DE69532055T2 - Halbleitervorrichtungen sowie ihre Herstellung unter Verwendung der Kristallorientierungsabhängigheit der Datierungs - Google Patents

Halbleitervorrichtungen sowie ihre Herstellung unter Verwendung der Kristallorientierungsabhängigheit der Datierungs Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen aus Gruppe-III-V-Verbindungshalbleitern und deren Herstellung, und insbesondere betrifft sie Dotiertechniken zum Dotieren von Epitaxialschichten während der Herstellung solcher Vorrichtungen.
  • Herkömmliche Vorrichtungen aus Verbindungshalbleitern werden am häufigsten auf einem flachen Substrat, insbesondere einem Substrat mit einer flachen Oberfläche gebildet, die mit der kristallographischen (1 0 0)-Ebene ausgerichtet ist. Halbleiterkristallstrukturen aus GaAs, InP oder anderen Verbindungshalbleitern kann man auf solchen Substraten mit (1 0 0)-Ebenen mit ausgezeichneter Qualität und verhältnismäßig einfach epitaxial wachsen lassen. Außerdem können (1 0 0)-Wafer einfach zerspalten werden, um feine oder winzige Halbleitervorrichtungen zu schaffen.
  • Vor kurzem wurde die Herstellung von Halbleitervorrichtungen durch epitaxiales Wachsen eines Halbleiterkristalls auf einem Halbleitersubstrat mit nicht nur einer (1 0 0)-Ebene-Obenfläche, sondern auch Oberflächen anderer Kristallorientierungen studiert. Das Wachstum auf Substraten mit Stufen, Rillen oder Stegen wurde ebenfalls untersucht. Es wird erwartet, dass Hableitervorrichtungen mit ausgezeichneter Leistung, die auf einem Substrat mit (1 0 0)-Ebenen schwierig zu realisieren sind, hergestellt werden können, indem Substrate mit von der (1 0 0)-Ebene verschiedenen Oberflächen oder Kristallorientierungen sowie Stufen, Rillen oder Stege verwendet werden.
  • Es ist eine wichtige Technik der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, den Leitfähigkeitstyp und die Trägerkonzentration eines Halbleiterkristalls durch Dotieren von Verunreinigungen zu steuern. Es ist daher wichtig, Kenntnis über die Kristallorientierungsabhängigkeit einer Dotierung mit einer p-Typ- oder einer n-Typ-Verunreinigung in einem auf einem Halbleitersubstrat epitaxial gewachsenen Kristall zu haben.
  • Die Erfinder haben früher die Kristallorientierungsabhängigkeit der Dotiercharakteristiken von Dotierstoffen in Gruppe-III-V-Verbindungshalbleitern untersucht, die man durch metallorganische Dampfphasenepitaxie (MOVPE) wachsen ließ, indem Dotierstoffe wie z. B. Gruppe-II-Akzeptoren (Zn und Mg), Gruppe-VI-Donatoren (Se) und Gruppe-IV-Donatoren (Si) verwendet wurden. Für Einzelheiten wird auf Kondo et al., "Crystal orientation dependence of impu rity dopant incorporation in MOVPE-grown III-V materials", J. Crystal Growth, Bd. 124, S. 449 (1992) verwiesen.
  • Die Kristallorientierungsabhängigkeit der Dotiercharakteristiken von Silizium mit Molekularstrahlepitaxie (MBE) wurde ebenfalls untersucht. Siehe z. B.: D. L. Miller, Applied Physics Letters, Bd. 47, Seiten 1309–1311 (1985); US-A-4839307; US-A-4932033; und Li et al. IEEE Electron Device Letters, Bd. 13, Seiten 29–31 (1992).
  • Für sowohl MBE- als auch MOVPE-Wachstum wurde Kohlenstoff allgemein als Verunreinigung betrachtet, deren Restmengen ein begrenzender Faktor der Trägermobilität in Vorrichtungen aus Verbindungshalbleitern sind. Aus DE-A-3728524 und einem entsprechenden Artikel von Tamamura et al, in Applied Physics Letters, Bd. 150, Zeilen 1149–1151 (1987) ist bekannt, dass eine Kohlenstoffeinlagerung während eines MOVPE-Wachstums von GaAS und AlGaAs reduziert werden kann, indem anstelle von (1 0 0)-orientierten Substraten (3 1 1)B-orientierte und -abgeschlossene Substrate verwendet werden. In dieser Arbeit wurden auch (3 1 1)A-orientierte und -abgeschlossene Substrate untersucht, und es wurde festgestellt, dass Niveaus der Kohlenstoffeinlagerung höher als für (3 1 1)B-Substrate waren.
  • Kohlenstoff als absichtlicher Dotierstoff hat ebenfalls gewisse Aufmerksamkeit erlangt. Ren et al, in Electronics Letters, Bd. 26, Seiten 724 und 725 (1990) verwendete Kohlenstoff als einen p-Typ-Dotierstoff von GaAs mit metallorganischer Molekularstrahlepitaxie (MOMBE) unter Verwendung von Trimethylgallium (TMGa) als Quelle.
  • Eine absichtliche Kohlenstoffdotierung mit MOVPE unter Verwendung von Kohlenstofftetrachlorid (CCl4) als Quelle wurde in GaAs von Caneau et al., J. Crystal Growth, Bd. 118, Seiten 467–469 (1992) für die folgenden Substratorientierungen und -abschlüsse untersucht: (1 0 0); (1 1 1)A; (2 1 1)A; 2 1 1(B); (3 1 1)A; und (3 1 1)B. In dieser Untersuchung war Kohlenstoff ein p-Typ-Dotierstoff für alle Substratorientierungen und -abschlüsse. Außerdem wurde festgestellt, dass eine Kohlenstoffeinlagerung auf "A"-abgeschlossenen Flächen größer als auf "B"-abgeschlossenen Flächen war, d. h. auf "A"-Flächen gewachsene Schichten waren stärker vom p-Typ als die auf "B"-Flächen gewachsenen.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung geschaffen, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    Präparieren eines Substrats aus einem Verbindungshalbleiter der Gruppe III-V, welcher Arsen als Gruppe-V-Element enthält, so dass er eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen verschiedener jeweiliger Kristallorientierungen enthält, welche erste und zweite Ebenen verschiedene Kohlenstoffeinfangquerschnitte bezüglich zumindest einer Epitaxialschicht aufweisen, die auf der Oberfläche des gestuften Substrat unter Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung gebildet werden soll; und
    Epitaxiales Wachsen zumindest einer Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiterschicht, die als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, auf dem gestuften Substrat unter Verwendung einer metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE), während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung unter solchen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitalschicht verschiedene Leitfähigkeitstypen, auf der ersten und zweiten Ebene aufweist, welcher Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen des Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter Verwendung einer organischen Metallverbindung verbunden ist, die Kohlenstoff als ein Gruppe-III-Quellenmaterial enthält, während das Partialdruckverhältnis zwischen dem Gruppe-III-Quellenmaterial und einem Gruppe-V-Quellenmaterial so gesteuert wird, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen zum n-Typ zu machen.
  • Das Verfahren des ersten Gesichtspunkts der Erfindung kann verwendet werden, um neuartige Halbleitervorrichtungen auf strukturierten Substraten herzustellen, die Facetten einer von (1 0 0) verschiedenen Kristallorientierung enthalten, welche Struktur die Form von Stufen, Rillen, Stegen oder anderen nicht Planaren Oberflächenmerkmalen hat.
  • Das selektive Dotieren kann mit Kohlenstoff allein wie oben oder mit Kohlenstoff in Verbindung mit einer Dotierstoffverunreinigung erreicht werden, die über die ganze Wachstumsfläche einen n-Typ dotiert, r.B. Silizium, Schwefel oder Selen. In beiden Fällen wird die Kristallorientierungsabhängigkeit des Kohlenstoffeinfangquerschnitts ausgenutzt, um eine Epitaxialschicht mit sowohl n- als p-Typ-Regionen wachsen zu lassen.
  • Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung geschaffen, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    Präparieren eines Substrats aus einem Verbindungshalbleiter der Gruppe III-V, welcher Arsen als Gruppe-V-Element enthält, so dass er eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen verschiedener jeweiliger Kristallorientierungen enthält, welche erste und zweite Ebenen verschiedene Kohlenstoffeinfangquerschnitte bezüglich zumindest einer Epitaxialschicht aufweisen, die auf der Oberfläche des gestuften Substrats unter Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung gebildet werden soll; und
    epitaxiales Wachsen zumindest einer Gruppe III-V-Verbindungshalbleiterschicht, die als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, auf dem gestuften Substrat unter Verwendung einer metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE), während mit zumindest Kohlenstoff als eine Dotierstoffverunreinigung dotiert wird, wobei der Kohlenstoff ein p-Typ-Dotierstoff für sowohl die ersten als auch zweiten Ebenen ist und eine erste Konzentration aufweist, wenn er sich über einer der ersten und zweiten Ebenen befindet, und eine zweite verschiedene Konzentration, wenn er sich über der anderen der ersten und zweiten Ebenen befindet, und zur gleichen Zeit oder in einem verschiedenen Dotierschritt mit einer weiteren Dotierstoffverunreinigung dotiert wird, welche weitere Dotierstoffverunreinigung ein n-Typ-Dotierstoff für sowohl die ersten als auch zweiten Ebenen ist und eine dritte Konzentration zwischen der ersten und zweiten Konzentration hat, welche dritte Konzentration hoch genug ist, um die niedrigere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, aber nicht hoch genug, um die höhere der ersten und zweiten Konzentration zu kompensieren, so dass die oder jeder so gewachsene Epitalschicht verschiedene Leitfähigkeitstypen auf den ersten und zweiten Ebenen aufweist, wobei der Epitaxialwachstumsschritt mit einem Wachsen des Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter Verwendung einer metallorganischen Verbindung verbunden ist, die als ein Gruppe-III-Quellenmaterial Kohlenstoff enthält, während das Partialdruckverhältnis zwischen dem Gruppe-III-Quellenmaterial und einem Gruppe-V-Quellen material so gesteuert wird, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen zum n-Typ zu machen.
  • Diese beide Verfahren können verwendet werden, um eine Halbleitervorrichtung der Art herzustellen, welche aufweist:
    ein Substrat, das aus einem Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter besteht, der als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, und eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen mit verschiedenen jeweiligen Kristallorientierungen aufweist; und
    zumindest eine Epitaxialschicht eines als Gruppe-V-Element Arsen enthaltenden Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters, die auf der gestuften Oberfläche angeordnet ist.
  • Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung der oben erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Epitaxialschicht Kohlenstoff als eine Dotierstoffverunreinigung enthält, welcher Kohlenstoff in der oder jeder Epitaxialschicht als Dotierstoffverunreinigung vom n-Typ eingebaut oder eingelagert ist, wo er über einer der ersten und zweiten Ebenen des Substrats liegt, und als Dotierstoffverunreinigung vom p-Typ, wo er über der anderen der ersten und zweiten Ebenen liegt, so dass die oder jede Epitaxialschicht über ihre laterale Ausdehnung Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist.
  • Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Vorrichtung der oben erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass:
    die oder jede Epitaxialschicht Kohlenstoff als Verunreinigung vom p-Typ und ein weiteres Element als Dotierstoffverunreinigung vom n-Typ enthält, wobei der Kohlenstoff in der oder jeder Epitaxialschicht in einer ersten Konzentration vorhanden ist, wo er über einer der ersten und zweiten Ebenen des Substrats liegt, und einer von der ersten Konzentration verschiedenen zweiten Konzentration, wo er über der anderen der ersten und zweiten Ebene liegt, und das weitere Element in der oder jeder Epitaxialschicht in einer dritten Konzentration zwischen der ersten und zweiten Konzentration vorhanden ist, wo es über sowohl den ersten als auch zweiten Ebenen liegt, welche dritte Konzentration hoch genug ist, um die niedrigere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, nicht aber hoch genug, um die höhere der ersten und zweiten Konzentration zu kompensieren, so dass die oder jede Epitaxialschicht über ihre laterale Ausdehnung Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist.
