DE3709302C2 - Monolithisch integrierte Senderanordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Monolithisch integrierte Senderanordnung sowie Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterschichtenaufbau und ein Verfahren zur Herstellung einer monolithisch integrierten Senderanord
nung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 11.
Optische Senderanordnungen gemäß der Erfindung sind für Meß- oder
Nachrichtenübertragungssysteme geeignet.
Aus der GB 2 044 532 A sowie aus
Appl. Phys. Lett. 43 (1983) 345-347, IEEE
J. of Quantum Electronics QE-16 (1980) 390-391 und IEEE Electron
Device Lett. EDL-3 (1982) 305-307 sind monolithisch integrierte
Senderanordnungen aus Laser bzw. LED und MESFET bekannt. Diese
optischen Senderanordnungen haben den Nachteil, daß sie lange
Schaltzeiten und hohe Rauschzahlen besitzen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiterschichtenaufbau für eine schnell
schaltende und rauscharme, monolithisch integrierte Senderschal
tung anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 und 11 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestal
tungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu ent
nehmen.
Ein erster Vorteil der Erfindung liegt in der Kombinationsmög
lichkeit eines optischen Senders, vorzugsweise Laser oder LED,
und eines schnellschaltenden, rauscharmen Feldeffekttransistors,
vorzugsweise HEMT (High Electron Mobility Transistor).
Ein zweiter Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf
einem Substrat Halbleiterstrukturen für den optischen
Sender und den HEMT übereinander aufgewachsen sind; da
durch können die Halbleiterstrukturen des optischen Senders
und HEMT separat optimiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Halbleiterschich
tenfolge einer optischen Senderschaltung aus Laser und
HEMT in Mesabauweise, wobei die HEMT-Struktur auf die
lichtemittierende Halbleiterstruktur aufgebracht ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Halbleiterschich
tenfolge einer optischen Senderschaltung aus Laser und
HEMT in Mesabauweiseweise, wobei die lichtemittierende
Halbleiterstruktur auf die HEMT-Struktur aufgebracht ist.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Halbleiterschich
tenfolge einer optischen Senderschaltung aus invertiert
geschichtetem Laser und HEMT in planarer Bauweise, wobei
die HEMT-Struktur auf die lichtemittierende Halbleiter
struktur aufgebracht ist.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Halbleiterschich
tenfolge einer optischen Senderschaltung aus Laser und
HEMT in planarer Anordnung, wobei die HEMT-Struktur auf
die lichtemittierende Halbleiterstruktur aufgebracht ist.
In Fig. 5 ist eine LED (lichtemitterende Diode) darge
stellt, die anstatt des Lasers in der Senderanordnung
eingesetzt werden kann.
Die Erfindung beruht darauf, daß auf einem Substrat eine
HEMT-Struktur über bzw. unter der lichtemittierende Halb
leiterstruktur angeordnet ist. Die Schichtdicken der
lichtemittierenden Halbleiterstruktur sind frei wählbar
ohne Kompromisse an die HEMT-Schichtdicken und Zusammen
setzungen. Typische Schichtdicken beim HEMT liegen unter
halb 100 nm, bei der lichtemittierenden Halbleiterstruktur
dagegen oberhalb 100 nm, sogar über 1 µm. Insbesondere
sind die Schichtdicken der beiden lichtbegrenzenden Halb
leiterschichten 2, 4, die einen großen Bandabstand besitzen
und die die lichtemittierende Halbleiterschicht 3 mit
einem kleineren Bandabstand einschließen, über 1 µm dick.
Im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist auf einem halbisolierenden
Substrat 1, das z. B. aus InP besteht, eine Anpassungsschicht
1a aufgebracht. Besitzt das Substrat 1 andere Gitterpara
meter als die Anpassungsschicht 1a oder Kristalldefekte, so
ist die Anpassungsschicht 1a undotiert und besteht etwa aus
einem Übergitter aus GaP- oder GaAs- oder InAs- oder
InAlAs- oder InAlAsP-Schichten mit Schichtdicken von
ungefähr 20 nm. Ist das Substrat 1 leitfähig, so besteht
die Anpassungsschicht 1a aus einer oder mehreren gitterange
paßten Halbleiterschichten aus z. B. hochohmigem InP oder GaAs
mit einer Schichtdicke von ungefähr 0,1 bis 2 µm, oder aus
einem Leitfähigkeitstyp, so daß Anpassungsschicht 1a und
Substrat 1 einen sperrenden Übergang bilden.
