JPH0272680A - 光電デバイスの製造方法 - Google Patents

光電デバイスの製造方法

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JPH0272680A JP1162812A JP16281289A JPH0272680A JP H0272680 A JPH0272680 A JP H0272680A JP 1162812 A JP1162812 A JP 1162812A JP 16281289 A JP16281289 A JP 16281289A JP H0272680 A JPH0272680 A JP H0272680A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は亜鉛供給源の存在下にｐ型拡散領域を形成する
ために、少なくとも部分的に実質的に純粋なリン１６イ
ンジウムからなる単結晶半導体本体中に亜鉛を拡散させ
ることにより、前記半導体本体を具える光電デバイスを
製造する方法に関するものである。
ここに「実質的に純粋な」とは「存在するドーパントは
別にして」という意味である。
（背景技術） 冒頭に記載した種類の方法は例えば「アイ、イ、イー、
イー、トランス、オン・エレクトル。
デブ、（１，Ｅ、Ｅ、Ｅ、　Ｔｒａｈｓ、　ｏｎ　Ｅｌ
ｅｃｔｒ、　Ｄｅｖ、　）第ＥＤ　−２９巻、第９号、
　１９８２年９月、第１４０８〜１４１３頁から既知で
ある。
亜鉛供給源は例えばリン化亜鉛（Ｚｎ３Ｐｚ　）がらな
り、このリンは拡散処理中に半導体本体からリンが蒸発
するのを妨害する作用をする。
既知の拡散処理には、大部分の場合にリン化インジウム
中のアクセプタ亜鉛の正味濃度が低すぎて半導体本体に
低いオーム接点を提供することができないという問題が
ある。
本発明は上述の問題を少くとも可成りの程度まで回避で
きる方法を提供することにある。
（発明の開示） 本発明は、拡散処理に追加した処理中に、リン化インジ
ウム中のアクセプタ濃度を一層高くすることができるこ
とを見い出したことに基づく。
従って、本発明は、冒頭に記載した方法において、前記
拡散処理の後に前記半導体本体を亜鉛供給源の不存在下
に熱処理し、該熱処理中に前記半導体の表面に前記ｐ型
領域の区域において亜鉛を浸透させることを特徴とする
。
ここに使用した「半導体本体の表面に浸透させる」とい
う表現において、熱処理中の表面は前の工程において半
導体本体中に亜鉛が拡散する際に通過する表面と同じ表
面であることを意味するが、また操作温度において亜鉛
浸透性である層例えば酸化ケイ素層を前記表面上に存在
させることができることを意味する。
本発明方法においては、亜鉛供給源が存在していないた
め、また拡散により形成する半導体本体の表面層のみに
亜鉛が存在するために、リン化インジウム本体の表面層
におけるアクセプタ濃度が熱処理中に例えば約１０１８
ｃｍ″３から約１０Ｉ９ｃ＋ｎ司に増大するという驚（
べき作用が達成される。
熱処理はリン化インジウムが分解する危険がないほど短
い時間とすることができる。
半導体本体の熱処理は４００〜６００℃の温度で行うの
が好ましい。
拡散工程中に、ｎ型リン化インジウム本体中に亜鉛を拡
散させることによりｐｎ接合を形成するのが好ましい。
本発明方法においては一層高いアクセプタ濃度を達成す
ることができる。
前記拡散処理中に、十分に低い接触抵抗を有するオーム
接点を形成するのに十分な高い電荷キャリヤ濃度を有す
るｐ型領域を得るのに十分な高い濃度でリン化インジウ
ム部分中に亜鉛を拡散させるのが好ましい。所要に応じ
て、ＩｎＧａＡｓＰ四成分層をリン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ　）の上に使用する費用のかかる操作をこのようにし
て回避することができる。
このような四成分層はリン化インジウムと接触させるた
