NL9000388A - Werkwijze voor het vervaardigen van een een mesa bevattende halfgeleiderinrichting. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een een mesa bevattende halfgeleiderinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij aan een oppervlak van een halfgeleiderlichaam een mesa gevormd wordt, waarna op en naast de mesa een halfgeleiderlagenstructuur wordt aangebracht die ten minste twee halfgeleiderlagen bevat die ter plaatse van de zijwanden van de mesa onderbroken zijn, waarna vervolgens vanaf een andere dan de laatste halfgeleiderlaag de boven de mesa gelegen delen van de halfgeleiderlagen door een lift-off stap verwijderd worden.

Een dergelijke werkwijze is onder meer zeer geschikt voor het vervaardigen van zogenaamde begraven hetero-junctie halfgeleiderdiodelasers, in het bijzonder wanneer deze geheel vervaardigd worden met OMVPE (=Organo Metallic Vapour Phase Epitaxy) als aangroeitechniek. Maar ook andere halfgeleiderdiodelasers zoals van het ridge-type, andere opto-electronische devices zoals LED's en photodioden, en electronische devices zoals transistoren kunnen met voordeel met een dergelijke werkwijze vervaardigd worden. In het bijzonder is de werkwijze geschikt voor het in III-V materiaalsystemen vervaardigen van devices.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het engelstalige abstract van de Japanse Kokai 63-177493 (publicatiedatum 21-7-1988) dat gepubliceerd is in Pat. Abstracts of Japan, Vol. 12, 25 november 1988, No. 449 (E-686), pag. 81. Hierin wordt beschreven hoe aan een oppervlak van een halfgeleiderlichaam dat een halfgeleidersubstraat omvat voorzien van twee opsluitlagen waartussen zich een actieve laag en waarop zich een toplaag bevindt, een mesa wordt gevormd. Vervolgens wordt in een tweede aangroeiproces op en naast de mesa met behulp van OMVPE een halfgeleiderlagenstructuur aangebracht die twee halfgeleiderlagen omvat die ter plaatse van de zijwanden van de mesa onderbroken zijn en aan weerszijde van de mesa stroomblokkeerlagen vormen in een te realiseren van het begraven hetero-junctie type. Tenslotte worden vanaf een andere dan de laatste, hier vanaf de eerste, halfgeleiderlaag de boven de mesa gelegen delen van de halfgeleiderlagen, hier de eerste en de tweede halfgeleiderlaag, verwijderd met een lift-off stap door de toplaag van de mesa door etsen te verwijderen. De toplaag wordt verwijderd met een ets die selectief is ten opzichte van de laatste, hier de tweede, halfgeleiderlaag en selectief is ten opzichte van de daaronder gelegen en van de mesa deel uitmakende halfgeleiderlaag. Hierbij komt ter plaatse van de mesa de bovenste opsluitlaag vrij te liggen.

Een nadeel van de bekende werkwijze is dat na het tweede aangroeiproces waarin de stroomblokkeerlagen worden aangebracht en na het verwijderen van de boven de mesa gelegen delen van die lagen, een derde aangroeiproces noodzakelijk is voor de voltooing van de halfgeleiderdiodelaser. Immers, het maken van een goed aansluitcontact rechtstreeks op de bovenste opsluitlaag is vaak zeer moeilijk en voor sommige materialen zelfs nagenoeg onmogelijk. Hierdoor wordt het noodzakelijk in een derde aangroeiproces een als contactlaag fungerende halfgeleiderlaag aan te brengen. Bij de bekende werkwijze gebeurt dat dan ook. Het toepassen van veel aangroeiprocessen is echter omslachtig en dus duur en werkt opbrengst verlagend.

De onderhavige uitvinding beoogt onder meer een werkwijze van een een mesa bevattende halfgeleiderinrichting te realiseren die het genoemde bezwaar niet of althans in belangrijk mindere mate bezit. In het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een werkwijze te verkrijgen waarbij zo weinig mogelijk aangroeiprocessen nodig zijn.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht dat het gestelde doel dichterbij gebracht wordt wanneer de gehele mesa onaangetast kan blijven.

