用连续波激光诱导扩散制作单片集成光接收机中的探测器时,激光照射形成的高温区面积很小。当入射激光焦斑光强为高斯分布甚至“平顶帽形”分布时,微小扩散区温度分布的均匀性都不能达到实验的要求。提出了用掩模对入射高斯光束进行空间调制的方法来实现扩散区温度的均匀化。该方法的关键是计算出实现均匀的温度分布所需要的焦斑光强分布参数。给出了计算方法和计算实例。结果表明,均匀化后,在扩散区平均温度上升值为500 K时,扩散区内的最大温度差为3.9 K,并且高温区的温度分布接近“平顶帽形”。

采用激光微细加工技术来制作单片集成光接收机的探测器,在制作过程中,用固态杂质源10.6 μm激光诱导Zn扩散工艺来进行探测器的p 区掺杂.制作出平面型顶部入射的InGaAs/InP PIN光探测器, 响应度为0.21A/W.分析了激光诱导扩散中影响探测器性能的因素,因此提出了扩散温度自动控制、扩散区温度分布均匀化及激光焦斑与扩散区精确对准等相应的改进方法.

在半导体激光诱导扩散实验中,用连续波CO2 10.6 μm激光聚焦后照射基片表面。为实现局部区域的选择扩散,激光光斑半径仅数十微米。要使曝光区温度达到扩散实验要求,必须使曝光区功率密度很高。另一方面,Si、InP等半导体材料对10.6 μm波长激光的吸收系数随温度的升高而增大,这导致实验时容易产生热致破坏,损伤基片。在分析热致破坏的产生机理后,提出了在聚焦激光束照射下,曝光区温度的数值计算方法。计算结果表明,在半导体基片初始温度为室温时,以恒定功率的激光束照射基片,曝光区温度不能稳定在扩散试验需要的温度范围。在此基础上,提出了预热基片及对曝光区温度进行实时控制等抑制热致破坏的方法,有效地克服了这一困难。这对于用激光微细加工制作出高性能的单片光电集成电路(OEICs)器件有重要意义。

利用1.06 μm脉冲Nd:YAG激光,以含Zn的固态杂质源在化合物半导体GaAs基片上进行诱导扩散,作出了P-N结。获得了亚微米的扩散结结深及1020 cm-3量级的表面掺杂浓度,并利用二次离子质谱仪对扩散样品进行成分的逐层扫描分析,研究了结深和掺杂浓度与辐照激光脉冲数、单脉冲激光能量密度的关系。

用含Zn的固态杂质源,在化合物半导体GaAs基片上进行了连续波(CW)10.6 μm激光诱导扩散,做出了P-N结。分别利用扫描电子显微镜和二次离子质谱仪对扩散样品进行扩散区形貌分析和杂质分布研究,给出了结深xj、杂质浓度分布C(x,t,T)等性能参数和扩散时间t、温度T等工艺参数之间的关系,获得了亚微米的扩散结结深及10 20 cm -3量级的表面掺杂浓度。