Page 24 - CSC_issue1_2019_eMag.pdf

技术 | Technology – III-V与硅集成

应用纵横比捕获技术，从而开辟了新的领域，并 化沟槽图案化晶圆的 III-V 族成核和预清洁步骤。
在纳米尺度上实现了形成纳米脊形的令人惊奇的
控制能力。 激光器的优势
纵横比捕获的有效性通过环形明场扫描透射 纳米脊形线令人印象深刻的均匀性，光滑的
电子显微镜获得的图像得以显示（参见图 2）。该 表面形态和几百纳米宽度脊形的组合有助于生产
技术揭示了可以看到为暗的模糊线的穿透位错限 纳米脊形激光器，其中纳米脊形用作光波导。我
制在沟槽内，而氧化物图案顶部的 GaAs 纳米脊 们与根特大学合作开发出了这样的器件。它具有
形材料中则没有这些缺陷。 在（001）纳米脊形面上压应变生长的 In 0.2 Ga 0.8 As/
我们目前正在探索采用其他计量技术，以便 GaAs 多量子阱 ；晶格匹配的 In 0.49 Ga 0.51 P 覆盖层，
可以更好地进行缺陷数据统计。到目前为止，我 环绕整个纳米脊形，确保载流子限制并提供表面
们得到一个非常强烈的实验迹象，对于 300 纳米 钝化。
深，宽度为 100 纳米或更小的沟槽，位错捕获会 我们位于 60nm 宽沟槽顶部的器件层堆叠的
极其有效。然而，沿着纳米脊形的长度方向，我 横截面扫描电子显微镜成像，突出展示了从脊形
们可以看到面缺陷，例如每隔几微米的微型孪晶。 到脊形的令人印象深刻的连续性（见图 3（a））。
为了消除这些缺陷，我们正在投入大量精力来优 波导脊形周围的 InGaP 帽层易于识别，并且可以

纳米脊形工程

采用适当的沉积条件以及利用不同面的生长速率差 失，所以纳米脊形的形状是由较低生长速率的面来定义的。
异，是 III-V 族纳米脊形工程的关键。当自支撑的纳米脊 横截面扫描电子显微镜图像显示出不同生长条件的影
形从沟槽中生长出来时，它包含多个面，暴露出不同的 响，如下图所示。在（a）中形成的沟槽是由于 {111}Ga
III-V 族表面结构。例如，当 GaAs 在具有 V 形 {111} 硅 面上具有非常高的 GaAs 生长速率，（001）面上具有中等
表面的沟槽中生长时，它们通常显示为具有镓终端的顶 生长速率，而{110}和{111}上有非常低的沉积速率所导致。
部 {111}Ga 和砷终端的底部 {111}As 纳米脊形平面的极 由于这些条件，纳米脊形发展成具有高纵横比的矩形。
性。对于 {110} 和（001）上的表面结构，情况会明显不同。 对于结构（b），（c）和（d），条件已改变为以不同的
不同面上的表面重构通过 MOCVD 生长条件决定， 方式操纵生长速率的层次（注意图中红色箭头的大小表示
例如生长温度，反应器压力，前体分压和气相比。任何面 不同面上生长速率的强度）。对于结构（b），（001）面消失，
的生长速率都是通过前体的扩散长度以及吸附和解吸速率 而（c）中 {110} 面消失，而在（d）中 {111}Ga 和 {110}
来决定。改变沉积条件会增加某些面上的生长速率，同时 面消失。这些条件中每个都产生独特的纳米脊形形状。不
使其它面上的生长速度减慢，并最终控制纳米脊形的几何 同的形状可能对于将不同类型的 III-V 族器件与硅晶圆的
形状。由于具有最高生长速率的面随着沉积时间会快速消 集成更有利。

不同MOCVD生长条件下，沉积的GaAs纳米脊形的横截面扫描电子显微镜图像，而相应的草图表明不同的生长速率层次。每个红色箭头的大小表示特定面上的
生长速率（箭头越大，GaAs生长速率越高）。

22 化合物半导体 2019年第1期 www.compoundsemiconductorchina.net