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选择性氧化
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2025-01-23 | 891 次浏览 | 分享到:

 DBR破裂剥离的风险。选择性氧化制程时间控制非常严苛主要的原因在于氧化反应通常只能进行一次,一旦氧化时间太短导致氧化深度不足,原本较多孔隙可以供水气渗透进行氧化反应的y-Al2O3;在降温过程中可能会转换为较致密的 a-Al2O3,因此如果发现氧化深度不足,再把样品放回氧化炉中也无法再一次对更内部尚未反应的材料进行氧化,即使再次增加氧化时间或提高温度,最有可能发生的是原本的氧化层产生不规则裂隙让水气扩散进入内部继续氧化,但是原本比照蚀刻 mesa 形状的氧化孔径(oxide aperture)也会因此变成不规则,同时也无法控制最终的电流孔径尺寸。另一方面,如果氧化时间太长,那么所有原本可导通电流的砷化铝镓层全部被转变成绝缘的氧化铝,完全没有留下可供载子流通的电流孔径,那么整批样品就报废无法使用了,因此精确控制氧化时间以期能一次达到最终所需的氧化孔径是氧化局限面射型雷射最关键的制程步骤。

选择性氧化制程所使用的湿式氧化炉管(wet oxidation furnace)如下图5-25所示,其基本构造主要包含一个可以均匀加热面射型雷射磊晶片的承载座或炉管加热腔体,并利用氮气作为输送气体将加热的纯水蒸发的水气吹送至氧化炉中,与蚀刻暴露出来的高铝含量氧化层进行化学反应。采用氮气吹送水蒸气而非直接通氧气主要原因在于氧气反而会抑制砷化铝镓氧化反应进行,推测其可能原因应该是氧气与砷化铝镓反应会在表面形成致密的氧化铝,反而会形成保护层让内部未被氧化的砷化铝镓不再反应。

虽然较高温度下可以获得较快的氧化速率,但是一般来说稍慢的氧化速率有助于精确控制氧化深度,同时较低的氧化温度也可以避免在氧化反应终止样品冷却降温过程中可能遭受到温度剧烈变化以及残留热应力导致氧化层上方 DBR破裂剥离的风险。选择性氧化制程时间控制非常严苛主要的原因在于氧化反应通常只能进行一次,一旦氧化时间太短导致氧化深度不足,原本较多孔隙可以供水气渗透进行氧化反应的y-Al2O3;在降温过程中可能会转换为较致密的 a-Al2O3,因此如果发现氧化深度不足,再把样品放回氧化炉中也无法再一次对更内部尚未反应的材料进行氧化,即使再次增加氧化时间或提高温度,最有可能发生的是原本的氧化层产生不规则裂隙让水气扩散进入内部继续氧化,但是原本比照蚀刻 mesa 形状的氧化孔径(oxide aperture)也会因此变成不规则,同时也无法控制最终的电流孔径尺寸。另一方面,如果氧化时间太长,那么所有原本可导通电流的砷化铝镓层全部被转变成绝缘的氧化铝,完全没有留下可供载子流通的电流孔径,那么整批样品就报废无法使用了,因此精确控制氧化时间以期能一次达到最终所需的氧化孔径是氧化局限面射型雷射最关键的制程步骤。