專利名稱：光電導(dǎo)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外延生長(zhǎng)型半導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
為了通過激光脈沖產(chǎn)生皮秒(picosecond)或者亞皮秒(sub picosecond)級(jí)電瞬態(tài)，需要使用特殊加工過的半導(dǎo)體，最合適的為 低溫生長(zhǎng)型GaAs (LT-GaAs)。基于這種材料的光電導(dǎo)開關(guān)能夠?qū)?短激光脈沖做出快速響應(yīng)并且當(dāng)被配置為脈沖發(fā)生器時(shí)能夠產(chǎn)生快速 的電瞬態(tài)。它還可以配置成采樣門以對(duì)未知電波的短暫的(皮秒級(jí)) 片段進(jìn)行采樣和測(cè)量。通過順序采樣組成電波的所有片段來重建和顯 示電波形狀，這是采樣示波器的本質(zhì)。采樣門越快，電波就可以更快 地被測(cè)量。輻射損傷的藍(lán)寶石上硅也可以用作光電導(dǎo)開關(guān)的基底半導(dǎo) 體，盡管它比LT-GaAs的光電導(dǎo)特性差。良好的開關(guān)效率的條件是激 光的波長(zhǎng)在半導(dǎo)體中被強(qiáng)烈吸收。對(duì)于GaAs，意味著880nm或更短 的波長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)著與GaAs能帶隙、即1.42eV相等的光子能量。大于 880nm的波長(zhǎng)穿過半導(dǎo)體而不被顯著吸收。
對(duì)于強(qiáng)烈吸收的需求源于需要所有光生電子-空穴對(duì)(栽流子) 位于光電導(dǎo)間隙的高電場(chǎng)區(qū)域。形成的深于該區(qū)域的載流子對(duì)光電導(dǎo) 過程沒有太大作用。電場(chǎng)的深度約為形成光電導(dǎo)開關(guān)的電極間距 (0.50~2.0nm)大小，盡管最強(qiáng)的電力線是在該表面的第一個(gè)微米之 內(nèi)的那些電力線。確實(shí)有在GaAs(及硅)中的吸收良好的飛秒(femtosecond) (10畫 "5s)脈沖激光器，并在以往25年中被用來產(chǎn)生皮秒和亞皮秒電脈沖。 這種激光器中最常見的一種為Ti:藍(lán)寶石(在800nm激發(fā))，其體積 大，是水冷卻的，且購買和維護(hù)昂貴。它們還不能利用光纖放大器進(jìn) 行放大，在該波長(zhǎng)下的光纖元件難以制造(如果不是不可能的話)， 需要使用自由空間的光學(xué)裝置來替代。
理想的光源是與其他電信部件兼容且可以用一般半導(dǎo)體泵激光 器直接泵激的光源。它具有充分寬的發(fā)射波段以支持飛秒級(jí)脈沖。它 還具有適合光纖放大的波長(zhǎng)。此外還省電，是空氣冷卻的，緊湊且合 乎Telcordia規(guī)格的免維護(hù)，且工作壽命長(zhǎng)。新的電信激光技術(shù)已經(jīng) 給出這樣兩種根據(jù)工作波長(zhǎng)劃分的激光器。它們分別是工作在1550nm 的Er:玻璃激光器和工作在1060nm的Nd:玻璃激光器或者鐿激光器。 這些波長(zhǎng)在GaAs中產(chǎn)生接近零的光電流。為了利用這些新的光源需 要開發(fā)一種新的半導(dǎo)體使之適合這些波長(zhǎng)。
利用這些波長(zhǎng)中的任何一個(gè)意味著半導(dǎo)體的能帶隙必須小于等 于該激光的光子能量。1060nm和1550nm的能帶隙大約分別為1.15eV 和0.8eV。作為在電信產(chǎn)業(yè)通常所用的半導(dǎo)體，生長(zhǎng)于InP上的 In0.53Ga。.47As的能帶隙為0.77eV并強(qiáng)烈吸收直至1650nm的光。然而， 問題在于這樣的半導(dǎo)體如同所有縮小能帶隙半導(dǎo)體一樣，在配置為光 電導(dǎo)開關(guān)時(shí)受到嚴(yán)格限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體而言是一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如光電導(dǎo)開關(guān)，包括 GaAs或者InP襯底；生長(zhǎng)于襯底上的Ii^Ga^As外延層，其中x大于 約0.01且小于約0.53:和在InxGa^As外延層上生長(zhǎng)的作為罩層(cap layer)的更寬能帶隙的外延層。