  • Folglich versteht man, dass eine Epitaxialschicht mit Regionen vom p-Typ und n-Typ geschaffen werden kann, wobei der Dotiertyp von der Kristallorientierung der Wachstumsfläche unter dem Teil der betreffenden Schicht abhängig ist, indem ein kohlenstoffhaltiges Gruppe-III-Quellenmaterial verwendet und ein geeignetes V/III-Verhältnis ausgewählt wird. Es ist folglich möglich, eine p-Typ oder n-Typ-Region in Selbstjustierung mit der Konfiguration eines strukturierten Substrats zu bilden. Es ist daher möglich, beispielsweise einen Halbleiterlaser mit selbstjustierter stromsperrenden Region zu bilden.
  • In dieser Beschreibung enthält die durch Verwenden von "um i" definierte Ebene die durch "i" definierte Ebene und daraus um +/– 5° geneigte Ebenen.
  • Für ein besseres Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie diese in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen, in denen:
  • 1 ist eine graphische Darstellung ist, die die Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeit der Kohlenstoffkonzentration und Trägerkonzentration in GaAs-Epitaxialschichten darstellt, die durch MOVPE gebildet wurden;
  • 2 eine graphische Darstellung ist, die die Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeit einer Kohlenstoffkonzentration und Trägerkonzentration in AlGaAS-Epitaxialschichten zeigt, die durch MOVPE gebildet wurden;
  • 3 eine graphische Darstellung ist, die V/III-Quellenverhältnisabhängigkeit der Trägerkonzentration in durch MOVPE gebildeten GaAs-Epitaxialschichten zeigt;
  • 4, 5A und 5B Querschnittansichten von Substraten sind, die die selektive Bildung von n-Typ und p-Typ-Regionen zeigt, indem die Tatsache ausgenutzt wird, dass der Trägertyp mit dem V/III-Quellenverhältnis und der Kristallorientierung und dem Abschluß variiert;
  • 6 eine graphische Darstellung ist, die die Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeit der Siliziumkonzentration und Trägerkonzentration in GaAs-Epitaxialschichten zeigt, die durch MOVPE gebildet wurden;
  • 7 eine graphische Darstellung ist, die die Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeit der Kohlenstoffkonzentration, Siliziumkonzentration und Trägerkonzentration in GaAs-Epitaxialschichten zeigt, die durch MOVPE gebildet wurden;
  • 8A bis 8C Querschnittansichten von Substraten sind, die die selektive Bildung von n-Typ- und p-Typ-Regionen veranschaulichen, indem die verschiedenen Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeiten einer Kohlenstoff und Siliziumeinlagerung ausgenutzt werden;
  • 9 eine graphische Darstellung ist, die eine Kristallorientierungsabhängigkeit der Kohlenstoffkonzentration, Selenkonzentration und Trägerkonzentration in durch MOVPE gebildeten GaAs-Epitaxialschichten zeigt;
  • 10A und 10B Querschnittansichten von Substraten sind, die die selektive Bildung von n-Typ- und p-Typ-Regionen veranschaulichen, indem die verschiedenen Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeiten einer Kohlenstoff und Seleneinlagerung ausgenutzt werden;
  • 11 eine Querschnittansicht eines Halbleiterlasers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 12 eine Querschnittansicht eines Halbleiterlaser gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 13 eine Querschnittansicht eines Halbleiterlasers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist; und
  • 14A und 14B Querschnittansichten und eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung sind. 1 ist eine graphische Darstellung, die die Kristallorientierungsabhängigkeit der Kohlenstoffkonzentration und Lochkonzentration von durch MOVPE gewachsenen, mit Kohlenstoff dotierten GaAs-Epitaxialschichten zeigt. Die Abszisse repräsentiert den Offset-Winkel der Ebene eines GaAs-Substrats aus einer (1 0 0)-Ebene. Die Mitte der Abszisse ist eine (1 0 0)-Ebene, die rechte Seite von der Mitte zeigt einen Offset-Winkel des in Richtung auf die [0 1 1]-Richtung geneigten Substrats, und die linke Seite von der Mitte zeigt einen Offset-Winkel des in Richtung auf die [0 1 –1]-Richtung geneigten Substrats. Das heißt, die rechte Hälfte von 1 zeigt "A"-abgeschlossene Ebenen, und die linke Hälfte zeigt "B"-abgeschlossene Ebenen. Typische Ebenen mit niedrigen Miller-Indizes sind an jeweiligen entsprechenden Offset-Winkeln in 1 ebenfalls dargestellt. Die Ordinate repräsentiert die Kohlenstoff-oder Lochkonzentration in Einheiten von cm–3.
  • Epitaxialschichten ließ man unter einem Druck von 6,6 × 103 Pa und einem AsH3-Partialdruck von 5,5 Pa wachsen, indem man Trimethylgallium (TMGa) als das Gruppe-III-Quellenmaterial und Arsin (AsH3) als das Gruppe-V-Quellenmaterial verwendete. In 1 repräsentiert ein leeres Kreissymbol eine Kohlenstoffkonzentration, und ein fettes Kreissymbol repräsentiert eine Lochkonzentration, wobei man die Epitaxialschichten bei einer Substratkonzentration von 720°C wachsen ließ. Ein leeren Dreiecksymbol repräsentiert eine Lochkonzentration mit der bei einer Substrattemperatur von 690°C gewachsenen Epitaxialschicht. Die Kohlenstoffkonzentration wurde durch Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessen, und die Lochkonzentration wurde aus einer C-V-Charakteristikkurve gemessen. Da die Kohlenstoff- und Lochkonzentrationswerte im allgemeinen gleich sind, kann man verstehen, dass im Kristall eingefangene Kohlenstoffatome nahezu ionisiert (aktiviert) sind.
  • Wie man aus 1 erkennt, nimmt, da die Substratoberfläche in der [0 1 1]-Richtung in Richtung auf einen Offset-Winkel von etwa 20° geneigt ist, d. h. im Bereich von der (1 0 0)-Ebene zur (4 1 1)A-Ebene, die Lochkonzentration allmählich ab, wenn der Offset-Winkel zunimmt. Während der Offset-Winkel weiter in Richtung auf etwa 25° erhöht wird, d. h. die (3 1 1)A-Ebene, nimmt die Lochkonzentration abrupt zu auf einen Pegel, der etwa zehnmal höher als der bei der (1 0 0)-Ebene erreichte ist. Die Lochkonzentration ändert sich dann scharf, während der Offset-Winkel von der (3 1 1)A-Ebene weiter erhöht wird.
  • Während die Substratoberfläche in der [0 1 –1]-Richtung in Richtung auf einen Offset-Winkel von etwa 25° geneigt ist, d. h. im Bereich von der (1 0 0)-Ebene zur (3 1 1)B-Ebene, nimmt die Lochkonzentration allmählich ab, während der Offset-Winkel zunimmt, ähnlich der Neigung der A-Ebene. Die Lochkonzentration nimmt bei einem Offset-Winkel zwischen der (3 1 1)B-Ebene und der (2 1 1)B-Ebene einen minimalen Wert an. Während der Offset-Winkel weiter erhöht wird, ändert sich die Lochkonzentration zu einem höheren Wert.
  • Die Kristallorientierungsabhängigkeit der Lochkonzentration hat eine ähnliche Tendenz bei den beiden untersuchten Substrattemperaturen, d. h. bei 720° und 690°. Die Lochkonzentration und die Kohlenstoffkonzentration sind im all gemeinen gleich. Man ist daher der Ansicht, dass die Kristallorientierungsabhängigkeit der Lochkonzentration diejenige der Kohlenstoffkonzentration widerspiegelt. Wie man aus dem obigen erkennt, hängt die Konzentration eingefangener Kohlenstoffatome sehr von der Kristallorientierung ab. Die obigen Experimente deckten zum ersten Mal eine solche komplizierte Abhängigkeit auf. Die in 1 gezeigten Resultate stimmen außerdem weder qualitativ noch quantitativ mit den früheren Ergebnissen von Caneau et al, überein, worauf in der Einleitung verwiesen wurde.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die eine Kristallorientierungsabhängigkeit der Kohlenstoffkonzentration und Lochkonzentration von mit Kohlenstoff dotierten AlxGa1–xAs (x = 0,3)-Epitaxialschichten zeigt, die man mittels MOVPE wachsen ließ. Wie 1 repräsentieren die Abszisse und die Ordinate einen Offset-Winkel bzw. die Loch- oder Kohlenstoffkonzentration.
  • Epitaxialschichten ließ man unter einem Druck von 6,6 × 103 Pa und einer Substrattemperatur von 720° C wachsen, indem Trimethylaluminium (TMAl) und TMGa oder Triethylgallium (TEGa) als das Gruppe-III-Quellenmaterial und Arsin (AsH3) als das Gruppe-V-Quellenmaterial verwendet wurden. In 2 repräsentiert ein leeres Kreissymbol die Kohlenstoffkonzentration. En fettes Kreissymbol, ein leeres Rechtecksymbol und ein leeres Dreiecksymbol, repräsentieren die Lochkonzentration. Die Verwendung von TEGa als das Gallium-Quellenmaterial bezieht sich auf das leere Kreissymbol, das fette Kreissymbol und das leere Rechtecksymbol, wohingegen die Verwendung von TMGa als das Gallium-Quellenmaterial sich auf das leere Dreiecksymbol bezieht. Ein AsH3-Partialdruck von 5,5 Pa bezieht sich auf das leere Kreissymbol und das fette Kreissymbol, und derjenige von 43 Pa bezieht sich auf das leere Rechtecksymbol und das leere Dreiecksymbol.
  • Ähnlich 1 nimmt die Lochkonzentration allmählich ab, während der Offset-Winkel im Bereich von der (1 0 0)-Ebene zur (4 1 1)A-Ebene zunimmt. Während der Offset-Winkel auf etwa 25°, d. h. in Richtung (3 1 1)A-Ebene weiter zunimmt, nimmt die Lochkonzentration abrupt zu.
  • Während die Substratoberfläche in der [0 1 –1]-Richtung im Bereich von der (1 0 0)-Ebene zur (3 1 1)B-Ebene geneigt wird, nimmt die Lochkonzentration allmählich ab, während der Offset-Winkel zunimmt. Während der Offset- Winkel weiter zunimmt, ändert sich die Lochkonzentration zu einem höheren Wert.
  • Eine Änderung in der Lochkonzentration mit dem Offset-Winkel von der (1 0 0)-Ebene des Substrats hat eine ähnliche Tendenz sowohl für TEGa als auch TMGa, die als das Gallium-Quellenmaterial verwendet werden. Eine Änderung in der Lochkonzentration mit dem Offset-Winkel hat für sowohl die AsH3-Partialdrücke von 5,5 Pa als auch 43 Pa eine ähnliche Tendenz, obgleich der erstgenannte Druck eine höhere Lochkonzentration als der letztgenannte Druck angibt.