Een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort heeft volgens de uitvinding het kenmerk dat de lift-off stap uitgevoerd wordt door van de andere dan de laatste halfgeleiderlaag het boven de mesa gelegen deel te verwijderen met een etsmiddel dat selectief is ten opzichte van een daaronder gelegen halfgeleidergebied en selectief is ten opzichte van de laatste halfgeleiderlaag. Door de werkwijze volgens de uitvinding worden uitsluitend vanaf de andere dan de laatste halfgeleiderlaag de boven de mesa gelegen delen verwijderd en blijft het daaronder gelegen halfgeleidergebied dat gevormdt wordt door het onder laatstgenoemde delen gelegen deel van de halfgeleiderlagenstructuur of door het bovenste deel van de mesa volledig behouden. Wanneer de halfgeleiderlagenstructuur bijvoorbeeld twee halfgeleiderlagen bevat is de andere dan de laatste halfgeleiderlaag noodzakelijkerwijs de eerste en blijft na verwijderen daarvan de bovenzijde van de mesa, dat wil zeggen de toplaag, behouden en komt vrij te liggen. De toplaag kan nu als contactlaag fungeren. Hierdoor is een extra aangroeiproces voor een dergelijke laag overbodig en kan een aansluitgeleider direct na de liftoff stap op de resulterende structuur worden aangebracht waardoor de vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting aanmerkelijk vereenvoudigd is en een hoge opbrengst heeft.

In een eerste uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding wordt voor de andere dan de laatste halfgeleiderlaag een eerste halfgeleidermateriaal, en voor het daaronder gelegen halfgeleidergebied en voor de laatste halfgeleiderlaag een ander halfgeleidermateriaal gekozen en wordt een etsmiddel gekozen voor het eerste halfgeleidermateriaal dat selectief is ten opzichte van het ander halfgeleidermateriaal. Bij deze uitvoeringsvorm wordt bij de keuze van de halfgeleidermaterialen waarvan de halfgeleiderlagen vervaardigd worden behalve op gewenste eigenschappen zoals optische en electrische eigenschappen ook gelet op het gedrag ten opzichte van diverse etsmiddelen. Met name III-V materiaalsystemen waarin behalve binaire verbindingen ook ternaire of quaternaire mengkristallen kunnen bestaan, bieden daartoe gelegenheid. Op deze manier kan bijvoorbeeld een stroomblokkeerstructuur voor een halfgeleiderdiodelaser aangebracht worden. Bij voorkeur worden de hoogte van de mesa en de diktes van de halfgeleiderlagen die deel uitmaken van de halfgeleiderlagenstructuur zodanig gekozen dat de aan weerszijde van de mesa gelegen delen van de laatste halfgeleiderlaag de zijkanten van het boven de mesa gelegen deel van de andere dan de laatste halfgeleiderlaag ten minste gedeeltelijk vrijlaten en de zijkanten van het daaronder gelegen halfgeleidergebied ten minste gedeeltelijk bedekken. Hierdoor wordt enerzijds bereikt dat het selectieve etsmiddel het boven de mesa gelegen deel van de andere dan de laatste halfgeleiderlaag kan bereiken en anderzijds dat de boven de mesa gelegen delen van de onder de andere dan de laatste halfgeleiderlaag gelegen halfgeleiderlagen of, wanneer het daaronder gelegen halfgeleidergebied deel uitmaakt van de mesa het onder laatstgenoemde halfgeleidergebied gelegen deel van de mesa niet door het etsmiddel bereikt worden en dus ongeacht het halfgeleidermateriaal dat ze bevatten niet geëtst worden. Het eerstgenoemde ligt voor het geval dat de halfgeleiderlagenstructuur slechts twee halfgeleiderlagen omvat reeds opgesloten in het feit dat deze lagen onderbroken zijn ter plaatse van de zijwanden van de mesa, maar de onderhavige uitvinding is nadrukkelijk niet beperkt tot een werkwijze waarbij slechts twee halfgeleiderlagen worden toegepast. Een gunstige variant wordt verkregen wanneer de dikte van de halfgeleiderlagenstructuur vlak naast de mesa ongeveer gelijk gekozen wordt aan de hoogte van de mesa. Hierdoor wordt bereikt dat het oppervlak van het halfgeleiderlichaam bij de zijkanten van de mesa geen scherpe stap vertoont hetgeen een goede bedekking met bijvoorbeeld een metaallaag die als aansluitgeleider dient mogelijk maakt.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding waarbij de halfgeleiderinrichting een straling-emitterende halfgeleiderdiode vormt heeft het kenmerk dat het halfgeleiderlichaam wordt gevormd door op een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidingstype achtereenvolgens een eeste opsluitlaag van het eerste geleidingstype, een actieve laag, een tweede opsluitlaag van een tweede, aan het eerste tegengestelde, geleidingstype en een contactlaag van het tweede geleidingstype en van een eerste halfgeleidermateriaal aan te brengen waarna door middel van etsen een strookvormige mesa gevormd wordt die ten minste de contactlaag en een deel van de tweede opsluitlaag omvat, waarna op en naast de mesa de halfgeleiderlagenstructuur wordt aangebracht die achtereenvolgens omvat een eerste passieve laag van het tweede geleidingstype en van een tweede halfgeleidermateriaal, een tweede passieve laag van het eerste geleidingstype en van het tweede halfgeleidermateriaal en een verdere contactlaag van het tweede geleidingstype en van het eerste halfgeleidermateriaal en nadat de boven de mesa gelegen delen van de passieve lagen en van de verdere contactlaag verwijderd zijn, het halfgeleidersubstraat en de contactlagen van aansluitgeleiders voorzien worden. Met deze uitvoeringsvorm wordt een halfgeleiderdiodelaser of een LED met zeer goede eigenschappen verkregen die met slechts twee aangroeiprocessen vervaardigd wordt, hetgeen een minder is dan bij de bekende werkwijze.