めに使用することが多く、それはこのなかにおけるアク
セプタの溶解度が大きく、また四成分層とリン化インジ
ウムとの間の接触抵抗が低いからである。
それにもかかわらず、所定の光電構造体を得るために、
前記四成分層またはＩｎＧａＡｓ三成分層を使用するの
が望ましいことがある。しかし、前記四成分層中に亜鉛
を拡散させた場合には、リン化インジウム中のアクセプ
タ濃度が減少するため、ｐ型リン化インジウムの電気抵
抗が増大することが分った。
従って、拡散処理中に、ｐ型リン化インジウム層の上に
設けられたＩｎＧａＡｓＰ四成分層中またはＩｎＧａＡ
ｓ三成分層中に亜鉛を拡散させる場合には、拡散処理の
次に亜鉛供給源の不存在下に熱処理を行うのが好ましい
。
熱処理によってリン化インジウム中のアクセプタ濃度が
再び増大するため、リン化インジウムの電気抵抗が減少
する。
（実施例） 次に本発明を図面を参照して実施例について説明する。
実施±１ 本発明方法によって製造した光電デバイスはこの例では
セミプレーナ型ホトダイオードである。
このセミプレーナ型ホトダイオードは単結晶半導体本体
１（第１ａ図参照）を具え、この半導体本体１は厚さ２
００　ｐｍのｎ＋型ゾリン化インジウム基板２ある部分
と、この基板２上に形成され〜３ＸＩＯ１４ｃｍ−３の
ドナー濃度を有するエピタキシャルｎ型リン化インジウ
ム層３である部分とからなる。
この層３に〜２　Ｘ１０１５ｃｍ−”のドナー濃度を有
する厚さ３μｍ　（直径８０μｍ）のエピタキシャルｎ
型Ｉｎ、）、　ｓ：＋Ｇａｏ、　ａヮＡｓ層４を設ける
。窒化ケイ素マスク（図示せず）を使用し、ＺｎＡｓｚ
粉末とＺｎＰ２粉末とＩｎＰ粉末との混合物からなる亜
鉛供給源の存在下に、従来方法によってｐ゛型拡散領域
５（第ｉｂ図参照）を形成するために、５５０℃におい
て半導体本体１中に亜鉛を拡散させた。
亜鉛拡散の後に基板３の表面６における正味アクセプタ
濃度は２〜４　Ｘｌ０１ＢＣＴ１１−３であり（領域５
の深さ１．２μｍ）、層４の表面７における正味アクセ
プタ濃度は５〜７　ＸＩＯ”ｃｍ−３（領域４の深さ０
．４μｍ）である。拡散処理の後に亜鉛供給源の不存在
下に熱処理し、該熱処理中に表面６にｐ型領域５の区域
において亜鉛を浸透させる場合には、本発明によって表
面６におけるアクセプタ濃度を著しく増大することがで
きる。窒素と水素との混合物中で４００〜６００″Ｃ例
えば５００℃の温度において１５分間加熱処理すること
により、表面６における正味アクセプタ濃度は８〜ＩＯ
ＸＩＯ１８ｃｍ−３に増大するが、表面７における正味
アクセプタ濃度は実際上変化しない。
表面６における白金との固有接触抵抗は１〜２Ｘ１０−
’Ωｃｍ２から５〜７×１０−５ΩＣＴ１１２に低下す
る。
従来方法により、表面６および８にそれぞれ白金接点お
よび金−ゲルマニウム−ニッケル接点を設け、仕上げを
してホトダイオードを形成する。この際、操作中光がＩ
ｎＧａＡｓ層４に吸収される。この例から、本発明方法
を使用して、十分に低い接触抵抗を有するオーム接点を
形成するのに十分な高い電荷キャリヤ濃度を有するｐ型
領域を得ることができることが明らかである。さらに、
この例においては、ｐｎ接合がｎ型リン化インジウム本
体中に形成した。
次の実施例から、ｐ型リン化インジウムに接触する層を
設けるために本発明方法を使用することができることが
明らかである。
夫施拠） 本発明方法によって製造した光電デバイスはこの例では
電流の流れが半導体本体の表面に極限されている発光ダ
イオードである。
この発光ダイオードは単結晶半導体本体２１（第２図参
照）を具え、この半導体本体２１は２Ｘ１０１８Ｃ１３
のドナー濃度を有する厚さ１００μｍのｎ゛型リン化イ
ンジウム基板２２である部分と、この基板２２上に設け
られ〜５　Ｘｌ０１７ｃｍ−３のドナー濃度を有する厚
さ１μｍのエピタキシャルｎ型リン化インジウム層２３
である部分とからなる。
層２３には１０１７〜ＩＱ１９ｃｍ−３のアクセプタ濃
