DE3785859T2 - Halbleiterstrukturen. - Google Patents

Halbleiterstrukturen.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft Halbleiterstrukturen und im besonderen Halbleiterstrukturen der Gruppen III-V, wie zum Beispiel Halbleiter-Heterostrukturlaser.
  • In der Vergangenheit wurden Halbleiterbauteile der Gruppen III-V durch Epitaxie hergestellt, die auf einem Einkristall erfolgt. Nach der Epitaxie der Halbleiterschichten wird die Kontaktgeometrie an die Struktur angelegt. Zum Beispiel kann im Fall von Halbleiterlasern eine selektive Protonen- oder Ionenimplantation durchgeführt werden, um eine Streifenregion und eine Aktivregion abzugrenzen, wo Strompumpen erfolgt, um die Lasertätigkeit hervorzurufen. Epitaxieprozesse können durch Flüssigphasenepitaxie (LPE), Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder metallorganische chemische Aufdampfung (MO-CVD) erfolgen.
  • In jüngerer Zeit wurden durch störende Quantenquellenstrukturen, die epitaktisch als Teil des Halbleiterbauteils aufgetragen werden, Fortschritte in der Technik erzielt, um die Bandlücken- und Brechungsindexeigenschaften in einem Einzelhalbleiter besser abzugrenzen. Ein Beispiel für das Vorangehende ist US-A-4,378,255, worin das Verfahren einer selektiven Störung einer Vielfachquantenstruktur oder übergitters in einem Halbleiterbauteil durch die Verwendung einer Zinkdiffusion gelehrt wird, wodurch eine Aufwärtsverschiebung der Bandlücke des gestörten Materials verglichen mit ungestörten Bereichen der Vielfachquantenquellenstruktur verursacht wird. Solche Diffusionen können im allgemeinen in einem Temperaturbereich von 500ºC bis 600ºC, der niedriger ist als die Epitaxietemperatur von etwa 750ºC, durchgeführt werden. Eine solche Störung ist auch mit anderen Elementen, wie zum Beispiel Si, Ge und Sn, aber bei höherer Temperatur, z.B. etwa 675ºC, möglich. Ferner ist eine Störung durch Implantation von Elementen möglich, die als Flach- oder Tiefpegelverunreinigungen wirken, wie zum Beispiel Se, Mg, Sn, O, S, Be, Te, Si, Mn, Zn, Cd, Sn, Cr oder Kr, gefolgt von einer Hochtemperaturtemperung, die am besten in einer As-Umgebung durchgeführt wird. Im Fall der Verunreinigungsimplantation mit folgender Temperung sind die Glühtemperaturen oft höher als die Diffusionstemperaturen, z.B. über 800ºC, beispielsweise 800ºC bis 1200ºC.
  • Während die Störung des Übergitters durch das in US-A-4,378,255 gelehrte selektive Diffusionsverfahren durchgeführt werden kann, können höhere Temperaturen, die für andere Diffusionselemente oder zur Anwendung des Implantations/Temperungs-Verfahrens erforderlich sind, unter gewissen Umständen auch gewisse thermische Störungen in Bereichen hervorrufen, wo keine Diffusion oder Implantation erfolgen soll. Das heißt, die normale Kreuzdiffusionstemperatur der Übergitterkomponenten, wie z.B. 750ºC oder größer, kann überschritten werden, so daß sowohl thermische Störung als auch Diffusionsstörung oder Implantations/Temperungsstörung bis zu einem gewissen Grad hervorgerufen werden können. Die begleitende thermische Störung wird die gewünschte scharfe Abgrenzung, die zwischen gestörten und ungestörten Bereichen auf dem monolithischen Halbleiter erwünscht ist, beeinträchtigen, was eine verminderte Brauchbarkeit des in der Fertigung befindlichen Halbleiterbauteils zur Folge hat.
  • Die vorliegende Erfindung stellt Einrichtungen zum Erreichen und Aufrechterhalten der gewünschten Abgrenzung zwischen gestörten und ungestörten Bereichen in einem in der Fertigung befindlichen Halbleiterbauteil in Übereinstimmung mit dem Merkmalen in den Ansprüchen 1 und 7 bereit.