  • Eine derartige Kristallorientierungsabhängigkeit der Lochkonzentration kann beim Herstellen verschiedener Arten von Halbleitervorrichtungen genutzt werden. Zum Beispiel kann man erkennen, dass, falls man Verunreinigungen vom p-Typ bei einer hohen Konzentration dotieren möchte, es wünschenswert ist, eine Ebene im Bereich von der (3 1 1)A-Ebene zur (1 1 1)A-Ebene zu verwenden, statt die (1 0 0)-Ebene zu verwenden. Falls man umgekehrt eine Kontamination durch Kohlenstoffverunreinigungen soweit wie möglich unterdrücken möchte, kann man erkennen, dass es eher vorzuziehen ist, statt die (1 0 0)-Ebene eine Ebene im Bereich von der (4 1 1)A-Ebene zur Ebene nahe der (5 1 1)A-Ebene oder eine Ebene im Bereich von der (3 1 1)B-Ebene zur Ebene nahe der (2 1 1)B-Ebene zu verwenden.
  • Wie man aus 1 sieht, erlaubt die Verwendung eines Substrats mit einer aus der (1 0 0)-Ebene in Richtung auf die (1 1 1)B-Ebene geneigten Kristallorientierung, dass der Umfang einer Kohlenstoffdotierstoffeinlagerung niedriger ist, als wenn die (1 0 0)-Ebene verwendet wird. Wenn der Offset-Winkel von der (1 0 0)-Ebene etwa 35° oder größer ist, werden die Oberflächenbedingungen des Substrats schlecht. Es ist daher vorzuziehen, den Offset-Winkel auf 35° oder kleiner einzustellen. Eine Ebene wie z. B. eine (4 1 1)A-Ebene, die um einen Winkel im Bereich größer 0° und kleiner 25° von der (1 0 0)-Ebene zur (1 1 1)A-Ebene geneigt ist, kann ebenfalls genutzt werden, was einen kleinen Kohlenstoffeinfangquerschnitt liefert. Arsenhaltiges Material wie z. B. InGaAs kann für die Elektronentransferschicht verwendet werden, wobei ähnliche vorteilhafte Effekte durch eine geeignete Auswahl der Kristallorientierung und des Oberflächenabschlusses gesichert werden.
  • Aus der obigen Beschreibung der 1 und 2 ist offensichtlich, wie der Pegel einer p-Typ-Dotierung von GaAs und AlGaAs mit der Kristallorientierung variiert. In der folgenden Beschreibung der 4 bis 10 wird nun erläutert, wie es auch möglich ist, in Abhängigkeit von der Kristallorientierung entweder p-Typ- oder n-Typ-Material unter den gleichen Wachstumsbedingungen wachsen zu lassen.
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung in der Trägerkonzentration in einer durch MOVPE geschaffenen kohlenstoffdotierten GaAs-Schicht in Bezug auf ein V/III-Quellenverhältnis oder den AsH3-Partialdruck darstellt. Die Abszisse repräsentiert in einem beliebigen Maßstab ein V/III-Quellenverhältnis oder den AsH3-Partialdruck. Die Ordinate repräsentiert in einem beliebigen Maßstab die Trägerkonzentration.
  • Die Kurven "a1", "b1" und "c1" repräsentieren Lochkonzentrationen in kohlenstoffdotierten GaAs-Schichten, die auf Substraten geschaffen wurden, die jeweils eine (3 1 1)B-Ebene oder eine (4 1 1)A-Ebene, eine (1 0 0)-Ebene oder eine (3 1 1)A-Ebene aufweisen. Die Kurven "a2", "b2" und "c2" repräsentieren entsprechende Elektronenkonzentrationen.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird, während das V/III-Verhältnis zunimmt, der Einfang von Kohlenstoffelementen unterdrückt, und die Lochkonzentration reduziert sich für jede der Substratkristallorientierungen und -abschlüsse. In jedem Fall wird bei einem bestimmten V/III-Verhältnis der Leitfähigkeitstyp vom p-Typ zum n-Typ invertiert, und die Elektronenkonzentration nimmt zu. Das V/III-Verhältnis, bei dem der Wechsel vom p-Typ zum n-Typ stattfindet, ist für jede Orientierung und jeden Abschluß des Substratkristalls verschieden.
  • Das V/III-Verhältnis, bei dem der Trägertyp vom p-Typ zum n-Typ wechselt, nimmt in der Reihenfolge zu: (3 1 1)B-Ebene oder (4 1 1)A-Ebene; (1 0 0)-Ebene; und (3 1 1)A-Ebene. Indem man die Tatsache nutzt, dass das V/III-Verhältnis, bei dem der Wechsel vom p-Typ zum n-Tpy stattfindet, für verschiedene Kristallorientierungen verschieden ist, wird es möglich, sowohl p-Typ- als auch n-Typ-Regionen durch den gleichen Filmerzeugungsprozeß auf einem Substrat mit mehreren Oberflächen mit verschiedenen Ebenen der Kristallorientierung zu mustern und zu bilden. Im folgenden wird ein Beispiel eines Mu sterns einer p-Typ-Region und einer n-Typ-Region auf einem Substrat durch Ausnutzen solcher Charakteristiken beschrieben.
  • Wie in 5A gezeigt ist, ist auf einem (1 0 0)-GaAs-Substrat 20 ein Steg 24 ausgebildet, der eine flache Oberfläche der (1 0 0)-Ebene und schräge Obertächen einer (3 1 1)B-Ebene, einer (4 1 1)A-Ebene oder einer anderen Ebene mit einem kleineren Kohlenstoffeinfangquerschnitt als die (1 0 0)-Ebene hat.
  • Der Steg 24 kann durch Nassätzen unter Verwendung einer Resist-Maske gebildet werden. Die durch Nassätzen gebildete schräge Oberfläche ist keine Oberfläche mit einer Einkristallorientierung, sondern enthält andere Oberflächen nahe der (3 1 1)B-Ebene oder (4 1 1)A-Ebene. Man ist der Ansicht, dass diese Oberflächen Eigenschaften ähnlich der (3 1 1)B-Ebene oder der (4 1 1)A-Ebene aufweisen. Im folgenden sollen, obgleich die flache Oberfläche und die schrägen Oberflächen jeweils so beschrieben sind, dass sie eine Einkristalloberfläche aufweisen, sie andere Kristallorientierungen mit ähnlichen Eigenschaften haben.
  • Epitaxiales Wachstum wird zuerst mit einem V/III-Verhältnis K1 wie in 3 gezeigt durchgeführt, so dass eine p-Typ-Epitaxialschicht 21 auf der ganzen Oberfläche des Substrats 20 gebildet wird. Als nächstes wird epitaxiales Wachstum mit einem erhöhten V/III-Verhältnis K2 durchgeführt, so dass eine Epitaxialschicht 22 gebildet wird, die eine p-Typ-Region auf den flachen Oberflächen der (1 0 0)-Ebenen und eine n-Tpy-Region auf den schrägen Oberflächen der (3 1 1)B- oder (4 1 1)A-Ebenen aufweist. Eine epitaxiale Schicht mit einer streifenförmigen n-Typ-Region 22b zwischen p-Typ-Regionen 22a kann somit durch einen einzigen filmbildenden Prozess geschaffen werden. Epitaxiales Wachstum wird dann bei einem weiteren erhöhten V/III-Verhältnis K4 durchgeführt, so dass eine n-Typ-Epitaxialschicht 23 auf der ganzen Oberfläche des Substrats gebildet wird.
  • Wie man erkennt, hat die mit einem V/III-Verhältnis K1 gewachsene p-Typ-Epitaxialschicht 21 unterschiedliche Lochkonzentrationen bei den Regionen unter der flachen Obenfläche und den Regionen unter der schrägen Oberfläche, wobei die Lochkonzentration unter den flachen Oberflächen höher als diejenige unter den schrägen Oberflächen ist.
  • In 5A wird eine schräge Oberfläche mit einer (3 1 1)B-Ebene oder einer (4 1 1)A-Ebene verwendet. Die schräge Oberfläche mit einer (n 1 1)B-Ebene, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ist, oder einer (m 1 1)A-Ebene, wo m eine reelle Zahl von m = 4 ist, kann ebenfalls verwendet werden.
  • 5B zeigt eine Halbleitervorrichtung, die einen Steg mit der schrägen Oberfläche einer (3 1 1)A-Ebene aufweist.
  • Wie in 5B gezeigt ist, ist auf einem (1 0 0)-GaAs-Substrat 30 ein Steg 34 ausgebildet, der eine flache Oberfläche der (1 0 0)-Ebene und schräge Oberflächen einer Ebene wie z. B. einer (3 1 1)A-Ebene mit einem größeren Kohlenstoffeinfangquerschnitt als die (1 0 0)-Ebene aufweist.
  • Epitaxiales Wachstum wird zuerst mit einem V/III-Verhältnis K1 oder K2 wie in 3 gezeigt durchgeführt, so dass auf der gesamten Oberfläche eines Substrats 30 eine p-Typ-Epitaxialschicht 31 gebildet wird. Als nächstes wird epitaxiales Wachstum bei einem erhöhten V/III-Verhältnis K3 durchgeführt, so dass eine Epitaxialschicht 32 gebildet wird, die n-Typ-Regionen auf den flachen Oberflächen der (1 0 0)-Ebenen und p-Typ-Regionen auf den schrägen Oberflächen der (3 1 1)A-Ebenen hat. Daher kann durch einen einzigen filmbildenden Prozeß eine Epitaxialschicht mit einer streifenförmigen p-Typ-Region 32b zwischen n-Typ-Regionen 32a gebildet werden. Weiteres epitaxiales Wachstum wird bei einem weiteren erhöhten V/III-Verhältnis K4 durchgeführt, so dass auf der ganzen Oberfläche des Substrats eine n-Typ-Epitaxialschicht 33 gebildet wird.
  • 4 zeigt eine Halbleitervorrichtung, die kohlenstoffdotierte Schichten aufweist, die auf einem Substrat 40 mit flachen Oberflächen, die eine Ebene im Bereich von einer (5 1 1)A-Ebene bis zu einer (4 1 1)A-Ebene freilegen, und einer schrägen Oberfläche, die eine Ebene im Bereich von einer (3 1 1)A-Ebene bis zu einer (2 1 1)A-Ebene freilegt, ausgebildet sind.
  • Epitaxiales Wachstum wird zuerst mit einem V/III-Verhältnis K1 wie in 3 gezeigt durchgeführt, so dass auf der ganzen Oberfläche eines Substrats 40 eine p-Typ-Epitaxialschicht 41 gebildet wird. Als nächstes wird epitaxiales Wachstum bei einem erhöhten V/III-Verhältnis K2 oder K3 durchgeführt, so dass eine Epitaxialschicht 42 gebildet wird, die n-Typ-Regionen auf den flachen Oberflächen und eine p-Typ-Region auf der schrägen Oberfläche hat. Folglich
  • kann durch einen einzigen filmbildenden Prozess eine Epitaxialschicht mit einer streifenförmigen p-Typ-Region zwischen n-Typ-Regionen gebildet werden. Epitaxiales Wachstum wird bei einem weiteren erhöhten V/III-Verhältnis K4 durchgeführt, so dass auf der ganzen Oberfläche des Substrats eine n-Typ-Epitaxialschicht 43 gebildet wird.
  • Im obigen lässt man eine GaAs-Schicht epitaxial wachsen. Anstelle einer GaAs-Schicht können Schichten aus anderen Gruppe-III/V-Verbindungshalbleitern wie z. B. AlGaAs verwendet werden, solange sie Arsen als das Gruppe-V-Element enthalten. Auch in einem solchen Fall kann eine Schicht mit n-Typ- und p-Typ-Regionen durch Verwenden von Ebenen verschiedener Kristallorientierung gemustert werden.
