WO2002097873A1 - Maskentechnik zur produktion von halbleiter-bauelementen, insbesondere einer bh-laserdiode - Google Patents

Maskentechnik zur produktion von halbleiter-bauelementen, insbesondere einer bh-laserdiode Download PDF

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WO2002097873A1
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etching
semiconductor
laser diode
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Horst Baumeister
Roland Gessner
Eberhard Veuhoff
Gundolf Wenger
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Infineon Technologies Ag
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    • Y10S438/936—Graded energy gap

Definitions

  • masking steps are usually used to structure the surface of a sample.
  • the surface of the sample is partially covered with a mask, for example made of Si0 2 as an amorphous material.
  • a mask for example made of Si0 2 as an amorphous material.
  • the sample material in the area not covered by the mask is removed by an etching step (dry or wet chemical).
  • Sample is understood here to mean any material that is structured in the course of the production of semiconductor components.
  • BH Buried Heterostructure
  • dry etching processes e.g. reactive
  • Ion etching and / or wet chemical processes can be used.
  • the disadvantage here is that the sample for removing the Si0 2 mask from the surface or for structuring the active layer of the BH laser diode from the epitaxial or etching system (eg dry etching system) must be taken, so that the sample contains air contaminants and atmospheric oxygen is exposed.
  • the contamination is particularly negative for structures that contain aluminum, since it has a high binding affinity for oxygen. Since such structures are particularly important for semiconductor laser production, contamination has a particularly negative effect in ex situ processes.
  • the present invention has for its object to provide a method with which the removal of the mask from the semiconductor material and a further application of layers is possible in a simple manner in the manufacture of semiconductor components.
  • the etching rate in an etching step is selected depending on the composition and / or nature of the mask material, the mask is at least partially dissolved during the etching step.
  • Masking and further processing of the sample can thus be carried out in situ in the epitaxy system.
  • a type of self-dissolving mask can thus be created, in which the etching rate is advantageously chosen such that the mask is removed from the sample at the end of the etching step or the layer underneath is etched.
  • III-V semiconductor material in particular a single-crystalline III-V semiconductor material
  • at least one mask material is Ga x In ⁇ - y ASyP ⁇ -y, AlGalnAs or InGaAlP. These materials can be removed from the sample in a particularly controlled manner by etching.
  • etching step is carried out in which tertiary butyl chloride (TBCl) is used as the etchant.
  • TBCl tertiary butyl chloride
  • Process used hydrogen halide e.g. HCl
  • Stainless steel parts such as Parts of the epitaxy system, valves or pipes not attacked.
  • the etching rate of this etchant can also be controlled in a particularly simple manner. In this way, a “self-dissolving mask” can be created which can be removed from the sample in situ. The mask can at least partially be dissolved during the etching, which means a considerable saving in process time.
  • the etching step is advantageously carried out in the same device in which the structure was previously applied in and / or on the sample.
  • At least one epitaxial layer in particular a protective layer, is advantageously applied to the surface.
  • the in-situ overgrowth prevents contamination and saves valuable process time.
  • the doping type of the growth layers is advantageously complementary to the doping type of a substrate for the semiconductor component. Furthermore, it is advantageous if the band gap to at least one overgrowth layer is larger than the band gap of the active layer of the semiconductor component.
  • at least one full-area etching of a web for a BH laser diode is carried out in the epitaxial system during the etching step. This enables an essential manufacturing step to be carried out in situ.
  • the resulting semiconductor structure can advantageously be used in a semiconductor component, in particular a BH laser.
  • an etching step with TBC1 is used in particular to produce the web structure, and a subsequent epitaxial step is carried out for overgrowing.
  • the etching step and the overgrowth step are carried out in situ in the same epitaxy system (without the sample leaving the epitaxy system), so that particularly efficient, low-contamination and efficient production is achieved.
  • Step for generating a basic structure Step for generating a basic structure.
  • 3a shows a schematic view of a first manufacturing step for a BH laser diode
  • Fig. 3b is a schematic view of a second Manufacturing step for a BH laser diode
  • Fig. 3c is a schematic view of a third
  • FIG. 1 A wafer serves as the substrate.