  • Erfindungsgemäß können verschiedene Diffusionsraten in Kraft gesetzt werden im Bezug auf Diffusionstörungen in designierten Bereichen einer dünnen Aktivschicht oder eines Quantenquellenmerkmals, im Vergleich zu thermischer Störung in anderen Bereichen davon, wo keine Störung erwünscht ist, durch die selektive platzierung migrierender Defekte in einer Halbleiterträgereinrichtung, wie zum Beispiel ein Halbleitersubstrat oder eine Halbleiterträgerschicht zum Tragen nachfolgend epitaktisch aufgetragener Halbleiterschichten. Solche migrierenden Defekte, wie hierin verwendet, sollen Verunreinigungen und/oder andere Gitterdefekte enthalten, die ursprünglich in die Halbleiterträgereinrichtung vor dem eiptaktischen Aufbringen von Halbleiterschichten, welche die Halbleiterstruktur bilden, eingebracht werden, worin mindestens eine von solchen Schichten eine dünne Aktivschicht umfaßt (d.h. eine Schicht mit relativ höherem Brechungsindex im Vergleich zu dem Brechungsindex von wenigstens angrenzenden epitaktisch aufgetragenen Schichten), die nicht unbedingt in der Lage ist, Quantengrößeneffekte oder ein Quantenquellenmerkmal zu zeigen, das in der Lage ist, Quantengrößeneffekte zu zeigen. Diese migrierenden Defekte diffundieren oder migrieren in nachfolgend aufgewachsene Epitaxieschichten, wobei Regionen mit höheren Gitterdefekten in den Epitaxieschichten bereitgestellt werden im Vergleich zu den gleichen Schichten, wo in die Halbleiterträgereinrichtung ursprünglich keine migrierenden Defekte eingebracht wurden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Umwandeln ausgewählter Bereiche einer Mehrschicht-Halbleiterregion, die epitaktisch auf einer Halbleiterträgereinrichtung, wie zum Beispiel einem Halbleitersubstrat oder einer epitaktisch aufgebrachten Schicht oder Schichten aus Einkristall und niedriger Defektdichte, aufgebracht ist, in eine gestörte Verbindung mit höheren Energielücken- und niedrigeren Brechungsindexeigenschaften als das ursprünglich aufgebrachte Material. Ausgewählte Bereiche der Halbleiterträgereinrichtung werden behandelt, damit sie vor dem epitaktischen Aufbringen der Halbleiterschichten auf der Halbleiterträgereinrichtung in solchen Bereichen migrierende Defekte enthalten. Diese migrierenden Defekte sind Formen von in die Trägereinrichtung induzierten Verunreinigungen oder Schäden an dem Einkristallgitter der Trägereinrichtung, und umfassen zum Beispiel eine Behandlung durch Implantation, Lasertempern, Ionen- oder Elektronenbombardierung, Diffusion oder andere solcher Behandlungsarten, die migrierende Defekte in den ausgwählten Bereichen der Trägereinrichtung hervorrufen. Die Implantation kann Verunreinigungen, Protonen oder III-V Elemente, wo das verwendete Legierungsverfahren für die Halbleiterstruktur III-V Elementarverbindungen enthält, einschließen.
  • Die Epitaxie der Halbleiterregion auf der behandelten Trägereinrichtung wird die migrierenden Defekte von den behandelten Bereichen der Trägereinrichtung in angrenzende Bereiche der Halbleiterschichten verbreiten, sobald diese aufgebracht werden. Nachfolgendes Tempern der Halbleiterstruktur wird die von den verbreiteten migrierenden Defekten beeinflußten Bereiche in dünnen Halbleiterschichten mit hohen Indexeigenschaften oder festgelegten Quantenquellenmerkmalen in eine gestörte Legierung umwandeln, die höhere Energielücken- und niedrigere Brechungsindexeigenschaften im Vergleich mit Bereichen der gleichen Halbleiterschicht, die nicht von den verbreiteten migrierenden Defekten beeinflußt wurden, haben wird. Der Gebrauch des Ausdrucks "gestört" bedeutet entweder eine teilweise gestörte oder ein ganz gestörte dünne Schicht mit hohem Brechungsindex oder ein Quantenquellenmerkmal, wie zum Beispiel eine Einzel- oder Mehrfachquantenquellenstruktur.
