JPH0136275B2 - - Google Patents
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- JPH0136275B2 JPH0136275B2 JP56501765A JP50176581A JPH0136275B2 JP H0136275 B2 JPH0136275 B2 JP H0136275B2 JP 56501765 A JP56501765 A JP 56501765A JP 50176581 A JP50176581 A JP 50176581A JP H0136275 B2 JPH0136275 B2 JP H0136275B2
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- Japan
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- layer
- laser
- radiation
- layers
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- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P32/00—Diffusion of dopants within, into or out of wafers, substrates or parts of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
- H10D62/82—Heterojunctions
- H10D62/824—Heterojunctions comprising only Group III-V materials heterojunctions, e.g. GaN/AlGaN heterojunctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
- H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/084—Ion implantation of compound devices
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
請求の範囲
１ 第１と第３の半導体層とは異なる伝導形の第
２の半導体層を該第１の該第３の層との間に隣接
して位置するようにして該第１、第２及び第３の
半導体層を形成し、そして 該第２の層では吸収されるが該第３の層に対し
ては実質的に透過性である放射をレーザ源から該
第３の層を貫いて該第２の層の選択された領域上
に集中させて該選択された領域における該第２の
層の伝導形を変化させるようドーパント不純物の
局部的拡散を起させることからなる半導体デバイ
スの製作方法。 ２ 請求の範囲第１項に記載された方法におい
て、順次選択された領域が該第２の層中にストラ
イプを形成するように該放射は走査されることを
特徴とする半導体デバイスの製作方法。 ３ 請求の範囲第１又は第２項に記載された方法
において、該放射は1.06ミクロンの波長を有し、
該レーザ源はNd：YAGレーザであることを特徴
とする半導体デバイスの製作方法。 ４ 請求の範囲第３項に記載された方法におい
て、該放射は60ナノセカンドのパルス幅を有する
パルスで、直径１ミクロンで１平方センチメート
ル当り２ジユールのエネルギー密度を有するスポ
ツトに集中させることを特徴とする半導体デバイ
スの製作方法。 ５ 請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４
項のいずれかに記載された方法において、 該第３の層はp+形InPであることを特徴とする
半導体デバイスの製作方法。 ６ 請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４
項のいずれかに記載された方法において、 該第３の層はIn1-xGaxAsyP1-yの形のp+形四元
から成ることを特徴とする半導体デバイスの製作
方法。 ７ 請求の範囲第５又は第６項に記載された方法
において、 該第１と第２の層はIn1-xGaxAsyP1-yの形の四
元化合物から成ることを特徴とする半導体デバイ
スの製作方法。 ８ 請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
項、第５項、第６項又は第７項のいずれかに記載
された方法において、 該第１の層は実質的にドープされていない半導
体層上にそれと隣接して形成され、それによりレ
ーザダイオード構造が形成されることを特徴とす
