JP2598044B2 - 半導体の半絶縁化方法 - Google Patents
半導体の半絶縁化方法Info
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- JP2598044B2 JP2598044B2 JP26236787A JP26236787A JP2598044B2 JP 2598044 B2 JP2598044 B2 JP 2598044B2 JP 26236787 A JP26236787 A JP 26236787A JP 26236787 A JP26236787 A JP 26236787A JP 2598044 B2 JP2598044 B2 JP 2598044B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体材料を用いたデバイスを製作する際の
半導体の半絶縁化方法に係り、特にIII−Ｖ族の半導体
の一部を選択的に絶縁化する際の半導体の半絶縁化方法
に関する。
半導体の半絶縁化方法に係り、特にIII−Ｖ族の半導体
の一部を選択的に絶縁化する際の半導体の半絶縁化方法
に関する。
（従来の技術） 従来より、半導体の製造工程では、III−Ｖ族半導体
等のターゲットに例えば陽子（H+）等のイオン粒子を打
ち込んでこれを半絶縁化させる技術が開発されている。
このようなイオン打ち込みによる半絶縁化技術では、タ
ーゲット上の絶縁化する領域（以下、絶縁化領域）と絶
縁化しない領域（以下、非絶縁化領域）とを選択制御す
る方法として、予め非絶縁化領域上を金等の金属マスク
で被覆した後、ターゲット全面に陽子等のイオン粒子を
打ち込むことにより、選択的に半絶縁化領域を形成して
いる。
等のターゲットに例えば陽子（H+）等のイオン粒子を打
ち込んでこれを半絶縁化させる技術が開発されている。
このようなイオン打ち込みによる半絶縁化技術では、タ
ーゲット上の絶縁化する領域（以下、絶縁化領域）と絶
縁化しない領域（以下、非絶縁化領域）とを選択制御す
る方法として、予め非絶縁化領域上を金等の金属マスク
で被覆した後、ターゲット全面に陽子等のイオン粒子を
打ち込むことにより、選択的に半絶縁化領域を形成して
いる。
例えば、ある機能を有する半導体素子部がIII−Ｖ族
半導体材料の表面付近に形成されており、それ以外の部
分を絶縁化するような場合には、その半導体素子部に合
せて金膜をパターニング形成して陽子打ち込みのマスク
を形成する。
半導体材料の表面付近に形成されており、それ以外の部
分を絶縁化するような場合には、その半導体素子部に合
せて金膜をパターニング形成して陽子打ち込みのマスク
を形成する。
以下に第３図を参照してこのような従来の選択的半絶
縁化方法を説明する。ターゲットとなる半導体素子とし
て、本例では、活性層をGaInAsPで形成したGaInAsP/InP
系長波長レーザダイオードを用いた。同図（ａ）に示し
たようたレーザダイオードの製造は、ｎ型InP基板１上
にGaInAsP活性層２、ｐ型InPクラッド層３、p+型GaInAs
P四元混晶のオーミックコンタクト層４を順次結晶成長
させた後、逆三角形断面を有するメサ・ストライプ状に
エッチングし、その両側面にｐ型InP埋込み層５、ｎ型I
nP埋込み層６、GaInAsPキャップ層７を順次形成してメ
サ・ストライプ部を埋め込んで製造したものである。
縁化方法を説明する。ターゲットとなる半導体素子とし
て、本例では、活性層をGaInAsPで形成したGaInAsP/InP
系長波長レーザダイオードを用いた。同図（ａ）に示し
たようたレーザダイオードの製造は、ｎ型InP基板１上
にGaInAsP活性層２、ｐ型InPクラッド層３、p+型GaInAs
P四元混晶のオーミックコンタクト層４を順次結晶成長
させた後、逆三角形断面を有するメサ・ストライプ状に
エッチングし、その両側面にｐ型InP埋込み層５、ｎ型I
nP埋込み層６、GaInAsPキャップ層７を順次形成してメ
サ・ストライプ部を埋め込んで製造したものである。
このような構成のレーザダイオードの上下面に電極を
形成して電流を流すと、ｐ型InP埋込み層５とｎ型InP埋
込み層６間は逆バイアス接合となり、ブロック接合部８
を形成する。このため活性層２に効率良く電流が注入
し、低しきい値電流でのレーザ発振動作が可能である。
形成して電流を流すと、ｐ型InP埋込み層５とｎ型InP埋
込み層６間は逆バイアス接合となり、ブロック接合部８
を形成する。このため活性層２に効率良く電流が注入
し、低しきい値電流でのレーザ発振動作が可能である。
ところが、ｐ型InP埋込み層５とｎ型InP埋込み層６間
のブロック接合部８は、活性層２を除く広い領域にわた
って存在しているため、領域が広い分、欠陥が生じる確
率が高くなる。また逆バイアス接合の容量が面積に比例
して大きくなるため、高速応答性の優れたレーザダイオ
ードを製作することが困難であった。
のブロック接合部８は、活性層２を除く広い領域にわた
って存在しているため、領域が広い分、欠陥が生じる確