Auf die Anpassungsschicht 1a ist eine Heterostruktur aufge
wachsen, die aus
- - einer n++-dotierten Halbleiterschicht 2a aus GaInAs, mit einer Ladungsträgerkonzentration von mehr als 1018 cm-3 und einer Schichtdicke von 0 bis 0,5 µm, die als Kontaktschicht für die n-Bereiche des Lasers bzw. LED dient,
- - einer n+-dotierten Halbleiterschicht 2, als lichtbe grenzende Halbleiterschicht für den lichtemittieren den Bereich, aus InP oder InAlAs oder GaInAsP, mit einer Ladungsträgerkonzentration von 5.1017 bis 5.1018 cm-3 und einer Schichtdicke von 0,4 bis 2 µm,
- - einer p- oder n--dotierten, lichtemittierenden Halbleiterschicht 3 aus GaInAsP, mit einer Ladungträ gerkonzentration von 1 bis 5.1017 cm-3 und einer Schichtdicke von 50 bis 300 nm,
- - einer p+-dotierten Halbleiterschicht 4 aus InAlAs oder InP oder GaInAsP, mit einer Ladungsträgerkonzen tration von weniger als 1018 cm-3 und einer Schicht dicke von 0,4 bis 2 µm,
- - einer p++-dotierten Halbleiterschicht 4a, die als Ätzstoppschicht und gleichzeitig als Kontaktschicht für die p-Bereiche der lichtemittierenden Halbleiter struktur ausgebildet ist, mit einer Ladungsträgerkon zentration von ungefähr 3.1018 cm-3 und einer Schicht dicke von weniger als 0,5 µm,
- - einer n--dotierten Halbleiterschicht 5 aus GaInAs oder GaInAsP, mit einer Ladungsträgerkonzentration von 1014 bis 1016 cm-3 und einer Schichtdicke von 0,1 bis 1 µm,
- - einer undotierten Halbleiterschicht 6a aus InP, GaInAsP oder InAlAs und einer Schichtdicke von weni ger als 20 nm,
- - einer n+-dotierten Halbleiterschicht 6 aus InP oder GaInAsP oder InAlAs, mit einer Ladungsträgerkonzen tration von 1017 bis 2.1018 cm-3 und einer Schicht dicke von 20 bis 200 nm,
- - einer n-- oder p--dotierten Halbleiterschicht 7 aus
InP oder GaInAsP, mit einer Ladungsträgerkonzentra
tion von 1015 bis 1017 cm-3 und einer Schichtdicke
von 20 bis 100 nm,
besteht.
Bei sogenannten kurzwelligen (ungefähr 0,8 µm) Sendern
besteht das Substrat 1 aus z. B. GaAs oder Si und die
Halbleiterschichten 2a, 3, 4a, 5 sind vorzugsweise aus
GaAs und die Halbleiterschichten 2, 4, 6a, 6, 7 aus GaAlAs
aufgebaut. Die Schichtdicken und die Dotierkonzentrationen
sind entsprechend dem oben genannten Ausführungsbeispiel
für einen langwelligen (größer 1,1 µm) Sender auf InP-Basis
zu wählen.
Die Halbleiterschichten 2a bis 4a bilden die Laser- bzw.
