FR2724488A1 - Methode de dopage par du beryllium, element optique semi-conducteur, et methode de fabrication de l'element optique semi-conducteur - Google Patents

Methode de dopage par du beryllium, element optique semi-conducteur, et methode de fabrication de l'element optique semi-conducteur Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une méthode de dopage par du béryllium, un élément optique semi-conducteur et une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur. Selon l'invention, la méthode de dopage par du béryllium dans un cristal semi-conducteur d'un composé du groupe III-V pendant la croissance épitaxiale d'un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V comprend l'emploi d'un métal organique de (CH3 C5 H4 )2**Be (= (MeCP)2 Be: (bismétchl cyclopenta-diényl beryllium) en tant que matériau dopant pour le dopage par du béryllium. Cette méthode trouve application dans le domaine de la fabrication d'éléments optiques semi-conducteurs, en particulier.

Description

i1 2724488 La présente invention se rapporte à une méthode de dopage par
du béryllium (Be) dans un cristal semi-conducteur
d'un composé des groupes III-V lors de la croissance du semi-
conducteur d'un composé du groupe III-V et, plus particulièrement, à une méthode de dopage avec Be dans
laquelle il est facile d'effectuer le contrôle du dopage.
La présente invention se rapporte de plus à une méthode pour fabriquer un élément optique semi-conducteur employant un dopage avec du Be qui est aisée en performance du contrôle du dopage, et à un élément optique semi-conducteur qui est
fabriqué par cette méthode.
Lors de la croissance d'un cristal d'un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V employant un dépôt chimique en phase vapeur d'un élément chimique organique (ci-après référencé MOCVD), le zinc (Zn) est fréquemment employé en tant que dopant de type p. Cependant, puisqu'il est difficile d'obtenir un profil pointu de Zn et que le coefficient de diffusion de Zn est aussi élevé que 4 x 10-14cm-2/s à 700 C dans GaAs pour résulter en un mouvement rapide de Zn dans le cristal, il est impossible d'obtenir une structure de dispositif qui est ainsi conçue. En addition, lorsque Zn est employé en tant que dopant du type p dans une couche plaquée du type p dans un laser semi-conducteur, les dopants de type p diffusent vers la couche active, détériorant ainsi
l'efficacité d'émission du laser semi-conducteur.
Lorsque du Zn est introduit en tant que dopant dans un crital d'AlGaInP, la quantité alimentée de Zn en tant que dopant doit être égale à la quantité alimentée d'Al+Ga+In en tant qu'atome hôte, ce que en quoi l'efficacité du dopage est
faible.
Dans l'épitaxie du faisceau moléculaire (ci-après référencée MBE), Be qui diffuse plus difficilement que Zn a été employé en tant que dopant de type p et également dans un MOCVD, on a examiné, l'emploi de Be en tant que dopant de type p. Dans Journal of Crystal Growth 77(1986) pp. 32-36 Hollande du Nord, Amsterdam "MOVPE GROWTH OF BERYLLIUM-DOPED
2 2724488
GALLIUM ARSENIDE USING DIETHYLBERYLLIUM", le résultat d'une étude concernant le dopage avec Be lors de la croissance de GaAs par MOCVD est décrit. Dans cette référence, du diéthylberrylium (ci-après référencé DEBe) est employé en tant que matériau dopant. Dans d'autres références telles que Appl. Phys. Lett. 53(24), 12 Décembre 1998, pp.2411-2413, le dopage avec Be lors de la croissance d'un semi-conducteur
d'un composé du groupe III-V par MOCVD est également décrit.
Dans ces références, du DEBe est employé en tant que matériau
dopant du précurseur de Be.
Dans le dopage avec Be pendant la croissance d'un semi-
conducteur d'un composé du groupe III-V dans l'art antérieur décrit cidessus, du DEBe est employé en tant que métal organique incluant du Be. Puisque l'incorporation d'oxygène pendant la production de DEBe ne peut pas être évitée, il est difficile d'augmenter la pureté du métal organique. Donc, dans le dopage avec Be utilisant DEBe de l'art antérieur, de l'oxygène est incorporé dans le cristal en tant qu'impureté pendant le dopage, affectant ainsi défavorablement les
caractéristiques électriques du dispositif.
En addition, bien qu'une pression de vapeur plus faible du matériau dopant soit facile à manipuler pour le contrôle du dopage, la pression de vapeur de DEBe n'est pas assez
faible pour faciliter la manipulation.
C'est un objet de la présente invention que de fournir une méthode de dopage avec du béryllium qui permette d'effectuer un dopage au béryllium de qualité élevée plus facilement. C'est un autre objet de la présente invention que de
fournir une méthode pour fabriquer un élément optique semi-
conducteur qui fournit une fabrication élevée d'un dispositif
à haute performance.
C'est encore un autre objet de la présente invention que de fournir un élément optique semi-conducteur avec une
couche de dopage de béryllium de haute qualité.
D'autres objets et avantages de l'invention deviendront
apparents à partir de la description détaillée qui suit. La
3 2724488
description détaillée et les modes de réalisation spécifiques
décrits sont fournis seulement dans un but d'illustration puisque diverses additions et modifications dans le cadre de l'invention seront apparentes à ceux de spécialisation
ordinaire dans l'art à partir de la description détaillée.
Selon un premier aspect de la présente invention, dans une méthode de dopage avec du béryllium, lors de la croissance épitaxiale d'un semiconducteur d'un composé du groupe III-V, un métal organique de (CH3C5H4)2Be (= (MeCP)2Be: bismétchl cyclopenta-diényl béryllium) est employé en tant que matériau dopant pour le dopage avec du béryllium d'un cristal semi-conducteur d'un composé du groupe III-V. Puisque (MeCp)2Be a une pression de vapeur plus faible qu'un métal organique de diéthylbéryllium (DEBe) qui est conventionnellement employé en tant que matériau dopant pour le dopage avec du béryllium, le contrôle du dopage est facilité. En addition, puis (MeCP)2Be de pureté plus élevée que DMBe est facilement obtenu, on supprime les risque d'incorporation de l'oxygène en tant qu'impureté dans la couche active pendant le dopage, ce que par quoi une couche
de type p de haute qualité est réalisée.
Selon un second aspect de la présente invention, dans une méthode de dopage avec du béryllium, lors de la croissance épitaxiale d'un semiconducteur d'un composé du groupe III-V par une méthode choisie dans le groupe consistant d'un MOCVD, MOMBE, et CBE, du (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant pour le dopage avec du béryllium d'un cristal semi-conducteur d'un composé du groupe III-V. Donc, une couche de type p de qualité élevée est facilement réalisée par une méthode choisie dans le groupe
consistant d'un MOCVD, MOMBE, et CBE.