所述開關(guān)使利用波長(zhǎng)大于例如880nm的亞皮秒激光器來產(chǎn)生和/ 或采樣亞皮秒電脈沖成為可能。
InxGaLxAs層的厚度約為0.1~2.0jun，更寬能帶隙的外延罩層的
6厚度可以為約50 1000A。更寬能帶隙的外延罩層可以是InP?；蛘撸?軍層也可以是化學(xué)定量的GaAs或者非化學(xué)定量的GaAs、化學(xué)定量的 AlGaAs或者非化學(xué)定量的AlGaAs、或者化學(xué)定量的InAlAs或非化 學(xué)定量的InAlAs。非化學(xué)定量的外延層通常在比通常生長(zhǎng)化學(xué)定量的 外延層所需溫度低數(shù)百度的溫度下生長(zhǎng)。開關(guān)10在外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)后進(jìn)行原地(in-situ )或非原地(ex-situ ) 后退火加工。后退火溫度范圍可以為約400 700。C，后退火持續(xù)時(shí)間 范圍為約5~30分鐘。該開關(guān)除一小塊區(qū)域或臺(tái)面結(jié)構(gòu)不被刻蝕之外可以被圖案化并 向下刻蝕至襯底，其形狀基本為直徑范圍為約10~100jim的圓形。在 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上，除在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上表面中心限定了窗口的區(qū)域之外，淀積電絕緣且限光的電介質(zhì)膜。電介質(zhì)膜中的限光窗口形狀大致 為圓形且比臺(tái)面結(jié)構(gòu)頂部的直徑小。例如電介質(zhì)膜的直徑范圍約為 5~90jim?？梢栽陔娊橘|(zhì)膜上淀積具有兩個(gè)薄膜電極的電接觸，兩個(gè) 電極之間具有間隙，所述間隙被設(shè)置為使間隙和每個(gè)電極的部分在電 介質(zhì)膜窗口內(nèi)并與臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂部半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面相接觸。兩個(gè)電極 之間的半導(dǎo)體表面涂敷有抗反射涂層。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)在兩個(gè)電極之間施加電偏置時(shí)，開關(guān)產(chǎn)生 脈沖的、或正弦變化的電信號(hào)，光脈沖或者正弦變化的光信號(hào)入射于 該間隙并在光電導(dǎo)間隙中激勵(lì)栽流子?？梢詫?duì)兩個(gè)電極連接電輻射天 線，以使帶寬在亞太赫茲(subterahertz)至太赫茲(terahertz)之間 的電信號(hào)通過天線輻射。在其他的實(shí)施方式中，將來自脈沖的或正弦 變化的電信號(hào)波形的電壓施加在兩個(gè)電極之間，光脈沖或正弦變化的 光信號(hào)可以入射于間隙并在光電導(dǎo)間隙內(nèi)激勵(lì)栽流子以測(cè)量電信號(hào)波 形。可以對(duì)兩個(gè)電極連接接收天線，以使亞太赫茲至太赫茲帶寬內(nèi)的 電信號(hào)波形通過接收天線耦合至光電導(dǎo)間隙。襯底一側(cè)可以涂敷抗反 射涂層，光線從襯底一側(cè)進(jìn)入以在光電導(dǎo)間隙中激勵(lì)栽流子。更多的特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明和權(quán)利要求中予以闡明。


圖1為方塊電阻隨InGaAs中銦(In)濃度的增加而遞減的示意圖。
圖2表示吸收曲線。
圖3為本發(fā)明實(shí)施方式的光電導(dǎo)開關(guān)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管看上去在功能上與光電二極管相似，但光電導(dǎo)開關(guān)在以下幾 個(gè)主要方面上是不同的
1. 光電導(dǎo)開關(guān)的響應(yīng)時(shí)間可以主要由半導(dǎo)體的栽流子壽命決定 而不是像光電二極管那樣由所施加的依賴于幾何形狀的電場(chǎng)決定。這 意味著具有l(wèi)jim大小的間隙的光電導(dǎo)開關(guān)可以具有亞皮秒的壽命，而 類似結(jié)構(gòu)的光電二極管的響應(yīng)時(shí)間為數(shù)皮秒。這還意味著其響應(yīng)時(shí)間 不依賴于所施加的電場(chǎng)。具有快的栽流子壽命且在間隙上施加有l(wèi)mV 偏置的光電導(dǎo)體與具有1V偏置的光電導(dǎo)體的響應(yīng)時(shí)間相同。