る半導体デバイスの製作方法。 ９ 請求の範囲第８項に記載された方法におい
て、伝導形の該逆転に続き、該実質的にドープさ
れていない層では吸収されるが該第１、第２及び
第３の層に対しては実質的に透過性である放射を
第２のレーザ源から照射し、該実質的にドープさ
れていない層をアニールすることを特徴とする半
導体デバイスの製作方法。 １０ 請求の範囲第９項に記載された方法におい
て、 該第２のレーザ源は1.2ミクロンの波長を有す
る放射を発生するＦ中心レーザであることを特徴
とする半導体デバイスの製作方法。 １１ 請求の範囲第８項、第９項又は第１０項の
いずれかに記載された方法において、 該実質的にドープされていない層はIn70Ga30
As636P364で、該第１及び第２の層はそれぞれｐ
形及びｎ形のIn829Ga171As373P627及び第３層はp+
形Inpであることを特徴とする半導体デバイスの
製作方法。 発明の背景 本発明は半導体製作の分野及びより具体的には
該製作におけるレーザ放射の応用に係り、レーザ
デバイスの製作において特に用途を有する。 小林、R.ラング（Lang）、米津、松本、篠原、
佐久間、鈴木そして林による“不安定水平横モー
ド及び新しいストライプ構造を用いたそれらの安
定化”と題する論文、IEEE量子エレクトロニク
ス誌（J.Quant.Elec.）第QE−13巻、第８号、
1977年８月、659−661頁は、レーザダイオードの
能動領域は、単一モード動作のために５ミクロン
以下のチヤネル導岐路を形成しなければならない
ことを述べている。事実、塚田による“GaAs−
Ga1−xAlxAs埋め込みヘテロ構造注入レーザ”
と題する論文、応用物理誌（J.Appl.Pwys.）第
45巻、第11号、1974年11月、4899−4906頁に述べ
られているように、最善の単一モードAlGaAs／
GaAsレーザダイオードは、わずか約１ミクロン
幅のメサ型構造を有する。塚田の論文に示され当
業者には埋め込み構造として知られる構造のメサ
型は、二段成長プロセスを必要とし、製作が難し
い。 発明の要約 本発明に従うと、第１、第２及び第３の半導体
層の形成から成る半導体デバイスの製作法が明ら
かにされている。第２の層は第１及び第３層の間
にあり、それと隣接し第１及び第３層とは異なる
伝導形を有する。第２層は吸収するが第３層は本
質的に透明な放射を、レーザ源から第３層を通し
て第２層の選択された領域上に焦点を合わせ、選
択された領域中の第２層の伝導を変えるため、ド
ーパント不純物の局在した拡散を起こさせる工程
が含まれる。 本方法は、半導体ダイオード中にストライプ形
状を生成するために使用できる。ストライプ形状
を形成するためにフオトリソグラフイプロセスは
必要なく、本方法は多くのレーザダイオード構造
に対し、同様に応用できることが認識されよう。
たとえば、集積化された光回路の場合、同じチツ
プ上に多くのダイオードを形成すべきときであ
る。
２の半導体層を該第１の該第３の層との間に隣接
して位置するようにして該第１、第２及び第３の
半導体層を形成し、そして 該第２の層では吸収されるが該第３の層に対し
ては実質的に透過性である放射をレーザ源から該
第３の層を貫いて該第２の層の選択された領域上
に集中させて該選択された領域における該第２の
層の伝導形を変化させるようドーパント不純物の
局部的拡散を起させることからなる半導体デバイ
スの製作方法。 ２ 請求の範囲第１項に記載された方法におい
て、順次選択された領域が該第２の層中にストラ
イプを形成するように該放射は走査されることを
特徴とする半導体デバイスの製作方法。 ３ 請求の範囲第１又は第２項に記載された方法
において、該放射は1.06ミクロンの波長を有し、
該レーザ源はNd：YAGレーザであることを特徴
とする半導体デバイスの製作方法。 ４ 請求の範囲第３項に記載された方法におい
て、該放射は60ナノセカンドのパルス幅を有する
パルスで、直径１ミクロンで１平方センチメート
ル当り２ジユールのエネルギー密度を有するスポ
ツトに集中させることを特徴とする半導体デバイ
スの製作方法。 ５ 請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４
項のいずれかに記載された方法において、 該第３の層はp+形InPであることを特徴とする
半導体デバイスの製作方法。 ６ 請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４
項のいずれかに記載された方法において、 該第３の層はIn1-xGaxAsyP1-yの形のp+形四元
から成ることを特徴とする半導体デバイスの製作
方法。 ７ 請求の範囲第５又は第６項に記載された方法