Een andere uitvoeringsvorm, waarbij de halfgeleiderinrichting een halfgeleiderdiodelaser of een LED vormt, heeft het kenmerk, dat het halfgeleiderlichaam wordt gevormd door in een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidingstype door middel van etsen een strookvormige mesa te vormen waarna op en naast de mesa de halfgeleiderlagenstructuur wordt aangebracht die achtereenvolgens omvat een eerste opsluitlaag van het eerste geleidingstype, een actieve laag, een tweede opsluitlaag van een tweede, aan het eerste tegengestelde, geleidingstype, een contactlaag van het tweede geleidingstype en van een eerste halfgeleidermateriaal, een eerste passieve laag van het tweede geleidingstype en van een tweede halfgeleidermateriaal, een tweede passieve laag van het eerste geleidingstype en van het tweede halfgeleidermateriaal en een verdere contaclaag van het eerste geleidingstype en van het eerste halfgeleidermateriaal en nadat de boven de mesa gelegen delen van de passieve lagen en de verdere contactlaag verwijderd zijn, het halfgeleidersubstraat en de contactlagen van aansluitgeleiders voorzien worden. Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat slechts één aangroeiproces nodig is om de halfgeleiderdiodelaser of LED te vervaardigen, hetgeen zeer voordelig is. Deze en de vorige variant hebben het voordeel dat het eerste halfgeleidermateriaal zo gekozen kan worden dat daarop een laagohmig electrisch contact gemaakt kan worden waardoor het contact zich behalve over de mesa ook aan weerszijde daarvan kan uitstrekken, terwijl de eerste en de tweede passieve laag een sperrende pn-overgang vormen en een zelfde, voor het vormen van een goed sperrende pn-overgang geschikt tweede halfgeleidermateriaal kunnen bevatten. Hierbij wordt het deel van de eerste passieve laag dat zich boven de mesa bevindt selectief ten opzichte van het bovenste deel van de mesa, dat wil zeggen selectief ten opzichte van de contactlaag, en selectief ten opzichte van de verdere contactlaag geëtst.

Een zeer geschikte werkwijze wordt verkregen wanneer voor het halfgeleidersubstraat GaAs, voor de actieve laag GaAs of AlGaAs, voor de opsluitlagen AlGaAs gekozen word, en voor voor het eerste halfgeleidermateriaal GaAs, voor het tweede AlxGa^_xAs en voor het tweede halfgeleidermateriaal AlxGa^_xAs gekozen wordt, waarbij voor het aluminiumgehalte x ten minste ongeveer 30 atoomprocenten gekozen wordt. Voor dit materiaalsysteem, waarin opto-electronische componenten - zoals lasers - met een korte golflengte vervaardigd kunnen worden, zijn geschikte etsen beschikbaar zoals een mensgel van ^0, H2O2 en NH^OH waarmee GaAs selectief geëtst kan worden ten opzichte van

AlGaAs met een aluminiumgehalte van ten minste 30 atoomprocenten of geconcentreerd HC1 waarmee (bij 60 °C) AlGaAs met een Al-gehalte groter of gelijk aan 60 % selectief geëtst kan worden ten opzichte van GaAs of AlGaAs met een Al-gehalte dat kleiner of gelijk is aan ongeveer 30 %. Ter vervaardiging van componenten met een langere golflengte kan voor het halfgeleider-substraat en de opsluitlagen InP en voor de actieve laag InGaAs(P) gekozen worden, terwijl voor het eerste halfgeleidermateriaal InGaAs(P) en voor het tweede halfgeleidermateriaal InP gekozen wordt. Voor het selectief etsen van InGaAsP ten opzichte van InP en omgekeerd zijn verschillende algemeen gebruikelijke etsmiddelen beschikbaar. Voor de werkwijze van de uitvoeringsvoorbeelden wordt vaak een strookvormige mesa gekozen hetgeen voor veel opto-electronische devices een geschikte geometrie is, terwijl voor het substraat de (001) oriëntatie gekozen wordt. Hierbij wordt bij voorkeur voor de lengterichting van de mesa de (110) richting gekozen en voor het aanbrengen van de halfgeleiderlagenstructuur de MOVPE (=Metal Organic Vapour Phase Epitaxy) als aangroeitechniek gekozen aangezien in dat geval halfgeleiderlagenstructuur op een mesa verkregen wordt die ter plaatse van de zijkanten van de mesa onderbroken is.