2. 跨光電導(dǎo)開關(guān)的施加電場(chǎng)影響所產(chǎn)生的光電流量。與此相反， 跨光電二極管的電壓對(duì)光電流量幾乎沒有影響。因此，當(dāng)光電導(dǎo)開關(guān) 被配置為采樣門時(shí)，可用于采樣電波形(即測(cè)量電流)。
3. 與光電二極管本質(zhì)上為單極器件不同，光電導(dǎo)開關(guān)為雙極器 件且可以同等地產(chǎn)生和采樣兩種極性的電信號(hào)。
有以下三個(gè)特征可以設(shè)定超快光電導(dǎo)開關(guān)的性能。
1. 響應(yīng)時(shí)間-主要由電極的RC時(shí)間常數(shù)和半導(dǎo)體栽流子的壽 命決定。響應(yīng)時(shí)間決定開關(guān)的帶寬。
2. 響應(yīng)度-由高電場(chǎng)階段吸收的光量、半導(dǎo)體的遷移率以及跨 光電導(dǎo)間隙的串聯(lián)電阻決定。當(dāng)光電導(dǎo)開關(guān)用作脈沖發(fā)生器時(shí)，響應(yīng) 度決定最大脈沖幅度；當(dāng)用作采樣門如太赫茲接收器時(shí)，決定最大信 號(hào)大小。
3. 暗電流-主要由半導(dǎo)體的電阻率和金屬-半導(dǎo)體勢(shì)壘決定。 當(dāng)開關(guān)用作采樣門時(shí)暗電流最有意義且決定其噪聲容限。GaAs是用于超快光電導(dǎo)開關(guān)的理想宿主半導(dǎo)體。當(dāng)在所謂非化 學(xué)定量的條件下在GaAs襯底上生長(zhǎng)GaAs外延層時(shí)，所生成的層稱 為低溫生長(zhǎng)GaAs或者LT-GaAs。它可以具有亞皮秒的壽命，響應(yīng)度 接近光電二極管(~0.1 A/W)，而暗電流在1 nA (10_9A)范圍內(nèi)。 要注意的是，包括GaAs的大多數(shù)半導(dǎo)體的本征栽流子壽命在約1~ 10ns附近。僅當(dāng)加入摻雜劑、雜質(zhì)或者其他陷阱機(jī)制后，載流子的壽 命會(huì)下降至期望的皮秒或者亞皮秒時(shí)間量級(jí)。
通常，摻雜劑以降低半導(dǎo)體的電阻率為代價(jià)來減小響應(yīng)時(shí)間，從 而導(dǎo)致暗電流水平的增大，GaAs即是如此。在非常規(guī)的低溫下生長(zhǎng) 外延層會(huì)對(duì)GaAs晶格導(dǎo)入過剩的砷并減小半導(dǎo)體的響應(yīng)時(shí)間。但也 有降低其電阻率的負(fù)面影響。僅當(dāng)GaAs在接著被退火(接近其正常 生長(zhǎng)溫度)后，過剩的砷開始形成納米級(jí)大小的沉淀物，將半導(dǎo)體的
電阻率恢復(fù)至其高值。響應(yīng)時(shí)間在此繼發(fā)的工藝之后恰巧保持亞皮秒 級(jí)。
如前所述，存在這樣的半導(dǎo)體，它強(qiáng)烈吸收1550nm的波長(zhǎng)，更 精確的說其邊緣接近1650nm。這種材料為外延生長(zhǎng)型Ino.53Ga。.47As， 且以晶格匹配的方式生長(zhǎng)在InP襯底上。注意，向GaAs導(dǎo)入In以形 成InxGai_xAs導(dǎo)致晶格常數(shù)增大。53%的In導(dǎo)致外延層晶格增大約 3.8%以與InP襯底的晶格匹配，但這樣就無法與GaAs襯底匹配，導(dǎo) 致嚴(yán)重的陰影線(Crosshatch)和其他問題。總之，在正常生長(zhǎng)條件 下，生長(zhǎng)于GaAs襯底上的厚度為lum的Ii^Ga^As,其中x>10% , 會(huì)導(dǎo)致上表面被可見地粗糙化，難以制造微米結(jié)構(gòu)。InP的晶格常數(shù) 恰好與In0.53Ga0.47As匹配，這就是用53% In濃度的原因。In0.53Ga0.47As 多年以來成為用于電信光電檢測(cè)器的主流半導(dǎo)體。盡管非常理想地適 用于檢測(cè)器應(yīng)用，但由于其本質(zhì)上電阻率低，導(dǎo)致高泄漏電流以及高 采樣噪聲，因此Ino.53Gao.47As并不很適用于光電導(dǎo)開關(guān)。圖1給出了 方塊電阻隨InGaAs中In濃度增加而減小的示意圖。