Selon un troisième aspect de la présent einvention,
dans une méthode de fabrication d'un élément optique semi-
conducteur, lors de la fabrication d'un élément optique semi-
conducteur par croissance épitaxiale d'une couche de type p
et d'une couche de type n comprenant chacune un semi-
conducteur d'un composé du groupe III-V sur un substrat par
4 2724488
CBE, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, une couche de type p de haute qualité est facilement réalisée et un élément optique semi-conducteur à performance élevée est obtenu. Selon un quatrième aspect de la présente invention,
dans une méthode de fabrication d'un élément optique semi-
conducteur, lors de la fabrication d'un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur par croissance épitaxiale d'une couche de type p et d'une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V sur un substrat en InP de type p par CBE, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, une couche de type p de haute qualité est facilement réalisée et un laser noyé à grande longueur d'onde semi- conducteur à performance élevée employant un
substrat en InP de type p est obtenu.
Selon un cinquième aspect de la présente invention,
dans une méthode de fabrication d'un élément optique semi-
conducteur, lors de la fabrication d'un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur par croissance épitaxiale d'une couche de type p et d'une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V sur un substrat d'InP du type n par CBE, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, une couche de type p de haute qualité est facilement réalisée et un laser noyé à grande longueur d'onde semi- conducteur à haute performance employant un
substrat d'InP de type n est obtenu.
Selon un sixième aspect de la présente invention, dans
une méthode de fabrication d'un élément optique semi-
conducteur, lors de la fabrication d'un laser à radiation visible semiconducteur par croissance épitaxiale d'une couche de type p et d'une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V sur un substrat de GaAs de type n par CBE, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la
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couche de type p. Donc, une couche de type p de haute qualité
est facilement réalisée et un laser à radiation visible semi-
conducteur à haute performance employant un substrat de GaAs
de type est obtenu.
Selon un septième aspect de la présente invention, dans
une méthode de fabrication d'un élément optique semi-
conducteur, lors de la fabrication d'un laser à longueur d'onde courte semi-conducteur par croissance épitaxiale d'une couche de type p et d'une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V sur un substrat de GaAs de type n par CBE, le dopage du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, une couche de type p de haute qualité est facilement réalisée et un laser à courte longueur d'onde semi- conducteur à haute performance employant un substrat de
GaAs de type n est obtenu.
Selon un huitième aspect de la présente invention, dans
une méthode de fabrication d'un élément optique semi-
conducteur, lors de la fabrication d'une diode à émission de lumière bleue semi-conductrice par croissance épitaxiale d'une couche de type p et d'une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V sur un substrat en saphir par CBE, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, une couche de type p de haute qualité est facilement réalisée et une diode à émission de lumière bleue semi- conductrice à haute performance employant un substrat en
saphir est obtenue.
Selon un neuvième aspect de la présente invention, dans un élément optique semi-conducteur incluant une couche de
type p et une couche de type n comprenant chacune un semi-
conducteur d'un composé du groupe III-V que l'on a fait croître épitaxialement sur un substrat, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, un élément optique semi-conducteur ayant moins de dégradation des caractéristiques optiques due
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à une diffusion des dopants de type p dans la couche active
est facilement réalisé.
Selon un dixième aspect de la présente invention, dans un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur incluant une couche de type p et une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V que l'on a fait croître épitaxialement sur un substrat d'InP de type p, le dopage au béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, un laser noyé à grande longueur semi-conducteur employant un substrat d'InP de type p ayant moins de dégradation des caractéristiques optiques due à la diffusion des dopants de
type p dans la couche active est facilement réalisé.
Selon un onzième aspect de la présente invention, dans un laser noyé à grande longueur d'onde le semi-conducteur incluant une couche de type p et une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V que l'on a fait croître épitaxialement sur un substrat d'InP de type n, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur employant un substrat d'InP de type n ayant moins de dégradation des caractéristiques optiques due à une diffusion des dopants de
type p dans la couche active est facilement réalisé.
Selon un douzième aspect de la présente invention, dans un laser à radiation visible le semi-conducteur incluant une couche de type p et une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V que l'on a fait croître épitaxialement sur un substrat de GaAs de type n, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, un laser à radiation visible semi-conducteur employant un substrat de GaAs de type n ayant moins de dégradation des caractéristiques optiques dues à une diffusion des dopants de
type p dans la couche active est facilement réalisé.
Selon un treizième aspect de la présente invention, dans un laser à courte longueur d'onde le semi-conducteur
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incluant une couche de type et une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V que l'on a fait croître épitaxialement sur un substrat de GaAs du type n, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, un laser à courte longueur d'onde semi-conducteur employant un substrat de GaAs de type n ayant moins de dégradation des caractéristiques optiques due à une diffusion des dopants de
type p dans la couche active est facilement réalisé.
Selon un quatorzième aspect de la présente invention, dans une diode à émission de lumière bleue semi-conductrice incluant une couche de type p et une couche de type n comprenant chacune un semi-conducteur d'un composé du groupe III-V que l'on a fait croître épitaxialement sur un substrat en saphir, le dopage avec du béryllium est effectué à partir de (MeCP)2Be pour former la couche de type p. Donc, une diode à émission de lumière bleue semi-conductrice employant un substrat en saphir ayant moins de dégradation des caractéristiques optiques due à une diffusion des dopants de
type p dans la couche active est facilement réalisée.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit et qui est faite en référence
aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est un graphe montrant la pression de vapeur de (MeCP)2Be et de DEBe; - la figure 2 est un graphe montrant les caractéristiques de dopage avec Be en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant; - la figure 3 est un graphe montrant la relation entre la concentration en porteur par mesure des trous et de la concentration en porteur par mesure C-V, de InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant; - la figure 4 est un graphe montrant la relation entre la concentration en porteur et la concentration en dopant mesurées par SIMS, de InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant;
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- la figure 5 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la longueur d'onde du pic PL, de InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant et de InP dopé Zn que l'on a fait croître en employant DEZn en tant que matériau dopant; - la figure 6 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la longueur d'onde du pic PL, d'InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2 en tant que matériau dopant; - la figure 7 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la demie-valeur PL de InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant et de InP dopé Zn que l'on a fait croître en employant DEZn en tant que matériau dopant; - la figure 8 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la demie-valeur de PL, de InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant; - la figure 9 est un graphe montrant le résultat de la mesure par SIMS du profil du dopant de type p de Be et Zn lorsqu'une couche de InP dopé Be et une couche de InP dopé Zn sont mises à croître sur une couche d'InGaAsP non dopé dans la direction de la profondeur à partir de la surface de la couche de croissance; - la figure 10 est une vue en perspective illustrant un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur employant un substrat d'InP de type p fabriqué par une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon un second mode de réalisation de la présente invention; - les figures 11(a) à 11(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes d'un procédé dans une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon le second mode de réalisation de la présente invention; - la figure 12 est une vue en perspective illustrant un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur employant un substrat d'InP de type n fabriqué par une méthode de
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fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; - les figures 13(a) à 13(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes de procédé d'une méthode de fabrication d'un élément optique semi- conducteur selon le troisième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 14 est une vue en perspective illustrant un laser à radiation visible semi-conducteur employant un substrat de GaAs de type n fabriqué par une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; - les figure 15(a) à 15(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes du procédé d'une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 16 est une vue en perspective illustrant un laser à courte longueur d'onde semi-conducteur employant un substrat de GaAs de type n fabriqué par une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; - les figures (17a) à 17(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes de procédé d'une méthode de fabrication d'un élément optique semi- conducteur selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 18 est une vue en perspective illustrant une diode à émission de lumière bleue semi-conductrice employant un substrat de saphir fabriquée par une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; et - les figures 19(a) à 19(c) sont des vues en perspective illustrant les étapes de procédé d'une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon le
sixième mode de réalisation de la présente invention.
