DE3714521A1

DE3714521A1 - Verfahren zum epitaktischen aufwachsen von indium-phosphid durch stoffuebergang zwischen benachbarten oberflaechen bei der herstellung von halbleiterlasern

Info

Publication number: DE3714521A1
Application number: DE19873714521
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr Rer Nat Hoeger; Amalie Miklis; Helmut Schramm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1988-11-10

Description

Bei der Herstellung von Halbleiterlasern müssen vielfach Ober flächenstrukturen mit Indiumphosphid epitaktisch bewachsen werden. Das betrifft insbesondere Oberflächenstrukturen mit Unterätzungen. Unterätzungen werden z.B. an aktiven Laser schichten angrenzend geschaffen, um mit Halbleitermaterial andere Brechungszahl aufgefüllt zu werden. Auch die, als Gitter oder Bragg-Reflektoren wirkenden, geriffelten Oberflächenstruk turen bei Halbleiterlasern mit verteilter Rückkopplung werden in vielen Fällen mit Indiumphosphid aufgefüllt. Bei Halbleiter lasern mit verteilter Rückkopplung kann es z.B. auch notwendig sein, durch epitaktisches Aufwachsen von Indiumphosphid Fenster herzustellen, um den Reflektionsgrad der Spiegel zu verändern. Für diese Anwendungsbereiche ist es vorteilhaft, Verfahren anzuwenden, die das epitaktische Aufwachsen von Indiumphosphid aus der Gasphase ermöglichen. Bei den konventionellen Verfahren der Gasphasen-Epitaxie und Molekularstrahlepitaxie ist es erforderlich, die aufzuwachsenden Halbleitermaterialien, wie z.B. Indiumphosphid außerhalb einer Reaktionskammer, in der sich das zu bewachsende Substrat befindet, als Gas oder Gasge misch aufzubereiten und in die Reaktionskammer einzuleiten. Der Nachteil dieser Verfahren besteht u.a. in der Erfordernis aufwendiger technischer Anlagen.

Es ist ein Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Indiumphosphid bekannt, bei denen Indiumphosphid von einer in der Reaktionskammer enthaltetnen Indiumphosphidquelle mit Hilfe von Transportstoffen über die Gasphase zum Substrat transpor tiert wird. Das Verfahren ist im Journal of Appl. Physics Bd. 54, S. 2407 bis 2412 veröffentlicht. In dem Verfahren wird ein Halbleitersubstrat mit zu bewachsender Oberflächenstruktur zusammen mit einem Indiumphosphid-Quellsubstrat und Transport stoffen in einer Ampulle angeordnet, die anschließend verschlossen wird. Die Ampulle wird erhitzt, wobei ein Temperaturgradient mit zunehmender Temperatur vom Quellsubstrat zum Halbleitersubstrat hin angelegt wird. Dadurch wird mit Hilfe des Transportmittels Indiumphosphid vom Indiumphosphid- Quellsubstrat zum Halbleitersubstrat transportiert und wächst epitaktisch auf der Oberflächenstruktur des Halbleitersubstrats auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das epitaktisches Aufwachsen von Indiumphosphid durch Stoff übergang zwischen benachbarten Oberflächen ohne das Hinzu fügen von Transportstoffen möglich macht.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt laut An spruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im Weiteren wird das Verfahren anhand eines Ausführungs beispiels weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch als Beispiel für eine zu be wachsende Oberflächenstruktur eines Halbleiterkörpers eine Halbleiterschichtstruktur eines Halbleiterlasers. Auf einer Substratschicht 1 befindet sich eine Mantelschicht 2. Die aktive Schicht 3 des Halbleiterlasers befindet sich zwischen der Mantelschicht 2 und einer weiteren Mantelschicht 4. Auf der weiteren Mantelschicht 4 ist eine Kontaktschicht 5 aufgebracht. Auf beiden Seiten entlang der aktiven Halbleiterschicht 3 sind unter der weiteren Mantelschicht 4 unterätzte Kanäle 6 herge stellt. In diesem Ausführungsbeispiel sollen die unterätzten Kanäle 6 mit Indiumphosphid epitaktisch aufgefüllt werden.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Aufbau zum epitaktischen Aufwachsen von Indium-Phosphid zur Auffüllung der unterätzten Kanäle 6 der Laserschichtstruktur aus Fig. 1. In einer Reak tionskammer 21, in der eine Schutzgasatmosphäre eingestellt ist, ist auf einen heizbaren Graphitstreifen 22 ein Indium phosphid-Quellsubstrat 23 gelegt. Über dem Indiumphos phid-Quellsubstrat 23 ist in diesem Beispiel mit einem Abstand von ca. 100 µm eine Halbleiterscheibe 25 angeordnet, die im mittleren Bereich mehrere Halbleiterlasereinheiten mit unter ätzten Schichten, wie in Fig. 1 dargestellt, enthält. Die mit Indiumphosphid epitaktisch zugewachsene Oberfläche 26 des Halbleiterkörpers 25 ist dem Indiumphosphid-Quellsubstrat 23 zugewendet. Zur Einhaltung des kurzen Abstandes zwischen Halb leiterkörper 25 und Indiumphosphid-Quellsubstrat 23 sind Ab standshalter 24 dazwischen gelegt, die auf der Seite des Halb leiterkörpers 25 an dessen äußeren Kanten positioniert sind, wo sich keine Halbleiterlasereinheiten befinden. Die Abstands halter 24 können z.B. aus Indiumphosphid-oder Graphitstreifen bestehen. Die Temperatur des heizbaren Graphitstreifens wird für 5 bis 10 Minuten auf 700 bis 750°C gebracht. Dadurch ergibt sich für die epitaktisch mit Indiumphosphid zu bewachsende Oberfläche 26 eine Temperatur im Bereich von 665 bis 715°C. Die Oberflächenstrukturen werden dabei mit Indiumphosphid epitak tisch bewachsen, wobei konkave Stellen und unterätzte Schichten am schnellsten bewachsen werden.