隨著In濃度從0 %增大至53 % ，方塊電阻大小急劇下降約八個(gè)數(shù)量級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明關(guān)注于與1060nm的光匹配良好的In濃度、即約22%或者In .22Ga。.78As (見圖2)，而不是電阻率低至不穩(wěn)定點(diǎn) 的In0.53Ga().47As。參見圖3，示出了實(shí)施了本發(fā)明主旨的光電導(dǎo)開關(guān) 并被標(biāo)記為10，并示出了與入射激光脈沖11的相互作用。作為其主 要部件，開關(guān)包括襯底14;外延層12,例如生長(zhǎng)于襯底上的InxGai_xAs 外延層，其中x大于約0.01且小于約0.53;以及軍層16。外延層12 是在GaAs襯底14上的非匹配地生長(zhǎng)的晶格，盡管還可以是在1nP上 的非匹配地生長(zhǎng)的晶格。在某種實(shí)施方式中，在生長(zhǎng)Inu2Ga。.78As吸 收層12后生長(zhǎng)薄(500A)的GaAs軍層16。 GaAs比In0.22Ga0.78As 的能帶隙更寬，當(dāng)設(shè)置于Ino.22Ga。.78As層12和金屬接觸18之間時(shí)， 起減小暗電流的勢(shì)壘作用。軍層16足夠薄以不阻礙光生電荷的傳輸。 對(duì)于沒有強(qiáng)電場(chǎng)的應(yīng)用，比如當(dāng)開關(guān)10用作采樣門時(shí)，更寬能帶隙的 軍層16可能成為電荷傳輸?shù)恼系K。電子和空穴難以克服如此大的能帶 隙差，尤其當(dāng)光信號(hào)較弱時(shí)。但是，根據(jù)本發(fā)明，光脈沖強(qiáng)度通常較 高(~109W/CnT2)，這有助于降低光電導(dǎo)門激發(fā)時(shí)的能帶隙的不連續(xù)。
正如用In。.22Gao.78As那樣，GaAs罩層16是非晶格匹配地生長(zhǎng)的，但 足夠薄以將表面粗糙度降低之最小程度或者消除。
這樣，看上去與常規(guī)思路相反，在GaAs襯底上直接生長(zhǎng) In0.22Gao.78As，尤其是厚度達(dá)lfim的層。大的不匹配遠(yuǎn)足以導(dǎo)致晶格 松弛和顯著的表面粗槌度。正如用LT-GaAs那樣，生長(zhǎng)LT-In-o.22Gae.78As的工藝顯著地增加了晶，中的砷的含量，超過在化學(xué)定量 的生長(zhǎng)條件下的量多達(dá)1%。(注意LT-In0.22Ga0.78As有時(shí)寫作In0.22_ Ga0.78As:As,盡管這只是提及雜質(zhì)的導(dǎo)入而并不指后退火工藝)。容易 想到過剩的砷與因22%的In濃度導(dǎo)致的增大的晶格常數(shù)相結(jié)合只會(huì) 相對(duì)于GaAs襯底進(jìn)一步地對(duì)外延層施加應(yīng)力。恰好，過剩的砷的導(dǎo) 入不會(huì)加劇不匹配的問題，實(shí)際上緩解了外延層的應(yīng)力?？梢酝茰y(cè)， 因?yàn)樵谌绱说蜏叵碌挠邢薜腎H族遷移率或/和減小的錯(cuò)合的滑移，所 以既不會(huì)發(fā)生通常的粗糙化也不會(huì)出現(xiàn)陰影線。不管顯微機(jī)制如何， 其結(jié)果是外延層在顯微鏡下看上去是平滑的。
開關(guān)10的生長(zhǎng)步驟如下使用3英寸的具備外延的GaAs (或者InP)襯底14。如果使用GaAs襯底，則首先生長(zhǎng)未有意摻雜的化學(xué) 定量的GaAs層以穩(wěn)定表面。如果使用InP襯底，則首先生長(zhǎng)晶格匹 配的、未有意摻雜的InAlAs層。然后將溫度降低至170。C并生長(zhǎng)In0.22_ Ga0.78As外延層12。在各種實(shí)施方式中，使用圖2中的數(shù)據(jù)設(shè)定In的 量。顯然根據(jù)這些曲線，為了提供有用的吸收，至少采用10。/。的In。 選擇22%作為在1064nm使用的起始點(diǎn)，盡管更高百分比的In會(huì)進(jìn) 一步增加吸收并更加靈敏。對(duì)于高于27。/。的In濃度，InP襯底的應(yīng)力 比GaAs小。如果發(fā)現(xiàn)對(duì)于給定的光電導(dǎo)應(yīng)用，較高的暗電流幾乎不 成為問題，那么In的量可以增加至30~40%。 一旦Ino,22Ga。.78As層 12生長(zhǎng)至期望的厚度，則生長(zhǎng)罩層16。軍層16可以包括化學(xué)定量的 GaAs、非化學(xué)定量的GaAs(LT-GaAs) 、 AlGaAs、 InAlAs、或者InP， 以定義少數(shù)化合物。其厚度可以為少數(shù)單層至>10001。 一旦生長(zhǎng)了罩 層16，將外延結(jié)構(gòu)在600。C進(jìn)行后退火約1~30分鐘，視栽流子壽命 以及用戶期待的電阻率而定。短時(shí)間的后退火導(dǎo)致了更快的栽流子壽 命但降低了電阻率(即增加了暗電流)。長(zhǎng)時(shí)間的后退火延緩載流子 壽命。在后退火后，從反應(yīng)器中取出3英寸晶片并開始微細(xì)制造。