Dans ce qui suit, on décrira les modes de réalisation
préférés de la présente invention.
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MODE DE REALISATION 1
Une description est donnée d'une méthode de dopage avec
Be selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Dans le premier mode de réalisation, lorsque InP a été mis à croître, (CH3C5H4)2Be ( (MeCP)2: bismétchl cyclopenta-diényl béryllium) est employé en tant que métal
organique incluant Be pour le dopage dans un cristal d'InP.
Le bismétchl cyclopenta-diényl béryllium (ci-après référencé (MeCP)2Be) est un liquide à température ambiante et
a une pression de vapeur d'environ 6,66 Pa (0,05 torr).
La figure 1 est un graphe montrant comparativement les pressions de vapeur de (MeCP)2Be et DEBe, dans lequel la courbe 1 représente la pression de vapeur de (MeCP)2Be et la courbe 2 représente la pression de vapeur de DEBe, respectivement. Dans la figure 1, la pression de vapeur de (MeCP)2Be est inférieure à celle de DEBe, et à température ambiante 27 C (300 K) elle est inférieure à celle-ci de une
ou plusieurs colonnes.
Le gaz dopant est facilement manipulé à une pression de vapeur faible, ce que par quoi l'alimentation en gaz dopant est facilement contrôlée, et particulièrement lorsqu'un contrôle fin du dopage est requis, cet avantage est très utile. Dans ce mode de réalisation, en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant, la contrôlabilité est améliorée en comparaison avec le dopage avec Be de l'art antérieur
employant DEBe en tant que matériau dopant.
Lorsqu'il y a une grande quantité d'atomes de C et de H, puisque l'élément métallique et l'élément organique sont faciles à décomposer thermiquement, (MeCP)2Be = (CH3C5H4)2Be est facile à décomposer à une température plus faible que DEBe = (C2H5)2Be. Cependant, puisque cette décomposition se produit à une température excédant 100 C, (MeCP)2Be est stable à une température inférieure à 100 C. Dans le cas dans lequel l'élément métallique et l'élément organique ne sont pas décomposés thermiquement jusqu'à une température élevée, il 2724488 l'élément métallique et l'élément organique, spécialement le carbone (C), sont faciles à incorporer dans le cristal. Dans un matériau semi- conducteur dans lequel C sert en tant qu'accepteur dans le cristal, tel que GaAs, l'incorporation de C ne pose pas de problème. Au contraire, dans un matériau semi-conducteur dans lequel C sert en tant que donneur dans le cristal, tel que InP, Be est compensé par C lorsque Be et C sont incorporés dans le cristal, résultant en une réduction de la concentration en porteur de type p. Dans ce mode de réalisation, lorsque (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant de Be, puisque (CH3C5H4) est décomposé avec Be à basse température, C n'est pas facilement incorporé dans le cristal, et une réduction non voulue de la concentration en porteur de type p est supprimée en raison de la compensation réduite de Be par C.
Une description est donnée d'une caractéristique de
dopage pendant le dopage avec Be en employant (MeCP)2Be, lors
de la croissance d'une couche d'InP par MOCVD.
La figure 2 est un graphe montrant une caractéristique de dopage avec Be, dans lequel la température de croissance d'InP que l'on a mis à croître à une pression de croissance de 10132,3 Pa (76 torrs) et un rapport V/III de 100 sert en tant que paramètre. La concentration en trous est augmentée linéairement avec l'augmentation de la quantité alimentée de (MeCP)2Be, nommément de la quantité de gaz porteur H2. En addition, la concentration en trous augmente avec l'augmentation de la température de croissance. Dans le cas d'InP, bien que la concentration en trous soit saturée à une concentration en dopant de 4 x 1018cm-3, la linéarité du dopage est maintenue jusqu'à la région saturée. Une concentration en trous de 3 x 1018cm-3 est obtenue à une température de croissance de 665 C et avec une quantité d'alimentation en (MeCP)2Be de 60 cc/mn. La morphologie de la surface tous les échantillons que l'on a fait croître est une
surface miroir.
La figure 3 est un graphe montrant la relation entre la concentration en porteur mesurée par la mesure des trous et
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la concentration en porteur mesurée par une mesure capacitante-tension (C-V), d'InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant de Be. Comme montré en figure 3, la concentration en trou est pratiquement identique à la concentration en dopant ionisé, ainsi, pratiquement aucune impureté sauf pour Be, tel que
l'oxygène, n'est incorporée.
La figure 4 est un graphe montrant la relation entre la concentration en dopant mesurée par SIMS et la concentration en porteur mesurée par une mesure de trous ou une mesure C-V, d'InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant de Be. Comme montré en figure 4, la vitesse d'activation de Be dans InP vaut pratiquement 1 et
les atomes de Be sont tous ionisés.
Dans l'expérience, il est confirmé que l'efficacité du dopage avec Be en employant (MeCP)2Be est plus élevée de 7 à
8 fois celle de Zn en employant DEZn.
