[发明专利]一种提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法

说明书

本发明公开了一种提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法，属于半导体材料技术领域。一种提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法，包括在完成锌扩散的磷化铟表面生长ZnSe层，之后进行退火处理，并除去ZnSe层。本发明设置的ZnSe层，在退火处理过程中，阻碍了Zn_i^m+逸出磷化铟基体，因此，Zn_i^m+被激活，进而转化为替代位Zn_S^‑的几率提升，最终提升了磷化铟中锌掺杂的浓度。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法。

背景技术

锌(Zn)在III-V族材料中是常见的p型掺杂元素，在磷化铟（InP）基光电探测器和激光器等器件制作中有重要应用。

一些光电器件，如光电探测器和雪崩光电探测器，需要很精确地控制Zn扩散的深度，然而Zn在III-V族材料中的扩散速率很快，很难利用外延掺杂的手段来控制掺Zn的深度。而金属有机化学气相沉积(MOCVD)法，具有温度均匀性好、砷磷过压保护好和杂质浓度控制精密程度高等优点，能够获得性能优异的器件，可提高器件的成品率，且扩散后的表面缺陷比较少。因此，工业上常用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法进行Zn扩散，以有效控制Zn在III-V族材料中的扩散深度。

相较于其他III-V族材料，Zn在InP材料中的扩散系数更大，因此常规手段很难得到一个高掺杂浓度的P型InP，例如Zn可以在InGaAs中的掺杂浓度达到10¹⁹cm^-3~10²⁰cm^-3，而Zn在InP中的掺杂浓度一般在10¹⁸cm^-3，相差了约两个量级。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一方面提出一种提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法，能够通过提升已掺杂于磷化铟中，锌原子的激活数量，进而提升磷化铟中锌掺杂的浓度。

本发明的第二方面提出一种根据上述提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法，制备所得的高锌掺杂浓度的磷化铟材料。

本发明的第三方面提出一种上述高锌掺杂浓度的磷化铟材料在在制备红外外延片中的应用。

一种提升磷化铟中锌掺杂浓度的方法，包括在完成锌扩散的磷化铟表面生长ZnSe层，之后进行退火处理，并除去所述ZnSe层。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

（1）本发明设置的ZnSe层，在退火处理过程中，阻碍了Zn_i^m+逸出磷化铟基体，因此，Zn_i^m+被激活，进而转化为替代位Zn_S^-的几率提升，最终提升了磷化铟中锌掺杂的浓度。

（2）本发明制备的磷化铟，由于提升了锌掺杂浓度，可兼具窗口层和帽层的作用，因此，应用于芯片领域（红外外延片）后，降低了芯片的厚度和成本，同时也可提升光电探测器芯片的内量子效率。

（3）本发明采用MOCVD法进行锌掺杂，相较于传统开管或闭管扩散法，简化了工艺流程，提升了产品质量和成品率。

在本发明的一些实施方式中，所述锌扩散，方法为MOCVD法，这种方法具有温度均匀性好、砷磷过压保护好和杂质浓度、深度控制精密度高等优点，且扩散后的表面缺陷比较少，因此能够获得的器件性能好，提高了器件的成品率。