度を有する厚さ１μｍの活性エピタキシャルＩｎＧａＡ
ｓＰ層２４を設ける。層２４は例えば１．３　μｍにお
いて発光することができる組成を有する。
層２４の上には８〜ｌ０ＸＩＯ”ｃｍ−３のアクセプタ
濃度を有する厚さ１．８μｍのエピタキシャルｎ型リン
化インジウム層２５を設ける。層２５には８Ｘ１０”ｃ
Ｉｎ−３のドナー濃度を有する厚さ０．６　μｍのエピ
タキシャルｎ型１ｎＧａＡｓＰ層２６である阻止層およ
び３ＸＩＯ１８ｃ＋＋ｒ３のアクセプタ濃度を有する厚
さ０．３μｍのエピタキシャルｐ型ＩｎＧａＡｓ層２７
を逐次設ける。
亜鉛供給源の存在下に従来方法、例えば実施例１記載の
方法により、半導体本体２１中に亜鉛を拡散させて、半
導体本体２１の表面２９の直径２５μｍの部分２８の上
にＰ型拡散領域３０を形成した。
ｐ型拡散領域３０（表面濃度５　Ｘｌ０１８ｃｍ−３）
はｐ型リン化インジウム層２５のなかにまで延び、表面
２９からの深さは約１．５μｍであった。亜鉛拡散前に
おけるｐ型リン化インジウム層２５中の正味アクセプタ
濃度は８〜ｌ０ＸＩＯ”ｃｍ−３であった。亜鉛拡散後
における層２５中の正味アクセプタ濃度は３〜６　ＸＩ
Ｏ”ｃｍ−３であった。本発明方法により拡散処理後に
亜鉛供給源の不存在下に半導体本体２１を熱処理し、こ
の際表面２９をｐ型領域３０の区域において熱処理しか
つこの熱処理中にｐ型領域３０の区域において表面２９
に亜鉛を浸透させた場合には、層２５中の正味アクセプ
タ濃度を３〜６　ＸＩＯ”ｃｍ−”から８〜１０×１０
１７ｃｍ−３に増大することができた。この熱処理は４
７５　’Ｃで行い、１５分間継続した。
表面２９の全体にわたって白金接点層を設けることがで
きる。発光を領域３０によって画成された層２５の部分
に限定してお（ことができ、その放射は例えば基板２２
上に設けられる接点層の開口を通して放出させることが
できる。
この実施例および前の実施例においては、拡散領域はリ
ン化インジウムまであるいはそのなかまで延びている。
次の実施例から本発明が上述の場合に限定されるもので
はないことが明らかである。
尖隻桝よ 本発明方法によって製造した光電デバイスはこの実施例
では二チャンネルを有するプレーナ型埋込みへテロ構造
層である（第３図参照）。
第３図に示すように、この層を、厚さ１００　μｍのｎ
型リン化インジウム基板４０と、厚さ４μｍのリン化イ
ンジウム層４１と、厚さ０．１５　ｐ　ｍのＩｎＧａＡ
ｓＰ層４２と、それぞれ厚さ１μｍおよび０．５　μｍ
のｐ型リン化インジウム層４３および４４と、厚さ０．
５　μｍのｎ型リン化インジウム層４５と、厚さ１μｍ
のｐ型リン化インジウム層４６と、厚さ１μｍのｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層４７とから構成した。（上述の層の厚さ
は活性領域５０からの距離で示した。）層４７に接触さ
せるために、亜鉛供給源の存在下に半導体本体４９中に
亜鉛を拡散させることにより、半導体本体４９において
層４７の上にＰ型拡散領域４８を形成した。
亜鉛拡散前において、正味アクセプタ濃度はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ層４７では３　Ｘｌ０１８ｃｍ−３であり、ｐ
型リン化インジウム層４６では２　Ｘｌ０１８ｃｍ−３
であった。
亜鉛拡散後において、正味アクセプタ濃度はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ層４７（表面５０において）では２　Ｘｌ０１
９ｃｍ−３であり、ｐ型リン化インジウム層４６では２
Ｘ１０１７ｃｍ−３であった。従って、アクセプタ濃度
は層４７では増大したが、層４６では減少した。
本発明に係る拡散処理の後に半導体本体４９を亜鉛供給
源の不存在下に熱処理し、この熱処理中に半導体本体の
表面５０にｐ壁領域４８の区域において亜鉛を浸透させ
