[发明专利]磷化铟扩散方法

说明书

本发明公开了一种磷化铟扩散方法，涉及半导体器件的制作方法技术领域。所述方法包括如下步骤：将磷化铟待扩散圆片放入MOCVD设备中，调节MOCVD的反应室总气体流量至所需值，氮气气氛转换为氢气气氛后升温，进行表面保护，继续升温并恒温保持一段时间；通入二甲基锌流量调节至所需值，控制MOCVD设备的温度进行线性下降，进行锌扩散；温度降至430℃‑470℃以下时切断保护气体，在氢气气氛下降温至室温，氢气气氛转换为氮气后取出所述圆片。所述方法可以精确控制不同扩散深度的扩散浓度，达到圆片表面2e¹⁸高空穴浓度，圆片内部5e¹⁷低空穴浓度，扩散均一性稳定，适用于大批量生产。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制作方法技术领域，尤其涉及一种磷化铟扩散方法。

背景技术

磷化铟基雪崩探测器属于半导体探测器的一种，在光通信领域中应用于光信号接收端，其性能影响到光通信的效率和质量。

相对于目前已经大量应用的锗基探测器、磷化铟基PIN探测器，由于磷化铟基雪崩探测器是使用雪崩击穿原理进行光线信号转化，具有更高的响应度，高的光电转化效率，也因为InP基材料优异的高频特性，工作频率可以做的更高。因此磷化铟基雪崩探测器在目前光通信市场上的需求越来越大，其市场地位也越来越高。

对于磷化铟基雪崩探测器而言，其结构的核心是为光信号提供放大功能的倍增层，这部分的结构对于磷化铟基雪崩探测器的响应度、光电转化效率和工作条件有决定性的影响。目前在生产中普遍采用管式炉，使用开管或者闭管的方式通过锌扩散工艺进行倍增结构的生产。这一锌扩散工艺方法存在控制困难，可控但不可精确调节，不能按照探测器设计精确控制不同深度空穴浓度等问题，并且还存在管式炉扩散工艺破坏外延材料结构，圆片均一性差等问题。

对于目前采用MOCVD设备进行锌扩散的工艺，达到高空穴浓度需要采用很高的二甲基锌流量，扩散速度快不易控制扩散深度，达到低空穴浓度需要采用低的二甲基锌流量，扩散速度很慢，经过长时间的锌扩散工艺处理后表面晶体质量退化，影响器件长时间工作稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可以精确控制不同扩散深度的扩散浓度，达到圆片表面2e¹⁸高空穴浓度，圆片内部5e¹⁷低空穴浓度，扩散均一性稳定，适用于大批量生产的磷化铟扩散方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种磷化铟扩散方法，其特征在于包括如下步骤：

将磷化铟待扩散圆片放入MOCVD设备中，调节MOCVD的反应室总气体流量至所需值，氮气气氛转换为氢气气氛后升温，通入保护气体进行表面保护，继续升温并恒温保持一段时间；

通入二甲基锌，流量调节至所需值，控制MOCVD设备的温度进行线性下降，进行锌扩散；

温度降至430℃-470℃以下时切断保护气体，在氢气气氛下降温至室温，氢气气氛转换为氮气后取出所述圆片。

优选的，将磷化铟待扩散圆片放入MOCVD设备中，调节MOCVD的反应室总气体流量至所需值，氮气气氛转换为氢气气氛后升温，温度升到430℃-470℃后通入磷烷进行表面保护，继续升温升至560℃-600℃，并恒温保持1.5min-3min。

优选的，反应室总气体流量为20000sccm-50000sccm，反应室压力为50mbar-500mbar。

优选的，所述磷烷流量为50sccm-500sccm。

优选的，温度升到450℃后通入磷烷进行表面保护，继续升温升至580℃，并恒温保持2min。

优选的，通入二甲基锌流量调节至所需值，控制温度从560℃-600℃到480℃-520℃线性下降，进行锌扩散。