La figure 5 est un graphe montrant la relation entre une concentration en trous et une longueur d'onde de pic PL d'un InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant et d'InP dopé Zn que l'on a fait croître en employant DEZn en tant que matériau dopant. Comme montré en figure 5, l'InP dopé Zn est déplacé du côté des grandes longueurs d'onde lorsque la concentration en trous augmente, d'autre part, InP dopé Be a une longueur d'onde de pic PL stable en dépit de la concentration en trous. La figure 6 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la longueur d'onde d'InP dopée Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant à une température de croissance respective différente. Dans cette relation, la dépendance de la
température de croissance n'est pas montrée.
La figure 7 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la demie-valeur PL d'InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant et d'InP dopé Zn que l'on a fait croître en employant DEZn en tant que matériau dopant. Comme montré en
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figure 7, dans chacun de l'InP dopé Zn et de l'InP dopé Be, la demievaleur PL augmente avec l'augmentation de la concentration en trous. De plus, la figure 8 est un graphe montrant la relation entre la concentration en trous et la demie-valeur PL d'InP dopé Be que l'on a fait croître en employant (MeCP)2Be en tant que matériau dopant à différentes températures de croissance respectives. Dans cette relation, la dépendance de la température de croissance n'est pas montrée. La figure 9 est un graphe montrant le résultat d'une mesure par SIMS des profils de dopant de type p de Be et Zn lorsqu'une couche d'InP dopé Be et une couche d'InP dopé Zn sont respectivement mises à croître sur une couche d'InGaAsP non dopé, dans la direction de la profondeur à partir de la surface de la couche qui croit. Comme montré en figure 9, Zn ne fournit pas un profil de dopant de type p variant fortement à l'interface InGaAsP non dopé/InP dopé Zn parce qu'il diffuse dans la couche d'InGaAsp non dopé. Au contraire, Be procure un profil de dopant de type p variant fortement à l'interface InGaAsP non dopé/InP dopé Be. Ce résultat est attribué au fait que le coefficient de diffusion de Be est considérablement plus petit que celui de Zn. Par exemple, il est de 4 x 10-16cm-2/s à 725 C dans GaAs. Comme montré aux figures 7 et 8, même dans le cas dans lequel un dopage avec Be est effectué par la méthode selon le premier mode de réalisation de l'invention, la demie-valeur PL
augmente avec l'augmentation de la concentration en trous.
Donc, lorsque Be est employé en tant que dopant de type p pour une couche de plaquage de type p, la dégradation des caractéristiques du laser qui est un problème lorsque Zn est
employé en tant que dopant de type p est évitée.
Comme décrit ci-dessus, puis (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant pour le dopage avec Be dans la couche d'InP lorsque la couche d'InP est mise à croître épitaxialement, (MeCP)2Be a une pression de vapeur plus faible qu'un métal organique de diéthylbéryllium (DEBe) qui est conventionnellement employé en tant que matériau dopant
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pour le dopage avec du béryllium, ce par quoi le contrôle du dopage est facilité. En addition, puisque (MeCP)2Be de pureté plus élevée que DEBe est facilement obtenu, on peut facilement empêcher une impureté telle que l'oxygène de s'incorporer dans le cristal pendant le dopage, ce par quoi
une couche de type p de qualité élevée est réalisée.
Alors que dans ce mode de réalisation le dopage avec Be dans InP est décrit, le dopage avec Be peut être appliqué à tout semi-conducteur d'uncomposé du groupe III-V ayant des matériaux de base du cristal, tel que InP, AlGaAs, AlGaInP,
et GaN.
La méthode de croissance cristalline à laquelle la présente invention peut être appliquée n'est pas restreinte au MOCVD. Elle peut être appliquée à d'autres méthodes de croissance cristalline qui peuvent employer un métal organique de (MeCP)2Be en tant que matériau dopant, par
exemple, une MOMBE et une CBE.
Mode de réalisation 2 La figure 10 est une vue en perspective illustrant un laser semi-conducteur de la série InP fabriqué par une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur
selon un second mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 11(a) à 11(e) sont des vues en perspective
illustrant les étapes de procédé dans la méthode pour cela.
Dans la figure 10, la référence numérique 11 désigne un substrat d'InP de type p ayant une surface (100). Une couche 12 de plaquage d'InP de type p dopé au Be est disposée sur le substrat 11, une couche 13 active d'InGaAs non dopé est disposée sur la couche 12 de plaquage d'InP de type p, et une couche 14 de plaquage d'InP de type n dopé S est disposée sur la couche 13 active. La couche 14 de plaquage de type n, la couche 13 active, et la couche 12 de plaquage de type p sont respectivement formées en une forme en mesa par une gravure atteignant le substrat 11. Les couches 16 tampon d'InP du type p dopé Be, les couches 17 de blocage de courant d'InP de type n dopé S, et les couches 18 de blocage de courant d'InP de type p dopé Be sont successivement disposées sur les côtés
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opposés du mesa pour enfouir le mesa. Une couche 19 de contact d'InP du type n dopé S est disposée sur le mesa et sur la couche 18 de blocage de courant d'InP de type p. Une électrode 20 de côté p et une électrode 21 de côté n sont disposées sur la surface arrière du substrat 11 et sur la
surface de la couche 19 de contact, respectivement.
Initialement, sur le substrat 11 d'InP du type p comprenant Zn de 3 à - 5 x 1018cm-3 en tant que dopant et ayant une surface (100), la couche 12 de plaquage d'InP de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1018cm-3, la couche 13 active d'InGaAs non dopé et la couche 14 de plaquage d'InP de type n dopé S ayant une concentration en dopant de type n de 1 x 1018cm-3 sont successivement et épitaxialement mises à croître par MOCVD (figure 11(a)). Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 12 de plaquage d'InP de type p est de 2 pm, la couche 13 active d'InGaAs non dopé est de 0,1 pm, et la couche de plaquage 14 d'InP de type n est de 0,5 pm,
d'épaisseur, respectivement.
La température de croissance cristalline est de 640 C, et les gaz et matériaux employés pour la croissance cristalline sont le triméthylindium (TMI) pour In, le triéthylgallium (TEG) pour Ga, l'arsine (AsH3) pour As, et la phosphine (PH3) pour P, respectivement. En addition, (MeCP)2Be est employé en tant que gaz dopant pour le dopage avec Be et H2S est employé en tant que gaz dopant pour le dopage avec S, respectivement. Le rapport V/III est d'environ 100. Un masque 15 en SiO2 mis en forme de bande est formé dans la direction <011> par étincelage, photolithographie, et gravure chimique en employant HF en tant que produit de gravure (figure 11(b)). De plus, la structure mesa est formée par gravure chimique en employant un agent de gravure de la
série de HBr (figure 11(c)).
