JPS63204686A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS63204686A
JPS63204686A JP3558487A JP3558487A JPS63204686A JP S63204686 A JPS63204686 A JP S63204686A JP 3558487 A JP3558487 A JP 3558487A JP 3558487 A JP3558487 A JP 3558487A JP S63204686 A JPS63204686 A JP S63204686A
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JP
Japan
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type
compound semiconductor
layer
junction
type compound
Prior art date
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Pending
Application number
JP3558487A
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English (en)
Inventor
Shoji Isozumi
五十棲 祥二
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概要〕 本発明は、半導体装置の製造方法に於いて、n型不純物
とn型不純物とを含有するp型化合物半導体層を熱処理
し、該p型化合物半導体層との間にpn接合を生成して
いるn型化合物半導体基板(或いは層)に対してn型不
純物を拡散させ、その結果、そのp型化合物半導体層の
少なくとも一部をn型反転させることに依り、従来、不
可能視されていたpn接合のp側への移動を容易になし
得るようにした。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、化合物半導体結晶中に生成されるpn接合の
位置を例えばp側へ移動させたい場合に適用して好結果
が得られる半導体装置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
m−v族化合物半導体結晶を用いて種々の素子を作成す
る場合、素子に於ける特定領域の導電型を反転させたり
、或いは、pn接合の位置を移動させるなどの技術が不
可欠である。
第5図は熱処理に依っrpn接合の位置を移動させる方
法の原理を説明する為の線図であり、横方向には半導体
結晶層の深さ、縦方向には不純物濃度をそれぞれ採っで
ある。
図に於いて、LRIはn型化合物半導体結晶からなる第
1層、LR2はp型化合物半導体結晶からなる第2層、
CNはn型不純物濃度、CPはp型不純物濃度、CP’
は熱処理後に於けるp型不純物濃度、Jlは当初のpn
接合、J2は熱処理後のpn接合をそれぞれ示している
図から判るように、当初、第2層LR2に於けるp型不
純物濃度CPを第1層LRIに於けるn型不純物濃度C
Nに比較して充分に高くしておけば、熱処理に依って、
第2層LR2からp型不純物が破線に見られるように第
1層LR1中に拡散し、それに依るp型不純物濃度cp
’がn型不純物濃度CNを越えた部分ではp型反転が起
こり、その分だけpn接合がn側に移動し、当初、記号
Jlで指示した位置に在ったpn接合は、熱処理後、記
号J2で指示しである位置に存在することになる。
このような技術を必要とする素子の一つとして埋め込み
へテロ構造(buried  heteros t r
uc Lure :BH)を有する半導体レーザがある
即ち、半導体レーザでは、低閾値電流、高効率などの特
性を実現する為、電流を発光領域のみに集中させる、所
謂、電流狭窄構造を採る必要があり、その為、Zn等の
選択拡散、或いは、数回に亙る結晶成長等に僕って、発
光領域以外の部分にpn逆接合を形成し、その部分には
電流が流れないようにすることが行われている。
第6図乃至第8図は埋め込みへテロ構造を作成する従来
技術を解説する為の工程要所に於ける半導体レーザの要
部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説
明する。尚、ここに例示する技術は、埋め込みへテロ構
造を1回の成長で完成させることができるとされている
ものである。
第6図参照 (11通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依り、p型InP基板11をメサ・エツチングし、例
えば、幅が約2〔μm〕程度、高さが約1.5 〔μm
〕程度のメサ・ストライプ11Aを形成する。
第7図参照 (2)液相エピタキシャル成長(liquid  ph
ase  epitaxy:LPE)法、或いは、気相
エピタキシャル成長(vapor  phase  e
pitaxy:VPE)法など、適宜の技法を適用する
ことに依り、p型InP基板11上にn型InPバッフ
ァ層12、p型InPクラッド層13、InGaAsP
活性層14、n型1nPクラッド層15、n型I nG
aAsPキャップ層16を順層成6させる。
各部分に於ける主要データを例示すると次の通りである
(a)  基板11について 不純物濃度: I X 10”  (am−”)不純物
:Zn (b)  バッファ層12について 厚さ:0.3Cμm〕 不純物濃度: 5 X I Q 17((J−”)不純