  • Die flache Oberfläche kann eine Ebene im Bereich von einer (1 1 1)A-Ebene bis zu einer (3 1 1)A-Ebene sein, die einen Kohlenstoffeinfangquerschnitt hat, der zumindest ungefähr gleich demjenigen einer (1 0 0)-Ebene oder größer ist. Die schräge Oberfläche kann eine (n 1 1)A-Ebene aufweisen, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, mit einem Kohlenstoffeinfangquerschnitt, der kleiner als derjenige für Orientierung zwischen der (1 1 1)A-Ebene und der (3 1 1)A-Ebene ist.
  • Im obigen wird Kohlenstoff durch Verwenden metallorganischer Verbindungen dotiert, die als das Gruppe-III-Quellenmaterial Kohlenstoff enthalten. Eine Dotierquelle von allein Kohlenstoff kann verwendet werden, um die Kohlenstoffdotierkonzentration mit der ähnlichen vorteilhaften oben beschriebenen Effekten zu ändern. Überdies wird in den obigen Ausführungsformen ein Steg einer einfachen Form verwendet. Statt dessen kann ein Steg, eine Rille, eine Stufe oder dergleichen einer gewünschten Form genutzt werden, um p-Typund n-Typ-Regionen der gewünschten Form zu mustern.
  • Als nächstes wird beschrieben, wie man p-Typ- und n-Typ-Regionen in einer einzigen Epitaxialschicht nicht durch Dotieren allein mit Kohlenstoff wie oben beschrieben, sondern durch Dotieren mit Kohlenstoff in Verbindung mit einem oder mehreren anderen Elementen bildet.
  • 6 ist eine graphische Darstellung, die die Kristallorientierungsabhängigkeit der Siliziumkonzentration in einer mittels MOVPE gebildeten siliziumdotierten GaAs-Schicht darstellt. Die Wachstumstemperatur der GaAs-Schichten betrug 670°C, und das verwendete Dotiergas war Disilan (Si2H6). Ähnlich wie in 1 repräsentiert die Abszisse einen Offset-Winkel von einer (1 0 0)-Ebene, die rechte Hälfte von 1 repräsentiert "a"-abgeschlossene Oberflächen, und deren linke Hälfte repräsentiert "b"-abgeschlossene Oberflächen. Die Ordinate repräsentiert eine Träger- oder Siliziumkonzentration in einem beliebigen Maßstab. Ein leeres Kreissymbol gibt die Siliziumkonzentration an, und ein fettes Kreissymbol gibt die Trägerkonzentration an.
  • Wie in 6 gezeigt ist, sind die Siliziumkonzentration und die Trägerkonzentration im allgemeinen gleich und hängen scharf von der Kristallorientierung eines Substrats ab. Selbst wenn Monosilan (SiH4) als das Dotiergas verwendet wird, hat eine Siliziumdotierung eine Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeit, die beträchtlich kleiner als diejenige von Kohlenstoff ist. Es gibt eine Kristallorientierungsabhängigkeit, die mit derjenigen von Disilan mehr oder weniger vergleichbar ist.
  • Das obere Diagramm in 7 wird durch Überlagern von 1 der Kohlenstoffkonzentration auf 6 der Siliziumkonzentration gebildet. Eine Kurve "b" gibt die Kohlenstoffkonzentration an, und gestrichelte Linien "a" und "a1" geben die Siliziumkonzentration an. Die gestrichelte Linie "a" gibt epitaxiales Wachstum unter den Bedingungen an, dass die Konzentration des Siliziumdotierstoffes kleiner als die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes bei der (1 0 0)-Ebene und größer als die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes bei der (4 1 1)A-Ebene ist. Die gestrichelte Linie "a1" gibt epitaxiales Wachstum unter den Bedingungen an, dass die Konzentration des Siliziumdotierstoffes größer als die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes bei der (1 0 0)-Ebene und kleiner als die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes bei der (3 1 1)A-Ebene ist.
  • Das untere Diagramm in 7 zeigt die Kristallorientierungs- und -abschlussabhängigkeit der Trägerkonzentration, wenn sowohl Kohlenstoff als Silizium unter den Siliziumdotierbedingungen der gestrichelten Linie "a" und den Kohlenstoffdotierbedingungen der Linie "b" dotiert sind. Silizium wird eine n-Typ-Verunreinigung durch Substituieren eines Gruppe-III-Elements, und Kohlenstoff wird eine p-Typ-Verunreinigung durch Substituieren eines Gruppe-V-Elements. Eine auf der Oberfläche eines Substrats mit einer Ebene nahe einer (1 0 0)-Ebene gewachsene Schicht wird ein p-Typ, weil die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes größer als die Konzentration des Siliziumdotierstoffes ist.
  • Wenn der Offset-Winkel eines Substrats von der (1 0 0)-Ebene abweicht, reduziert sich die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes und nähert sich der Konzentration des Siliziumdotierstoffes an. Die Lochkonzentration reduziert sich daher. Wenn der Offset-Winkel weiter zunimmt, wird die Konzentration des Kohlenstoffdotierstoffes kleiner als die Siliziumkonzentration. blglich werden Elektronen die Majoritätsträger, und der Leitfähigkeitstyp wird ein n-Typ.
  • Während der Offset-Winkel in der [0 1 1]-Richtung zunimmt, um die (4 1 1)A-Ebene zu erreichen, reduziert sich die Kohlenstoffkonzentration weiter, und die Elektronenkonzentration nimmt zu. Während der Offset-Winkel zur (3 1 1)A-Ebene zunimmt, nimmt die Kohlenstoffkonzentration abrupt zu und wird gleich der Siliziumkonzentration oder höher. Daher wird der Leitfähigkeitstyp wieder ein p-Typ, und die Lochkonzentration wird höher als diejenige in der auf der (1 0 0)-Ebene gebildeten Schicht.
  • Während der Offset-Winkel in der [0 1 –1]-Richtung zunimmt, reduziert sich allmählich die Kohlenstoffkonzentration und nimmt einen minimalen Wert bei einer Ebene zwischen der (3 1 1)B-Ebene und (2 1 1)B-Ebene an. Während der Offset-Winkel zunimmt, nimmt daher allmählich die Elektronenkonzentration zu und nimmt einen maximalen Wert bei der Ebene zwischen der (3 1 1)B-Ebene und der (2 1 1)B-Ebene an.
  • Durch Dotieren von Kohlenstoff und Silizium unter geeigneten Dotierbedingungen wird es daher möglich, den Leitfähigkeitstyp und die Trägerkonzentration einer Epitaxialschicht gemäß der Kristallorientierung des Substrats zu steuern. Es ist daher möglich, p- und n-Typ-Regionen epitaxial wachsen zu lassen, indem sowohl Silizium als auch Kohlenstoff zur gleichen Zeit während des Wachstums einer Schicht auf einer Oberfläche mit Teilen verschiedener Kristal-Iorientierungen dotiert werden.
  • 8A bis 8C zeigen Beispiele vom Halbleitervorrichtungen mit p- und n-Typ-Regionen auf den Oberflächen von Substraten, die selektiv gebildet werden, indem zur gleichen Zeit mit Kohlenstoff und Silizium dotiert wird.
  • 8A zeigt ein Beispiel, das den Effekt nutzt, dass eine p-Typ-Region auf Oberflächen mit einer Ebene nahe einer (1 0 0)-Ebene gebildet wird und eine n- Typ-Region auf Oberflächen mit einer Ebene nahe einer (n 1 1)B-Ebene gebildet wird, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ist. Auf der Oberfläche eines Substrats 50 mit der (1 0 0)-Ebene ist ein Steg 53 mit schrägen Oberflächen der (n 1 1)B-Ebene ausgebildet, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ist, die in der [0 –1 –1]-Richtung verläuft.
  • Auf der ganzen Oberfläche des Substrats 50 wird zuerst eine p-Typ-Epitaxialschicht 51 gebildet, indem allein Kohlenstoff dotiert wird. Die Region unter der schrägen Oberfläche der Epitaxialschicht 51 hat wegen eines kleineren Kohlenstoffeinfangquerschnittes eine kleinere Lochkonzentration als die Region unter der flachen Oberfläche.
  • Als nächstes werden zur gleichen Zeit sowohl Kohlenstoff als auch Silizium unter den Bedingungen dotiert, die durch die gestrichelte Linie "a" angegeben sind, die in der oberen Zeichnung von 7 dargestellt ist. Die Region unter der schrägen Obertläche hat eine n-Typ-Leitfähigkeit, wie man der unteren Zeichnung von 7 entnimmt. Daher wird eine Epitaxialschicht 52 mit einer p-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und einer n-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche gebildet.
  • 8B ist ein Beispiel, das den Effekt nutzt, dass eine p-Typ-Region auf Oberflächen mit einer Ebene nahe einer (1 0 0)-Ebene gebildet wird und eine n-Typ-Region auf Oberflächen mit einer Ebene nahe einer (n 1 1)A-Ebene gebildet wird, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist. Auf der Oberfläche eines Substrats 60 mit der (1 0 0)-Ebene wird ein Steg 63 mit schrägen Oberflächen der (n 1 1)A-Ebene gebildet, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, die in der [0 1 –1]-Richtung verläuft.
  • Eine p-Typ-Epitaxialschicht 61 wird zuerst auf der ganzen Oberfläche des Substrats 60 gebildet, indem nur Kohlenstoff dotiert wird. Durch gleichzeitiges Dotieren von sowohl Kohlenstoff als auch Silizium wird als nächstes eine Epitaxialschicht 62 mit einer p-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und einer n-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche gebildet.
  • 8C ist ein Beispiel, dass den Effekt nutzt, dass eine n-Typ-Region auf Oberflächen mit einer (n 1 1)A-Ebene gebildet wird, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, und eine p-Typ-Region auf Oberflächen mit einer (m 1 1)A-Ebene gebildet wird, wo m eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ m ≤ etwa 3 ist. Auf der Oberfläche eines Substrats 70 mit der (n 1 1)A-Ebene, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, wird eine Stufe 73 mit einer schrägen Obertläche der (m 1 1)A-Ebene gebildet, wo m eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ m ≤ etwa 3 ist, die in der [0 1 –1]-Richtung verläuft.
  • Zunächst wird eine p-Typ-Epitaxialschicht 71 auf der ganzen Obertläche des Substrats 70 gebildet, indem nur Kunststoff dotiert wird. Durch gleichzeitiges Dotieren von sowohl Kohlenstoff als auch Silizium wird als nächstes eine Epitaxialschicht 72 mit einer n-Typ-Region unter der flachen Obertläche und einer p-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche gebildet.
  • Silizium wird als die n-Typ-Verunreinigung in den in 6 und 7 und 8A bis 8C gezeigten Fällen verwendet. Andere Elemente können als die n-Typ-Verunreinigung ebenfalls verwendet werden.
  • 9 ist eine graphische Darstellung, die eine Kristallorientierungsabhängigkeit einer Verunreinigungskonzentration in einer GaAs-Schicht zeigt, die man durch Verwenden von Selen als eine n-Typ-Verunreinigung epitaxial wachsen ließ. Die Abszisse repräsentiert die Kristallorientierung, und die Ordinate repräsentiert die Verunreinigungskonzentration und Trägerkonzentration in einem beliebigen Maßstab. Eine Kurve "a" gibt die Kohlenstoffkonzentration an, und eine Kurve "b" gibt die Selenkonzentration an. Die Kristallorientierungsabhängigkeit der Kohlenstoffkonzentration ist die gleiche wie die in 1 dargestellte. Die Selenkonzentration reduziert sich allmählich, während die Ebene von der (1 0 0)-Ebene zur (1 1 1)A-Ebene geneigt wird. Das epitaxiale Wachstum wird unter den Bedingungen durchgeführt, dass die Selenkonzentration höher als die Kohlenstoffkonzentration bei der Ebene (1 0 0)-Ebene und der (4 1 1)A-Ebene ist, und dass die Kohlenstoffkonzentration höher als die Selenkonzentration bei der (3 1 1)A-Ebene ist.