Claims

1. Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Indium-Phos phid durch Stoffübergang zwischen benachbarten Oberflächen bei der Herstellung von Halbleiterlasern, dadurch ge kennzeichnet, daß in einer Reaktionskammer (21) mit einer Schutzgasatmosphäre ein aufheizbares Indium-Phos phid-Quellsubstrat (23) und ein Halbleiterkörper (25) berüh rungslos so benachbart angeordnet werden, daß die epitaktisch zu bewachsende Oberfläche (26) des Halbleiterkörpers (25) dem Quellsubstrat (23) zugewendet ist und daß anschließend das Indiumphosphid-Quellsubstrat (23) so erhitzt wird, daß es eine Temperatur erreicht, bei der Indiumphosphid abdampft und der Halbleiterkörper (25) eine Temperatur erreicht, mit der epi taktisches Aufwachsen von Indiumphosphid stattfindet und die Temperatur des Halbleiterkörpers (25) kleiner ist als die Tem peratur des Indiumphosphid-Quellsubstrats (23).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß in der Reaktionskammer (21) eine Inertgasatmos phäre hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß in der Reaktionskammer (21) eine Wasserstoffatmos phäre hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Indiumphosphid-Quellsubstrat (23) und der Halbleiterkörper (25) mit Hilfe von Abstandshaltern (24), die auf der Seite des Halbleiterkörpers (25) außerhalb der epitak tisch zu bewachsenden Oberfläche angesetzt sind, aufeinander angeordnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine Reaktionskammer (21) aus Quarzglas verwendet wird und das Indiumphosphid-Quellsubstrat (23) durch Bestrah lung mit Infrarotlicht von Infrarotstrahlern, die sich außerhalb der Reaktionskammer (21) befinden, aufgeheizt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Aufheizen des Indiumphosphid-Quellsubstrats (23) mit Hilfe eines heizbaren Graphitstreifens (22) erfolgt, der mit dem Indiumphosphid-Quellsubstrat (23) auf der dem Halbleiterkörper (25) abgewandten Seite in Kontakt steht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß ein Graphitstreifen (22) verwendet wird, der elek trisch geheizt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß ein Graphitstreifen (22) verwendet wird, der induk tiv durch Einstrahlen eines Hochfrequenzfeldes geheizt wird.