為了進(jìn)一步降低暗電流，將LT-In^GacusAs刻蝕成臺(tái)面結(jié)構(gòu)并 采用苯并環(huán)丁烯(BCB) 20以進(jìn)一步減小泄漏電流(參見圖3)。除 減小暗電流夕卜，從表面去除不需要的Ino.22Ga。.78As:As以保證該外延層 中不出現(xiàn)自由栽流子，這種自由栽流子在傳播通過村底14并耦合至天 線時(shí)會(huì)吸收太赫茲信號(hào)。電接觸18是由設(shè)在BCB上方的間隙所分隔 開的兩個(gè)電極，該間隙位于In。.22Gao.78As臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂部。在金屬化 后，臺(tái)面結(jié)構(gòu)區(qū)域可以涂敷抗反射涂層。然后電極18的對(duì)面一端電連 接至系統(tǒng)中的其他器件。當(dāng)開關(guān)10用作皮秒/太赫茲發(fā)生器時(shí)，可以 對(duì)其施加偏置，當(dāng)開關(guān)10用作采樣門或者混合器時(shí)，可以使用放大器。
根據(jù)應(yīng)用的不同，InxGa^As層12的厚度范圍可以在約0.1 ~ 2.0nm的范圍。在某些實(shí)施方式中，在InxGa^As層生長(zhǎng)期間，襯底 14的溫度范圍可以在約125 225。C之間以使生長(zhǎng)工藝非化學(xué)定量化 以及富砷化。更寬能帶隙的外延軍層16的厚度可以在約50~1000A的范圍。 在各種實(shí)施方式中，更寬能帶隙的外延罩層可以是在約125 225。C的 溫度范圍生長(zhǎng)的化學(xué)定量的GaAs或者非化學(xué)定量的GaAs、化學(xué)定量 的AlGaAs或者非化學(xué)定量的AlGaAs、或者化學(xué)定量的InAlAs或者 非化學(xué)定量的InAlAs。
在某些實(shí)施方式中，在外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)后對(duì)開關(guān)10進(jìn)行原地 (in-situ )或者非原地(ex-situ )的后退火。后退火溫度可以在約400 ~ 700'C的范圍，后退火持續(xù)時(shí)間在約5~30分鐘的范圍。
除了一小塊區(qū)域或者臺(tái)面結(jié)構(gòu)不被刻蝕外，開關(guān)可以被圖案化并 向下刻蝕至襯底。臺(tái)面結(jié)構(gòu)形狀大致為圃形，其直徑范圍為約10~ 100fim。在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面上，除在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上表面中心限定了窗 口的區(qū)域之外，可以淀積電絕緣且限光的電介質(zhì)膜。在某些實(shí)施方式 中，電介質(zhì)膜中的限光窗口形狀大致為圓形且比臺(tái)面結(jié)構(gòu)頂部的直徑 小。例如，在特定實(shí)施方式中，電介質(zhì)膜的直徑范圍約為5~90fim。 可以在電介質(zhì)膜上淀積具有兩個(gè)薄膜電極的電接觸，兩個(gè)電極之間具 有間隙，所述間隙被設(shè)置為使間隙和每個(gè)電極的部分在電介質(zhì)膜窗口 內(nèi)并與臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂部半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面相接觸。兩個(gè)電極之間的半導(dǎo) 體表面可以涂敷有抗反射涂層。