  • Unter den in 9 dargestellten Bedingungen ist die Selenkonzentration höher als die Kohlenstoffkonzentration im Bereich von der (1 0 0)-Ebene bis zur (4 1 1)A-Ebene, und der Leitfähigkeitstyp einer Epitaxialschicht wird ein n-Typ. Die Kohlenstoffkonzentration ist höher als die Selenkonzentration im Bereich von der (3 1 1)A-Ebene bis zur (1 1 1)A-Ebene, und der Leitfähigkeitstyp einer Epitaxialschicht wird ein p-Typ. Daher reduziert sich die Elektronenkonzentration allmählich, wie durch eine Kurve "c" angegeben ist, während die Ebene aus der (1 0 0)-Ebene zur (4 1 1)A-Ebene geneigt wird. Die Lochkonzentration ist nahezu konstant, wie durch eine Kurve "d" angegeben ist, im Bereich von der (3 1 1)A-Ebene bis zur (1 1 1)A-Ebene.
  • 10A und 10C zeigen Beispiele von Halbleitervorrichtungen mit p- und n-Tpyen-Regionen in einer Epitaxialschicht, die durch gleichzeitiges Dotieren von sowohl Kohlenstoff als auch Selen selektiv gebildet wird.
  • 10A ist ein Beispiel, das den Effekt nutzt, dass eine n-Typ-Region auf Oberflächen mit einer (1 0 0)-Ebene gebildet wird und eine p-Typ-Region auf Oberflächen mit einer Ebene gebildet wird, die im Bereich von einer (3 1 1)A-Ebene bis zu einer (1 1 1)A-Ebene orientiert ist. Auf der Oberfläche eines Substrats 80 mit der (1 0 0)-Ebene ist ein Steg 83 mit schrägen Oberflächen einer (n 1 1)A-Ebene ausgebildet, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ≤ etwa 3 ist. Zuerst wird auf der ganzen Oberfläche des Substrats 80 eine p-Typ-Epitaxialschicht 81 durch Dotieren von allein Kohlenstoff gebildet. Als nächstes werden sowohl Kohlenstoff als auch Selen zur gleichen Zeit dotiert, um eine Epitaxialschicht 82 mit einer n-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und einer p-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche epitaxial wachsen zu lassen.
  • 10B zeigt ein Beispiel, das den Effekt nutzt, dass eine n-Typ-Region auf Oberflächen mit einer (n 1 1)A-Ebene gebildet wird, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, und eine p-Typ-Region auf Oberflächen mit einer Ebene gebildet wird, die in einem Bereich von einer (3 1 1)A-Ebene bis zu einer (1 1 1)A-Ebene orientiert ist. Auf der Oberfläche eines Substrats 90 mit der (n 1 1)-Ebene, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, auf seiner Hauptfläche wird eine Stufe 93 mit einer schrägen Oberfläche einer (m 1 1)A-Ebene gebildet, wo m eine reelle Zahl vom etwa 1 ≤ m ≤ etwa 3 ist.
  • Zuerst wird auf der ganzen Oberfläche des Substrats 90 eine p-Typ-Epitaxialschicht 91 gebildet, indem nur Kohlenstoff dotiert wird. Als nächstes werden sowohl Kohlenstoff als auch Selen zur gleichen Zeit dotiert, um eine Epitaxialschicht 92 mit einer n-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und einer p-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche wachsen zu lassen.
  • Durch Dotieren von Kohlenstoff und Selen unter geeigneten Bedingungen können n-Typ- und p-Typ-Regionen selektiv gebildet werden. In 9 und 10A und 10B wird Selen als die n-Typ-Verunreinigung verwendet. Andere Grup pe-VI-Elemente wie z. B. Schwefel können mit ähnlichen vorteilhaften Effekten ebenfalls verwendet werden.
  • Mehrere spezifische Vorrichtungsstrukturen, die die oben beschriebenen Prinzipien eines von der Kristallorientierung abhängigen Dotiertyps anwenden, werden nun mit Verweis auf 11 bis 14 beschrieben.
  • Zunächst wird mit Verweis auf 11 eine Ausführungsform beschrieben, in der ein einen Laserstrahl mit 0,78 bis 0,98 μm Wellenlänge abstrahlender Halbleiterlaser gebildet wird, indem die Abhängigkeit des Kohlenstoffeinfangquerschnittes von dem V/III-Verhältnis und der Kristallorientierung und die verschiedenen Kristallorientierungsabhängigkeiten des Einfangquerschnitts verschiedener Verunreinigungen wie z. B. Kohlenstoff, Silizium und Selen genutzt werden.
  • 11 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlasers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Halbleiterlaser der ersten Ausführungsform wird gebildet, indem die Differenz zwischen Verunreinigungseinfangquerschnitten der (1 0 0)- und (3 1 1)A-Ebenen genutzt wird. Auf der Obertläche eines GaAs-Substrats 100 vom n+-Typ mit der (1 0 0)-Ebene als seiner Hauptfläche wird eine Rille 110 mit einer V-Form gebildet, die schräge Oberflächen ihm wesentlichen der (3 1 1)A-Ebene aufweist und in der [0 1 –1]-Richtung verläuft. Silizium wird als die n-Typ-Verunreinigung in dem GaAs-Substrat 100 bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 4 × 1018 cm–3 dotiert.
  • Auf dem GaAs-Substrat 100 vom n+-Typ wird bis zu einer Dicke von etwa 1,0 μm eine GaAs-Pufferschicht 101 vom n+-Typ gebildet. Silizium wird als der Verunreinigungsdotierstoff vom n-Typ in der GaAs-Pufferschicht 101 bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 1 × 1018 cm–3 verwendet.
  • Auf der GaAs-Pufferschicht 101 vom n+-Typ wird bis zu einer Dicke von etwa 2,0 μm eine AlxGa1_xAs-Überzugsschicht (z. B. x = 0,3) 102 vom n-Typ gebildet. Silizium wird als der Verunreinigungsdotierstoff vom n-Typ in der AlGaAs-Überzugsschicht 102 bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 5 × 1017 cm–3 verwendet.
  • Auf der Überzugsschicht 10 vom n-Typ wird eine nicht dotierte GaAsoder AlxGa1–xAs-Aktivschicht (z. B. x ≈ 0,1) oder eine aktive Schicht 103 mit verspannter Quantenmulde aus GaAs/InXGa1–xAs/GaAs (z. B. x ≈ 0,2) gebildet.
  • Auf der aktiven Schicht 103 wird bis zu einer Dicke von etwa 0,2 μm eine AlXGa1–xAs-Überzugsschicht 104 (z. B. x = 0,3) vom p-Typ gebildet. Kohlenstoff wird in der AlGaAs-Überzugsschicht 104 bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 1 × 1018 cm–3 als der Verunreinigungsdotierstoff vom p-Typ verwendet.
  • Auf der AlGaAs-Überzugsschicht 104 vom p-Typ wird bis zu einer Dicke von etwa 0,2 μm eine stromsperrende oder -beschränkende AlxGa1–xAs-Schicht 105 (z. B. x = 0,3) gebildet. Die strombeschränkende Schicht 105 wird gebildet, indem ein geeignetes V/III-Verhältnis wie in 3 gezeigt eingestellt oder indem zur gleichen Zeit sowohl Kohlenstoff als auch Silizium wie in 7 gezeigt dotiert werden.
  • Falls die strombeschränkende Schicht 105 durch Einstellen des V/III-Verhältnisses gebildet werden soll, wird das in 3 gezeigte V/III-Verhältnis auf K3 eingestellt. Unter der Bedingung des V/III-Verhältnisses K3 weist die Epitaxialschicht eine n-Typ-Region auf, wenn man sie auf der (1 0 0)-Ebene wachsen lässt, und eine p-Typ-Region, wenn man sie auf der (3 1 1)A-Ebene wachsen lässt. Daher hat die in 11 gezeigte strombeschränkende Schicht 105 eine n-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und eine p-Typ-Region unter der schrägen Obertläche.
  • Falls die strombeschränkende Schicht 105 gebildet werden soll, indem gleichzeitig sowohl Kohlenstoff als auch Silizium dotiert werden, lässt man die Schicht 105 unter den Bedingungen wachsen, dass die Siliziumkonzentration auf die gestrichelte Linie "a1" in der oberen Zeichnung von 7 eingestellt ist. Eine n-Typ-Region wird bei der (1 0 0)-Ebene gebildet, weil die Siliziumkonzentration höher als die Kohlenstoffkonzentration ist, und eine p-Typ-Region wird bei der (3 1 1)A-Ebene gebildet. Die in 11 gezeigte strombeschränkende Schicht 105 hat daher eine n-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und eine p-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche. Auch in diesem Fall ist vorzuziehen, ein V/III-Verhältnis auszuwählen, dass erlaubt, dass die Trägerkonzentration auf 1 × 1018 cm–3 in den n-Typ und p-Typ-Regionen eingestellt wird.
  • Auf der strombeschränkenden Schicht 105 wird bis zu einer Dicke von etwa 1,6 μm eine AlxGa1–xAs-Überzugsschicht 106 (z. B. x = 0,3) vom p-Typ gebildet. Kohlenstoff wird in der AlGaAs-Überzugsschicht 106 bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 1 × 1018 cm–3 als der Verunreinigungsdotierstoff vom p-Typ genutzt.
  • Die drei Schichten, die AlGaAs-Überugsschicht 104, die strombeschränkende Schicht 105 und die AlGaAs-Überzugsschicht 106, weisen daher alle eine p-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche der (3 1 1)A-Ebene auf. Die strombeschränkende Schicht 105 zwischen den AlGaAs-Überzugsschichten 104 und 106 hat daher eine n-Typ-Region unter der flachen Oberfläche.
  • Auf der AlGaAs-Überzugsschicht 106 vom p-Typ wird bis zu einer Dicke von etwa 0,5 μm eine GaAs-Kontaktschicht 107 vom p+-Typ gebildet. Kohlenstoff oder Zink wird als die p-Typ-Verunreinigung in der GaAs-Kontaktschicht 107 bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 5 × 1018 cm–3 dotiert.
  • Auf der GaAs-Kontaktschicht 107 ist eine positive Elektrode 108 aus AuZn gebildet, und auf der Bodenfläche des GaAs-Substrats 100 ist eine negative Elektrode 109 aus AuSn ausgebildet. Wenn zwischen die positive und die negative Elektrode 108 und 109 eine Spannung angelegt wird, wird der pn-Übergang zwischen der strombeschränkenden Schicht 105 und der Überzugsschicht 104 rückwärts vorgespannt. Daher wird in der Region unter der flachen Obertläche kein Strom fließen, sondern wird auf die Region unter der schrägen Oberfläche konzentriert. Es ist daher möglich, effizient eine Laseraktivität in der Region der aktiven Schicht 103 unter der schrägen Oberfläche zu erzeugen. (0 1 –1)-Ebenen oder (0 –1 1)-Ebenen, die durch Spalten des Spalten des Wafers erhalten werden, werden zum Ausbilden der Endspiegel des Laserresonators (Hohlraum) verwendet.
  • In 11 wird für die schräge Region die (3 1 1)A-Ebene genutzt. Eine andere Ebene im Bereich von der (1 1 1)A-Ebene bis zur (3 1 1)A-Ebene mit einem Kohlenstoffeinfangquerschnitt, der größer als derjenige der (1 0 0)-Ebene ist, kann ebenfalls verwendet werden.
  • 12 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlasers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Ertindung. Der Halbleiterlaser der zweiten Ausführungsform wird gebildet, indem die Differenz im Einfangguerschnitt für Ver unreinigungen zwischen Ebenen genutzt wird, die im Bereich von (5 1 1)A-Ebene bis zu einer (4 1 1)A-Ebene auf der einen Seite und einer (3 1 1)A-Ebene auf der anderen Seite orientiert sind. Auf der Oberfläche eines GaAs-Substrats 120 vom n+-Typ mit der Ebene im Bereich von der (5 1 1)A-Ebene bis zur (41 1)A-Ebene auf ihrer Hauptfläche wird eine Stufe 130 gebildet, die eine schräge Oberfläche im wesentlichen den (3 1 1)A-Ebene aufweist und in der [0 1 –1]-Richtung verläuft.
  • Ähnlich dem in 11 dargestellten Halbleiterlaser sind auf dem GaAs-Substrat 120 vom n+-Typ eine GaAs-Pufferschicht 121 vom n+-Typ, eine Al-GaAs-Überzugsschicht 122 vom n-Typ, eine nicht dotierte GaAs- oder AlGaAs-Aktivschicht oder eine aktive Schicht 123 mit verspannter Quantenmulde aus GaAs/InGaAs/GaAs, eine AlGaAs-Überzugsschicht 124 vom p-Typ, eine strombeschränkende Schicht 125, eine AlGaAs-Überzugsschicht 126 vom p-Typ und eine GaAs-Kontaktschicht 127 vom p+-Typ ausgebildet.
  • Auf der GaAs-Kontaktschicht 127 vom p+-Typ ist eine positive Elektrode 128 aus AuZn ausgebildet, und auf der Bodenfläche des GaAs-Substrats 120 vom n+-Typ ist eine negative Elektrode 129 aus AuSn ausgebildet.
  • Die strombeschränkende Schicht 125 lässt man epitaxial wachsen, indem zur gleichen Zeit sowohl Kohlenstoff als auch Silizium unter den Bedingungen dotiert werden, dass eine n-Typ-Region bei der Ebene im Bereich von der (41 1)A-Ebene bis zur (5 1 1)A-Ebene gebildet wird und eine p-Typ-Region bei der (3 1 1)A-Ebene gebildet wird, wie durch die gestrichelte Linie "a" oder "a1" im oberen Diagramm von 7 angegeben ist. Mit dem epitaxialen Wachstum der strombeschränkenden Schicht 125 unter solchen Bedingungen weist die strombeschränkende Schicht 125 dieser Ausführungsform eine n-Typ-Region unter der flachen Oberfläche und eine p-Typ-Region unter der schrägen Obertläche wie die in 11 gezeigte erste Ausführungsform auf.
  • In 12 wird als die Hauptfläche des Substrats eine Ebene verwendet, die in dem Bereich von der (4 1 1)A-Ebene bis zur (5 1 1)A-Ebene orientiert ist, und als die schräge Oberfläche des Substrats wird eine (3 1 1)A-Ebene verwendet. Als die Hauptfläche eines Substrats kann eine (n 1 1)A-Ebene verwendet werden, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, und eine Ebene im Bereich von (1 1 1)A-Ebene bis zu einer (3 1 1)A-Ebene kann als die schräge Oberfläche verwendet werden.
  • 13 ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlasers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Der Halbleiterlaser der dritten Ausführungsform wird gebildet, indem die Differenz im Verunreinigungseinfangsquerschnitt zwischen (1 0 0)-Ebenen auf der einen Seite und einer (4 1 1)A-Ebene oder (4 1 1)B-Ebenen auf der anderen Seite genutzt wird. Auf der Oberfläche eines GaAs-Substrats 140 vom n+-Typ mit der (1 0 0)-Ebene auf seiner Hauptfläche werden Rillen 150a und 150b einer V-Form, die durch eine vorbestimmte Distanz beabstandet sind, gebildet sind, welche eine schräge Oberfläche im allgemeinen der (4 1 1)A-Ebene aufweisen und in der [0 1 –1]-Richtung verlaufen. Alternativ dazu kann ein Substrat verwendet werden, welches Rillen einer V-Form aufweist, die durch eine vorbestimmte Distanz beabstandet sind, welche Rillen eine schräge Oberfläche im allgemeinen der (4 1 1)B-Ebene aufweisen und in der [0 1 1]-Richtung verlaufen.
  • Ähnlich dem in 11 gezeigten Halbleiterlaser sind auf dem GaAs-Substrat 140 vom n+-Typ eine GaAs-Pufferschicht 141 vom n+-Typ, eine Al-GaAs-Überzugsschicht 142 vom n-Typ, eine nicht dotierte GaAs- oder AlGa-Aktivschicht oder eine Aktivschicht 143 mit verspannter Quantenmulde aus GaAs/InGa/GaAs, eine AlGaAs-Überzugsschicht 144 vom p-Typ, eine strombeschränkende Schicht 145, eine AlGaAs-Überzugsschicht 146 vom p-Typ und eine GaAs-Kontaktschicht147 vom p+-Typ gebildet.
  • Auf der GaAs-Kontaktschicht 147 vom p+-Typ ist eine positive Elektrode 148 aus AuZn gebildet, und auf der Bodenfläche des GaAs-Substrats 140 vom n+-Typ ist eine negative Elektrode 149 aus AuSn gebildet.
  • Nahe den Grenzflächen zwischen den Regionen unter den äußeren schrägen Oberflächen der beiden Rillen 150a und 150b und den Regionen unter den äußeren flachen Oberflächen sind Regionen 151 mit hohem Widerstand durch Ionenimplantation von der Obertläche der GaAs-Kontaktschicht 147 vom p+-Typ bis zum mittleren Niveau der strombeschränkenden Schicht 145 gebildet. Diese Regionen 151 mit hohem Widerstand dienen dazu, die Vorrichtung von benachbarten Vorrichtungen elektrisch zu isolieren.
  • Die strombeschränkende Schicht 145 lässt man epitaxial wachsen, indem zur gleichen Zeit sowohl Kohlenstoff als auch Silizium unter den Bedingungen dotiert werden, dass eine n-Typ-Region bei der (4 1 1)A-Ebene oder der (4 1 1)B-Ebene gebildet wird und eine p-Typ-Region bei der (1 0 0)-Ebene gebildet wird, wie durch die gestrichelte Linie "a" in der oberen Zeichnung von 7 angegeben ist. Mit dem epitaxialen Wachstum der strombeschränkenden Schicht 145 unter solchen Bedingungen hat im Gegensatz zu den in 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen die strombeschränkende Schicht 145 dieser Ausführungsform eine n-Typ-Region unter der schrägen Oberfläche und eine p-Typ-Region unter der flachen Oberfläche.
  • Bei Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden 148 und 149 ist der p-n-Übergang bei der Region unter der schrägen Oberfläche rückwärts vorgespannt. Daher fließt ein Strom durch und konzentriert sich auf die Region unter der flachen Oberfläche.
  • Obgleich die (4 1 1)A-Ebene oder die (4 1 1)B-Ebene als die schräge Oberfläche eines Substrats verwendet wird, kann in 13 eine (n 1 1)A-Ebene oder (n 1 1)B-Ebene, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, verwendet werden, welche einen kleineren Kohlenstoffeinfangquerschnitt als die (1 0 0)-Ebene hat.
  • Wie oben beschrieben wurde, können die erste bis dritte Ausführungsformen eine strombeschränkende Schicht in selbstjustierender Weise epitaxial wachsen, indem ein geeignetes V/III-Verhältnis ausgewählt wird oder indem zur gleichen Zeit Kohlenstoff und Silizium bei einer geeigneten Kristallorientierung dotiert werden. Wie durch 9 beispielhaft dargestellt ist, können anstelle von Silizium Gruppe-VI-Elemente wie z. B. Schwefel und Selen genutzt werden.
  • Als nächstes wird mit Verweis auf 14A und 14B eine vierte Ausführungsform beschrieben.
  • 14A ist eine Querschnittansicht eines Halbleiterlasers vom Oberflächenemissionstyp (vertikaler Emitter) gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. Ein GaAs-Substrat vom n-Typ mit einer (1 0 0)-Ebene auf seiner Hauptfläche ist mit Silizium als der Verunreinigung vom n-Typ bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 4 × 1018 cm–3 dotiert. Auf der Oberfläche des GaAs-Substrats 160 ist eine Messstruktur 170 mit einer um 15 bis 35° aus der Hauptfläche des Substrats geneigten schrägen Oberfläche ausgebildet.
  • 14B ist eine perspektivische Ansicht der Messstruktur 170, die auf der Oberfläche des GaAs-Substrats 160 gebildet ist. Die schräge Oberfläche der Messstruktur 170 ist gekrümmt und enthält somit Komponenten mit sowohl "A"als "B"-Abschlüssen. Wie im oberen Diagramm in 7 gezeigt ist, wird, falls ein epitaxiales Wachstum unter den durch die gestrichelte Linie "a" angegebenen Bedingungen zum Dotieren mit Silizium und Kohlenstoff durchgeführt wird, die Region unter den B-Ebenen ein n-Typ im Bereich von 15 bis 35°, und die Region unter den A-Ebenen wird ein n-Typ im Bereich von 15 bis 20°. Falls die schräge Oberfläche an den A- oder B-Ebenen in diesen Winkelbereichen ausgebildet ist, kann demgemäß eine Epitaxialschicht mit einer p-Typ-Region unter der flachen Obertläche und einer n-Typ-Region unter zumindest einem Teil zur schrägen Oberfläche gebildet werden, indem zur gleichen Zeit sowohl Kohlenstoff als auch Silizium dotiert werden. Wie man erkennt, wird, falls der Schrägwinkel im überlappenden Abschnitt der oben erwähnten Winkelbereiche, d. h. zwischen 15 und 20° liegt, eine n-Typ-Region um die ganze schräge Oberfläche herum ausgebildet.
  • Auf dem GaAs-Substrat 160 wird bis zu einer Dicke von 1,0 μm eine GaAs-Pufferschicht 161 vom n-Typ gebildet. Silizium wird als die Verunreinigung vom n-Typ bis zu einer Verunreinigungskonzentration von 1 × 1018 cm–3 dotiert.
  • Auf der GaAs-Pufferschicht 161 vom n-Typ wird eine Schicht 162 für verteilte Bragg-Reflexion (DBR) vom n-Typ einer mehrlagigen Dünnschichtbauformen gebildet, welche Schicht 162 aus einer Kombination von Schichten wie z. B. AlxGa1–xAs/AlyGa1–yAs geschaffen ist.
  • Auf der DBR-Schicht 162 vom n-Typ wird eine mit Silizium dotierte (A0,7Ga0,3)0,5,In0,5P-Überzugsschicht 163 gebildet. Auf der AlGaInP-Überzugsschicht 163 vom n-Typ wird eine Laserstruktur 164 geschaffen. Die Laserstruktur 164 weist eine aktive Schicht mit verspannter Quantenmulde auf, die aus einer nicht dotierten (AsxGa1–X)o,slno,sP-Muldenschicht (z. B. x s 0,1) oder einer (GaxIn1–x)(ASyP1–y)-Muldenschicht (z. B. x = 0,4, y = 0,1) und einer (A0,4Ga0,6)0,5In0,5P-Sperrschicht besteht, und (Al0,4Ga0,6)0,5In0,5P-Führungsschichten vom n- und p-Typ auf, die die aktive Schicht sandwichartig aufnehmen.
