论文摘要
单片光电集成器件（OEICS）是将光器件和电器件两种性能、结构完全不同的器件集成在同一衬底上,需要解决光电兼容的问题,因此至今尚未完全实用化。激光微细加工技术具有“低温处理”、“局域升温”的独特优势,将该技术用于单片OEICS的制做,有利于解决其中的光电兼容难题。本文主要工作就是围绕单片OEICS的激光微细加工技术展开的,主要研究如下几个方面的内容:第一:研究了激光微细加工中的精确对准问题,提出了相应的解决方法1) 提出了测温系统对激光微细加工区的纵向精确对准的方法;2) 提出了不可见的激光焦斑和激光微细加工微小窗口区精确对准的 方法,设计了相应的工艺装置。较好的满足了激光微细加工工艺的 要求;3) 解决了用二次离子质谱仪测量激光诱导扩散杂质浓度分布时刻蚀 区和微小扩散区的对准问题。根据二次离子质谱仪（SIMS）的工作原理,通过制做专门的扩散样品,实现了刻蚀区和扩散区的对准。第二:设计了激光微细加工中微小区域温度分布的计算机测量系统。实现了测温系统和热斑中心的横向对准。第三:在激光诱导扩散中,扩散系数D与温度T 成指数关系,因而T 的微小波动变化就会引起扩散系数D 的巨大变化,并进而对杂质浓度分布及p ? n结性能产生重大影响。在实验中,我们发现测温系统的调焦状况对温度测量的准确性和温度分辨率都有较大的影响,在被测高温区面积较小时,影响尤为严重。本论文通过理论计算分析了调焦对温度测量的影响,并根据使用的测温系统提出了有效的调焦方法。第四:通过SIMS对样品的分析,提出了一个测量扩散区只在μm量级或10μm量级范围内的杂质浓度分布的方法。首先利用光刻的方法在基片表面标识出扩散窗口,然后进行激光诱导处理。用SIMS 对制成的扩散样品定量分析,通过扫描探针显微镜测量刻蚀深度,由此实现了微小扩散区掺杂浓度-深度分布的研究。这种用SIMS 测量微小扩散区浓度分布的方法目前还未见报道。
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第一章 引言1.1 研究背景及意义1.2 OEICs 国内外相关的研究动态1.3 本文的主要工作第二章 激光微细加工技术2.1 激光微细加工2.1.1 激光辅助掺杂2.1.2 激光退火2.1.3 激光淀积2.1.4 激光腐蚀2.2 国内外半导体激光微细加工技术的进展第三章 平面型 InGaAs/InP PIN PD 的激光微细加工制作3.1 InGaAs 材料3.1.1 InGaAs 物理特性3.1.1.1 晶格结构3.1.1.2 晶格常数3.1.1.3 禁带宽度3.2 InGaAs/InP PIN PD3.2.1 InGaAs/InP PIN PD 结构3.2.2 探测器的性能参数3.2.2.1 量子效率和响应度3.2.2.2 暗电流3.2.2.3 频率响应3.3 激光微细加工技术制作光探测器的工艺流程3.3.1 光探测器的工艺流程第四章 激光诱导扩散4.1 扩散过程的理论基础4.1.1 扩散机制4.1.2 扩散杂质浓度分布4.2 激光诱导扩散的试验工艺4.2.1 试验装置4.2.2 试验步骤4.3 计算机温度测量系统4.3.1 电路设计4.3.2 软件设计4.4 激光微细加工过程中的对准技术4.4.1 激光焦斑和扩散区的精确对准4.4.2 辐射测温系统和基片上微小热斑的对准4.4.2.1 横向对准4.4.2.2 纵向对准4.4.3 对准实验结果4.4 激光诱导扩散结果讨论第五章 激光微细加工中辐射测温系统的调焦5.1 激光微细加工区温度测量的原理5.1.1 辐射测温法进行温度不接触测量5.1.2 激光微细加工区非接触测温装置和原理5.2 调焦误差对温度测量的影响5.3 系统调焦的方法5.3.1 粗调5.3.2 修正5.3.3 微调5.4 结论第六章 二次离子质谱分析6.1 二次离子的发展及应用6.1.1 SIMS 的研究和应用6.1.1.1 元素及同位素的分析6.1.1.2 颗粒物微分析研究6.1.1.3 团簇、聚合物分析及生物学方面的研究6.2 SIMS 的原理和仪器结构6.2.1 原理6.2.2 仪器结构6.2.3 SIMS 的特点6.3 SIMS 主要功能6.3.1 质谱分析6.3.2 深度剖析6.3.3 二次离子成像6.4 SIMS 分析中刻蚀区与扩散区的对准方法研究6.5 SIMS 试验分析结果6.5.1 样品制备6.5.2 SIMS 测量6.5.3 杂质浓度分析第七章 结论致谢参考文献个人简历发表或被录用的论文
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