  • Ein wichtiges Merkmal dieser Erfindung besteht in der Möglichkeit, zu, von gewissen Verunreinigungen geforderten, höheren Glühtemperaturen zu gehen, um die gewünschte, selektive gestörte Legierungsumwandlung hervorzubringen, ohne Sorge, was normale Kreuzdiffusion oder thermische Störung, die in Bereichen auftritt, wo eine Behandlung nicht beabsichtigt oder erwünscht war, anbetrifft. Dies ist, weil die migrierenden Defekte wegen ihrer Anwesenheit in den Epitaxieschichten auf der Trägereinrichtung mit einer erhöhten Rate in Vergleich zu unbehandelten Regionen stören werden.
  • Die epitaktisch angelagerte Halbleiterregion umfaßt mindestens eine erste dünne Aktivschicht, die zwischen zweite Sperrschichten gelegt ist, z.B. einer dünnen Aktivschicht von begrenzter Dicke, z.B. im Bereich von 0.5 nm bis 2 nm dick, die keine Quantengrößeneffekte zeigt, oder eine Einzel- oder Mehrfachquantenquellenstruktur, die Quantengrößeneffekte zeigt. Die Störung verursacht eine vollständige oder teilweise Vermischung der ersten und zweiten eine Legierung bildenden Schichten, die natürlich höhere Energielücken- und niedrigere Brechungsindexeigenschaften im Vergeich mit diesen gleichen Eigenschaften in den ungestörten Regionen der ersten Schicht haben werden. Als Folge davon können dreidimensionale Halbleiterstrukturen und Bauteile geschaffen werden, unter anderem Transitoren, Dioden und Halbleiterlaser, wobei letztere hierin erläutert werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur in der Form eines Heterostrukturlasers mit einem behandelten Substrat vor dem Tempern;
  • Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht einer anderen erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur in der Form eines Heterostrukturlasers mit einem behandelten Substrat vor dem Tempern;
  • Fig. 3 zeigt erfindungsgemäß den Heterostrukturlaser von Fig. 1 nach dem Tempern; und
  • Fig. 4 zeigt erfindungsgemäß den Heterostrukturlaser von Fig. 2 nach dem Tempern.
  • Zu Fig. 1. Hier ist ein Heterostrukturlaser 10 offengelegt, der eine Halbleiterregion 16 enthält, die konstruiert ist, um Quantengrößeneffekte, wie in der Technik bekannt, zu zeigen. Laser 10 umfaßt ein Substrat 12, auf dem die Schichten 14, 16, 18 und 20 epitaktisch aufgetragen sind. Substrat 12 kann beispielsweise n-GaAs enthalten. Aufgetragen auf Substrat 12 sind eine Plattierungsschicht 14 aus n-Ga1-xAlxAs, Halbleiterbereich 16 umfassend eine Quantenquellenstruktur, Plattierungsschicht 18 aus p-Ga1-xAlxAs und Abdeckschicht 20 aus P&spplus;-GaAs. Region 16 umfaßt mindestens eine Aktivquelle oder Schicht 13, die zwischen zwei Barrieren oder Schichten 15 gelegt ist, wie aus 22A in Fig. 1 zu ersehen ist. Dies stellt eine Einzelquantenquellenstruktur 22A dar. Andrerseits kann die Region 16 eine Mehrfachquantenquellenstruktur 22B umfassen, die aus wechselnden Schichten von Quellen 13 und Barrieren 15 besteht. Im Fall der beiden Strukturen 22A und 22B können die Quellen 13 beispielsweise GaAs oder Ga1-wAlwAs, wo und y > w, umfassen. Die Barrieren 15 können AlAs oder Ga1-zAlzAs, wo z > w, umfassen. Zum Beispiel kann eine Quellen/Barriere-Kombination aus GaAs/AlAs oder GaAs/Ga1-zAlzAs oder Ga1-wAlwAs/Ga1-zAlzAs oder Ga1-wAlwAs/AlAs bestehen.
  • Vor dem Aufbringen der Schichten 14-20 wird an Substrat 12 in vordefinierten oder ausgewählten Bereichen 24 eine Behandlung ausgeführt, um Verschiebungseffekte zu erzeugen, z.B. Beschädigung der kristallographischen Einkristallstruktur durch eines von verschiedenen Verfahren, wie zum Beispiel Implantation, Lasertempern, Ionen- oder Elektronenbombardierung oder Diffusion. Die Implantation schließt Implantierung von Verunreinigungen, Protonen oder III-V-Elementen ein.
  • Die Interdiffusionsrate von Ga und Al in Quantenquellenstrukturen, das heißt, die Vermischung der Schichten 13 und 15 zur Bildung einer gestörten Legierung, ist zu einem gewissen Grad abhängig von der Leichtigkeit, mit der Ga und Al sich in der Gitterstruktur und dem Einkristallmaterial bewegen können. Zum Beispiel würde Substrat 12 oder die Epitaxieschichten 14-20 mit einer genügend hohen Zahl von Defekten Ga und Al erlauben, sicher leichter unter dem Einfluß hoher Temperatur auszubreiten. Diese Defekte können in das Substrat 12 als implantierte Flach- oder Tiefpegelverunreinigungen, wie z.B. Se, Mg, O, S, Be, Fe, Si, Mn, Zn, Cd, Sn, Cr, oder Kr eingebracht werden. Das Implantat können auch Protonen oder Ionen sein. Das Implantat kann ferner III-V Elemente, z.B. B, Al, Ga, In, P, As und Sb, umfassen, um den hohen Pegel von Defekten bereitzustellen.
  • Andere Behandlungsverfahren sind Lasertemperung durch Beschädigen der kristallographischen Struktur von Substrat 12 in vorbestimmten oder ausgewählten Bereichen. Eine weitere Behandlungsmethode würde in der Ionen- oder Elektronenbombardierung bestehen. Ein anderes Verfahren ist die thermische Diffusion ausgewählter Bereiche 24 von Substrat 12, das ein Störelement, z.B. Zn, Si,Ge oder Sn, verwendet, das in das die Bereiche 24 bildende Substrat 12 eindiffundiert wird. Was dies betrifft, siehe z.B. US-A-4,378,255.
  • Von besonderem Interesse ist die Implantation von Sauerstoff in die Bereiche 24, um in Substrat 12 Verschiebungseffekte zu erzeugen. Die Verwendung von Sauerstoff als ein Implantationselement würde nicht nur einen erhöhten Effekt in Substrat 12 liefern, sondern auch eine Widerstandsregion in Bereichen über dem Substrat 12 bei nachfolgendem Auftragen der Schichten 14-20 und Migration der Sauerstoffdefekte in Bereiche unmittelbar über den Substratbereichen 24 von Laser 10 bereitstellen. Die Bildung dieser Regionen mit höherem Widerstand wird einen selektiven Stromfluß druch dem Mittelteil des Lasers 10 bereitstellen, wie in Verbindung mit Fig. 3 zu sehen sein wird.
  • Viele andere Halbleiterbauteile können unter Einbeziehung der vorbehandelten Trägereinrichtung 12 und der Halbleiterregion 16 dieser Erfindung in Betracht gezogen werden, darunter, aber nicht ausschließlich, Tunneltransistoren und -dioden.
  • Nach Bildung der Breiche 24 in Substrat 12 ist das epitaktische Auftragen der Schichten 14, 18 und 20 und der Region 16 beendet. Während des Aufwachsens der Schichten 14-20 werden die in der Gitterstruktur der Bereiche 24 erzeugten Defekte aufwärts in Regionen dieser Schichten direkt über Bereich 24, je nach dem, eindiffundieren oder migrieren. Im Fall der Vorbehandlung der Breiche 24 durch Implantierung oder Diffusion von Verunreinigungen wird der Einfluß auf die oberhalb der Bereiche 24 abgelegten Schichten in der Aufwärtsdiffusion der Verunreinigungen darin während der Epitaxie bestehen. Im Fall der Vorbehandlung der Bereiche 24 durch andere Gitterschädigungsprozesse, z.B. Lasertemperung, Protonen- oder Ionenbombardierung, wird der Einfluß auf die darüber abgelegten Schichten in der Aufwärtsmigration der Defekte während der Epitaxie bestehen.
  • In Fig. 2 wird eine andere Version eines Halbleiterlasers dargestellt. Laser 30 umfaßt ein Substrat 32 aus GaAs, auf dem eine Pufferschicht 34 aus n&spplus;-GaAs, eine Plattierungsschicht 36 aus n-Ga1-xAlxAs, eine Halbleiterregion 38, eine Plattierungsregion 40 aus p-Ga1-xAlxAs und eine Abdeckschicht 42 aus p&spplus;-GaAs epitaktisch aufgetragen sind. Region 38 umfaßt eine Mehrfachquantenquellenstruktur 44, die aus wechselnden Schichten von Quellen 13 und Barrieren 15 in der gleichen Weise wie die Quantenquellenstruktur 22B zusammengesetzt ist. Zusätzlich umfaßt die Plattierungsregion 40 auch die wechselnden Schichten von Quellen 33 und Barrieren 35, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die Quellen 33 können GaAs oder Ga1-mAlmAs, wobei in etwas größer als y ist, umfassen. Die Barrieren 35 können GaAs ader Ga1-nAlnAs, worin n > m ist, umfassen. Die Aufgabe der Mehrfachquantenquellen-Plattierungsregion 40 wird später klarer. Seine Funktion besteht jedoch in der Bereitstellung eines Wellenleiters mit realem Brechungsindex in der Laserstruktur nach Beendigung der Glühbehandlung.
  • Wie im Fall von Laser 10 wirkt eine Vorbehandlung zum Erzeugen von Verschiebungseffekten in vordefinierten oder ausgewählten Regionen der Trägereinrichtung des Lasers. Im Fall des Lasers 30 ist jedoch diese Trägereinrichtung in der Form von Pufferschicht 34, die ursprünglich auf das Substrat 32 aufgebracht und dann vorbehandelt wird, um Verschiebungseffekte in ihrem Volumen in vordefinierten Bereichen 48 zu bilden. Die Behandlung zur Schädigung der kristallographischen Struktur kann die gleiche wie die zuvor in Verbindung mit Laser 10 erörterte sein.
  • Nach Bildung der Bereiche 48 in Pufferschicht 34 ist das epitaktische Auftragen von Regionen 37 und 40 und der Schichten 36 und 42 beendet. Während des Aufwachsens der Schichten 36-42 werden die in der Gitterstruktur der Bereiche 48 erzeugten Defekte, aufwärts in die Regionen dieser Schichten 36-42 direkt oberhalb der Bereiche 48, je nach dem, eindiffundieren oder migrieren.
  • Nachdem das Aufwachsen der Halbleiterschichten bezüglich der Laser 10 und 30 beendet ist, werden die Strukturen 10 und 30, die, wie in der Technik bekannt ist, normalerweise Teil eines in der Herstellung befindlichen Wafers sein würden, bei einer geeigneten Temperatur für eine ausreichend lange Zeit getempert, um zu veranlassen, daß Bereiche mit induzierten Schäden unmittelbar über den beschädigten Trägereinrichtungen 24 und 48 gestört werden, das mit einer schnelleren Rate auftritt als irgendeine potentielle Störung in Bereichen über unbehandelten Bereichen der Trägereinrichtung, wobei diese potentielle Störung im Vergleich zur Diffusionstörung oder Implantationsstörung nur wegen thermischer Störung, wegen einer Hochtemperaturtemperung über eine unerwünscht lange Dauer, sein würde. Der Effekt einer solchen Störung nach der Temperung ist in Fig. 3 für Laser 10 und in Fig. 4 für Laser 30 dargestellt.
  • Wie in Fig. 3 dargestellt, zeigen die schraffierten Bereiche 17 die durch den Einfluß der sich während des Aufbringens der Schichten 14-20 ausbreitenden Verschiebungseffekte betroffenen Bereiche. Bei der nachfolgenden Temperung werden Teile von Region 16 in den Bereichen 17 durch die Wärmebehandlung gestört, wie bei 22' in Fig. 3 zu ersehen ist. Teil 19 aus Bereich 16 wird jedoch nicht gestört werden und so wie ursprünglich aufgebracht verbleiben, wie bei 19 in Fig. 3 gezeigt wird. Die gestörten Teile 22' umfassen eine Mischung oder Legierung aus GaAlAs, die eine resultierende Energielücke und Brechungsindex höher als diese von Teil 19 haben werden. Diese Temperung und Umwandlung resultiert in der Bildung einer Indexwellenleiterregion, die durch Kanal 25 zwischen den Teilen 17 von Laser 10 bestimmt wird.
  • Die Struktur von Laser 10 kann durch Bereitstellen einer selektiven Protonen- oder Ionenimplantation durch die Abdeckschicht 20 in die Plattierungsschicht 18 zum Bilden des Streifens 11, wie in der Technik bekannt ist, abgeschlossen werden. Die Herstellung von Laser 10 wird durch Auftragen eines Metallkontakts 23 an der oberen Oberfläche der Abdeckschicht 20 und eines Metallkontakts 25 an der unteren Oberfläche von Substrat 12 beendet.
  • Wie in Fig. 4 dargestellt, zeigen die schraffierten Bereiche 37 die durch den Einfluß der sich während des Aufbringens der Schichten 36-42 ausbreitenden Verschiebungseffekte betroffenen Bereiche. Bei der nachfolgenden Temperung werden Teile von Regionen 38 und 40 in Bereichen 37 durch die Wärmebehandlung gestört, wie der Reihe nach bei 44' und 46' in Fig. 4 gezeigt wird. Die gestörten Teile 44' und 46' umfassen eine Mischung oder Legierung aus GaAlAs, die eine resultierende Energielücke und Brechungsindex höher als diese von Teilen 39 und 46'' haben werden, die nicht gestört worden sind. Diese Temperung und Umwandlung resultiert in der Bildung einer Indexwellenleiterregion, die durch Kanal 47 zwischen den Teilen 37 bestimmt wird. Die Plattierungsschicht 40 stellt eine besondere Funktion der Einbeziehung eines realen Brechungsindexleiters in Kanal 47 bereit, da die Teile 46' von Region 40 einen höheren Brechungsindex im Vergleich zum Mittelteil 46'' haben werden.
  • Es ist anzumerken, daß eine Region des gleichen Typs wie Region 40 auch anstelle von Plattierungsschicht 36, entweder allein oder in Verbindung mit Multilayerregion 40, verwendet werden kann, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen.
  • Die Struktur von Laser 30 kann durch Bereitstellen einer selektiven Protonen- oder Ionenimplantation durch die Abdeckschicht 42 nach der Plattierungsregion 40 oder in die Plattierungsregion 40 zum Bilden von Streifen 31, wie in der Technik bekannt ist, beendet werden.
  • Die Herstellung von Laser 30 wird durch Auftragen eines Metallkontakts 43 an der oberen Oberfläche der Abdeckschicht 42 und eines Metallkontakts 45 an der unteren Oberfläche von Substrat 32 beendet.
  • Die Glühtemperatur kann, abhängig von der im einzelnen verwendeten Vorbehandlung der Trägereinrichtung, zwischen 500ºC und 900ºC liegen. Wird zum Beispiel ein Implant aus Si im GaAs Substrat 12 in vordefinierten Regionen 24 bereitgestellt, würde die Glühtemperatur im Bereich von 800ºC bis 900ºC liegen. Im Fall einer ZnO Diffusion in vordefinierten Bereichen 24 würde die Glühtemperatur im Bereich von 500ºC bis 600ºC sein.
  • Es ist anzumerken, daß in gewissen Fällen die Glühtemperatur die Kreuzdiffusionstemperatur der Ubergitterkomponenten der Regionen 16, 38 und 40, das heißt über 750ºC, überschreiten kann. Jedoch verursacht der Einfluß der in die Regionen 17 und 37 diffundierten Verunreinigungen oder migrierten Defekte eine schnelle Umwandlung in eine gestörte Legierung eine genügende Zeit vor dem Angriff von in den mittleren Regionen 19, 39 und 46'' auftretender voller thermischen Störung. Die Glühbehandlung ist ahhängig von der Art der Vorbehandlung der Trägereinrichtungen 12 und 32 und der Art der epitaktisch aufgebrachten Struktur, die beabsichtigt ist, aber die Glühzeiten können von einigen Minuten bis zu einer Stunde reichen.
  • Wie zuvor angedeutet, wird die Verwendung von Elementen, wie zum Beispiel Sauerstoff- oder Protonenimplantaten, in den Trägereinrichtungen 12 und 32, ein zusätzliches Merkmal von höheren elektrischen Widerstandseigenschaften in den Regionen 17 und 37 liefern. Die Folge ist, daß die Regionen 17 und 37 im Vergleich mit den Regionen der Kanäle 17 und 37 von höherem elektrischen Widerstand sind, so daß Pumpstrom, der an die Laser über deren Kontakte zugeführt wird, selbstverständlich in den Bereichen der Kanäle 17 und 37 fliegen wird.