  • Auf der Laserstruktur 164 ist eine mit Zn-dotierte (Al0,7Ga0,3)0,5In0,5P-Überzugsschicht 165 vom p-Typ ausgebildet. Die Überzugsschicht 165 kann mit selektivem Dotieren gebildet werden, so dass sie ein p-Typ über den (1 0 0)-Oberflächen, aber ein n-Typ über den schrägen Oberflächen der Messstruktur oder zumindest einem Teil der schrägen Oberflächen ist. Auf der AlGaInP-Überzugsschicht 165 vom p-Typ ist eine AlxGa1–xAs/AlyGay–1As-DBR-Schicht 166 vom p-Typ ausgebildet. Auf der DBR-Schicht 166 vom p-Typ ist eine mit C oder Zn dotierte GaAs-Kontaktschicht 167 vom p-Typ geschafen. Auf der Region unter der flachen Oberfläche der GaAs-Kontaktschicht vom p-Typ ist eine positive Elektrode 168 aus AuZn geschaffen, und auf der Bodenfläche des GaAs-Substrats 160 vom n-Typ ist eine negative Elektrode 169 aus AuSn gebildet.
  • Der Leitfähigkeitstyp der Region unter der flachen Oberfläche der DBR-Schicht kann zum p-Typ gemacht werden, und derjenige der Region unter ihrer schrägen Oberfläche kann zum n-Typ gemacht werden, indem ein geeignetes V/III-Verhältnis ausgewählt wird (3), falls ein kohlenstoffhaltiges Gruppe-III-Quellenmaterial verwendet wird, oder indem die Dotierkonzentration von Kohlenstoff eingestellt wird (1), falls nur ein Kohlenstoff Quellenmaterial verwendet wird. Alternativ dazu können durch Einstellen der Dotierkonzentrationen von Kohlenstoff und Silizium und ihr gleichzeitiges Dotieren (7) die Leitfähigkeitstypen der Regionen unter der flachen Oberfläche und der schrägen Oberfläche ebenfalls zum p-Typ bzw. n-Typ gemacht werden.
  • Die oben beschriebene Struktur dient für eine Struktur oder einen Laser vom vertikalen Emissionstyp mit einer Oszillationswellenlänge in dem 0,6 μm Band. Der Laser vom Oberflächenemissionstyp mit einer Oszillationswellenlänge im Band von 0,78 bis 0,98 μm kann ebenfalls gebildet werden, indem die Al-GaInP-Überzugsschicht 163 vom n-Typ durch eine AlxGa1–xAs-Schicht (z. B. x = 0,3), die Laserstruktur 164 durch eine Laserstruktur, die aus einer GaAs-Sperrschicht und einer verspannten Aktivschicht aus InxGa1–xAs (z. B. x = 0,2) besteht, und die AlGaInP-Überzugsschicht 165 vom p-Typ durch eine mit C dotierte AlxGa1–xAs-Überzugsschicht (z. B. x = 0,3) vom p-Typ ersetzt wird. Ähnlich dem oben beschriebenen Verfahren kann in diesem Fall die strombeschränkende Schicht in selbstjustierender Weise gebildet werden, wenn die AlGaAs-Überzugsschicht vom p-Typ und die DBR-Schicht vom p-Typ gebildet werden.
  • In der obigen Weise kann eine die p-Typ-Region unter der flachen Oberfläche umgebende n-Typ-Region in selbstjustierender Weise gebildet werden. Durch Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden 168 und 169 gelangt Strom von der GaAs-Kontaktschicht vom p-Typ durch den zentralen p-Typ-Teil der DBR-Schicht 166 und wird in die Laserstruktur 164 injiziert. Die Umfangsfläche dieses Stromwegs ist mit einem p-n-p-Übergang ausgebildet, und einer der p-n-Übergänge wird rückwärts vorgespannt. Daher kann ein Strom durch die Region der Laserstruktur 164 unter der flachen Oberfläche fließen und auf ihr konzentriert werden.

Claims (35)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Präparieren eines Substrats aus einem Verbindungshalbleiter der Gruppe-III-V, welcher Arsen als Gruppe-V-Element enthält, so dass es eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen verschiedener jeweiliger Kristallorientierungen enthält, welche erste und zweite Ebenen verschiedene Kohlenstoffeinfangquerschnitte bezüglich zumindest einer Epitaxialschicht aufweisen, die auf der Oberfläche des gestuften Substrats unter Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung gebildet werden soll; und Epitaxiales Wachsen zumindest einer Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiterschicht, die als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, auf dem gestuften Substrat unter Verwendung einer metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE), während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung unter solchen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht verschiedene Leitfähigkeitstypen auf der ersten und zweiten Ebene aufweist, welcher Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen des Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter Verwendung einer organischen Metallverbindung verbunden ist, die Kohlenstoff als ein Gruppe-III-Quellenmaterial enthält, während das Partialdruckverhältnis zwischen dem Gruppe-III-Quellenmaterial und einem Gruppe-V-Quellenmaterial so gesteuert wird, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen zum n-Typ zu machen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin: die erste Ebene eine (1 0 0)-Ebene ist und die zweite Ebene eine (n 1 1)B-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ist, oder eine (m 1 1)A-Ebene ist, wo m eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ m ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schicht(en) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbieiters auf dem gestuften Substrat verbunden ist, während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung un-
  3. Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Präparieren eines Substrats aus einem Verbindungshalbleiter der Gruppe-III-V, welcher Arsen als Gruppe-V-Element enthält, so dass es eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen verschiedener jeweiliger Kristallorientierungen enthält, welche erste und zweite Ebenen verschiedene Kohlenstoffeinfangquerschnitte bezüglich zumindest einer Epitaxialschicht aufweisen, die auf der Oberfläche des gestuften Substrats unter Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung gebildet werden soll; und Epitaxiales Wachsen zumindest einer Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiterschicht, die als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, auf dem gestuften Substrat unter Verwendung einer metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE), während mit zumindest Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung dotiert wird, wobei der Kohlenstoff ein p-Typ-Dotierstoff für sowohl die ersten als auch zweiten Ebenen ist und eine erste Konzentration aufweist, wenn er sich über einer der ersten und zweiten Ebenen befindet, und eine zweite verschiedene Konzentration, wenn er sich über der anderen der ersten und zweiten Ebenen befindet, und zur gleichen Zeit oder in einem verschiedenen Dotierschritt mit einer weiteren Dotierstoffverunreinigung dotiert wird, welche weitere Dotierstoffverunreinigung ein n-Typ-Dotierstoff für sowohl die ersten als auch zweiten Ebenen ist und eine dritte Konzentration zwischen der ersten und zweiten Konzentration hat, welche dritte Konzentration hoch genug ist, um die niedrigere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, aber nicht hoch genug, um die höhere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, so dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht verschiedene Leitfähigkeitstypen auf den ersten und zweiten Ebenen aufweist, wobei der Epitaxialwachstumsschritt mit einem Wachsen des Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter Verwendung einer organischen Metallverbindung verbunden ist, die als ein Gruppe-III-Quellenmaterial Kohlenstoff enthält, während das Partialdruckverhältnis zwischen dem Gruppe-III-Quellenmaterial und einem Gruppe-V-Quellenmaterial so gesteuert wird, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen n-Typ zu machen. die zweite Ebene jede der schrägen Flächen der beiden V-Rillen bildet und eine (n 1 1)A-Ebene hat, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, oder eine (m 1 1)B-Ebene, wo n eine reelle Zahl von 4 ≤ m ist; und die strombegrenzende Schicht (145) ein p-Typ ist, wo sie über der ersten Ebene liegt, und ein n-Typ, wo sie über der zweiten Ebene liegt.
  4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche Halbleitervorrichtung eine Laserstruktur ist, worin die gestufte Oberfläche des Substrats eine Messstruktur (170) aufweist, die durch eine obere Oberfläche mit einer (1 0 0)-Planarorientierung und eine schräge Oberfäche gebildet wird, die die obere Oberfläche umgibt; eine verteilte Bragg-Reflektorschicht (162) vom n-Typ, die auf der Messstruktur (170) gebildet ist; eine erste Überzugsschicht (163), die ein n-Typ ist und auf der verteilten Bragg-Reflektorschicht (162) vom n-Typ gebildet ist; auf der Überzugsschicht (163) vom n-Typ eine aktive Schicht (164) ausgebildet ist; eine zweite Überzugsschicht (165), die auf der aktiven Schicht (164) gebildet ist und welche ein p-Typ ist, zumindest über der oberen Oberfläche der Messstruktur; eine verteilte Bragg-Reflektorschicht (166) vom p-Typ, die auf der zweiten Überzugsschicht (165) ausgebildet ist und ein p-Typ über der oberen Oberfläche und ein n-Typ über der schrägen Oberfläche ist, welche Bragg-Reflektorschicht (166) somit die oder eine der Epitaxialschichten aufweist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25, worin die zweite Überzugsschicht (165) ein n-Typ über zumindest einem Teil der schrägen Oberfläche ist, somit eine andere der zumindest einen Epitaxialschicht aufweisend.
  6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, worin der Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter des Substrats und der oder jeder besagten Epitaxialschicht Gallium als ein Gruppe-III-Element aufweist.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 27, worin der Gruppe-III-V-Verbindungshalbieiter des Substrats und der oder jeder besagten Epitaxialschicht Aluminium als ein weiteres Gruppe-III-Element enthält.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Präparieren eines Substrats aus einem Verbindungshalbleiter der Gruppe-III-V, welcher Arsen als Gruppe-V-Element enthält, so dass es eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen verschiedener jeweiliger Kristallorientierungen enthält, welche erste und zweite Ebenen verschiedene Kohlenstoffeinfangquerschnitte bezüglich zumindest einer Epitaxialschicht aufweisen, die auf der Obefläche des gestuften Substrats unter Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung gebildet werden soll; und Epitaxiales Wachsen zumindest einer Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiterschicht, die als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, auf dem gestuften Substrat unter Verwendung einer metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE), während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung unter solchen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht verschiedene Leitfähigkeitstypen auf der ersten und zweiten Ebene aufweist, welcher Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen des Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter Verwendung einer organischen Metallverbindung verbunden ist, die Kohlenstoff als ein Gruppe-III-Quellenmaterial enthält, während das Partialdruckverhältnis zwischen dem Gruppe-III-Quellenmaterial und einem Gruppe-V-Quellenmaterial so gesteuert wird, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen zum n-Typ zu machen.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, worin: die erste Ebene eine (1 0 0)-Ebene ist und die zweite Ebene eine (n 1 1)B-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ist, oder eine (m 1 1)A-Ebene ist, wo m eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ m ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters auf dem gestuften Substrat verbunden ist, während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung un ter derartigen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht ein n-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein p-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, worin: die erste Ebene eine (1 0 0)-Ebene ist und die zweite Ebene eine (n 1 1)A-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ≤ etwa 3 ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters auf dem gestuften Substrat verbunden ist, während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung unter derartigen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht ein p-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein n-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, worin: die erste Ebene eine (n 1 1)A-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, und die zweite Ebene eine (m 1 1)A-Ebene ist, wo m eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ m ≤ etwa 3 ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters auf dem gestuften Substrat verbunden ist, während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung unter derartigen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht ein p-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein n-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, worin: die gestufte Oberfläche eine Messstruktur hat, wobei die erste Ebene eine obere Plateaufläche der Messstruktur bildet und eine (10 0)-Ebene aufweist und die zweite Ebene schräge Seitenflächen der Messstruktur bildet; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters auf dem gestuften Substrat verbunden ist, während mit Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung unter derartigen Bedingungen dotiert wird, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht ein p-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein n-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  13. Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, welches Vertahren die folgenden Schritte aufweist: Präparieren eines Substrats aus einem Verbindungshalbleiter der Gruppe-III-V, welcher Arsen als Gruppe-V-Element enthält, so dass es eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen verschiedener jeweiliger Kristallorientierungen enthält, welche erste und zweite Ebenen verschiedene Kohlenstoffeinfangquerschnitte bezüglich zumindest einer Epitaxialschicht aufweisen, die auf der Oberfläche des gestuften Substrats unter Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung gebildet werden soll; und Epitaxiales Wachsen zumindest einer Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiterschicht, die als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, auf dem gestuften Substrat unter Verwendung einer metallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE), während mit zumindest Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung dotiert wird, wobei der Kohlenstoff ein p-Typ-Dotierstoff für sowohl die ersten als auch zweiten Ebenen ist und eine erste Konzentration aufweist, wenn er sich über einer der ersten und zweiten Ebenen befindet, und eine zweite verschiedene Konzentration, wenn er sich über der anderen der ersten und zweiten Ebenen befindet, und zur gleichen Zeit oder in einem verschiedenen Dotierschritt mit einer weiteren Dotierstoffverunreinigung dotiert wird, welche weitere Dotierstoffverunreinigung ein n-Typ-Dotierstoff für sowohl die ersten als auch zweiten Ebenen ist und eine dritte Konzentration zwischen der ersten und zweiten Konzentration hat, welche dritte Konzentration hoch genug ist, um die niedrigere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, aber nicht hoch genug, um die höhere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, so dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht verschiedene Leitfähigkeitstypen auf den ersten und zweiten Ebenen aufweist, wobei der Epitaxialwachstumsschritt mit einem Wachsen des Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter Verwendung einer organischen Metallverbindung verbunden ist, die als ein Gruppe-III-Quellenmaterial Kohlenstoff enthält, während das Partialdruckverhältnis zwischen dem Gruppe-III-Quellenmaterial und einem Gruppe-V-Quellenmaterial so gesteuert wird, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen n-Typ zu machen.