Van de uitvinding zal thans een nadere toelichting volgen aan de hand van drie uitvoeringsvoorbeelden en de daarbij behorende tekening, waarin figuur 1 tot en met 5 een eerste uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding voor de vervaardiging van een halfgeleiderdiodelaser weergeeft aan de hand van een dwarsdoorsnede ongeveer loodrecht op de lengterichting van de halfgeleiderdiodelaser in opeenvolgende stadia van de vervaardiging; figuur 6 tot en met 10 een tweede uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding voor de vervaardiging van een halfgeleiderdiodelaser weergeeft aan de hand van een dwarsdoorsnede ongeveer loodrecht op de lengterichting van de halfgeleiderdiodelaser in opeenvolgende stadia van de vervaardiging.

De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend, waarbij in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting ter wille van de duidelijkheid zijn overdreven. Overeenkomstige delen zijn als regel in de verschillende voorbeelden met hetzelfde verwijzingscijfer aangeduid. Halfgeleidergebieden van hetzelfde geleidingstype zijn als regel in dezelfde richting gearceerd.

Figuur 1 tot en met 5 tonen een eerste uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding voor de vervaardiging van een halfgeleiderdiodelaser aan de hand van een dwarsdoorsnede ongeveer loodrecht op de lengterichting van de halfgeleiderdiodelaser in opeenvolgende stadia van de vervaardiging. Bij de vorming van een halfgeleiderlichaam 10 wordt uitgegaan van een substraat 1 van eenkristallijn n-type GaAs met een doteringsconcentratie van 2 tot 5 x

40 O

10 at/cm , met een dikte van ongeveer 350 pm en een (001) oriëntatie. Hierop wordt met behulp van MOVPE achtereenvolgens gegroeid: een ongeveer 1,4 pm dikke eerste opsluitlaag 2 van n-type AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 50 % en een doterings-concentratie van ongeveer 1 x 10 at/cm , een ongeveer 0,15 pm dikke actieve laag 3 van niet opzettelijk gedoteerd AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 13 %, een ongeveer 1,4 pm dikke tweede opsluitlaag 4 van p-type AlGaAs met ongeveer hetzelfde Al-gehalte en dezelfde doteringsconcentratie als de eerste opsluitlaag 2 en een ongeveer 0,6 pm dikke contactlaag 5 van p-type GaAs met een doteringsconcentratie van ongeveer 1 x 10 at/cm (zie figuur 1). Hierop wordt vervolgens een strookvormig fotolak bevattend masker 11 aangebracht waarvan de lengterichting samenvalt met de [110] kristalrichting waarna met behulp RIE (= Reactive Ion Etching) met een etsmiddel dat Cl2 en Ar bevat in een verhouding van 1:4 onder het masker 11 een strookvormige mesa 20 waarvan een dwarsdoorsnede loodrecht op de lengterichting ongeveer rechthoekig is (zie figuur 2).