率が高くなる。また逆バイアス接合の容量が面積に比例
して大きくなるため、高速応答性の優れたレーザダイオ
ードを製作することが困難であった。
そこで、このような問題を解決するためにイオン粒子
打ち込み方法により陽子等を電流を流す必要のない領域
に打ち込んで、選択的に半絶縁化することが行われてい
る。
打ち込み方法により陽子等を電流を流す必要のない領域
に打ち込んで、選択的に半絶縁化することが行われてい
る。
すなわち、第３図（ｂ）に示すように、活性層２上方
の表面に金を蒸着し、この金層をパターニングして非絶
縁化領域を保護する金マスク９を形成する。このとき、
金マスク９の厚さは陽子を照射する深さ（陽子の飛程）
よりも厚くしなくてはならない。そして第３図（ｃ）に
示すように、陽子を照射して活性層２の外側に陽子注入
領域10を形成した後、電極を形成する。このとき陽子打
ち込みで半絶縁化されるのはｐ型のInP層だけで、四元
混晶層（GaInAsP）およびｎ型のInP層は絶縁化されない
ため、ｐ型InP埋込み層５のみに半絶縁化領域11が形成
される。
の表面に金を蒸着し、この金層をパターニングして非絶
縁化領域を保護する金マスク９を形成する。このとき、
金マスク９の厚さは陽子を照射する深さ（陽子の飛程）
よりも厚くしなくてはならない。そして第３図（ｃ）に
示すように、陽子を照射して活性層２の外側に陽子注入
領域10を形成した後、電極を形成する。このとき陽子打
ち込みで半絶縁化されるのはｐ型のInP層だけで、四元
混晶層（GaInAsP）およびｎ型のInP層は絶縁化されない
ため、ｐ型InP埋込み層５のみに半絶縁化領域11が形成
される。
このようにしてブロック接合部８の面積を狭くするこ
とで、逆バイアス接合の容量低減化をはかっていた。
とで、逆バイアス接合の容量低減化をはかっていた。
なお、この後の電極形成はパターニングの必要がなく
全面電極で良い。
全面電極で良い。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述した従来の半導体の選択的絶縁化方
法では、金属層のパターニング時における位置ずれの発
生防止等、金属マスク形成工程を慎重に行う必要がある
ため、これが歩留り低下を招く原因となっていた。ま
た、金属マスクの厚さが厚いため、陽子打ち込み領域を
より活性層に近づけて、極限まで逆バイアス接合の容量
を低くするには限界があった。
法では、金属層のパターニング時における位置ずれの発
生防止等、金属マスク形成工程を慎重に行う必要がある
ため、これが歩留り低下を招く原因となっていた。ま
た、金属マスクの厚さが厚いため、陽子打ち込み領域を
より活性層に近づけて、極限まで逆バイアス接合の容量
を低くするには限界があった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、全面照射で自動的に選択照射を可能とすること
で、選択的にイオン打ち込みを行うための金属マスクの
形成を不要とし、作業工程を大幅に簡略化できる半導体
の半絶縁化方法を提供することを目的とする。
もので、全面照射で自動的に選択照射を可能とすること
で、選択的にイオン打ち込みを行うための金属マスクの
形成を不要とし、作業工程を大幅に簡略化できる半導体
の半絶縁化方法を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の半導体の半絶縁化方法は、半導体にイオン粒
子を打ち込んで半導体の所定の部分に半絶縁化領域を形
成する方法において、半絶縁化を必要としない領域上部
をイオン粒子打ち込みにより絶縁化されない第１の半導
体層で被覆した後、前記半絶縁化を必要としない領域の
周囲にイオン打ち込みによって半絶縁化される第２の半
導体層を前記第１の半導体層よりも薄く形成し、しかる
後前記第１の半導体層以下の深さにイオン粒子を打ち込
むことを特徴とするものである。
子を打ち込んで半導体の所定の部分に半絶縁化領域を形
成する方法において、半絶縁化を必要としない領域上部
をイオン粒子打ち込みにより絶縁化されない第１の半導
体層で被覆した後、前記半絶縁化を必要としない領域の
周囲にイオン打ち込みによって半絶縁化される第２の半
導体層を前記第１の半導体層よりも薄く形成し、しかる
後前記第１の半導体層以下の深さにイオン粒子を打ち込
むことを特徴とするものである。
（作 用） 半絶縁化されない材料が主要粒子をイオン照射から守
ることで、所望の領域のみが半絶縁化される。
ることで、所望の領域のみが半絶縁化される。
（実施例） 以下、本発明方法の一実施例について図を参照して説
明する。なお、第３図と同一部分には同一符号を付して
重複する部分の説明を省略する。
明する。なお、第３図と同一部分には同一符号を付して
重複する部分の説明を省略する。
第１図は実施例方法を適用したレーザダイオードの部
分断面を示す図で、ｎ型InP基板１上に厚さ約0.1μｍの
GaInAsP活性層２、厚さ約2.0μｍのｐ型InPクラッド層