在一些實(shí)施方式中，當(dāng)在兩個(gè)電極之間施加電偏置時(shí)，所述結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生脈沖的、或正弦變化的電信號(hào)，光脈沖或者正弦變化的光信號(hào)入 射于該間隙并在光電導(dǎo)間隙中激勵(lì)載流子?？梢詫?duì)兩個(gè)電極連接電輻 射天線，以使帶寬在亞太赫茲(subterahertz)至太赫茲(terahertz) 之間的電信號(hào)通過天線輻射。將來自脈沖的或正弦變化的電信號(hào)波形 的電壓施加在兩個(gè)電極之間，光脈沖或正弦變化的光信號(hào)可以入射于 間隙并在光電導(dǎo)間隙內(nèi)激勵(lì)載流子以測(cè)量電信號(hào)波形?？梢詫?duì)兩個(gè)電 極連接接收天線，以使亞太赫茲至太赫茲帶寬內(nèi)的電信號(hào)波形通過接 收天線耦合至光電導(dǎo)間隙。襯底一側(cè)可以涂敷抗反射涂層，光線從襯 底一側(cè)進(jìn)入以在光電導(dǎo)間隙中激勵(lì)栽流子。
對(duì)本發(fā)明已經(jīng)通過具體實(shí)施方式
進(jìn)行了說明，這些實(shí)施方式僅用作范例，并不解釋為對(duì)由所附的本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍的限 制。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括 GaAs或InP襯底；生長(zhǎng)于襯底上的InxGa^As外延層，其中x大于0.01小于0,53; 在InxGai_xAs外延層上生長(zhǎng)的作為罩層的更寬能帶隙的外延層。
2. 權(quán)利要求l中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述IiixGa^As的厚度范圍為0.1至2.0jun。
3. 權(quán)利要求l中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，在In,GaLxAs生長(zhǎng)期間襯底的溫度范圍在125至225。C之間以使 生長(zhǎng)工藝非化學(xué)定量的化以及富砷化。
4. 權(quán)利要求l中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述更寬能帶隙的外延罩層的厚度范圍為50至1000A。
5. 權(quán)利要求l中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述更寬能帶隙的外延革層為在溫度范圍為125至225"之間的溫度下生長(zhǎng)的化學(xué)定量的GaAs或者非化學(xué)定量的GaAs。
6. 權(quán)利要求l中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述更寬能帶隙的外延罩層為在溫度范圍為125至225"之間的溫度下生長(zhǎng)的化學(xué)定量的AlGaAs或者非化學(xué)定量的AlGaAs。
7. 權(quán)利要求l中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述更寬能帶隙的外延軍層為在溫度范圍為125至225t:之間的溫度下生長(zhǎng)的化學(xué)定量的InAlAs或者非化學(xué)定量的InAlAs。
8. 權(quán)利要求l中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述更寬能帶隙的外延罩層為InP。
9. 權(quán)利要求l中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 在外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行in-situ或ex-situ后退火加工。
10. 權(quán)利要求9中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述后退火溫度范圍為400至700°C。
11. 權(quán)利要求l中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，上述后退火持續(xù)時(shí)間為5至30分鐘。
12. 權(quán)利要求l中記栽的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 除一小區(qū)域或者臺(tái)面結(jié)構(gòu)不刻蝕外，結(jié)構(gòu)可以向下至襯底進(jìn)行成型和刻蝕。