  • the substrate with the layer structure of the semiconductor component is referred to as a sample.
  • the mask is placed over the layer system.
  • a basic component structure is applied epitaxially to a wafer.
  • the mask material is also applied epitaxially.
  • this is Ga x In ⁇ _ y As y P ⁇ - y .
  • AlGalnAs can also be used as III-V semiconductor material.
  • the mask material is a pure substance (e.g. Si), e.g. the crystal structure or other material properties are specifically selected so that the controlled dissolution effect results in-situ.
  • Epitaxy is generally understood here to mean the deposition of layers on substrates, it being possible in principle for the layers to be amorphous, polycrystalline or single-crystal. Thus, basically every deposition process (chemical or physical) is meant here.
  • the surface of the sample and the mask is structured ex-situ in a manner known per se, for example by lithography.
  • the etching step a structure is etched on and / or in the sample in the epitaxy system.
  • Tertiary butyl chloride (2-chloro-2-methylpropane; TBCl) is used as the etching gas.
  • TBC1 is chemically less aggressive than the commonly used etching gases, such as hydrogen chloride based.
  • the choice of etching gas may also depend on the one used
  • the etching rate of TBCl with the mask material Ga x Inx-yASyPi-y depends on the composition of the mask material, that is to say on x and y. This is described in more detail in FIG. 2.
  • the composition of the mask material is chosen such that, after the end of the etching step 3, the mask material is just removed from the sample.
  • the mask material can be removed to a predeterminable amount or it can be etched into the underlying layer.
  • a fourth method step 4 further layers are overgrown, in particular epitaxial protective layers. This is particularly advantageous for aluminum-containing sample materials, since they are particularly sensitive to contamination.
  • the semiconductor structure produced can be used, for example, in a semiconductor laser.
  • 2 shows graphically measured values in which the dependence of the etching rate (in nm / hr) is plotted on the ordinate.
  • the gallium fraction x in the mask material Ga x In ⁇ -yAs y P ⁇ -y (in%) is plotted on the abscissa.
  • the measured values were reached at a temperature of 580 ° C and a flow of TBCl-8,2xl0 "5 mol / min (without PH 3).
  • the Wasserstoffehrström was 16 1 / min.
  • the etching rate can be set such that a mask of a predetermined thickness is completely removed from the sample after the etching has been completed. If the etching rate is specified, the thickness of the mask material can be determined accordingly in order to achieve the same goal.
  • FIGS. 3a to 3c The method according to the invention is further explained in FIGS. 3a to 3c on the basis of the production of a BH laser diode.
  • the first structuring is shown in FIG. 3a as the first manufacturing step.
  • FIG. 3b shows the etching step 3 with TBCl, while
  • FIG. 3c shows the epitaxial overgrowth over the entire area.
  • the BH laser diode is built up on an n-doped InP substrate 10.
  • An active layer 20 is arranged above it, which is covered by a p-doped InGaAsP (2) layer 30.
  • P-doped InGaAsP (I) serves as mask 40.
  • the bridge of the BH laser is formed because the p-InGaAsP (2) - Layer 30 and the active layer 20 is etched down to the substrate 10.
  • the mask 40 is somewhat reduced in its thickness by the etching with TBCl. As described above, in alternative embodiments, the thickness of the mask 40 can also be set such that the mask 40 has completely disappeared after the etching with TBCl.
  • the BH laser structure is also provided with a p-doped cladding layer 50 and with a contact layer 60 in situ.
  • the material systems (In) GaAlAs / GaAs, InGaAlP / GaAs or InGaAlP / InP can be used.
  • a reversal of the doping of the layers is also conceivable, i.e. an n-doped InP substrate 10 is used.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the method and the device according to the invention even in the case of fundamentally different types.
  • First step waxing the basic structure and the mask material 2
  • Second step structuring the mask (e.g. lithography)

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Abstract

Maskentechnik zur Produktion von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere einer BH-LaserdiodeDie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur für Halbleiterbauelemente, insbesondere BH-Laserdioden, bei dem in einem Maskierungsschritt Maskenmaterial auf eine Probe aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzrate bei einem Ätzschritt (3) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und / oder Beschaffenheit des Maskenmaterials gewählt wird, so dass die Maske (40) während des Ätzschrittes (3) zumindest teilweise aufgelöst wird. Damit wird bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen das Entfernen der Maske vom Halbleitermaterial und ein weiteres Aufbringen von Schichten in einfacher Weise in-situ möglich.