３、厚さ約2.0μｍのp+型GaInAsP四元混晶のオーミック
コンタクト層４を順次結晶成長した後、メサエッチング
により逆三角形断面形状のメサ・ストライプ部を形成し
たものである。
分断面を示す図で、ｎ型InP基板１上に厚さ約0.1μｍの
GaInAsP活性層２、厚さ約2.0μｍのｐ型InPクラッド層
３、厚さ約2.0μｍのp+型GaInAsP四元混晶のオーミック
コンタクト層４を順次結晶成長した後、メサエッチング
により逆三角形断面形状のメサ・ストライプ部を形成し
たものである。
次にこのメサ・ストライプ部両側面に、厚さ2.0μｍ
のp+四元混晶コンタクト層４よりも薄い厚さ例えば1.5
μｍ厚のｐ型InP埋込み層５を結晶成長させてメサ・ス
トライプ部を埋め込む。なお、液相成長法によればｐ型
InP埋込み層５はメサ・ストライプ部の両側面に迫り上
がるように成長するため、後工程の電極の蒸着において
はメサ・ストライプ両側面が蔭となるための段切れは避
けられた。
のp+四元混晶コンタクト層４よりも薄い厚さ例えば1.5
μｍ厚のｐ型InP埋込み層５を結晶成長させてメサ・ス
トライプ部を埋め込む。なお、液相成長法によればｐ型
InP埋込み層５はメサ・ストライプ部の両側面に迫り上
がるように成長するため、後工程の電極の蒸着において
はメサ・ストライプ両側面が蔭となるための段切れは避
けられた。
こうして製造した半導体ウエハの全面にわたって陽子
を約1.7μｍの深さに達するまで打ち込んで陽子打ち込
み領域21を形成した。このとき、p+型コンタクト層４は
四元混晶層であるため、その陽子打ち込み領域22は半絶
縁化されず導電性が保たれており、陽子打ち込み領域21
のうちメサ・ストライプ部両側面のｐ型InP層５から成
る部分のみが半絶縁化される。もちろん、陽子打ち込み
射域がｐ型InPクラッド層３まで達した場合は、すなわ
ちp+型のコンタクト層４の厚さ以上の深さまで達した場
合には、ｐ型InPクラッド層３の陽子打ち込み領域が半
絶縁化されて活性層２にも電流が流れなくなるため、陽
子打ち込みの深さはp+型のコンタクト層４の厚さ以内と
する。
を約1.7μｍの深さに達するまで打ち込んで陽子打ち込
み領域21を形成した。このとき、p+型コンタクト層４は
四元混晶層であるため、その陽子打ち込み領域22は半絶
縁化されず導電性が保たれており、陽子打ち込み領域21
のうちメサ・ストライプ部両側面のｐ型InP層５から成
る部分のみが半絶縁化される。もちろん、陽子打ち込み
射域がｐ型InPクラッド層３まで達した場合は、すなわ
ちp+型のコンタクト層４の厚さ以上の深さまで達した場
合には、ｐ型InPクラッド層３の陽子打ち込み領域が半
絶縁化されて活性層２にも電流が流れなくなるため、陽
子打ち込みの深さはp+型のコンタクト層４の厚さ以内と
する。
この後の電極形成は、通常の電極工程を表裏全面に施
せば良い。
せば良い。
第２図は、本発明方法の他の実施例を示す図で、本例
では、ｐ型InP基板1a上にGaInAsP四元混晶活性層２、ｎ
型InPクラッド層3aを成長させた基板をメサ・エッチン
グし、ｐ型InP埋込み層５によりメサ・ストライプ部の
両側面を埋込んだものである。このときｐ型InP埋込み
層５の厚さはｎ型InPクラッド層3aの厚さよりも十分薄
くした。
では、ｐ型InP基板1a上にGaInAsP四元混晶活性層２、ｎ
型InPクラッド層3aを成長させた基板をメサ・エッチン
グし、ｐ型InP埋込み層５によりメサ・ストライプ部の
両側面を埋込んだものである。このときｐ型InP埋込み
層５の厚さはｎ型InPクラッド層3aの厚さよりも十分薄
くした。
この半導体ウエハの全面に陽子をｎ型InPクラッド層3
aの厚さの半分程の深さまで打ち込んで、陽子打ち込み
領域31を形成した。このとき、ｎ型InPクラッド層3a
は、半絶縁化されないため導通している。この半導体ウ
エハに電極を施し、素子化したところ、低いしきい値電
流でのレーザ発振が可能なレーザダイオードが得られ
た。
aの厚さの半分程の深さまで打ち込んで、陽子打ち込み
領域31を形成した。このとき、ｎ型InPクラッド層3a
は、半絶縁化されないため導通している。この半導体ウ
エハに電極を施し、素子化したところ、低いしきい値電
流でのレーザ発振が可能なレーザダイオードが得られ
た。
このように上述した、第１および第２の実施例とも、
活性層以外の電流ブロックは狭いInP順接合（活性層よ
り拡散電位が大きい）と半絶縁領域によってなされてお
り、低しきい値、高効率動作が実現されていた。また、
従来の埋込み型レーザのように逆接合部の欠陥が原因と
考えられるリーク電流も少なくなり、歩留りが向上し
た。
活性層以外の電流ブロックは狭いInP順接合（活性層よ
り拡散電位が大きい）と半絶縁領域によってなされてお
り、低しきい値、高効率動作が実現されていた。また、
従来の埋込み型レーザのように逆接合部の欠陥が原因と
考えられるリーク電流も少なくなり、歩留りが向上し
た。
さらに大きな長所として、全体の容量を１桁以上小さ