  • Der aus dem Verfahren der Vorbehandlung/Aufwachsen/Temperung dieser Erfindung gewonnene Vorteil ist die Herstellung von dreidimensionalen Halbleiterstrukturen, worin vordefinierte oder ausgewählte Bereiche behandelt werden können, um eine resultierende höhere Energielücke oder Brechungsindex im Vergleich zu unbehandelten Bereichen zu haben, wobei diese vordefinierten Bereiche auch hohe elektrische Widerstandseigenschaften haben können. Da die Verschiebungseffekte in eine zuvor epitaktisch aufgewachsene Struktur nicht thermisch eindiffundiert oder implantiert werden, sondern an eine Trägereinrichtung ausgeteilt werden, um beschädigte oder defekte Bereiche bereitzustellen, die nachfolgend in angrenzende Regionen von nachfolgend aufgebrachten Halbleiterschichten eingetragen werden oder in diese migrieren, kann eine Wirkungsdifferenz in der Verschiebungsrate erzielt werden, so daß die gewünschten Verschiebungseffekte in ausgewählten Bereichen durchgeführt werden können, trotz Glühtemperaturen, die für eine kurze Zeit die normale Kreuzdiffusionstemperatur von Übergitterkomponenten in den aufgetragenen Regionen mit Quantengrößeneffekt überschreiten.
  • Andere III-V Verfahren können anstelle des GaAs/GaAlAs Verfahrens verwendet werden. Ferner kann die Dotierung der dargestellten Schichten der Laser 10 und 30 von p nach n und n nach p invertiert werden. Außerdem können die Quellen 13 und die Barrieren 15 p- oder n-dotiert werden, anstatt undotiert zu sein.

Claims (7)

1. Verfahren zur Umwandlung ausgewählter Bereiche (24) einer Mehrschichthalbleiterstruktur (10) in gestörte legierte Bereiche, wobei die Schichten (14, 16, 18, 20) der Mehrschichthalbleiterstruktur epitaktisch auf einem Halbleitersubstrat (12) in der Form eines Einkristalls von niedriger Defektdichte aufgebracht werden, wobei der Bereich (16) mindestens eine aktive Quellschicht (13), die zwischen Barriereschichten (15) gelegt ist, umfaßt, wobei die gestörten legierten Bereiche aus einer Legierung aus der aktiven Quellschicht und den Barriereschichten bestehen, wobei die Legierung höhere Energielückenund Brechungsindexeigenschaften zeigt als die aktive Quellschicht, und die Schritte umfassend von:
(a) Induzieren migrierender Defekte, einschließlich Verunreinigungen und/oder Gitterdefekten, in das Substrat (12);
(b) epitaktisches Aufbringen von Schichten aus Halbleitermaterial auf dem Substrat (12), dadurch ausbreitend die migrierenden Defekte von den ausgewählten Bereichen (24) des Trägers in angrenzende Schichten des Halbleitermaterials wenn sie aufgebracht werden, und
(c) danach Tempern der Struktur, dadurch umwandelnd die ausgewählten Bereiche (24) in gestörte legierte Bereiche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem die Verschiebungseffekte durch die Implantation einer Verunreinigung bestehend aus Se, Mg, O, S, Be, Fe, Si, Mn, Zn, Cd, Sn, Cr oder Kr in die ausgewählten Bereiche des Substrats (12) hervorgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Verschiebungseffekte durch die Implantation von Protonen, Ionen oder Elektronen in das Substrat (12), oder Bombardierung des Substrats (12) mit Protonen, Ionen oder Elektronen hervorgebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Verschiebungseffekte durch die Implantation einer Verunreinigung bestehend aus B, Al, Ga, In, P, As oder Sb in die ausgwählten Bereiche des Substrats (12) hervorgebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Verschiebungseffekte durch die thermische Diffusion einer Verunreinigung bestehend aus Zn, Si, Ge oder Sn in die ausgewählten Bereiche hervorgebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Verschiebungseffekte durch Lasertemperung der ausgewählten Bereiche hervorgebracht werden.
7. Halbleitervorrichtung wie hergestellt durch das in einem der vorangehenden Ansprüche beanspruchte Verfahren, enthaltend ein Substrat (12) mit Verschiebungseffekten in ausgewählten Bereichen (24) davon, und mindestens eine Schicht (16) aus Halbleitermaterial, das epitaktisch darauf aufgebracht ist, umfassend mindestens eine aktive Quellschicht (13), die zwischen Barriereschichten (15) gelegt ist, wobei die Schicht (16) Bereiche angrenzend mit den ausgewählten Bereichen (24) des Substrats (12) hat, die Kraft der ursprünglichen Verschiebungseffekte, die aus dem Substrat (12) während des Epitaxieprozesses migriert sind, auch verschoben werden.
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