物:5n (C)  クラッド層13について 厚さ:0.2(μm〕 不純物濃度: 5 X 10 ”  (ca+−’)不
純物:Zn (d)  活性層14について 厚さ:0.15Cμm〕 (ノン・ドープ) 波長:i、a 〔μm〕 (e)  クラッド層15について 厚さ:1 〔μm〕 不純物濃度: 5 x l Q”  (am−3)不純
物:5n (f)  キャップ石工6について 厚さ:0.5Cμm〕 不純物濃度: 5 X 10I8(cm−”)不純物:
Te 波長:1.3(μm〕 これら諸データのうち、各半導体層の厚さに関しては、
何れも、メサ・ストライプIIA上に於けるものであり
、これを外れた部分に於いては全て厚くなっている。
第8図参照 (3)  温度600(’C)、時間30〔分〕の熱処
理を行うことに依り、p型1nP基板11がらn型In
P層12にZnを熱拡散してp現反転領域12Aを形成
する。
このような工程を経て作成される半導体レーザに於いて
は、図からも判るように、メサ・ストライプIIA上で
はn型1nPバッファ層工2が薄くなっていることから
、全体がp型に反転されてしまう。そこで、ストライプ
部分に於いては、ヘテロ接合を含むpn接合となってい
るのに対し、ストライプ部分の外側ではn型InPバッ
ファ層12の反転しない部分が残っていて、そこではp
−n−p−nの接合が形成される為、その部分には電流
は流れず、従って、電流狭窄構造が実現されている。
この従来技術によれば、1回の結晶成長工程、及び、そ
れに続く熱処理工程のみで電流狭窄構造を形成すること
が可能であるから、その他の従来技術に於けるように、
選択拡散や数回の結晶成長を必要とする場合に比較する
と温かに工程が簡単であり、また、製造歩留りも向上す
る旨の利点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕゛1前記説明した従
来技術に依った場合、pn接合はn側に移動させること
のみ可能であって、従って、前記半導体レーザの場合、
Znなど拡散し易いn型不純物を含有した化合物半導体
基板しか用いることができない。
一般に、n型不純物はn型不純物に比較して温かに拡散
し難い為、pn接合のp側への移動は困難であり、従っ
て、n型化合物半導体基板を用いて前記説明した半導体
レーザと同様なそれを実現することは不可能であるとさ
れている。。
然しなから、素子特性の面から見ると、p型化合物半導
体基板を用いた場合、その抵抗がn型化合物半導体基板
を用いた場合のそれに比較して大きくなり、延いては素
子全体の抵抗を大きくすることになるので、高周波化や
高出力化には著しく不利である。
本発明は、pn接合のp側への移動を簡単に実現できる
ようにし、その技術を利用することで、例えば、第6図
乃至第8図について説明したような工程を適用して半導
体レーザを作成する際、n型化合物半導体基板を用いる
ことができるようにする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明では、第5図に関して説明した場合とは反対に、
pn接合の位置をp側に移動させなければならない。
第1図は本発明を実施してpn接合の位置を移動させる
方法の原理を説明する為の線図であり、第5図と同様、
横方向には半導体結晶層の深さ、縦方向には不純物濃度
をそれぞれ採ってあり、第5図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする
図からも判るように、当初、第2層LR2中にはn型不
純物及びその濃度よりも若干低い濃度のn型不純物を一
緒にドープしてあり、そして、熱処理を行うことに依り
、第2層LR2からn型不純物が破線に見られるように
第1層LRI中に拡散され、それに依って、第2層LR
2中の不純物濃度は低下する。従って、第2層LR2中
であっても、n型不純物濃度がn型不純物濃度を下回る
領域が生成され、その部分では実質的にn型反転が起き
ているから、その分だけpn接合がp側に移動し、当初
、記号J1で指示した位置に在ったpn接合は、熱処理
後、記号J2で指示しである位置に存在することになる
そこで、本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては
、n型化合物半導体基板或いは層(例えばn型1nP基
板1)上にn型不純物とn型不純物とがドープされたp
型化合物半導体層(例えばp型1nPバッファ層2)を
形成する工程と、次いで、熱処理を行って前記p型化合
物半導体層から前記n型化合物半導体基板(或いはN)
にn型不純物を拡散し該p型化合物半導体層の少なくと
も一部にn型反転領域(例えばn型反転領域2A>を生
成させる工程とが含まれている。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、従来、不可能視されていた
pn接合のp側への移動を容易に実現させることができ
、従って、メサを有する化合物半導体基板を用いたBH
半導体レーザに於いて、その化合物半導体基板としてn
型化されたものを採用することが可能となり、その結果
、該BH半導体レーザの高周波特性或いは出力特性を向
上させることができる。
〔実施例〕
第2図乃至第4図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於ける半導体レーザの要部切断正面図であり、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