En employant une épitaxie en phase vapeur d'un métal organique (MOVPE) sur la structure mesa, la couche 16 tampon d'InP de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de
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type p de 7 x 1017cm-3, la couche 17 de blocage de courant d'InP de type n dopé S ayant une concentration en dopant de type n de 7 x 1018cm-3, et la couche 18 de blocage de courant d'InP dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 7 x 1017cm-3 sont successivement sélectivement mises à croître sur les côtés opposés du mesa pour noyer le mesa
(figure 11(d)).
Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 16 tampon d'InP de type p est de 0,7 pm, la couche 17 de blocage de courant d'InP de type n est de 0,8 pm, et la couche 18 de blocage de courant d'InP de type p est de 1 pm,
d'épaisseur, respectivement.
Après enlèvement du masque 15 en SiO2 par gravure chimique, une couche 19 de contact d'InP de type n dopé S ayant une concentration en dopant de type n de 7 x 1018cm-3
est mise à croître épitaxialement par MOCVD (figure 11(e)).
L'épaisseur typique de la couche 19 de contact d'InP de type n est de 2 Mm. Après cela, l'électrode 20 du côté p est formée sur la surface arrière du substrat 11 et l'électrode 21 de côté n est formée sur la couche 19 de contact, respectivement. De plus, des facettes sont formées par clivage, complétant ainsi un laser semi-conducteur montré en
figure 10.
Dans le laser semi-conducteur décrit ci-dessus, puisque la diffusion de Be en tant que dopant de type p est suffisamment faible, la linéarité du dispositif et les caractéristiques de contrainte sont améliorées, sans dégradation des caractéristiques optiques due à une diffusion de Be vers la couche 13 active d'InGaAsP non dopé. De plus, puisque la diffusion de Be vers la couche active est réduite, la concentration en porteur de la couche de plaquage de type p est augmentée à 3 x 1018cm-3, réduisant par là la résistance du dispositif et réalisant une sortie de puissance élevée. Selon le second mode de réalisation, puisque (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant pour le dopage avec Be, le contrôle du dopage est facilité et une couche de type
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p de qualité élevée est facilement réalisée, ce par quoi les
caractéristiques du dispositif sont de plus améliorées.
Mode de réalisation 3 La figure 12 est une vue en perspective illustrant un autre laser semi-conducteur de la série InP fabriqué par une méthode pour fabriquer un élément optique semi-conducteur selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, et les figures 13(a) à 13(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes du procédé de la méthode de fabrication pour cela. Dans la figure 12, la référence numérique 31 désigne un substrat d'InP de type n ayant une surface (100). Une couche 32 de plaquage d'InP de type n dopé S est disposée sur le substrat 31, une couche 33 active d'InGaAs non dopé est disposée sur la couche 32 de plaquage d'InP de type n, et une couche 34 de plaquage d'InP de type p dopé Be est disposée sur la couche 33 active. La couche 34 de plaquage de type p. la couche 33 active, et la couche 32 de plaquage de type n sont respectivement formées d'une forme de mesa par gravure jusqu'au substrat 31. Les couches 36 de blocage de courant d'InP de type p dopé Be et les couches 37 de blocage de courant d'InP de type n dopé S sont successivement disposées sur les côtés opposés du mesa pour noyer le mesa. Une couche 38 de contact d'InP de type p dopé Be est disposée sur le mesa et sur la couche 37 de blocage de courant d'InP de type n. Une électrode 39 de côté n et une électrode 40 de côté p sont disposées sur la surface arrière du substrat 31 et sur la surface de la couche de contact 38, respectivement. Initialement, sur le susbtrat 31 d'InP de type n ayant une surface (100), la couche 32 de plaquage d'InP de type n dopée S ayant une concentration en dopant de type n de 1 x 1018cm-3, la couche 33 active d'InGaAs non dopé, et la couche 34 de plaquage d'InP de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1018cm-3 sont successivement et épitaxialement mises à croître. Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 32 de plaquage d'InP de type n est de 1 pm, la couche 33 active
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d'InGaAs non dopé est de 0,1 Im, et la couche 34 de plaquage d'InP de type p est de 0,5 jm, d'épaisseur, respectivement
(figure 13(a)).
La température de croissance cristalline est de 640 C, et les gaz des matériaux employés pour la croissance cristalline sont le triméthylindium (TMI) pour In, le triéthylgallium (TEG) pour Ga, l'arsine (ASH3) pour As, et la phosphine (PH3) pour P, respectivement. En addition, (MeCP)2Be est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par Be et H2S est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par S, respectivement. Le rapport de V/III est
d'environ 100.
Un masque 35 en SiO2 mis en forme de bande est formé dans la direction <011> par étincelage, photolithographie, et gravure chimique employant HF en tant qu'agent de gravure (figure 13(b)). De plus, la structure mesa est formée par gravure chimique en employant un agent de gravure de la série
de HBr (figure 13(c)).
En employant MOCVD sur la structure mesa, la couche 36 de blocage de courant d'InP de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type de 7 x 1017cm-3 et la couche 37 de blocage de courant d'InP de type n dopé S ayant une concentration en dopant de type n de 7 x 1018cm-3 sont successivement sélectivement mises à croître sur les côtés
opposés du mesa pour noyer le mesa (figure 13(d)).
Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 36 de blocage de courant d'InP de type p est de 1 Mm et la couche 37 de blocage de courant d'InP du type n
est de 1 Mm, d'épaisseur, respectivement.
Après enlèvement du masque 35 en SiO2 par gravure chimique, la couche 38 de contact du InP de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1018cm-3
est mise à croître épitaxialement par MOCVD (figure 13(e)).
L'épaisseur typique de la couche 38 de contact en InP de type p est de 32 pm. Après cela, l'électrode 39 de côté n est formée sur la surface arrière du substrat 31 et l'électrode de côté p est formée sur la couche 38 de contact,
19 2724488
respectivement. De plus, des facettes sont formées par clivage, complétant ainsi un laser semi-conducteur montré en
figure 12.
Dans le laser semi-conducteur décrit ci-dessus, puisque la diffusion de Be en tant que dopant de type p est suffisamment faible, les caractéristiques optiques ne sont pas dégradées par une diffusion du Be vers la couche 33
active en InGaAs non dopé.