LED-Struktur, die Halbleiterschichten 5 bis 7 die HEMT-
Struktur. Senkrecht zu den Halbleiterschichten 5 bis 7
sind im Bereich des HEMT n++-dotierte Implantationsgebiete
14 eingebracht, mit einer Ladungsträgerkonzentration von
mehr als 1018 cm-3 und einer Tiefe von 50 bis 400 nm. Auf
diese Implantationsgebiete 14 sind sperrfreie metallische
Kontakte 8 aufgebracht, mit denen das zweidimensionale
Elektronengas gesteuert wird, das sich an der Grenze der
Halbleiterschichten 5, 6a bildet. Der Gate-Anschluß 9 des
HEMT kontaktiert die Halbleiterschicht 7. Erfolgt die
Steuerung des HEMT über ein Schottky-Gate, so ist die
Halbleiterschicht 7 n--dotiert. Wird der HEMT über ein
sogenanntes p-Gate gesteuert, so ist die Halbleiterschicht
7 p--dotiert und es bildet sich ein zu steuernder p/n-
Übergang zwischen der p--dotierten Halbleiterschicht 7 und
der n+-dotierten Halbleiterschicht 6. Isolationsgräben 15,
die senkrecht zu den Halbleiterschichten 6, 7 verlaufen,
trennen die n++-dotierten Implantationsgebiete 14 von der
Halbleiterschicht 7 des HEMT. Die Isolationsgräben 15 sind
20 bis 300 nm tief und werden entweder durch Implantation,
z. B. mit Fe oder H+, oder durch geeignete Ätz- und Auf
fülltechniken, z. B. mit Polyimid, hergestellt.
Im Bereich des Lasers bzw. der LED sind die Halbleiter
schichten 5 bis 7 entfernt. Auf die p++-dotierte Halblei
terschicht 4a ist eine Isolationsschicht 12 aus SiO2 oder
Polyimid aufgebracht, die so strukturiert ist, daß ein
erster metallischer Kontakt 10, 11 die p++-dotierte Halblei
terschicht 4a oder ein, in die p-leitenden Halbleiter
schichten 4, 4a eingebrachtes, p++-implantiertes Gebiet 13
kontaktiert. Ein zweiter metallischer Kontakt 8a ist mit
der n++-dotierten Halbleiterschicht 2a verbunden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist zuerst die HEMT-
Struktur auf die Anpassungsschicht 1a aufgewachsen. Die die
HEMT-Struktur bildenden Halbleiterschichten 5 bis 7 sind
analog dem ersten Ausführungsbeispiel gewählt. Auf die n-- oder
p--dotierte Halbleiterschicht 7 ist eine n++-dotierte
Halbleiterschicht 7a aus GaInAs aufgebracht mit einer
Ladungsträgerkonzentration von mehr als 1018 cm-3 und
einer Schichtdicke von 50 bis 200 nm. Die n++-dotierte
Halbleiterschicht 7a hat sowohl die Funktion einer Ätzstopp
schicht als auch die
Funktion einer Kontaktschicht für die n-Bereiche des
Lasers bzw. der LED. Auf die n++-dotierte Halbleiterschicht
7a sind die Halbleiterschichten 2 bis 4a der lichtemit
tierenden Halbleiterstruktur mit einer Zusammensetzung
analog dem ersten Ausführungsbeispiel aufgewachsen.
Im Bereich des HEMT sind die Halbleiterschichten 2 bis 4a
und 7a entfernt. Die elektrischen Kontakte 8, 9 des HEMT
sind wie im ersten Ausführungsbeispiel angebracht.
Ein erster metallischer Kontakt 10 des Lasers bzw. der LED
ist auf die p++-dotierte Halbleiterschicht 4a oder auf
ein, in die p-leitenden Halbleiterschichten 4, 4a einge
brachtes, p++-implantiertes oder diffundiertes Gebiet 13
aufgebracht. Der zweite metallische Kontakt 8a des Lasers
ist mit der n++-dotierten Halbleiterschicht 7a verbunden.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit invertiert
geschichtetem Laser, auf den eine HEMT-Struktur aufgewach
sen ist. Optischer Sender und HEMT sind planar angeordnet.
Auf einem Substrat 1 ist eine Anpassungsschicht 1a analog
Ausführungsbeispiel 1 aufgebracht. Auf die Anpassungsschicht
1a ist eine Heterostruktur aus
- - einer p++-dotierten Halbleiterschicht 4a aus z. B. InGaAs, mit einer Ladungsträgerkonzentration von ungefähr 2.1018 cm-3 und einer Schichtdicke von weniger als 0,5 µm,
- - einer p+-dotierten Halbleiterschicht 4 aus InAlAs oder InP oder GaInAsP, mit einer Ladungsträgerkonzen tration von weniger als 1017 cm-3 und einer Schicht dicke von 0,4 bis 2 µm, die als lichtbegrenzende Halbleiterschicht für das in der Halbleiterschicht 3 geführte Licht ausgebildet ist,
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- - einer n+-dotierten Halbleiterschicht 2, die als lichtbegrenzende Halbleiterschicht für den lichtemit tierenden Bereich ausgebildet ist, und die aus InP oder InAlAs oder GaInAsP besteht, mit einer Ladungs trägerkonzentration von 5.1017 bis 5.1018 cm-3 und einer Schichtdicke von 0,4 bis 2 µm,
- - einer HEMT-Struktur analog dem ersten Ausführungsbeispiel aufgewachsen.