13. 權(quán)利要求12中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的形狀基本為圓形。
14. 權(quán)利要求13中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的直徑范圍為10至100nm。
15. 權(quán)利要求14中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 除在其一區(qū)域內(nèi)界定一位于臺(tái)面結(jié)構(gòu)上表面中心的窗口外，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上淀積電絕緣、限光的介質(zhì)膜。
16. 權(quán)利要求15中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述絕緣膜中的限光窗口形狀為圓形且比臺(tái)面結(jié)構(gòu)的上面直徑小
17. 權(quán)利要求16中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述絕緣膜中的窗口直徑范閨為5至90nm。
18. 權(quán)利要求17中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 上述結(jié)構(gòu)還包含在介質(zhì)膜上淀積的具有兩個(gè)薄膜電極的電接觸，其間有間隙，放置方式為間隙和每個(gè)電極部分在介質(zhì)膜窗口內(nèi)并與臺(tái) 面結(jié)構(gòu)的軍層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上表面相接。兩個(gè)電極之間的半導(dǎo)體表面覆蓋抗反射涂層。
19. 權(quán)利要求18中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 兩個(gè)電極之間的半導(dǎo)體表面覆蓋抗反射涂層。
20. 權(quán)利要求18中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 當(dāng)在兩個(gè)電極之間施加電偏置時(shí)，開關(guān)產(chǎn)生脈沖和正弦變化的電信號(hào)，光脈沖或者正弦變化光信號(hào)入射至其間隙并激發(fā)光電導(dǎo)能帶隙 的載流子。
21. 權(quán)利要求18中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 還包含電連接至兩個(gè)電極的輻射天線，帶寬在亞太赫和太赫之間的電信號(hào)通過天線發(fā)射。
22. 權(quán)利要求18中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 將來自脈沖或正弦變化的電信號(hào)施加至兩個(gè)電極，光脈沖或正弦變化光信號(hào)入射至其間并激發(fā)光電導(dǎo)能帶隙內(nèi)的載流子以測(cè)量電信號(hào) 波形。
23. 權(quán)利要求22中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 還包含電連接至兩個(gè)電極的接收天線，亞太赫至太赫帶寬內(nèi)的電信號(hào)波形通過接收天線耦合至光電導(dǎo)間隙。
24. 權(quán)利要求18中記載的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中， 襯底側(cè)涂敷抗反射涂層，光線自襯底側(cè)進(jìn)入以激發(fā)光電導(dǎo)間隙中的栽流子。
全文摘要
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含GaAs或InP襯底；生長(zhǎng)于襯底上的In_xGa_1-xAs外延層，其中x大于約0.01且小于約0.53；以及在In_xGa_1-xAs外延層上生長(zhǎng)的作為罩層的更寬能帶隙的外延層。
文檔編號(hào)H01L31/09GK101313412SQ200580041877
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者斯蒂文·L·威廉姆森, 羅伯特·N·薩克斯, 馬修·M·加茲維耶基 申請(qǐng)人:派克米瑞斯有限責(zé)任公司