Selon le troisième mode de réalisation, puisque (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant pour le dopage par Be, un contrôle du dopage est facilité et une couche de type p de qualité élevée est facilement réalisée, ce par quoi les caractéristiques du dispositif sont de plus améliorées. Il est possible d'utiliser les structures montrées aux figures 10 et 12 selon les second et troisième modes de réalisation décrits ci-dessus en tant que modulateur par application d'une tension de polarisation inverse. Dans ce cas, puisque la diffusion du Be est réduite, la concentration en porteur de la couche active non dopée devient inférieure à x 1016cm-3, ce par quoi l'absorption de lumière dans la couche active est supprimée, résultant en un rapport
d'extinction élevé.
Mode de réalisation 4 La figure 14 est une vue en perspective illustrant un laser semi-conducteur de la série AlGaInP fabriqué par une méthode de fabrication d'un élément optique semi-conducteur selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention, et les figures 15(a) à 15(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes du procédé dans la méthode de fabrication pour cela. Dans la figure 14, la référence numérique 51 désigne un substrat en GaAs de type n ayant une surface (100). Une couche 52 tampon en GaAs de type n dopé Si, une couche 53 de plaquage en AlGaInP de type n dopé Si, une couche 54 active en GaInP non dopé, une couche 55 de plaquage en AlGaInP de type p dopé Be et une couche 56 d'arrêt de gravure en GaInP de type p dopé Be sont
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successivement laminées sur le substrat 51. Une couche 57 de plaquage en AlGaInP de type p dopé Be est disposée sur la couche 56 d'arrêt de gravure, une couche 58 de relaxation de discontinuité de bande en GaInP de type p dopé Be est disposée sur la couche 57 de plaquage en AlGaInP de type p, et une couche 59 chapeau en GaAs de type p dopé Be est disposée sur la couche 58 de relaxation de discontinuité de bande. La couche 59 chapeau, la couche 58 de relaxation de discontinuité de bande, et la couche 57 de plaquage de type p sont formées en une forme à bande striée. Les couches 61 de blocage de courant en GaAs de type n dopées Si sont disposées sur la couche 56 d'arrêt de gravure sur les côtés opposés de la bande striée pour noyer la bande striée. Une couche 62 de contact en GaAs de type p dopé Be est disposée sur les stries
et sur la couche 61 de blocage de courant en GaAs de type n.
Une électrode 63 de côté n et une électrode 64 de côté p sont disposées sur la surface arrière du substrat 51 et sur la
surface de la couche 62 de contact, respectivement.
Initialement, sur le substrat 51 en GaAs de type n ayant une surface (100), la couche 52 tampon en GaAs de type n dopé Si, la couche 53 de plaquage en Ao10,35Ga0,15In0,5P de type n dopé Si ayant une concentration en dopant de type n de 4 x 1017cm-3, la couche 54 active en GaInP non dopé, la couche 55 de plaquage en Ao10 35Ga0 15In0o,5P de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 7 x 1017cm-3, la couche 56 d'arrêt de gravure en Ga0,5Ino,5P de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1018cm-3, la couche 57 de plaquage en Al 0,35Gao,15Ino,5P de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 9 x 1017cm-3, la couche 58 de relaxation de discontinuité de bande en Ga0o,5In0,5P de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 3 x 1018 cm-3, et la couche 59 chapeau en GaAs de type dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1019cm-3 sont successivement et épitaxialement mises à croître (figure (a)). Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 52 tampon est de 0,5 pm, la couche 53 de plaquage
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de type n est de 1,5 Mm, la couche 54 active est de 700 A (70 nim), la couche 55 de plaquage de type p est de 0,25 Mm, la couche 56 d'arrêt de gravure est de 50 A (5 nm), la couche 57 de plaquage de type p est de 1, 4 Mm, la couche de relaxation de discontinuité de bande est 0,1 Mm, et la couche 59 chapeau
est de 0,4 pm, d'épaisseur, respectivement.
La température de croissance cristalline est de 700 C, et les gaz des matériaux employés pour la croissance cristalline sont le triméthylaluminium (TMA) pour A1, le triméthylindium (TMI) pour In, la phosphine (PH3) pour p et l'arsine (AsH3) pour As, respectivement. En addition, comme pour Ga, du triméthylgallium (TMA) est employé pendant la croissance de GaAs et du triéthylgallium (TEG) est employé pendant la croissance d'un autre semi-conducteur de composé Ga. De plus, (MeCP)2Be est employé en tant que gaz dopant pour un dopage par Be et SiH4 est employé en tant que gaz dopant pour un dopage par Si, respectivement. Le rapport de V/III est de 200 pendant la croissance de AlGaInP et de 400
pendant la croissance de GaInP.
Un masque 60 en SiN en forme de bande est formé dans la direction <011> par étincelage, photolithographie, et gravure chimique (figure 15(b)). De plus, la structure striée est
formée par gravure chimique (figure 15(c)).
En employant un MOCVD sur la structure striée, les couches 61 de blocage de courant en GaAs de type n dopé Si ayant chacune une concentration en dopant de type n de 4 x 1018cm-3 sont mises sélectivement à croître sur les côtés
opposés des stries pour noyer les stries (figure 15(d)).
L'épaisseur typique de la couche 61 de blocage de courant est
de 1,2 Mm.
Après enlèvement du masque 60 en SiN par gravure chimique, une couche 62 de contact en GaAs de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1019cm-3
est mise à croître épitaxialement par MOCVD (figure 15(e)).
L'épaisseur typique de la couche de contact 62 est de 2 im.
Après cela, l'électrode 63 de côté n est formée sur la surface arrière du substrat 51 et l'électrode 64 de côté p
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est formée sur la couche 62 de contact, respectivement. De plus, des facettes sont formées par clivage, complétant ainsi
un laser semi-conducteur montré en figure 14.
Dans le laser semi-conducteur fabriqué comme décrit ci-
dessus, puisque la diffusion de Be en tant que dopant de type p est suffisamment faible, les caractéristiques optiques ne sont pas dégradées en raison d'une diffusion de Be dans la couche 54 active en GaInP non dopée. En addition, lorsque Zn est employé en tant que dopant, la concentration en porteur de la couche de plaquage de type p ne peut pas être augmentée puisque Zn diffuse dans la couche active et affecte de façon négative les caractéristiques du dispositif lorsque la concentration en Zn dans la couche de plaquage de type p excède 9 x 1017cm-3. Au contraire, lorsque Be est employé en tant que dopant, la diffusion du dopant de type est supprimée et la concentration en porteur de la couche de plaquage de type p est augmentée, ce par quoi un dispositif de puissance
de sortie élevée et de vitesse élevée est réalisé.