Description

Beschreibung
Maskentechnik zur Produktion von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere einer BH-Laserdiode
Bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen werden in der Regel Maskierungsschritte zur Strukturierung der Oberfläche einer Probe verwendet . Dabei wird die Oberfläche der Probe teilweise mit einer Maske, z.B. aus Si02 als amorphem Material, abgedeckt. Anschließend wird das Probenmaterial im nicht von der Maske abgedeckten Bereich durch einen Ätzschritt (trocken- oder naßchemisch) entfernt.
Unter Probe wird hier jedes Material verstanden, das im Rahmen der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen strukturiert wird.
So weist z.B. eine BH-Laserdiode (BH: Buried Heterostructure) eine strukturierte aktive Schicht auf, wobei für die Strukturierung Trockenätzverfahren (z.B. reaktives
Ionenätzen) und / oder naßchemische Verfahren verwendet werden .
Nachteilig ist dabei, dass die Probe zur Entfernung der Si02- Maske von der Oberfläche oder zur Strukturierung der aktiven Schicht der BH-Laserdiode aus der Epitaxie- bzw. Ätzanlage (z.B. Trockenätzanlage) genommen werden muß, so dass die Probe Luftverunreinigungen und dem Luftsauerstoff ausgesetzt wird. Die Kontaminierung ist besonders bei Strukturen negativ, die Aluminium enthalten, da dieser eine hohe Bindungsaffinität zu Sauerstoff aufweist. Da solche Strukturen gerade für die Halbleiter-Laser Herstellung von großer Bedeutung sind, wirkt sich die Kontaminierung bei ex- situ Verfahren besonders negativ aus.
Auch ist es z . B . bei Trockenätzverfahren für die BH- Laserdioden-Herstellung notwendig, einen aufwendige naßchemische Behandlung nachzuschalten, um die ex-situ geschädigten Bereiche des Halbleitermaterials zu beseitigen. Bei einem InGaAsP/InP System werden in der Regel dafür bromhaltige Ätzlösungen verwendet, die die Langzeitstabilität der BH-Laserdioden beeinträchtigen können.
Auch lässt es sich bei dem bei der BH-Laserdiodenherstellung verwendeten selektiven Epitaxie-Verfahren nicht verhindern, dass Maskenmaterial wie Si02 oder SiN in die Epitaxie-Anlage eingebracht wird. Bei den hohen Temperaturen besteht die Gefahr, dass dieses Maskenmaterial den Wafer zusätzlich kontaminiert .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen das Entfernen der Maske vom Halbleitermaterial und ein weiteres Aufbringen von Schichten in einfacher Weise in-situ möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Wenn die Ätzrate bei einem Ätzschritt in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und / oder Beschaffenheit des Maskenmaterials gewählt wird, wird die Maske während des Ätzschrittes zumindest teilweise aufgelöst. Damit kann eine Maskierung und Weiterbearbeitung der Probe in-situ in der Epitaxie- Anlage vorgenommen werden. Damit kann eine Art selbstauflösende Maske geschaffen werden, bei der vorteilhafterweise die Ätzrate gerade so gewählt wird, dass die Maske mit dem Ende des Ätzschrittes von der Probe entfernt ist oder die darunterliegende Schicht geätzt wird.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein III-V- Halbleitermaterial, insbesondere ein einkristallines III-V- Halbleitermaterial verwendet wird. Vorteilhaft ist es auch, wenn mindestens ein Maskenmaterial GaxInι-yASyPι-y , AlGalnAs oder InGaAlP ist. Diese Materialien lassen sich in besonders kontrollierter Weise durch Ätzen von der Probe entfernen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach Erzeugen einer Struktur auf und / oder in der Maske, insbesondere durch Lithographie, ein Ätzschritt erfolgt, bei dem als Ätzmittel Tertiärbutylchlorid (TBCl) verwendet wird. Dieses Ätzmittel ist deutlich milder als die üblicherweise bei in-situ
Verfahren verwendeten Halogenwasserstoffe (z.B. HCl) . So werden Edelstahlteile, wie z.B. Teile der Epitaxie-Anlage, Ventile oder Rohre nicht angegriffen. Auch läßt sich die Ätzrate dieses Ätzmittels in besonders einfacher Weise steuern. Damit kann eine „selbstauflösende Maske" geschaffen werden, die in-situ von der Probe entfernbar ist. Die Maske kann beim Ätzen zumindest teilweise mit aufgelöst werden, was eine erhebliche Einsparung an Prozesszeit bedeutet.