第2図参照 fl)  通常のフォト・リソグラフィ技術を適用する
ことに依り、n型InP基板工をメサ・エツチングし、
例えば、幅が約2〔μm〕程度、高さが約1.5〔μm
〕程度のメサ・ストライプIAを形成する。
第3図参照 (21LPE法、或いは、VPE法など、適宜の技法を
適用することに依り、n型1nP基板1上にp型1nP
バッファ層2、n型InPクラッド層3、I nGaA
s P活性層4、p型1nPクラッド層5、p型InG
aAsPキャップ層6を順に成長させる。
各部分に於ける主要データを例示すると次の通りである
+8)  基板1について 不純物濃度: 2 X 10”  (cm−’)不純物
:5n (b)  バッファ層2について 厚さ:0.3(μm〕 不純物濃度(S n)  : l X I O”  (
cm−’)不純物濃度(Zn): 1.5X10” (
am−’)(0)  クラッド層3について 厚さ:0.2(μm〕 不純物濃度:2×1018〔C11−3〕不純物:5n (d)  活性層4について 厚さ:0.15(μm〕 (ノン・ドープ) 波長:1.3(μm〕 (e)  クラッド層5について 厚さ:l 〔μm〕 不純物濃度: 5 X 10”  (al−’)不純物
:Zn ([1キャップ層6について 厚さ:0.5(μm〕 不純物濃度: I X 1019 (elm−”)不純
物:Zn 波長:1.3(μm〕 これら諸データのうち、各半導体層の厚さに関しては、
前記従来例と同様、メサ・ストライプIA上に於けるも
のであり、これを外れた部分に於いては全て厚くなって
いる。
第4図参照 (3)温度600〔℃〕、時間30C分〕の熱処理を行
うことに依り、p型1nPバッファ層2からn型InP
基板lにZnが熱拡散され、第1図に関して説明した原
理に依って、p型1nPバッファ層2にはn型反転領域
2Aが形成される。
この場合も、メサ・ストライプIA上ではp型1nPバ
ッファ層2が薄くなっていることから、全体がn型に反
転されてしまう。そこで、ストライプ部分に於いては、
ヘテロ接合を含むpn接合となっているのに対し、スト
ライプ部分の外側ではp型1nPバッファ層12の反転
しない部分が残っていて、そこではp−n−p−nの接
合が形成される為、その部分には電流は流れず、従って
、電流狭窄構造が実現されている。
(4)  この後、図示されていないが、通常の技法、
例えば、真空蒸着法、フォト・リソグラフィ技術などを
適用することに依り、p側電極及びn側電極を形成して
完成する。
前記のようにして作成した300〔μm3口のチップか
らなる半導体レーザの特性を測定したところ、第6図乃
至第8図に関して説明した従来技術で作成した同様な半
導体レーザに比較し、高周波特性及び出力特性の点で改
善されていることを確認した。
尚、前記実施例では、InP/InGaAsP系を対象
にしたが、本発明は、他の系の化合物半導体結晶に適用
したり、或いは、半導体層構成が前記とは異なる場合に
も適用することができる。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、n型不
純物とn型不純物とを含有するp型化合物半導体層を熱
処理し、該p型化合物半導体層との間にpn接合を生成
しているn型化合物半導体基板(或いは層)に対してn
型不純物を拡散させ、その結果、そのp型化合物半導体
層の少なくとも一部をn型反転させるようにしている。
前記構成を採ることに依り、従来、不可能視されていた
pn接合のp側への移動を容易に実現させることができ
、従って、メサを有する化合物半導体基板を用いたBH
半導体レーザに於いて、その化合物半導体基板としてn
型化されたものを採用することが可能となり、その結果
、該BH半導体レーザの高周波特性或いは出力特性を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はpn接合の移動を説明する為の線図、第2図乃
至第4図は本発明一実施例を説明する為の工程要所に於
ける半導体レーザの要部切断正面図、第5図はpn接合
の移動を説明する為の線図、第6図乃至第8図は従来例
を説明する為の工程要所に於ける半導体レーザの要部切
断正面図をそれぞれ表している。 図に於いて、1はn型InP基板、IAはメサ・ストラ
イブ、2はp型InPバッフ1層、2Aはn型反転領域
、3はn型1nPクラッド層、4はInGaAsP活性
層、5はp型1nPクラッド層、6はp型1nPキャッ
プ層をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − 第2図 深さ pn接合の移動を説明する為の線図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  n型化合物半導体基板(或いは層)上にn型不純物と
    p型不純物とがドープされたp型化合物半導体層を形成
    する工程と、 次いで、熱処理を行って前記p型化合物半導体層から前
    記n型化合物半導体基板(或いは層)にp型不純物を拡
    散し該p型化合物半導体層の少なくとも一部にn型反転
    領域を生成させる工程とが含まれてなることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP3558487A 1987-02-20 1987-02-20 半導体装置の製造方法 Pending JPS63204686A (ja)

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