た場合には、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層４７における（表面
５０における）アクセプタ濃度は２，５ＸＩＯＩ９ｃｍ
−３になり、ｐ型リン化インジウム層４６におけるアク
セプタ濃度は２　Ｘｌ０１６ｃｍ−３に戻った。
熱処理は４７５℃で行い、３０分間継続した。
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲を逸脱することなく多くの変更を行うことがで
きることは当業者にとって明らかである。
例えば、半導体本体は全体をリン化インジウムから構成
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図および第１ｂ図は本発明方法の第１の例による
逐次の製造段階における光電デバイスの部分断面図、 第２図は本発明方法の第２の例による製造段階における
光電デバイスの部分断面図、 第３図は本発明方法の第３の例による製造段階における
光電デバイスの部分断面図である。 １・・・単結晶半導体本体 ２・・・ｎ゛型リン化インジウム基板（リン化インジウ
ム基板部分） ３・・・ｎ型リン化インジウム層（リン化インジウム層
部分） ４−　ｎ型ＩｎＧａＡｓ層 ５・・・ｐ゛型拡散領域 ６・・・層３の表面 ７・・・層４の表面 ８・・・表面 ２１・・・単結晶半導体本体 ２２・・・ｎ゛型リす化インジウム基板２３・・・ｎ型
リン化インジウム層 ２４・ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ２５・・・ｎ型リン化インジウム層 ２６・−ＩｎＧａＡｓＰ層（阻止層） ２１・ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層 ２８・・・半導体本体２１の表面の部分２９・・・半導
体本体２１の表面（全表面）３０・・・ｐ型拡散領域 ４０・・・ｎ型リン化インジウム基板 ４１・・・リン化インジウム層 ４２−ＩｎＧａＡｓＰ層 ４３、４４・・・ｎ型リン化インジウム層４５・・・ｎ
型リン化インジウム層 ４６・・・ｎ型リン化インジウム層 ４１・ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ　１Ｊ ４８・・・ｐ型拡散領域 ４９・・・半導体本体 ５０・・・活性領域（半導体本体の表面）正　　書 平成元年 ８月２８日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、亜鉛供給源の存在下にｐ型拡散領域を形成するため
    に、少なくとも部分的に実質的に純粋なリン化インジウ
    ムからなる単結晶半導体本体中に亜鉛を拡散させること
    により、前記半導体本体を具える光電デバイスを製造す
    るに当り、 前記拡散処理の後に前記半導体本体を亜鉛 供給源の不存在下に熱処理し、該熱処理中に前記半導体
    の表面に前記ｐ型領域の区域において亜鉛を浸透させる
    ことを特徴とする光電デバイスの製造方法。 ２、前記半導体本体の熱処理を４００〜６００℃の温度
    で行う請求項１記載の方法。 ３、前記拡散処理中に、十分に低い接触抵抗を有するオ
    ーム接点を形成するのに十分な高い電荷キャリヤ濃度を
    有するｐ型領域を得るのに十分な高い濃度でリン化イン
    ジウム部分中に亜鉛を拡散させる請求項１または２記載
    の方法。 ４、前記拡散処理中にｐｎ接合を得るためにｎ型リン化
    インジウム本体中に亜鉛を拡散させる請求項３記載の方
    法。 ５、前記拡散処理中にｐ型リン化インジウム層上に位置
    するＩｎＧａＡｓＰ四成分層またはＩｎＧａＡｓ三成分
    層中に亜鉛を拡散させる請求項１または２記載の方法。
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