Mit Vorteil wird der Ätzschritt in der gleichen Vorrichtung durchgeführt, in der zuvor die Struktur in und / oder auf der Probe aufgebracht wurde .
Mit Vorteil wird nach dem Ätzschritt in-situ mindestens eine epitaktische Schicht insbesondere eine Schutzschicht auf die Oberfläche aufgebracht. Durch die in-situ Überwachsung Wird eine Kontamination vermieden und wertvolle Prozesszeit eingespart .
Mit Vorteil ist der Dotierungstyp der Uberwachsungsschichten komplementär zum Dotierungstyp eines Substrates für das Halbleiter-Bauelementes. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Bandlücke zu mindestens einer Überwachsungsschicht größer ist als die Bandlücke der aktiven Schicht des Halbleiter- Bauelementes. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Ätzschrittes in-situ mindestens eine ganzflächige Ätzung eines Steges für eine BH-Laserdiode in der Epitaxie-Anlage vorgenommen. Damit kann ein wesentlicher Herstellungsschritt in-situ vorgenommen werden.
Vorteilhafterweise ist nach Abschluß des Verfahrens die entstandene Halbleiterstruktur in einem Halbleiterbauelement, insbesondere einem BH-Laser einsetzbar.
Bei einer besonders effizienten Herstellung einer BH- Laserdiode dient ein Ätzschritt mit TBC1 insbesondere zur Erzeugung der Stegstruktur, und ein anschließender Epitaxie- Schritt zum Überwachsen durchgeführt wird. Der Ätzschritt und der Uberwachsungsschritt werden in-situ in der selben Epitaxie-Anlage vorgenommen (ohne dass die Probe die Epitaxie-Anlage verlässt) , so dass eine besonders effiziente kontaminationsarme und effiziente Herstellung vorliegt.
Vorteilhafterweise kann vor dem Ätzschritt ein Epitaxie-
Schritt zur Erzeugung einer Grundstruktur vorgesehen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert . Es zeigen:
Fig. 1 einen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ,-
Fig. 2 eine graphische Darstellung von Meßwerten betreffend die Abhängigkeit der Ätzrate von der Zusammensetzung des Maskenmaterials;
Fig. 3a eine schematische Ansicht eines ersten Herstellungsschrittes für eine BH-Laserdiode;
Fig. 3b eine schematische Ansicht eines zweiten Herstellungsschrittes für eine BH-Laserdiode;
Fig. 3c eine schematische Ansicht eines dritten
Herstellungsschrittes für eine BH-Laserdiode.
Die Herstellung von Halbleiter-Bauelementen mittels Epitaxie und Maskierung sind grundsätzlich bekannt, so dass in Fig. 1 nur die wesentlichen Schritte zur Erläuterung der Erfindung dargestellt sind. Dabei dient ein Wafer als Substrat. Das Substrat mit dem Schichtenaufbau des Halbleiterbauelements wird als Probe bezeichnet. Die Maske wird dabei über dem Schichtensystem angeordnet.
Im ersten Verfahrensschritt 1 wird eine Bauelement- Grundstruktur auf einem Wafer epitaktisch aufgebracht. Dabei wird auch das Maskenmaterial epitaktisch aufgebracht.
Erfindungsgemäß ist dies hier GaxInι_yAsyPι-y. Alternativ kann auch AlGalnAs als III-V Halbleitermaterial verwendet werden.
Allerdings ist es grundsätzlich auch möglich, andere Maskenmaterialien, wie z.B. Si oder Si02 zu verwenden, die erfindungsgemäß in-situ zumindest teilweise aufgelöst werden.
Ist das Maskenmaterial ein Reinstoff (z.B. Si) , so kann z.B. die Kristallstruktur oder eine andere Materialeigenschaften gezielt so gewählt werden, dass sich der kontrollierte Auflösungseffekt in-situ ergibt.
Unter Epitaxie wird hier allgemein das Abscheiden (Deposition) von Schichten auf Substraten verstanden, wobei die Schichten grundsätzlich amorph, polykristallin oder einkristallin sein können. Somit soll hier auch grundsätzliche jedes Depositionsverfahren (chemisch oder physikalisch) gemeint sein.
Im zweiten Verfahrensschritt 2 wird die Oberfläche der Probe und der Maske in an sich bekannter Weise, z.B. durch Lithographie ex-situ strukturiert. Im dritten Verfahrensschritt 3, dem Ätzschritt, wird in der Epitaxie-Anlage eine Struktur auf und / oder in der Probe geätzt. Dabei wird Tertiärbutylchlorid (2-Chlor-2- methylpropan; TBCl) als Ätzgas verwendet. TBC1 ist chemisch weniger aggressiv als die üblicherweise verwendeten Ätzgase, wie z.B. Chlorwasserstoff basieren. Allerdings hängt die Wahl des Ätzgases u.U. auch von dem verwendeten
Maskierungsmaterial ab, so dass bei einem anderem Material, z.B. Si, doch Chlorwasserstoff verwendet wird.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Ätzrate von TBCl bei dem Maskenmaterial GaxInx-yASyPi-y von der Zusammensetzung des Maskenmaterials, also von x und y abhängt. Dies wird in Fig. 2 näher beschrieben.
Im vorliegenden Fall wird die Zusammensetzung des Maskenmaterials gerade so gewählt, dass nach dem Ende des Ätzschrittes 3 das Maskenmaterial gerade von der Probe entfernt ist. Alternativ kann das Maskenmaterial bis auf eine vorbestimmbare Menge entfernt werden oder es kann bis in die darunterliegende Schicht geätzt werden.
Da diese Ätzung in-situ in der Epitaxie-Anlage erfolgt, wird eine Kontaminierung der Oberfläche vermieden und wertvolle Prozesszeit eingespart.
Anschließend werden in einem vierten Verfahrensschritt 4 weitere Schichten übergewachsen, insbesondere epitaktische Schutzschichten. Dies ist besonders bei aluminiumhaltigen Probenmaterialien von Vorteil, da diese besonders kontaminationsempfindlich sind.
Mach der Beendigung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erzeugte Halbleiterstruktur z.B. in einem Halbleiter-Laser verwendet werden. In Fig. 2 sind Meßwerte graphisch dargestellt, in denen die Abhängigkeit der Ätzrate (in nm/hr) auf der Ordinate aufgetragen ist. Der Gallium-Anteil x im Maskenmaterial GaxInι-yAsyPι-y (in %) ist auf der Abszisse aufgetragen. Die Meßwerte wurden bei einer Temperatur von 580 °C und einem TBCl-Fluß von 8,2xl0"5 mol /min (ohne PH3) erreicht. Der Wasserstoffträgergasström betrug 16 1/min.
Aus Fig. 2 ist zu erkennen, dass bei niedrigem Gallium-Anteil eine hohe Ätzrate erreicht wird. Bei einem Gallium-Anteil von 10% ist die Ätzrate auf etwa die Hälfte gefallen. Eine Erhöhung auf 15 % halbiert diesen Wert nochmals. Somit hängt die Ätzrate in etwa linear vom Gallium-Anteil ab.
