27

概要
光电子技术是研究光子的产生、传输、控制和探测，光子 与物质的相互作用及其应用等的科学技术，在信息领域可以简 单认为是利用光子代替电子来传波信息的技术目前，光电子技 术研究热点是以光通信为主的信息领域，以光子或光波代替电 子或电磁波作为信息载体是超高速和超大容量信息技术发展的 必然选择。由于光频比微波频率高几个数量级，因而无论在速 度、容量还是在空间相容性上光子技术都比20世纪的电子技术 有着巨大优势。 在光通信与光信息领域，半导体光电子器件的应用随着半 导体工艺的改进和新材料的开发将越来越广泛，其发挥的作用 也越来越重要。且本公司生产和开发的半导体激光芯片和探测 器芯片正是应用于光纤通信网络发射和接收。

水是除了[Ｈ+]和[OH-]之外，没有任何其它离子时，导电度是 0.055us/cm(这个值是根据各别离子的浓度，mobilry,温度及其它因素计算 出来的，计算基础是建立在[Ｈ+]=1E-7M,[OH-]=1E-7M) 所以在这些理 论下， 25℃时，不可能制造出0.055uＳ/cm的纯水出来，而这个0.055uＳ /cm，就是大家熟知的18.2MΩ.cm的倒数
半导体激光器的基本特性（纵模）

半导体激光器的基本特性
1310FP 器件的P-I-V曲线(未镀膜)

半导体光电探测器的基本特性

APD的基本特性

镜检用高倍显微镜
探测器

第五部分
RIE SIO2
刻蚀条件：刻蚀时间10min，Ar 25sccm，CHF3 25sccm，射频功率 200W，腔压49 mTorr。
SIO2刻蚀完成后表面形态（激光器） （探测器）
刻蚀SIO2的设备RIE 去完胶后的表面形态（激光器） （探测器）
生长完成后在显微镜下的外延片表面
用于测试SIO2厚度的椭偏仪

知识小节(PECVD反应原理)
PECVD定义：plasma enhanced chemical vapor deposition ，中文 名称即“等离子体增强化学气相沉积“，是现在SiO2、SiN薄膜制备的常 用方法. PECVD的腔体加热原理是采用射频加热其温度会上升很快，从常温上 升到300°所用时间非常短。 在射频电源产生的电磁场作用下，反应气体电离产生电子。经过多次 碰撞，产生大量光子、电子、带电离子或化学性质活泼的活性基团(如 SiO、SiH、NH等基团)，形成高密度的等离子体。活性基团在样品表 面发生反应，形成薄膜。薄膜中可能结合有一定量的Si-H、N-H等基团。 尤其是氮化硅膜含有相当量的氢，记做SixNyHz可简写为SiN。
第二部分
外延片解理清洗
两英寸外延片
显微镜下观察的外延片表面
一、对于激光器外延片而言：对刚从包装中取出的外延片，按垂直于主参，平行 于辅参的方向解理出一条用于光刻的对准边，解理边要沿着晶向自然裂开，保证 边垂直于主参平行于辅参，并且解理的弧边的中心点到直边的距离为2-3mm。讲 解理完的外延片先用20%的KOH浸泡1-2分钟，用去离子水冲洗干净，再用10%的HF 酸浸泡1-2分钟，用去离子水清洗干净 二、对于探测器外延片，对刚从包装中取出的外延片，先用缓冲HF浸泡1-2分钟 用去离子水清洗干净

PECVD优点：
基本温度低；沉积速率快； 成膜质量好，针孔少，不易龟裂。

PECVD常见问题和可能原因：
一、膜干裂剥落：样品未清洗干净，表面粗糙度过大，应力过大 （SiN膜更常见），膜的质量较差等 多出现在电极表面，尤其是Au，主要是附着力较小

本次培训大纲
基于MOCVD工艺研发达到的技术水平和激光器芯片工艺指标，我们 认为无论是材料生长工艺程序设计还是各生长参数控制都需要有进一步 的准确限制，而这些技术问题的解决需要充分丰富的理论基础支持。因 此为了提高每个员工的工作能力，更好的更有效的为公司发展贡献最大 的力量，培训大纲如下： 1.MOCVD 一次外延生长 2.外延片清洗处理 3. PECVD SiO2掩膜层 4.光刻 5. RIE 6.电极制作 7.合金 8.解理 9.测试
清洗

探测器工艺流程
外延片清洗 PECVD SiO2掩膜层 光刻接触环 接触环成型 RIE(SiO2)加湿法 PECVD（SiO2） 淀积绝缘层 光刻电极 P面溅射
MOCVD扩散
RIE(SiO2)刻蚀扩散孔
光刻扩散孔
PECVD（SiNX）
套刻接触环
RIE(SiNX)
2.MO源：一般是指Ⅲ～Ⅴ族或Ⅱ～Ⅵ族 一些高纯金属有机化合物，分子中含有 “碳－金属”键。 (CH3)n－M

• ①生长材料体系分： • GaAs/InP体系、GaN体系、Ⅱ～Ⅵ族体系材料（ZnO） • MOCVD可生长材料领域： • ①微波材料：如HEMT、HBT等 • ②光电材料：光通讯材料LD、PD • 发光二极管材料 红黄光LED • 太阳能电池材料等
探测器wafer生长SiN后表面拍摄图

第四部分
第一步：匀胶
光刻
匀胶前后外延片表面对比

热板（用于光刻匀胶后外延片的烘烤）
光刻机（用于光刻对准曝光）

光刻曝光显影后的表面图形
激光器
1/0.055=18.2
因此通常情况下，我们用 18.2MΩ.cm表示纯水的纯净度程度到了极限 （总盐类浓度在１ppb 以下）在这种情况下，留在水中并可以导电的阴 阳离子，下1Ｅ-7M的[Ｈ+]和[OH-]，这时二氧化碳—碳酸所来的酸碱变 化是非常有趣的。首先空气中的二氧化碳的浓度虽然只有0.035% （350ppm）,却与水产生化学反应，反应如下: CO2+H20 H2CO3 虽然。碳酸是一种弱酸（Ｋa1=4.3E-7）, 但是这时候超纯水中已无任何主导 性的相对强酸，或是强碱，忽略掉H20的解离，碳酸就是唯一主导性弱 酸了，也是唯一[Ｈ+]离子的来源 Ｋa1=[H+][HCO3]/[H2CO3]=4.3E-7
测试 解理
合金
N面溅射
清洗
剥离 减薄

MOCVD生长原理和应用介绍 第一部分 MOCVD相关概念和应用领域 1.MOCVD（metalorganic chemical vapor phase deposition）：金属有机物 化学气相淀积 现在合适名称为MOVPE(metalorganic vapor phase epitaxy)