くできることが可能となり、寄生容量による周波数特性
のロールオフも無く、活性層の緩和振動周波数で決まる
極めて速い応答速度を得ることができた。
くできることが可能となり、寄生容量による周波数特性
のロールオフも無く、活性層の緩和振動周波数で決まる
極めて速い応答速度を得ることができた。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の半導体の半絶縁化方法に
よれば、素子主要部の上部表面付近をイオン打ち込みで
半絶縁化しない材料により形成することで、選択的にイ
オンを打ち込むための金属マスクが不要となり、全面照
射で素子主要部以外の殆どの領域を半絶縁化でき、高歩
留りの高速応答素子の量産化が可能となる。
よれば、素子主要部の上部表面付近をイオン打ち込みで
半絶縁化しない材料により形成することで、選択的にイ
オンを打ち込むための金属マスクが不要となり、全面照
射で素子主要部以外の殆どの領域を半絶縁化でき、高歩
留りの高速応答素子の量産化が可能となる。
第１図は本発明を方法をGaInAsP/InP系埋込へテロ型レ
ーザダイオードに適用した一実施例を示す断面図、第２
図は本発明方法をGaInAsP/InP系レーザダイオードに適
用した他の実施例を示す断面図、第３図は従来の絶縁化
方法を適用したGaInAsP/InP系レーザダイオードを示す
断面図である。 １……ｎ型InP基板 1a……ｐ型InP基板 ２……GaInAsP活性層 ３……ｐ型InPクラッド層 3a……ｎ型InPクラッド層 ４……p+型GaInAsP四元混晶オーミックコンタクト層 ５……ｐ型InP埋込み層 ６……ｎ型InP埋込み層 ７……GaInAsPキャップ層 ８……電流ブロック接合部 10、11、21、22、31……陽子打ち込み領域
ーザダイオードに適用した一実施例を示す断面図、第２
図は本発明方法をGaInAsP/InP系レーザダイオードに適
用した他の実施例を示す断面図、第３図は従来の絶縁化
方法を適用したGaInAsP/InP系レーザダイオードを示す
断面図である。 １……ｎ型InP基板 1a……ｐ型InP基板 ２……GaInAsP活性層 ３……ｐ型InPクラッド層 3a……ｎ型InPクラッド層 ４……p+型GaInAsP四元混晶オーミックコンタクト層 ５……ｐ型InP埋込み層 ６……ｎ型InP埋込み層 ７……GaInAsPキャップ層 ８……電流ブロック接合部 10、11、21、22、31……陽子打ち込み領域
Claims (1)
- 【請求項１】半導体にイオン粒子を打ち込んで半導体の
所定の部分に半絶縁化領域を形成する方法において、 半絶縁化を必要としない領域上部をイオン粒子打ち込み
により絶縁化されない第１の半導体層で被覆した後、前
記半絶縁化を必要としない領域の周囲にイオン打ち込み
によって半絶縁化される第２の半導体層を前記第１の半
導体層よりも薄く形成し、しかる後前記第１の半導体層
以下の深さにイオン粒子を打ち込むことを特徴とする半
導体の半絶縁化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26236787A JP2598044B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 半導体の半絶縁化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26236787A JP2598044B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 半導体の半絶縁化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105558A JPH01105558A (ja) | 1989-04-24 |
| JP2598044B2 true JP2598044B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=17374758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26236787A Expired - Fee Related JP2598044B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 半導体の半絶縁化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2598044B2 (ja) |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP26236787A patent/JP2598044B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01105558A (ja) | 1989-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |