JPS61116892A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS61116892A JPS61116892A JP23892584A JP23892584A JPS61116892A JP S61116892 A JPS61116892 A JP S61116892A JP 23892584 A JP23892584 A JP 23892584A JP 23892584 A JP23892584 A JP 23892584A JP S61116892 A JPS61116892 A JP S61116892A
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- JP
- Japan
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- layer
- semiconductor
- impurity
- semiconductor device
- doped
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- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法、特に不純物によ＃）Ｉ
Ｅ子又は正孔濃度を制御する半導体装置の製造方法に関
する。
Ｅ子又は正孔濃度を制御する半導体装置の製造方法に関
する。
高集積回路、半導体レーザ及び光検知等の薄膜多層構造
を有する半導体装置を作成するにあたって、その電気的
特性、特に電子及び正孔濃度の制御はきわめて重要であ
る。半導体中での電子及び正孔の濃度の制御法としては
主として不純物のイオンインプランテーシ、 ン（Ｉｏ
ｍ Ｉｍｐｌａｎ ｔａｉｏｎ ）法隻熱拡散、不純物
ドープにはるエピタキシャル（Ｅｐ−ｉｔａｘｉｄｌ
）成長法が用いられているが、電子又は正孔の異なる濃
度の急峻な界面を必要とする場合には不純物ドープによ
る気相又は分子線エピタキシャル成長法が最も優れてい
る。
を有する半導体装置を作成するにあたって、その電気的
特性、特に電子及び正孔濃度の制御はきわめて重要であ
る。半導体中での電子及び正孔の濃度の制御法としては
主として不純物のイオンインプランテーシ、 ン（Ｉｏ
ｍ Ｉｍｐｌａｎ ｔａｉｏｎ ）法隻熱拡散、不純物
ドープにはるエピタキシャル（Ｅｐ−ｉｔａｘｉｄｌ
）成長法が用いられているが、電子又は正孔の異なる濃
度の急峻な界面を必要とする場合には不純物ドープによ
る気相又は分子線エピタキシャル成長法が最も優れてい
る。
以下気相エピタキシャル成長法について述べる。
従来の気相エピタキシャル成長法において、不純物は原
料ガスの型で半導体を構成する原子の原料ガスとともに
結晶基板の近傍に供給される。結晶基板は反応管内にて
抵抗加熱、高周波加熱等によシ加熱され、送られてきた
原料ガスは結晶基板上又はその近傍にて化学反応をおこ
し、結晶基板上にエピタキシャル成長する。供給された
不純物は成長と同時にエピタキシャル層にとりこまれる
必フ、それに続いてエピタキシャル成長が行なわれる場
合や成長後においても基板等が冷却されるまで工ビタキ
シャル層はかなりの長い間高温の状態に保たれる。その
間にドーピングされた不純物はエピタキシャル層にて長
期間にわたって拡散される。
料ガスの型で半導体を構成する原子の原料ガスとともに
結晶基板の近傍に供給される。結晶基板は反応管内にて
抵抗加熱、高周波加熱等によシ加熱され、送られてきた
原料ガスは結晶基板上又はその近傍にて化学反応をおこ
し、結晶基板上にエピタキシャル成長する。供給された
不純物は成長と同時にエピタキシャル層にとりこまれる
必フ、それに続いてエピタキシャル成長が行なわれる場
合や成長後においても基板等が冷却されるまで工ビタキ
シャル層はかなりの長い間高温の状態に保たれる。その
間にドーピングされた不純物はエピタキシャル層にて長
期間にわたって拡散される。
このような理由から従来の方法ではたとえば電子又は正
孔の異なる濃度をもつ２種類のエピタキシャル膜を連続
成長する場合、これら２種類の膜の境界に中間的な組成
をもつ領域が形成され、十分に急峻な結晶が得られなか
ったり、界面の位置が移動するという欠点がある。そこ
で不純物の拡散を考慮にいれたエピタキシャル成長を行
なうという対策を施して界面の位置を制御していたが、
中間的組成をもつ領域が形成されたり、制御性が悪いと
いう問題が生じていた。また拡散係数の小さい不純物を
選んでエピタキシャル成長するという方法を施して不純
物の拡散を防いでいるが、特に高濃度の電子又は正孔を
必要とする場合、十分なＰ 濃度が得られないという
新たな問題が生じていた。
孔の異なる濃度をもつ２種類のエピタキシャル膜を連続
成長する場合、これら２種類の膜の境界に中間的な組成
をもつ領域が形成され、十分に急峻な結晶が得られなか
ったり、界面の位置が移動するという欠点がある。そこ
で不純物の拡散を考慮にいれたエピタキシャル成長を行
なうという対策を施して界面の位置を制御していたが、
中間的組成をもつ領域が形成されたり、制御性が悪いと
いう問題が生じていた。また拡散係数の小さい不純物を
選んでエピタキシャル成長するという方法を施して不純
物の拡散を防いでいるが、特に高濃度の電子又は正孔を
必要とする場合、十分なＰ 濃度が得られないという
新たな問題が生じていた。
本発明の目的は電子又は正孔の濃度を制御するためにド
ーピングされる不純物をすくなくとも２種類用いること
によシ上記欠点及び問題点を解決し多種類の薄膜間の電
子又ｄ正孔の濃度の急峻性を向上し得る半導体装置を提
供することにある。
ーピングされる不純物をすくなくとも２種類用いること
によシ上記欠点及び問題点を解決し多種類の薄膜間の電
子又ｄ正孔の濃度の急峻性を向上し得る半導体装置を提
供することにある。
本発明は一層の半導体よシなる層と、その層とは異なる
電子又は正孔濃度をもつ半導体層とを有し、両層を直接
接合する半導体装置の製造方法において、半導体界面近
傍に１半導体界面近傍以外の不純物に比べ、同相中の拡
散係数の小さい不純物を用いて電子又は正孔濃度を制御
することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
電子又は正孔濃度をもつ半導体層とを有し、両層を直接
接合する半導体装置の製造方法において、半導体界面近
傍に１半導体界面近傍以外の不純物に比べ、同相中の拡
散係数の小さい不純物を用いて電子又は正孔濃度を制御
することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
以下有機金属気相成長法によるガリウム砒素及びガリウ
ムアルミニウム砒素結晶のダブルへテロ構造をもつ半導
体レーザ装置を例に挙げ本発明の詳細な説明する。
ムアルミニウム砒素結晶のダブルへテロ構造をもつ半導
体レーザ装置を例に挙げ本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明を説明するための半導体レーザー装置の
概略構成図である。すなわちアルミニウムガリウム砒素
層２．４．５がガリウム砒素の活性層３の両面に接合し
たダブルへテロ構造を有するものである。具体的には１
はｎ型ガリウム砒素基板で、その上にｎ型ガリウムアル
ミニウム砒素層２さらにノンドープガリウム砒素の活性
層３を配する。この活性層３の上に位置するｐ型ガリウ
ムアルミニウム層は活性層３の近傍たとえば０３ミクロ
ンに拡散速度の遅い不純物たとえばマグネシウムをドー
プしたガリウムアルミニウム砒素層４と高濃度ドープ可
能な不純物たとえば亜鉛を含有するガリウムアルミニウ
ム砒素層５とよりなっている。
概略構成図である。すなわちアルミニウムガリウム砒素
層２．４．５がガリウム砒素の活性層３の両面に接合し
たダブルへテロ構造を有するものである。具体的には１
はｎ型ガリウム砒素基板で、その上にｎ型ガリウムアル
ミニウム砒素層２さらにノンドープガリウム砒素の活性
層３を配する。この活性層３の上に位置するｐ型ガリウ
ムアルミニウム層は活性層３の近傍たとえば０３ミクロ
ンに拡散速度の遅い不純物たとえばマグネシウムをドー
プしたガリウムアルミニウム砒素層４と高濃度ドープ可
能な不純物たとえば亜鉛を含有するガリウムアルミニウ
ム砒素層５とよりなっている。
以上の半導体多層構造は有機金属気相成長法を用いて連
続形成される。
続形成される。
上記へテロ構造を作成する場合基板１の温度は約８００
℃に保たれるが、活性層成長後ｐ型エピタキシャル層を
形成する場合、亜鉛等の拡散係数の大きな不純物のみを
用いた場合不純物の拡散が起こり、活性層３にも亜鉛が
拡散するが活性層近傍のＰＷエピタキシャル層を形成す
る際に拡散速度の遅い不純物、ここではマグネシウムを
用いることによシ活性層とｐ型半導体層との間にきわめ
て急峻な界面が実現する。さらにつぎにｐ型不純物を亜
鉛に切換えることにより正孔の濃度を高くしかも非発光
中心の少ない良好なｐ型半導体層が得られる。
℃に保たれるが、活性層成長後ｐ型エピタキシャル層を
形成する場合、亜鉛等の拡散係数の大きな不純物のみを
用いた場合不純物の拡散が起こり、活性層３にも亜鉛が
拡散するが活性層近傍のＰＷエピタキシャル層を形成す
る際に拡散速度の遅い不純物、ここではマグネシウムを
用いることによシ活性層とｐ型半導体層との間にきわめ
て急峻な界面が実現する。さらにつぎにｐ型不純物を亜
鉛に切換えることにより正孔の濃度を高くしかも非発光
中心の少ない良好なｐ型半導体層が得られる。
第２図は本発明の一実施例を示す半導体装置である。同
図はガリウム砒素及びガリウムアルミニウム砒素を用い
たプレーナー型半導体レーザーを有機金属気相成長法を
用いた実施例を示す。
図はガリウム砒素及びガリウムアルミニウム砒素を用い
たプレーナー型半導体レーザーを有機金属気相成長法を
用いた実施例を示す。
基板１はシリコンドープのｎ型ガリウム砒素で、その上
に１ミクロンのセレンドープのｎ型ガリウム砒素層１′
、１ミクロンのセレンドープのｎ型ガリウムアルミニウ
ム砒素層２．５００オングストロームのガリウム砒素活
性層３．０３ミクロンのマグネシウムドープのガリウム
アルミニウム砒素層４．０．７ミクロンの亜鉛ドープの
ガリウムアルミニウム砒素層５、さらに亜鉛ドープのガ
リウム砒素層６を成長させる。成長したエピタキシャル
層は約１１００ｐ程に研磨し、金／ゲルマニウム及び金
／亜鉛よりなる電流注入用電極７．８を形成する。
に１ミクロンのセレンドープのｎ型ガリウム砒素層１′
、１ミクロンのセレンドープのｎ型ガリウムアルミニウ
ム砒素層２．５００オングストロームのガリウム砒素活
性層３．０３ミクロンのマグネシウムドープのガリウム
アルミニウム砒素層４．０．７ミクロンの亜鉛ドープの
ガリウムアルミニウム砒素層５、さらに亜鉛ドープのガ
リウム砒素層６を成長させる。成長したエピタキシャル
層は約１１００ｐ程に研磨し、金／ゲルマニウム及び金
／亜鉛よりなる電流注入用電極７．８を形成する。
上記の構造を有する半導体装置において、レーザー発振