Selon le quatrième mode de réalisation, de façon similaire aux second et troisième modes de réalisation, puisque (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant pour le dopage par Be, un contrôle du dopage est facilité et une couche de type p de qualité élevée est facilement réalisée, ce par quoi les caractéristiques du dispositif sont
de plus améliorées.
Mode de réalisation 5 La figure 16 est une vue en perspective illustrant un laser semi-conducteur de la série AlGaAs fabriqué par une méthode pour fabriquer un élément optique semi-conducteur selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention, et les figures 17(a) à 17(e) sont des vues en perspective illustrant les étapes du procédé de la méthode de fabrication pour cela. Dans la figure 16, la référence numérique 71 désigne un substrat en GaAs de type n ayant une surface (100). Une couche 72 tampon en GaAs de type n dopé Se, une couche 73 de plaquage en A10,48Ga0,52As de type n dopé Se, une couche 74 active en A10,1Ga0,9As/Ao10,35Ga0,65As
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non dopés, une couche 75 de plaquage en A10,48Ga0,52As de type p dopé Be, une couche 16 d'arrêt de gravure en Alo,7Gao,3As de type p dopé Be sont successivement laminées sur le substrat 71. Une couche 77 de plaquage en A10,48Gao,52As de type p dopé Be est disposée sur la couche 76 d'arrêt de gravure et une couche 78 chapeau en GaAs de type p dopé Be est disposée sur la couche 77 de plaquage. La couche 78 chapeau et la couche 77 de plaquage de type p sont formées en une forme de bande striée. Les couches 80 de blocage de courant en GaAs de type n dopé Si sont disposées sur la couche 76 d'arrêt de gravure sur les côtés opposés de la bande striée pour noyer la bande striée. Une couche 81 de contact en GaAs de type p dopé Be est disposée sur les stries
et sur la couche 80 de blocage de courant en GaAs de type n.
Une électrode 82 de côté n et une électrode 83 de côté p sont disposées sur la surface arrière du substrat 71 et la surface
de la couche 81 de contact, respectivement.
Initialement, sur le substrat 71 en GaAs de type n ayant une surface (100), la couche 72 tampon en GaAs de type n dopé Se ayant une concentration en dopant de type n de 1 x 1018cm-3, la couche 73 de plaquage en A10,48Ga0,52As de type n dopé Se ayant une concentration en dopant de type n de 4 x 1017cm-3, la couche 74 active en Ao10,1Ga0ogAs/ A10,35Ga0,65As non dope, la couche 75 de plaquage en A10,48Ga0,52As de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 2 x 1018cm-3, la couche 76 d'arrêt de gravure en Al0,7Gao,3As de type p dopé Be, la couche 77 de plaquage en A10,48Ga0,52As de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 2 x 1018cm-3, et la couche 78 chapeau en GaAs de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1019cm-3 sont successivement et épitaxialement mises à croître (figure 17(a)). Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 72 tampon de type n est de 1 pm, la couche 73 de plaquage de type n est de 1,5 Mm, la couche 74 active est de 0,1 pm, la couche 75 de plaquage de type p est de 0,3 pm, la couche 76 d'arrêt de gravure est de 50 A (5 nm), la couche 77
24 2724488
de plaquage de type p est de 1,1 Mm, et la couche 78 chapeau
est de 0,7 pm; d'épaisseur, respectivement.
La température de croissance cristalline est de 675 C, et les gaz des matériaux employés pour la croissance cristalline sont le triméthylaluminium (TMA) pour Al, le triméthylgallium (TMG) pour Ga, et l'arsine (AsH3) pour As, respectivement. De plus, (MeCP)2Be est employé en tant que gaz de dopage pour le dopage par Be, H2Se est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par Se, et SiH4 est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par Si, respectivement. Le
rapport de V/III est d'environ 200.
Un masque 79 en SiON en forme de strie est formé dans la direction <011> par étincelage, photolithographie, et gravure chimique (figure 17(b)). De plus, la structure striée
est formée par gravure chimique (figure 17(c)).
En employant un MOCVD sur la structure striée, les couches 80 de blocage de courant en GaAs de type n dopé Si ayant une concentration en dopant de type n de 5 x 1018cm-3 sont sélectivement mises à croître sur les côtés opposés de
la bande striée pour noyer la bande striée (figure 17(d)).
L'épaisseur type de la couche 80 de blocage de courant est de
1,5 Mm.
Après élimination du masque 79 en SiON par gravure chimique, la couche 81 de contact en GaAs de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 1 x 1019cm-3
* est épitaxialement mise à croître par MOCVD, figure 17(e)).
L'épaisseur typique de la couche 81 de contact est de 2,5 pm.
Après cela, l'électrode 82 de côté n est formée sur la surface arrière du substrat 71 et l'électrode 83 de côté est formée sur la couche 81 de contact, respectivement. De plus, des facettes sont formées par clivage, complétant ainsi un
laser semi-conducteur montré en figure 16.
Dans le laser semi-conducteur décrit ci-dessus, puisqu'une diffusion de Be en tant que dopant de type p est suffisamment faible, les caractéristiques optiques ne sont pas dégradées par la diffusion de Be vers la couche 74 active
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en A10,1Gao,9As/Alo1,35Gao,65As non dopée, améliorant ainsi la
fiabilité du dispositif.
Selon le cinquième mode de réalisation, de façon similaire aux second et au quatrième modes de réalisation, puisque (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant, pour le dopage par Be, un contrôle du dopage est facilité et une couche de type p de qualité élevée est facilement réalisée, ce par quoi les caractéristiques du dispositif sont
de plus améliorées.
Mode de réalisation 6 La figure 18 est une vue en perspective illustrant une diode à émission de lumière bleue semi-conductrice de la série GaN fabriquée par une méthode de fabrication d'un élément optique semiconducteur selon un sixième mode de réalisation de la présente invention, et les figures 19(a) à 19(c) sont des vues en perspective illustrant les étapes du procédé dans la méthode de fabrication pour cela. Dans la figure 18, la référence numérique 91 désigne un susbtrat en saphir ayant une surface (0001). Une couche 92 tampon en GaN non dopé, une couche 93 de plaquage en GaN de type n dopé Si, une couche 94 en AlGaN de type n dopé Si, une couche 95 active en InGaN dopé Zn, une couche 96 en AlGaN de type p dopé Be, une couche 97 en GaN de type p dopé Be sont successivement laminées sur le substrat 91. Les portions de la couche 97 en GaN de type p, de la couche 96 en AlGaN de type p. de la couche 95 active en InGaN, de la couche 94 en AlGaN de type n, et de la couche 93 de plaquage en GaN de type n sont successivement enlevées par gravure par gravure à partir du côté de la couche 97 en GaN de type p allant vers le centre de la couche 93 de plaquage en GaN de type n, ce par quoi la couche 93 de plaquage en GaN de type n est exposée sur la portion éliminée par gravure. L'électrode 99 de côté n est disposée sur la couche 93 de plaquage en GaN de type n exposée et l'électrode 100 de côté p est disposée sur
la couche 97 en GaN de type p, respectivement.