Na het verwijderen van het masker 11 wordt het halfgeleiderlichaam 10 weer in de aangroeiapparatuur geplaatst waar met behulp van MOVPE een een halfgeleiderlagenstructuur 21 op het de mesa 20 bevattend halfgeleiderlichaam 10 wordt aangebracht die ten minste twee 6,8, hier drie, halfgeleiderlagen 6,7,8 bevat, hier een ongeveer 1 pm dikke eerste passieve laag 6 van p-type AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 50 % en een doteringsconcentratie van ongeveer 10^3 at/cm3, een ongeveer 1,15 pm dikke tweede passieve laag 7 van n-type AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 50 % en een doterings-concentratie van ongeveer 10lo at/cm en een ongeveer 0,4 pm dikke verdere contactlaag 8 van p-type GaAs met een doteringsconcentratie van ongeveer 10^ at/cm3. De passieve lagen 6 en 7 en de verdere contactlaag 8 bevinden zich zowel op (21') als aan weerszijde van (21) de mesa 20 terwijl zij ter plaatse van de zijkanten van de mesa 20 onderbroken zijn en naast de mesa 20 samen een dikte hebben van ongeveer 2,55 pm terwijl de mesa 20 ongeveer 3,65 pm hoog en ongeveer 4,0 pm breed is. Bij de gekozen laagdiktes sluit het oppervlak van de verdere contactlaag 8 nagenoeg aan op het oppervlak van de contactlaag 5 (zie figuur 3). Dit is een gevolg van het feit dat direct naast de mesa de aangroei van de lagen 6,7 en 8 volgens (311) vlakken plaats vindt waardoor deze lagen vlak naast de mesa 20 dikker zijn dan wat verder van de mesa 20 verwijderd. De groeisnelheid in de [311] richting is ongeveer 1,15 x de groeisnelheid in de [001] richting. Vervolgens worden met behulp van een lift-off stap vanaf de andere dan de laatste halfgeleiderlaag, hier de eerste passieve laag 6, de boven de mesa 20 gelegen delen (21 ) van de half geleiderlagen 6, 7 en 8 verwijderd (zie figuur 4). Volgens de uitvinding wordt deze liftoff stap uitgevoerd door van de andere dan de laatste halfgeleiderlaag, hier van de eerste passieve laag 6, het deel dat zich boven de mesa 20 bevindt te verwijderen met een etsmiddel dat selectief is ten opzichte van een daaronder gelegen halfgeleidergebied, hier het in de mesa 20 liggende deel van de contactlaag 5, en selectief is ten opzichte van de laatste halfgeleiderlaag, hier de verdere contactlaag 8. Laatstgenoemde laag 8 bedekt volgens de uitvinding de zijkanten van het in de mesa 20 liggende deel van de contactlaag 5 ten minste voor een deel en laat de zijkanten van het boven de mesa 20 gelegen deel van de eerste passieve laag 6 ten minste voor een deel vrij. Hierdoor is het boven de mesa 20 gelegen deel van de passieve laag 6 goed toegankelijk voor het etsmiddel terwijl het van de mesa 20 deel uitmakend deel van de tweede opsluitlaag 4 niet toegankelijk is. Als etsmiddel wordt geconcentreerd HC1 bij 60 °C gebruikt, waarmee AlGaAs met een Al-gehalte van 50 % (= Al-gehalte van de eerste passieve laag 6) selectief ten opzichte van de contactlaag 5 en de verdere contaclaag 8 die GaAs bevatten. Het geleidingstype van de passieve lagen 6,7 is zo gekozen dat deze in gebruik een stroomblokkerende pn-overgang 22 vormen. Het hoge Al-gehalte van de lagen 6,7 is daartoe zeer geschikt en resulteert tevens in een laterale opsluiting van de in de actieve laag 3 op te wekken electromagnetische straling. De verdere contactlaag 8 bevat hetzelfde materiaal, geleidingstype en doteringsconcentratie als de contactlaag 5 waardoor ook op de verdere contactlaag 8 uitstekend contact gemaakt kan worden. Hierdoor worden halfgeleiderdiodelasers verkregen met een zo laag mogelijke aansluitweerstand. Na reinigen wordt het halfgeleiderlichaam 10 aan de onderzijde en aan de bovenzijde, met behulp van bijvoorbeeld sputteren, voorzien van respectievelijk een aansluitgeleider 12 die Au-Ge-Ni bevat en een aansluitgeleider 13 die Pt-Au bevat. Nadat het halfgeleiderlichaam 10 op twee plaatsen evenwijdig aan het vlak van tekening (zie figuur 5) gekliefd is, op welke plaatsen een spiegelvlak gevormd wordt, is de gevormde halfgeleiderdiodelaser gereed voor afmontage. De aldus met een werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde halfgeleiderdiodelaser is gerealiseerd met behulp van slechts twee aangroeiprocessen hetgeen de opbrengst en de kosten van de vervaardiging zeer voordelig beïnvloedt.

Figuur 6 tot en met 10 tonen een tweede uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding voor de vervaardiging van een halfgeleiderdiodelaser aan de hand van een dwarsdoorsnede ongeveer loodrecht op de lengterichting van de halfgeleiderdiodelaser in opeenvolgende stadia van de vervaardiging. Bij de vorming van een halfgeleiderlichaam 10 wordt uitgegaan van een substraat 1 van eenkristallijn n-type GaAs met een doteringsconcentratie van 2 tot 5 x 10 at/cm , met een dikte van ongeveer 350 pra en een (001) oriëntatie. Hierop wordt vervolgens een strookvormig fotolak bevattend masker 11 (zie figuur 6) aangebracht waarvan de lengterichting samenvalt met de [110] kristalrichting waarna met behulp van een etsmiddel dat H2O2 en oxaalzuur (ongeveer 0,4 M en pH ongeveer 1,0) onder het masker 11 een strookvormige mesa 20 geëtst waarvan de zijkanten (111)B vlakken vormen (zie figuur 7). Na het verwijderen van het masker 11 wordt het halfgeleiderlichaam 10 in de aangroeiapparatuur geplaatst waarna met behulp van MOVPE een halfgeleiderlagenstructuur 21 op het de mesa 20 bevattend halfgeleiderlichaam 10 wordt aangebracht die ten minste twee, hier zeven, halfgeleiderlagen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 bevat, namelijk een ongeveer 0,9 pm dikke eerste opsluitlaag 2 van n-type AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 50 % en een doteringsconcentratie van ongeveer 10 0 at/cm', een ongeveer 0,15 pm dikke actieve laag 3 van niet opzettelijk gedoteerd AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 13 %, een ongeveer 0,95 pm dikke tweede opsluitlaag 4 van p-type AlGaAs met ongeveer hetzelfde Al-gehalte en met dezelfde doteringsconcentratie als de eerste opsluitlaag 2, een ongeveer 0,6 pm dikke contactlaag 5 van p-type GaAs met een doteringsconcentratie van ongeveer 1 x 10^ o at/cm , een ongeveer 0,6 pm dikke eerste passieve laag 6 van n-type

AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 50 % en een doteringsconcentratie 1 ft ft van ongeveer 10'° at/cr, een ongeveer 0,5 pm dikke tweede passieve laag 7 van p-type AlGaAs met een Al-gehalte van ongeveer 50 % en een 1 ft ft doteringsconcentratie van ongeveer 10lo at/cm , en een ongeveer 0,3 pm dikke verdere contactlaag 8 van p-type GaAs met een doteringsconcentratie van ongeveer 1 x 10IJ at/cm . De aldus gevormde halfgeleiderlagenstructuur 21,21' bevindt zich dus zowel aan weerszijde van (21) als boven de mesa 20 (21') terwijl de halfgeleiderlagen 2 tot en met 8 ervan ter plaatse van de zijkanten onderbroken zijn en naast de mesa 20 samen een dikte hebben van ongeveer 4 pm. De hoogte van de mesa 20 bedraagt ongeveer 6 pm en de breedte aan de bovenzijde is ongeveer 6 pm. Bij de gekozen laagdiktes sluit het oppervlak de verdere contactlaag 8 nagenoeg aan op het oppervlak van de contactlaag 5 (zie figuur 8). De reden hiervan is reeds toegelicht bij het vorige voorbeeld. Vervolgens worden met behulp van een lift-off stap vanaf de andere dan de laatste halfgeleiderlaag, hier de eerste passieve * laag 6, de boven de mesa 20 gelegen delen (21 ) van de halfgeleiderlagen 6, 7 en 8 verwijderd (zie figuur 4). Volgens de uitvinding wordt deze lift-off stap uitgevoerd door van de andere dan de laatste halfgeleiderlaag, hier de eerste passieve laag 6, het deel dat zich boven de mesa 20 bevindt te verwijderen met een etsmiddel dat selectief is ten opzichte van een daaronder gelegen halfgeleidergebied, hier het boven de mesa 20 liggende deel van de contactlaag 5, en selectief is ten opzichte van de laatste halfgeleiderlaag, hier de verdere contactlaag 8. Deze bedekt volgens de uitvinding de zijkanten van het boven de mesa 20 liggende deel van de contactlaag 5 ten minste voor een deel en laat de zijkanten van het boven de mesa 20 gelegen deel van de eerste passieve laag 6 ten minste voor een deel vrij. Hierdoor is het boven de mesa 20 gelegen deel van de passieve laag 6 goed toegankelijk voor het etsmiddel terwijl het boven de mesa 20 liggende deel van de tweede opsluitlaag 4 niet toegankelijk is. Als etsmiddel wordt geconcentreerd HC1 bij 60 °C gebruikt waarmee AlGaAs met een Al-gehalte van 50 % (Al-gehalte van de eerste passieve laag 6) selectief ten opzichte van de contactlaag 5 en de verdere contactlaag 8 die GaAs bevatten geëtst wordt. Het gebruik in dit voorbeeld van twee passieve lagen 6, 7 maakt het volgens de uitvinding mogelijk om deblokkerende pn- overgang 22 te vormen tussen halfgeleiderlagen 6,7 met een hoog Al-gehalte en dus een hoge bandgap, hetgeen de sperrende eigenschappen ten goede komt. Ook wordt een goed electrisch contact met de halfgeleiderlagenstructuur 21 aan weerszijde van de mesa 20 gerealiseerd aangezien voor de verdere contactlaag 8 een GaAs laag gekozen is. Na reinigen wordt het halfgeleiderlichaam 10 op dezelfde wijze als bij een eerder voorbeeld behandeld. De aldus met een werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde halfgeleiderdiodelaser is gerealiseerd met behulp van slechts één aangroeiproces hetgeen de opbrengst en de kosten van de vervaardiging zeer voordelig beïnvloedt.