Durch eine solche funktionale Abhängigkeit kann die Ätzrate so eingestellt werden, dass eine Maske vorgegebener Dicke nach Abschluß des Ätzens von der Probe gänzlich entfernt ist. Sollte die Ätzrate vorgegeben sein, so kann die Dicke des Maskenmaterials entsprechend bestimmt werden, um das gleiche Ziel zu erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den Fig. 3a bis 3c anhand der Herstellung einer BH-Laserdiode weiter erläutert . In Fig. 3a wird als erster Herstellungsschritt die erste Strukturierung dargestellt. Fig. 3b zeigt den Ätzschritt 3 mit TBCl, während Fig. 3c die ganzflächige epitaktische Überwachsung zeigt .
Die BH-Laserdiode wird auf einem n-dotierten InP Substrat 10 aufgebaut. Darüber ist eine aktive Schicht 20 angeordnet, die von einer p-dotierten InGaAsP(2) Schicht 30 abgedeckt wird. Als Maske 40 dient p-dotiertes InGaAsP(l).
Im zweiten Herstellungsschritt (Fig. 3b) wird in-situ mit gasförmigen TBCl geätzt. Dies wird durch die senkrechten
Pfeile symbolisiert. Dabei wird der Steg des BH-Lasers gebildet, da im nicht-maskierten Bereich die p-InGaAsP (2) - Schicht 30 und die aktive Schicht 20 bis auf das Substrat 10 herunter geätzt wird. Die Maske 40 wird durch die Ätzung mit TBCl etwas in Ihrer Dicke reduziert. Wie oben beschrieben, kann in alternativen Ausfuhrungsformen die Dicke der Maske 40 auch so eingestellt werden, dass die Maske 40 nach dem Ätzen mit TBCl gänzlich verschwunden ist.
Anschließend wird im dritten Herstellungsschritt (Fig. 3c) ebenfalls in-situ die BH-Laserstruktur mit einer p-dotierten Mantelschicht 50 und mit einer KontaktSchicht 60 versehen.
Alternativ können auch die Materialsysteme (In) GaAlAs/GaAs, InGaAlP/GaAs oder InGaAlP/InP verwendet werden. Auch ist alternativ eine Umkehrung der Dotierung der Schichten denkbar, d.h. es wird ein n-dotiertes InP Substrat 10 verwendet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Bezugszeichenliste
1 Erste Verfahrensschritt : Wachsen der Grundstruktur und des Maskenmaterials 2 Zweiter Verfahrensschritt: Strukturierung der Maske (z.B Lithographie)
3 Dritter Verfahrensschritt : Ätzschritt
4 Vierter Verfahrensschritt: Überwachsen
10 Substrat (n-dotiertes InP)
20 aktive Schicht
30 p-dotierte InGaAsP(2) Schicht
40 Maskenschicht (p-dotiertes InGaAsP(l)) 50 Mantelschicht (p-dotiertes InP) 60 Deckschicht (p-dotiertes InGaAs(P))

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Struktur für
Halbleiterbauelemente, insbesondere BH-Laserdioden, bei dem in einem Maskierungsschritt Maskenmaterial auf eine Probe aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzrate bei einem Ätzschritt (3) in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und / oder Beschaffenheit des Maskenmaterials gewählt wird, so dass die Maske (40) während des Ätzschrittes (3) zumindest teilweise aufgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzrate gerade so gewählt wird, dass die Maske (40) mit dem Ende des Ätzschrittes (3) von der Probe entfernt ist oder in die darunterliegende Schicht geätzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Maskenmaterial ein III-V Halbleitermaterial, insbesondere ein einkristallines III-V Halbleitermaterial ist.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Maskenmaterial GaxInι.-yAsyPι-y, AlGalnAs oder InGaAlP ist.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Erzeugen einer Struktur auf und / oder in der Maske (40) , insbesondere durch Lithographie, ein Ätzschritt (3) erfolgt, bei dem als Ätzmittel Tertiärbutylchlorid verwendet wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ätzschritt (3) in der gleichen Vorrichtung durchgeführt wird, in der zuvor die Struktur (10, 20, 30, 40) in und / oder auf der Probe aufgebracht wurde.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ätzschritt (3) in-situ mindestens eine epitaktische Schicht (50, 60), insbesondere eine Schutzschicht auf die Oberfläche aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierungstyp der Uberwachsungsschichten komplementär zum Dotierungstyp eines Substrates (10) für das Halbleiter-Bauelementes ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandlücke zu mindestens einer Uberwachsungsschicht größer ist als die Bandlücke der aktiven Schicht (20) des Halbleiter-Bauelementes.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Ätzschrittes (3) in-situ mindestens eine ganzflächige Ätzung eines Steges für eine BH-Laserdiode in der Epitaxie-Anlage vorgenommen wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch .gekennzeichnet, dass nach Abschluß des Verfahrens die entstandene Halbleiterstruktur in einem Halbleiterbauelement, insbesondere einer BH-Laserdiode einsetzbar ist .