Im Bereich der lichtemittierenden Halbleiterstruktur des
optischen Senders ist ein n++-dotiertes Gebiet 20 senk
recht zu den Halbleiterschichten 5 bis 7 implantiert oder
diffundiert, das bis in die n+-dotierte Halbleiterschicht
2 reicht. Auf das n++-dotierte Gebiet 20 ist ein zweiter
metallischer Kontakt 8a des Lasers aufgebracht. Die Iso
lierung der elektronischen Bauelemente in der planaren
Anordnung erfolgt über Isolationsgräben 17, die eine
Breite von etwa 1 µm aufweisen und bis ins Substrat 1 reichen.
Der erste metallische Kontakt 10 des Lasers ist mittels
eines p++-leitenden Gebietes 19 mit der p+-dotierten
Halbleiterschicht 4 verbunden. Isolationsgebiete 16 tren
nen n++- und p++-dotierte Bereiche des Lasers.
Alternativ dazu können die Isolationsgebiete 16 wegge
lassen werden, und es ist lediglich selektiv im Bereich des
zweiten metallischen Kontaktes 8a des Lasers ein n++-do
tiertes Gebiet 20 implantiert oder diffundiert.
In Fig. 4 ist eine planare Anordnung von Laser und HEMT mit
einer Halbleiterschichtenfolge gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel 1 dargestellt. Lediglich die p++-dotierte
Halbleiterschicht 4a ist vernachlässigbar, da bei der
planaren Bauform keine Ätzstoppschicht benötigt wird. Der
erste metallische Kontakt 10 des Lasers ist auf ein p++-
leitendes Gebiet 13a aufgebracht, das senkrecht zu den
Halbleiterschichten 5 bis 7 verläuft und bis in die p+-
dotierte Halbleiterschicht 4 reicht. Die elektronischen
Bauelemente sind durch Isolationsgräben 17 getrennt, die
bis ins Substrat reichen. Weitere Isolationsgräben 16
trennen n++- und p++-Bereiche des Lasers. Diese Isolations
gräben 16 können auch entfallen, wenn das p++-leitende
Gebiet 13a nur selektiv im Bereich des ersten metallischen
Kontakts 10 des Lasers implantiert oder diffundiert wird.
Die Kontaktierung des zweiten metallischen Anschlusses 8a
erfolgt über n++-dotierte Gebiete 18 zur n++-dotierten
Halbleiterschicht 2a.
Fig. 5 zeigt eine LED, die anstatt des Lasers als licht
emittierende Halbleiterstruktur in der Senderanordnung
verwendet werden kann. Die LED besitzt beispielsweise eine
Heterostruktur aus einer n++-dotierten Halbleiterschicht
2a aus GaInAs, mit einer Ladungsträgerkonzentration von
mehr als 1018 cm-3 und einer Schichtdicke von 100 bis 500
nm, auf die eine Halbleiterschichtenfolge 2 bis 4a analog dem
ersten Ausführungsbeispiel aufgewachsen ist. In die p++-dotier
te Halbleiterschicht 4a ist ein Fenster für das senkrecht
zur Halbleiterschichtenfolge ausgestrahlte Licht einge
bracht. Ein Antireflexbelag 21, aus z. B. SiOX, ist im
Fensterbereich der LED aufgebracht. Ein erster metalli
scher Kontakt 10 ist mit der p++-dotierten Halbleiter
schicht 4a und ein zweiter metallischer Kontakt 8a ist mit
der n++-dotierten Halbleiterschicht 2a verbunden.
Die LED kann auch invertiert aufgebaut sein, d. h. daß
zuerst die p-dotierten Halbleiterschichten 4a, 4, darauf
die lichtemittierende Halbleiterschicht 3 und dann die
n-dotierten Halbleiterschichten 2, 2a aufgewachsen werden.