De uitvinding is niet beperkt tot de gegeven uitvoeringsvoorbeelden, daar voor de vakman binnen het kader van de uitvinding vele modificaties en variaties mogelijk zijn. Zo kunnen andere halfgeleidermaterialen of andere samenstellingen dan de in de voorbeelden genoemde worden toegepast. Met name wordt opgemerkt dat voor het vormen van een blokkeerstructuur slechts twee halfgeleiderlagen nodig zijn en dat dit precies het minimum aantal lagen is waarbij de uitvinding kan worden toegepast. Hierbij wordt opgemerkt dat ook halfgeleiderlagen die beiden AlGaAs bevatten selectief ten opzichte van elkaar geëtst kunnen worden mits het aluminiumgehalte van de te etsen laag maar ten minste 30 atoom % groter is dan van de andere ten opzichte waarvan selectiviteit gewenst wordt. Wanneer bijvoorbeeld het bovenste deel van de mesa GaAs bevat kan een eerste passieve laag Alg gGag ^As bevatten en een tweede passieve laag Alg ^Gag ^As en is een derde laag niet nodig. Ook wanneer in plaats van een sperrende pn-overgang een hoogohmige laag gebruikt wordt om de stroom te begrenzen kan met twee lagen worden volstaan. In de uitvoerinsvoorbeelden bevat de halfgeleiderlagenstructuur steeds drie halfgeleiderlagen, hetgeen zoals daar is uitgelegd grote voordelen heeft doch voor de uitvinding niet noodzakelijk is. In plaats van halfgeleiderdiodelasers kunnen ook andere opto-electronische componenten zoals LEDs, photodioden, stralingsgeleiders en optische schakelaars met voordeel met een werkwijze volgens de uitvinding vervaardigd worden. Hetzelfde geldt voor niet-optische electronische componenten zoals transistoren, bijvoorbeeld HEMT (= High Electron Mobility Transistor) devices, waarbij een een mesa bevattend halfgeleiderlichaam voor de vervaardiging gebruikt wordt. Verder wordt opgemerkt dat de in de uitvoerinsvoorbeelden vervaardigde halfgeleiderdiodelasers allen van het "buried-hetero" type zijn. De werkwijze volgens de uitvinding kan echter ook gebruikt worden voor de vervaardiging van andere, een mesa, bevattende halfgeleiderdiodelasers zoals van het "ridge-waveguide" type enz. Tenslotte wordt nogmaals opgemerkt dat de uitvinding niet beperkt is tot het op en naast de mesa aanbrengen van een halfgeleiderlagenstructuur die precies twee halfgeleiderlagen omvat. Ook drie en meer halfgeleiderlagen is mogelijk. Hierbij doet zich voor wat betreft het gedeelte van het op de mesa aanwezige deel van de halfgeleiderlagenstructuur dat verwijderd wordt een keuze mogelijkheid voor. In het algemeen, wanneer de halfgeleiderlagenstructuur N lagen omvat zijn er N-1 mogelijkheden, waarbij N-2 mogelijkheden van die N-1 impliceren dat er een of meer halfgeleiderlagen na het lift-off proces behalve aan weerszijde van de mesa ook nog boven de mesa aanwezig zijn. Hiervan kan zoals getoond bij sommige toepassingen met voordeel gebruik worden gemaakt. Welke mogelijkheden gekozen kunnen worden hangt behalve van de materiaal eigenschappen van de halfgeleiderlagen ook af van de dikte van de halfgeleiderlagenstructuur en van de hoogte van de mesa.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij aan een oppervlak van een halfgeleiderlichaara een mesa gevormd wordt, waarna op en naast de mesa een halfgeleiderlagenstructuur wordt aangebracht die ten minste twee halfgeleiderlagen bevat die ter plaatse van de zijwanden van de mesa onderbroken zijn, waarna vervolgens vanaf een andere dan de laatste halfgeleiderlaag de boven de mesa gelegen delen van de halfgeleiderlagen door een lift-off stap verwijderd worden, met het kenmerk, dat de liftoff stap uitgevoerd wordt door van de andere dan de laatste halfgeleiderlaaghet boven de mesa gelegen deel te verwijderen met een etsmiddel dat selectief is ten opzichte van een daaronder gelegen halfgeleidergebied en selectief is ten opzichte van de laatste halfgeleiderlaag.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor de andere dan de laatste halfgeleiderlaag een eerste halfgeleidermateriaal en voor het daaronder gelegen halfgeleidergebied en voor de laatste halfgeleiderlaag een ander halfgeleidermateriaal gekozen wordt en een etsmiddel gekozen wordt voor het eerste halfgeleidermateriaal dat selectief is ten opzichte van het ander halfgeleidermateriaal.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de hoogte van de mesa en de diktes van de halfgeleiderlagen zodanig gekozen worden dat de aan weerszijde van de mesa gelegen delen van de laatste halfgeleiderlaag de zijkanten van het boven de mesa gelegen deel van de andere dan de laatste halfgeleiderlaag ten minste gedeeltelijk vrijlaten en de zijkanten van het daaronder gelegen halfgeleidergebied ten minste gedeeltelijk bedekken.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de dikte van de halfgeleiderlagenstructuur vlak naast de mesa ongeveer gelijk gekozen wordt aan de hoogte van de mesa.

5. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, waarbij de halfgeleiderinrichting een straling-emitterende halfgeleiderdiode vormt, met het kenmerk, dat het halfgeleiderlichaam wordt gevormd door op een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidingstype achtereenvolgens een eerste opsluitlaag van het eerste geleidingstype, een actieve laag, een tweede opsluitlaag van een tweede, aan het eerste tegengestelde, geleidingstype en een contactlaag van het tweede geleidingstype en van een eerste halfgeleidermateriaal aan te brengen, waarna door middel van etsen een strookvormige mesa gevormd wordt die ten minste de contactlaag en een deel van de tweede opsluitlaag omvat, waarna op en naast de mesa de halfgeleiderlagenstructuur wordt aangebracht die achtereenvolgens omvat een eerste passieve laag van het tweede geleidingstype en van een tweede halfgeleidermateriaal, een tweede passieve laag van het eerste geleidingstype en van het tweede halfgeleidermateriaal en een verdere contactlaag van het tweede geleidingstype en van het eerste halfgeleidermateriaal en nadat de boven de mesa gelegen delen van de passieve lagen en de verdere contactlaag verwijderd zijn, het halfgeleidersubstraat en de contactlagen van aansluitgeleiders voorzien worden.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 4, waarbij de halfgeleiderinrichting een straling-emitterende halfgeleiderdiode vormt, met het kenmerk, dat het halfgeleiderlichaam wordt gevormd door in een halfgeleidersubstraat van een eerste geleidingstype door middel van etsen een strookvormige mesa te vormen waarna op en naast de mesa de halfgeleiderlagenstructuur wordt aangebracht die achtereenvolgens omvat een eerste opsluitlaag van het eerste geleidingstype, een actieve laag, een tweede opsluitlaag van een tweede, aan het eerste tegengestelde, geleidingstype, een contactlaag van het tweede geleidingstype en van een eerste halfgeleidermateriaal, een eerste passieve laag van het tweede geleidingstype en van een tweede halfgeleidermateriaal, een tweede passieve laag van het eerste geleidingstype en van het tweede halfgeleidermateriaal en een verdere contactlaag van het eerste geleidingstype en van het eerste halfgeleidermateriaal en nadat de boven de mesa gelegen delen van de passieve lagen en van de verdere contactlaag verwijderd zijn, het halfgeleidersubstraat en de contactlagen van aansluitgeleiders voorzien worden.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat het halfgeleidersubstraat van GaAs, de actieve laag van GaAs of AlGaAs en de opsluitlagen van AlGaAs vervaardigd worden en voor het eerste halfgeleidermateriaal GaAs en voor het tweede AlxGa^_xAs, waarbij voor het Aluminiumgehalte x ten minste ongeveer 30 gekozen wordt.

8. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, roet het kenmerk, dat voor het halfgeleidersubstraatde (001) oriëntatie gekozen wordt, de mesa strookvormig gekozen wordt, waarbij voor de lengterichting van de mesa de (110) richting gekozen wordt en als aangroeitechniek voor het aanbrengen van de halfgeleiderlagenstructuur MOVPE gekozen wordt.

9. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmer, dat de mesa gevormd wordt met behulp van Reactive Ion etching.

10. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de mesa gevormd wordt met behulp van een preferentieel etsmiddel waarbij de zijkanten van de mesa (111 )B vlakken vormen.