のためのしきい値電流１ｔｈは注入された電子及び正孔
の活性層での発光再結合及びガリウムアルミニウム砒素
層の比抵抗等によシ規定される。上記の実施例において
急峻なｐ型中導体層及び活性層の界面が形成されるため
、活性層３での発光再結合の効率が増し、Ｉｔｈは８０
０／７．ｍと低い値であった。これに比較して亜鉛のみ
を用いたｐ型ガリウムアルミニウム砒素層を約１ミクロ
ン用いた場合には亜鉛が活性層及びｎ型ガリウム砒素層
に拡散し、活性層とｐ型／ｎ型反転の位置が一致せずし
きい値はｉ、５ｏｏｙｙと高い値になった。
のためのしきい値電流１ｔｈは注入された電子及び正孔
の活性層での発光再結合及びガリウムアルミニウム砒素
層の比抵抗等によシ規定される。上記の実施例において
急峻なｐ型中導体層及び活性層の界面が形成されるため
、活性層３での発光再結合の効率が増し、Ｉｔｈは８０
０／７．ｍと低い値であった。これに比較して亜鉛のみ
を用いたｐ型ガリウムアルミニウム砒素層を約１ミクロ
ン用いた場合には亜鉛が活性層及びｎ型ガリウム砒素層
に拡散し、活性層とｐ型／ｎ型反転の位置が一致せずし
きい値はｉ、５ｏｏｙｙと高い値になった。
以上実施例は本発明を制限するものではない。
すなわち実施例ではガリウム砒素及びガリウムアルミニ
ウム砒素の有機金属気相成長法を用いて例示したが、他
の結晶であってもまた別の結晶成長法であっても同じよ
うに適切な不純物、つまり拡散速度の低い不純物を用い
て任意に変更して電子上 又は正孔の濃度を制御する１
うにしても１″′・１１〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように本発明による半導体装置
の製造方法によれば、電子又は正孔の濃度を決定する不
純物の薄膜間でのだれをおさえ、急峻性及び界面の位置
の制御を向上することができるという利点があシ、従来
の半導体装置に比較して性能を著しく向上できる効果を
有するものである。
ウム砒素の有機金属気相成長法を用いて例示したが、他
の結晶であってもまた別の結晶成長法であっても同じよ
うに適切な不純物、つまり拡散速度の低い不純物を用い
て任意に変更して電子上 又は正孔の濃度を制御する１
うにしても１″′・１１〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように本発明による半導体装置
の製造方法によれば、電子又は正孔の濃度を決定する不
純物の薄膜間でのだれをおさえ、急峻性及び界面の位置
の制御を向上することができるという利点があシ、従来
の半導体装置に比較して性能を著しく向上できる効果を
有するものである。
第１図は本発明の方法を用いた半導体レーザ装置の構成
を示す断面図、第２図は本発明の実施例を示す半導体装
置の断面図である。
を示す断面図、第２図は本発明の実施例を示す半導体装
置の断面図である。
Claims (1)
- （１）一層の半導体よりなる層と、その層とは異なる電
子又は正孔濃度をもつ半導体層とを有し、両層を直接接
合形成する半導体装置の製造方法において、半導体界面
近傍に、半導体界面近傍以外の不純物にくらべ、固相中
の拡散係数の小さい不純物を用いて電子又は正孔濃度を
制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23892584A JPS61116892A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23892584A JPS61116892A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61116892A true JPS61116892A (ja) | 1986-06-04 |
Family
ID=17037312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23892584A Pending JPS61116892A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61116892A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400836A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-03-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide-type semiconductor optical device and process of fabricating the same |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP23892584A patent/JPS61116892A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400836A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-03-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide-type semiconductor optical device and process of fabricating the same |
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