Die Isolationsgräben 16, 17 der Ausführungsbeispiele mit
planarer Bauelementanordnung sind entweder durch Implan
tation, mit z. B. Fe oder H+, oder durch geeignete Ätz- und
Auffülltechniken, mit z. B. Polyimid, hergestellt.
Die n++- bzw. p++-leitenden Gebiete 18, 19 werden bei
spielsweise durch Hochspannungsimplantation oder durch schnelle Diffusion
erzeugt.
Geeignete Materialien für die p-Dotierung sind Be, Mg oder
Zn und für die n-Dotierung Si, S oder Sn.
Die elektrischen Kontakte von Laser bzw. LED und HEMT sind
beispielsweise über metallische Leiterbahnen 11 in geeig
neter Weise miteinander verbunden.
Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Halblei
terschichtenfolgen der optischen Senderschaltung sind so
konzipiert, daß jeweils die lichtemittierende Halbleiter
struktur und der HEMT separat freigelegt werden können.
Dies wird mit Hilfe der Ätzstoppschichten 4a bzw. 7a
erreicht. Bei den selektiven Ätzprozessen für die Ätzstopp
schichten 4a bzw. 7a handelt es sich um naß-chemische oder
trockene Prozesse.
Der trockene Ätzprozeß wird im agressiven Gasplasma licht
unterstützt durchgeführt.
Besteht beispielsweise die Ätzstoppschicht 7a aus GaInAs
und die darüber- und darunterliegende Halbleiterschicht 2
bzw. 7 aus InP, so wird beim naßchemischen Ätzprozeß
zuerst die darüberliegende Halbleiterschicht 2 mit
HCL + H3PO4
geätzt. Der Prozeß stoppt an der Ätzstoppschicht 7a.
Anschließend wird die Ätzstoppschicht 7a mit
H2SO4 + H2O2 + H2O
geätzt. Der Prozeß stoppt an der untenliegenden Halblei
terschicht 7 und es liegt die HEMT-Oberfläche zur Kontak
tierung frei. (Fig. 2)
Die Ätzstoppschichten 4a bzw. 7a wirken gleichzeitig als
Kontaktschichten für die n- bzw. p-leitenden Gebiete der
lichtemittlerenden Halbleiterstruktur.
Wird als lichtemittierende Halbleiterstruktur ein Laser
verwendet, so kann der Laser als Streifen-
Laser mit einheitlicher Zusammen
setzung und Dotierung der lichtemittierenden Halbleiter
schicht ausgebildet werden.
Ist die lichtemittierende Halbleiterstruktur als LED
ausgebildet, so kann sie eine Streifengeometrie aufweisen.
Die LED
kann oberflächenemittierend (Fig. 5) oder kantenemittie
rend sein.
Der zum optischen Sender zugehörige Verstärker ist
ein HEMT. Im HEMT bildet sich beispiels
weise im Bereich der n+-dotierten Halbleiterschicht 6 und
der undotierten Halbleiterschicht 6a mit großem Bandab
stand und der n--dotierten Halbleiterschicht 5 mit gerin
gem Bandabstand ein einseitig abrupter Potentialtopf 5a
aus, in dem sich die Ladungsträger wie ein zweidimensiona
les Elektronengas verhalten. Die Steuerung des HEMT kann,
wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, über ein
Schottky- oder p-Gate erfolgen, je nachdem, ob die Halb
leiterschicht 7 n- oder p-dotiert ist. Die Halbleiter
schicht 7 kann auch aus einem isolierenden Halbleiterma
terial mit großem Bandabstand, wie z. B. InP oder InGaP,
aufgebaut sein, so daß die Steuerung über ein isolierendes
Gate erfolgt. Ein isolierendes Gate erhält man auch, wenn
auf die Halbleiterschicht 7 ein dielektrisches Material
aufgebracht ist. Die Halbleiterschicht 7 kann auch ganz
weggelassen werden; dadurch ist die Steuerung des HEMT
lediglich über ein Schottky-Gate möglich.