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung einer BH-Laserdiode ein Ätzschritt (3) , insbesondere zur Erzeugung der Stegstruktur, und ein anschließender Epitaxie-Schritt zum Überwachsen durchgeführt wird, wobei beide Schritte in-situ in der selben Epitaxie- Anlage vorgenommen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ätzschritt (3) eine Grundstuktur mit einem Epitaxie-Schritt erzeugt wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2411520A (en) * 2004-02-25 2005-08-31 Agilent Technologies Inc Method of forming laser mesa by reactive ion etching followed by in situ etching in regrowth reactor
KR20180014903A (ko) 2016-08-01 2018-02-12 삼성디스플레이 주식회사 전자 소자, 이의 실장 방법 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215410A1 (de) * 1982-04-24 1983-10-27 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum herstellen von oeffnungen mit hilfe einer maske in einer auf einer unterlage befindlichen schicht
US4595454A (en) * 1984-06-15 1986-06-17 At&T Bell Laboratories Fabrication of grooved semiconductor devices
JPH05299764A (ja) * 1992-04-23 1993-11-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザの製造方法
JPH06342777A (ja) * 1993-06-01 1994-12-13 Nec Corp 化合物半導体のドライエッチング方法
US5866435A (en) * 1995-08-31 1999-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating profiled device isolation trenches in integrated circuits

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61171136A (ja) * 1985-01-25 1986-08-01 Toshiba Corp 半導体結晶のメサエツチング方法
US4661204A (en) * 1985-10-25 1987-04-28 Tandem Computers Inc. Method for forming vertical interconnects in polyimide insulating layers
EP0286708B1 (de) * 1987-04-16 1992-01-22 International Business Machines Corporation Verfahren zur Herstellung von Kontaktöffnungen in einer Doppellagenisolation
US5316640A (en) * 1991-06-19 1994-05-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fabricating method of micro lens
JP2757642B2 (ja) * 1991-12-20 1998-05-25 日本電気株式会社 ドライエッチング方法
JPH05217995A (ja) 1992-02-04 1993-08-27 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP3129510B2 (ja) * 1992-03-19 2001-01-31 富士通株式会社 ＩｎＧａＰのエッチング方法及びそのエッチング方法を用いた半導体装置の製造方法
JPH0677205A (ja) * 1992-08-26 1994-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 化合物半導体の微細構造形成方法
JP3323389B2 (ja) * 1996-02-01 2002-09-09 株式会社テラテック 半導体素子の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215410A1 (de) * 1982-04-24 1983-10-27 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum herstellen von oeffnungen mit hilfe einer maske in einer auf einer unterlage befindlichen schicht
US4595454A (en) * 1984-06-15 1986-06-17 At&T Bell Laboratories Fabrication of grooved semiconductor devices
JPH05299764A (ja) * 1992-04-23 1993-11-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザの製造方法
JPH06342777A (ja) * 1993-06-01 1994-12-13 Nec Corp 化合物半導体のドライエッチング方法
US5866435A (en) * 1995-08-31 1999-02-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating profiled device isolation trenches in integrated circuits

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LOTHIAN J R ET AL: "MASK EROSION DURING DRY ETCHING OF DEEP FEATURES IN III-V SEMICONDUCTOR STRUCTURES", SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY, INSTITUTE OF PHYSICS. LONDON, GB, vol. 7, no. 9, 1 September 1992 (1992-09-01), pages 1199 - 1209, XP000335239, ISSN: 0268-1242 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 095 (E - 1509) 16 February 1994 (1994-02-16) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 03 28 April 1995 (1995-04-28) *

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