Initialement, sur le substrat 91 en saphir ayant une surface (0001), la couche 92 tampon en GaN non dope, la
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couche 93 de plaquage en GaN de type n dopé Si ayant une concentration en dopant de type n de 5 x 1018cm-3, la couche 94 en AlGaN de type n dopé Si ayant une concentration en dopant de type n de 5 x 1018cm-3, la couche 95 en InGaN dopé Zn, la couche 96 en AlGaN de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 5 x 1018c-3, et la couche 97 en GaN de type p dopé Be ayant une concentration en dopant de type p de 8 x 1018cm-3 sont successivement et épitaxialement mises à croître (figure 19(a)). Dans les épaisseurs typiques des couches respectives, la couche 92 tampon en GaN est de 500 A (50 nm), la couche 93 de plaquage en GaN de type n est de 4 um, la couche 94 en AlGaN de type n est de 0,25 um, la couche 95 en InGaN est de 500 A (50 nm), la couche 96 en AlGaN de type p est de 0,25 pm et la couche 97 en GaN de type p est de 0,5 pm, d'épaisseur, respectivement. La température de croissance cristalline est de 1000 C, et les gaz des matériaux employes pour la croissance cristalline sont le triméthylaluminium (TMA) pour Al, le triméthylgallium (TMG) pour Ga, et l'ammoniac (NH3) pour N, respectivement. De plus, (MeCP)2Be est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par Be, SiH4 est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par Si, et DEZn est employé en tant que gaz dopant pour le dopage par Zn, respectivement. Le
rapport de V/III est d'environ 1000.
Apres la croissance cristalline, la résistance de la couche de type p est réduite par recuit à 700 C dans une
atmosphère d'azote pendant une heure.
Un masque 98 est formé par étincelage, photo-
lithographie, et gravure chimique (figure 19(b)). De plus une structure en étage est formée par gravure chimique comme
montré en figure 19(c).
Après enlèvement du masque 98 par gravure chimique, l'électrode 99 de côté n et l'électrode 100 de côté p sont
formées par étincelage et photolithographie, respectivement.
Apres cela, une diode d'émission semi-conductrice montrée en
figure 18 est formée par un procédé de division en puces.
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Dans la diode à émission semi-conductrice décrite ci-
dessus, puisque la diffusion de Be en tant que dopant de type p est suffisamment faible, les caractéristiques optiques ne sont pas dégradées par une diffusion de Be vers la couche 95 en InGaN dopé Zn, ce par quoi on réalise une puissance de sortie élevée en réduisant la résistance de la couche de type p. Selon le sixième mode de réalisation, de la même façon que dans les second au cinquième modes de réalisation, puisque (MeCP)2Be est employé en tant que matériau dopant pour le dopage par Be, un contrôle du dopage est facilité et une couche de type p de qualité élevée est facilement réalisée, ce par quoi les caractéristiques du dispositif sont
de plus améliorées.
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Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Méthode de dopage par du béryllium dans un cristal semi-conducteur d'un composé du groupe III-V caractérisée en ce qu'elle comprend: l'emploi d'un métal organique de (CH3C5H4)2Be (= (MeCP)2Be: bisméthcl cyclopenta-diényl beryllium) en tant
que matériau dopant pour le dopage par du béryllium.
2. Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que la croissance épitaxiale du semi-conducteur des composés du groupe III-V est effectuée par une méthode choisie dans le groupe consistant d'un dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique (MOCVD), épitaxie à faisceau moléculaire d'un métal organique (MOMBE), et épitaxie à faisceau chimique
(CBE).
3. Méthode pour fabriquer un élément optique semi-
conducteur par croissance épitaxialement d'une couche de type
p et d'une couche de type n incluant chacune un semi-
conducteur d'un composé des groupes III à V caractérisée en ce qu'elle comprend: la formation de ladite couche de type p par dopage par du béryllium en employant un métal organique de (CH3C5H4)2Be
(= (MeCP)2Be: bisméthcl cyclopenta-diényl béryllium).
4. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un substrat (11) en InP de type p est employé en tant que substrat et, en ce qu'un laser noyé à grande longueur d'onde
semi-conducteur est fabriqué.
5. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un substrat (31) en InP de type n est employé en tant que substrat et, en ce qu'un laser noyé à grande longueur d'onde
semi-conducteur est fabriqué.
6. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un substrat (51) en GaAs de type n est employé en tant que
substrat et, en ce qu'un laser à radiation visible semi-
conducteur est fabriqué.
29 2724488
7. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un substrat (71) en GaAs de type n est employé en tant que
substrat et, en ce qu'un laser à courte longueur d'onde semi-
conducteur est fabriqué.
8. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un substrat (91) en saphir est employé en tant que substrat, et en ce qu'une diode à émission de lumière bleue
semi-conductrice est fabriquée.
9. Elément optique semi-conducteur incluant une couche
de type p et une couche de type n comprenant chacune un semi-
conducteur d'un composé des groupes II-V que l'on a mis à croître épitaxialement sur le substrat caractérisé en ce qu'il comprend: la formation de ladite couche de type p par dopage par du béryllium en employant un métal organique de (CH3C5H4)2Be
(= (MeCP)2Be: bisméthchl cyclopenta-diényl beryllium).
10. Elément optique semi-conducteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément optique semi-conducteur est un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur ayant un substrat (11) en InP de type p en
tant que substrat.
11. Elément optique semi-conducteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément optique semi-conducteur est un laser noyé à grande longueur d'onde semi-conducteur ayant un substrat (31) en InP de type n en
tant que substrat.
12. Elément optique semi-conducteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément optique
semi-conducteur est un laser à radiation visible semi-
conducteur ayant un substrat (51) en GaAs de type n en tant
que substrat.
13. Elément optique semi-conducteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément optique
semi-conducteur est un laser à courte longueur d'onde semi-
conducteur ayant un substrat (71) en GaAs de type n en tant
que substrat.
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14. Elément optique semi-conducteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit élément optique
semi-conducteur est une diode à émission de lumière bleue semiconductrice ayant un substrat (91) en saphir en tant que5 substrat.
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