Die Ausführungsbeispiele mit obenliegendem HEMT sind
technologisch günstiger als die mit untenliegenden HEMT,
da die Gesamtschichtdicke des HEMT nur wenige 100 nm
beträgt und damit in der Mesabauform nur ein geringer
Höhenunterschied zwischen HEMT und optischem Sender vor
liegt. Ein weiterer Vorteil einer optischen Senderschal
tung mit obenliegendem HEMT liegt darin, daß die HEMT-
Struktur nur einem kurzen Temperschritt während des Epi
taxie-Prozesses ausgesetzt ist, da die HEMT-Struktur im
letzten Wachstumsschritt erzeugt wird. Dadurch ist auch
die erforderliche Abruptheit der Halbleiterschichtengren
zen des HEMT gewährleistet.
Weiterhin ist bei einer optischen Senderschaltung mit
obenliegendem HEMT von Vorteil, daß die lichtemittierende
Halbleiterstruktur als Pufferschicht zwischen Substrat und
HEMT wirkt.
Der invertierte Halbleiterschichtaufbau des Lasers bzw.
der LED hat bei der planaren Bauform herstellungstechni
sche Vorteile, wenn die Gesamtschichtdicke des Lasers bzw.
der LED größer als 1 µm ist. Der Grund hierfür liegt in
der besseren Möglichkeit einer p- als einer n-Dotierung
zur Bildung des Implantationsgebietes 19, das für die
Kontaktierung der p++-dotierten Halbleiterschicht 4a
erforderlich ist. Diese p-Implantation erfolgt beispiels
weise mit Be.
Die Schichtenfolge kann
mit Hilfe der Molekularstrahl-Epitaxie
oder der chemischen Gasphasen-Epitaxie aus metallorgani
schen Verbindungen erzeugt werden.
Weiterhin kann die n+-dotierte Halbleiter
schicht 6 der Halbleiterschichtenfolge als Übergitter
aus gitterangepaßten
oder gitterfehlangepaßten Halbleiterschichten aufgebaut
sein. Ein geeignetes Übergitter, z. B. ein InP/InAsP-Über
gitter, dient vorzüglich als Elektronenlieferant für
Halbleiterschichten mit geringem Bandabstand, z. B. für
eine InAs-Schicht. Weiterhin ist das Übergitter unabhängig
von Störstellen in der Halbleiterschichten mit großem
Bandabstand, z. B. einer InP-Schicht.
Claims (14)
1. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung,
bestehend aus mindestens einem optischen Sender mit einem
dazugehörigen und lateral versetzt zum optischen Sender ausgebildeten HEMT-Verstärker, mit
einem Halbleitersubstrat (1) und zwei darüber und übereinander angeordneten
Halbleiterschichtenfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, zur Ausbildung des
optischen Senders dienende Halbleiterschichtenfolge aufeinanderfolgend eine
- 1. - n+-dotierte Halbleiterschicht (2) zur Lichtführung,
- 2. - n-- oder p--dotierte Halbleiterschicht (3) zur Lichterzeugung,
- 3. - p+-dotierte Halbleiterschicht (4) zur Lichtführung aufweist,
- 1. - n--dotierte Halbleiterschicht (5) zur Führung des zweidimensionalen Elektronengases des HEMTs,
- 2. - undotierte Halbleiterschicht (6a),
- 3. - n+-dotierte Halbleiterschicht (6),
- 4. - n-- oder p--dotierte Halbleiterschicht (7) zur Schottky- oder p-Gatesteuerung des HEMTs aufweist.
2. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Halbleitersubstrat (1) eine
Anpassungsschicht (1a) folgt.
3. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbleiterschichtenfolge des optischen Senders über oder unter der
Halbleiterschichtenfolge zur Ausbildung des HEMT-Verstärkers angeordnet ist.
4. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der
Grenzfläche der n+-dotierten Halbleiterschicht (2) zur Ausbildung des optischen
Senders, die der n-- oder p--dotierten Halbleiterschicht (3) zur Lichtemission abgewandt
ist, eine weitere n++-hochdotierte Halbleiterschicht (2a) anschließt, die als
Kontaktschicht für die n-Bereiche des optischen Senders ausgebildet ist.
5. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbleiterschichtenfolge des optischen Senders über der Halbleiterschichtenfolge zur
Ausbildung des HEMT-Verstärkers angeordnet ist und daß an der Grenzfläche der n+-
dotierten Halbleiterschicht (2) zur Ausbildung des optischen Senders, die der n-- oder
p--dotierte Halbleiterschicht (3) zur Lichtemission abgewandt ist, eine weitere n++-
hochdotierte Halbleiterschicht (7a) anschließt, die als Kontaktschicht für die n-
Bereiche des optischen Senders und als Ätzstoppschicht ausgebildet ist.
6. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbleiterschichtenfolge des optischen Senders unter der Halbleiterschichtenfolge zur
Ausbildung des HEMT-Verstärkers angeordnet ist und, daß die n-- oder p--dotierte
Halbleiterschicht (3) zur Lichtemission als Anpassungsschicht für die daraufliegende
Schichtenfolge des HEMTs ausgebildet ist.
7. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der
Grenzfläche der p--dotierten Halbleiterschicht (4) zur Lichtführung, die der n-- oder p--
dotierten Halbleiterschicht (3) zur Lichtemission abgewandt ist, eine weitere p++-
hochdotierte Halbleiterschicht (4a) anschließt, die als Kontaktschicht für die p-
Bereiche des optischen Senders ausgebildet ist.
8. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bandabstand der lichtführenden, n+-dotierten bzw. p+-dotierten Halbleiterschichten (2,
4) größer ist als der Bandabstand der lichtemittierenden Halbleiterschicht (3).
9. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bandabstand der undotierten bzw. n+-dotierten Halbleiterschichten (6a, 6) größer ist
als der Bandabstand der n--dotierten Halbleiterschicht (5) zur Führung des
zweidimensionalen Elektronengases.
10. Halbleiterschichtenaufbau zur monolithischen Integration einer Senderanordnung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbleitermaterialien so gewählt sind, daß der Wellenlängenbereich λ des optischen
Senders vorzugsweise zwischen 0,8 ≦ λ ≦ 1,6 µm liegt.
11. Verfahren zur Herstellung einer monolithisch integrierten Senderanordnung,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiterschichtenaufbau gemäß den Patentansprüchen 1 bis 10 abgeschieden
wird, und daß die lateral versetzten Bereiche für den/die optischen Sender und
den/die HEMT-Verstärker durch beide Schichtfolgen reichende Isolationsgräben
getrennt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die lateral versetzten optischen Sender und HEMT-Verstärker planar durch Einbringen
von Dotierungsgebieten kontaktiert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die zuletzt abgeschiedene Halbleiterschichtenfolge bei den Bereichen, bei denen sie
nicht benötigt wird, durch Ätzen bis zu einer an der Grenze der
Halbleiterschichtenfolgen liegenden Ätzstoppschicht abgetragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die lateral versetzten optischen Sender und HEMT-Verstärker nach Art einer Mesa
strukturiert und dann kontaktiert werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873709302 DE3709302C2 (de) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | Monolithisch integrierte Senderanordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873709302 DE3709302C2 (de) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | Monolithisch integrierte Senderanordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3709302A1 DE3709302A1 (de) | 1988-10-06 |
| DE3709302C2 true DE3709302C2 (de) | 1998-07-02 |
Family
ID=6323663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19873709302 Expired - Fee Related DE3709302C2 (de) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | Monolithisch integrierte Senderanordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP2817703B2 (ja) * | 1996-04-25 | 1998-10-30 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置 |
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| GB2044532A (en) * | 1979-03-02 | 1980-10-15 | Hitachi Ltd | Integrated laser and fet |
| DE3432603A1 (de) * | 1984-08-31 | 1986-03-13 | Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik Berlin GmbH, 1000 Berlin | Halbleiterbauelement, das eine schicht aus transparentem, n-leitendem material aufweist, und verwendung derartiger bauelemente |
-
1987
- 1987-03-20 DE DE19873709302 patent/DE3709302C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| Title |
|---|
| "Appl.Phys.Lett." 43 (1983) 345-347 * |
| "IEEE Electron Device Letters" EDL-3 (1982) 305-307 * |
| "IEEE J. of Quantum Electronics", QE-16 (1980) 390-391 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3709302A1 (de) | 1988-10-06 |
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