  14. Verfahren nach Anspruch 6, worin: die erste Ebene eine (1 0 0)-Ebene ist und die zweite Ebene eine (n 1 1)B-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter solchen Verbindungen verbunden ist, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht ein n-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein p-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 6, worin: die erste Ebene eine (1 0 0)-Ebene ist und die zweite Ebene eine (n 1 1)A-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter solchen Verbindungen verbunden ist, dass die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht ein n-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein p-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 6, worin: die erste Ebene eine (1 0 0)-Ebene ist und oder eine (n 1 1)A-Ebene ist, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 ≤ n ist, und die zweite Ebene eine (m 1 1)A-Ebene ist, wo m eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ m ≤ etwa 3 ist; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter solchen Bedingungen verbunden ist, dass die oder jede gewachsene Epitaxialschicht ein p-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein n-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 6, worin: die gestufte Oberfläche eine Messstruktur hat, wobei die erste Ebene eine obere Plateaufläche der Messstruktur bildet und eine (1 0 0)-Ebene hat und die zweite Ebene schräge Seitenflächen der Messstruktur bildet; und der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schichten) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters unter solchen Bedingungen verbunden ist, dass die oder jede gewachsene Epitaxialschicht ein n-Typ ist, wo sie auf der zweiten Ebene gewachsen ist, und ein p-Typ, wo sie auf der ersten Ebene gewachsen ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 6, worin der Epitaxialwachstumsschritt mit einem epitaxialen Wachsen der Schicht (en) eines Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters verbunden ist, während die Zufuhr eines Quellenmaterials des Kohlenstoffdotierstoffes und die Zufuhr eines Quellenmaterials der weiteren Dotierstoffverunreinigung so gesteuert werden, um die oder jede so gewachsene Epitaxialschicht auf einer der ersten und zweiten Ebenen zum p-Typ und auf der anderen der ersten und zweiten Ebenen zum n-Typ zu machen.
  19. Vertahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, worin die weitere Dotierstoffverunreinigung Silizium ist.
  20. Vertahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, worin die weitere Dotierstoffverunreinigung ein Gruppe-VI-Element ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 13, worin die weitere Dotierstoffverunreinigung Schwefel oder Selen ist.
  22. Vertahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter des Substrats und der Epitaxialschicht Gallium als ein Gruppe-III-Element aufweist.
  23. Verfahren nach Anspruch 15, worin in der Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter des Substrats und der Epitaxialschicht Aluminium als ein weiteres Gruppe-III-Element aufweist.
  24. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Substrat, das aus einem Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter besteht, der als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, und eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen mit verschiedenen jeweiligen Kristallorientierungen aufweist; und zumindest eine Epitaxialschicht eines als ein Gruppe-V-Element Arsen enthaltenden Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters, die auf der gestuften Oberfläche angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Epitaxialschicht Kohlenstoff als eine Dotierstoffverunreinigung enthält, welcher Kohlenstoff in der oder jeder Epitaxialschicht als Dotierstoffverunreinigung vom n-Typ eingebaut ist, wo er über einer der ersten und zweiten Ebenen des Substrats liegt, und als Dotierstoffverunreinigung vom p-Typ, wo er über der anderen der ersten und zweiten Ebenen liegt, so dass die oder jede Epitaxialschicht über ihre laterale Ausdehnung Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps hat.
  25. Halbleitervorrichtung, aufweisend: ein Substrat, das aus einem Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter besteht, der als ein Gruppe-V-Element Arsen enthält, und eine gestufte Oberfläche aufweist, die erste und zweite Ebenen mit verschiedenen jeweiligen Kristallorientierungen aufweist; und zumindest eine Epitaxialschicht eines als ein Gruppe-V-Element Arsen enthaltenden Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiters, die auf der gestuften Oberfläche angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Epitaxialschicht Kohlenstoff als Dotierstoffverunreinigung vom p-Typ und ein weiteres Element als Dotierstoffverunreinigung vom n-Typ enthält, wobei der Kohlenstoff in der oder jeder Epitaxialschicht in einer ersten Konzentration vorhanden ist, wo er über einer der ersten und zweiten Ebenen des Substrats liegt, und einer von der ersten Konzentration verschiedenen zweiten Konzentration, wo er über der anderen der ersten und zweiten Ebenen liegt, und das weitere Element in der oder jeder Epitaxialschicht in einer dritten Konzentration zwischen der ersten und zweiten Konzentration vorhanden ist, wo es über sowohl den ersten als auch zweiten Ebenen liegt, welche dritte Konzentration hoch genug ist, um die niedrigere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, nicht aber hoch genug, um die höhere der ersten und zweiten Konzentrationen zu kompensieren, so dass die oder jede Epitaxialschicht über ihre laterale Ausdehnung Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist.
  26. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 18, worin der weitere Dotierstoff ein Gruppe-VI-Element ist.
  27. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, worin der weitere Dotierstoff Schwefel oder Selen ist.
  28. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche Halbleitervorrichtung eine Laserstruktur ist und welche gestufte Oberfläche eine mit der ersten Ebene orientierte Region und zwei mit der zweiten Ebene orientierte und die zuerst erwähnte Region umfassende Regionen enthält, wobei die gestufte Oberfläche darauf aufgebaut eine erste Überzugsschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine auf der ersten Überzugsschicht gebildete aktive Schicht und eine auf der aktiven Schicht gebildete zweite Überzugsschicht aufweist, worin die zweite Überzugsschicht als eine Schicht davon die oder eine der Epitaxialschichten enthält, welche Epitaxialschicht als eine strombegrenzende Schicht im Laser dient, welche strombegrenzende Schicht eine Region eines zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyps bei der ersten Ebene und eine Region des ersten Leitfähigkeitstyps bei der zweiten Ebene aufweist.
  29. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, worin: die gestufte Oberfläche eine V-Rille (110) aufweist, wobei die zweite Ebene eine Hauptfläche der gestuften Oberfläche bildet und eine (1 0 0)-Ebene aufweist und die erste Ebene beide schrägen Flächen der V-Rille bildet und eine (n 1 1)A-Ebene aufweist, wo n eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ n ≤ etwa 3 ist; und worin die strombegrenzende Schicht (105) ein n-Typ ist, wo sie über der zweiten Ebene liegt, und ein p-Typ, wo sie über der ersten Ebene liegt.
  30. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, worin: die zweite Ebene zwei Niveaus einer Hauptfläche der gestuften Oberfläche bildet und eine (n 1 1)A-Ebene hat, wo n eine reelle Zahl von 4 ≤ n ist; die erste Ebene eine schräge Fläche bildet, die die beiden Niveaus einer Hauptfläche miteinander verbindet und eine (m 1 1)A-Ebene aufweist, wo m eine reelle Zahl von etwa 1 ≤ m ≤ etwa 3 ist; und die strombegrenzende Schicht (125) ein n-Typ ist, wo sie über der zweiten Ebene liegt, und ein p-Typ, wo sie über der ersten Ebene liegt.
  31. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 21, worin: zwei parallele V-Rillen auf der gestuften Oberfläche ausgebildet sind; die erste Ebene eine flache Oberflächen zwischen den beiden V-Rillen (150a, 150b) bildet und eine (1 0 0)-Ebene aufweist; die zweite Ebene jede der schrägen Flächen der beiden V-Rillen bildet und eine (n 1 1)A-Ebene hat, wo n eine reelle Zahl von etwa 4 n ist, oder eine (m 1 1)B-Ebene, wo n eine reelle Zahl von 4 ≤ m ist; und die strombegrenzende Schicht (145) ein p-Typ ist, wo sie über der ersten Ebene liegt, und ein n-Typ, wo sie über der zweiten Ebene liegt.
  32. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche Halbleitervorrichtung eine Laserstruktur ist, worin die gestufte Oberfläche des Substrats eine Messstruktur (170) aufweist, die durch eine obere Oberfläche mit einer (1 0 0)-Planarorientierung und eine schräge Oberfläche gebildet wird, die die obere Oberfläche umgibt; eine verteilte Bragg-Reflektorschicht (162) vom n-Typ, die auf der Messstruktur (170) gebildet ist; eine erste Überzugsschicht (163), die ein n-Typ ist und auf der verteilten Bragg-Reflektorschicht (162) vom n-Typ gebildet ist; auf der Überzugsschicht (163) vom n-Typ eine aktive Schicht (164) ausgebildet ist; eine zweite Überzugsschicht (165), die auf der aktiven Schicht (164) gebildet ist und welche ein p-Typ ist, zumindest über der oberen Oberfläche der Messstruktur; eine verteilte Bragg-Reflektorschicht (166) vom p-Typ, die auf der zweiten Überzugsschicht (165) ausgebildet ist und ein p-Typ über der oberen Obertläche und ein n-Typ über der schrägen Oberfläche ist, welche Bragg-Reflektorschicht (166) somit die oder eine der Epitaxialschichten aufweist.
  33. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 25, worin die zweite Überzugsschicht (165) ein n-Typ über zumindest einem Teil der schrägen Oberfläche ist, somit eine andere der zumindest einen Epitaxialschicht aufweisend.
  34. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, worin der Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter des Substrats und der oder jeder besagten Epitaxialschicht Gallium als ein Gruppe-III-Element aufweist.
  35. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 27, worin der Gruppe-III-V-Verbindungshalbleiter des Substrats und der oder jeder besagten Epitaxialschicht Aluminium als ein weiteres Gruppe-III-Element enthält.
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