において、 該第１と第２の層はIn1-xGaxAsyP1-yの形の四
元化合物から成ることを特徴とする半導体デバイ
スの製作方法。 ８ 請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
項、第５項、第６項又は第７項のいずれかに記載
された方法において、 該第１の層は実質的にドープされていない半導
体層上にそれと隣接して形成され、それによりレ
ーザダイオード構造が形成されることを特徴とす
る半導体デバイスの製作方法。 ９ 請求の範囲第８項に記載された方法におい
て、伝導形の該逆転に続き、該実質的にドープさ
れていない層では吸収されるが該第１、第２及び
第３の層に対しては実質的に透過性である放射を
第２のレーザ源から照射し、該実質的にドープさ
れていない層をアニールすることを特徴とする半
導体デバイスの製作方法。 １０ 請求の範囲第９項に記載された方法におい
て、 該第２のレーザ源は1.2ミクロンの波長を有す
る放射を発生するＦ中心レーザであることを特徴
とする半導体デバイスの製作方法。 １１ 請求の範囲第８項、第９項又は第１０項の
いずれかに記載された方法において、 該実質的にドープされていない層はIn70Ga30
As636P364で、該第１及び第２の層はそれぞれｐ
形及びｎ形のIn829Ga171As373P627及び第３層はp+
形Inpであることを特徴とする半導体デバイスの
製作方法。 発明の背景 本発明は半導体製作の分野及びより具体的には
該製作におけるレーザ放射の応用に係り、レーザ
デバイスの製作において特に用途を有する。 小林、R.ラング（Lang）、米津、松本、篠原、
佐久間、鈴木そして林による“不安定水平横モー
ド及び新しいストライプ構造を用いたそれらの安
定化”と題する論文、IEEE量子エレクトロニク
ス誌（J.Quant.Elec.）第QE−13巻、第８号、
1977年８月、659−661頁は、レーザダイオードの
能動領域は、単一モード動作のために５ミクロン
以下のチヤネル導岐路を形成しなければならない
ことを述べている。事実、塚田による“GaAs−
Ga1−xAlxAs埋め込みヘテロ構造注入レーザ”
と題する論文、応用物理誌（J.Appl.Pwys.）第
45巻、第11号、1974年11月、4899−4906頁に述べ
られているように、最善の単一モードAlGaAs／
GaAsレーザダイオードは、わずか約１ミクロン
幅のメサ型構造を有する。塚田の論文に示され当
業者には埋め込み構造として知られる構造のメサ
型は、二段成長プロセスを必要とし、製作が難し
い。 発明の要約 本発明に従うと、第１、第２及び第３の半導体
層の形成から成る半導体デバイスの製作法が明ら
かにされている。第２の層は第１及び第３層の間
にあり、それと隣接し第１及び第３層とは異なる
伝導形を有する。第２層は吸収するが第３層は本
質的に透明な放射を、レーザ源から第３層を通し
て第２層の選択された領域上に焦点を合わせ、選
択された領域中の第２層の伝導を変えるため、ド
ーパント不純物の局在した拡散を起こさせる工程
が含まれる。 本方法は、半導体ダイオード中にストライプ形
状を生成するために使用できる。ストライプ形状
を形成するためにフオトリソグラフイプロセスは
必要なく、本方法は多くのレーザダイオード構造
に対し、同様に応用できることが認識されよう。
たとえば、集積化された光回路の場合、同じチツ
プ上に多くのダイオードを形成すべきときであ
る。
第１図はレーザ源からの放射を用いる前のレー
ザダイオード構造を示す図、及び 第２図は第１図のレーザダイオード構造に放射
を適用する場合及びその結果を示す図である。 詳細な記述 第１図はアニーリング前のレーザダイオード構
造の具体例を示す。この構造はｎ−InP基板層
１、ｎ−InPバツフア層２、（10μm厚）、1.3ミ
クロンの放射を放出するように設計されたGa30
In70As636P364活性層３（0.25μm厚）、Cd又は
Znをドーパントとして用いたｐ−Ga171In829
As373P627層４（2μm厚）、0.3ミクロン厚の中程
度にドープしたｎ−Ga171In829As373P627層５及び
厚濃度ドープp+−InP層６（0.5μm厚）から成
る。ｎ−InPバツフア層２はダブルヘテロ構造中
のとじ込め層の一つとして働き、基板１及び活性
層間の界面をなめらかな表面とするように成長さ
れる。p+−InPキヤツプ層６は低抵抗電極を得る
ために、p+四元キヤツプ層で置きかえてもよい。 第１図に示された構造は、周知の液相エピタキ
シ−プロセスにより成長させてよい。 ストライプ形状が次に、第１図に示されたレー
ザ構造中に形成される。第２図はレーザ源１０か
らのレーザビーム１００の適用を示す。レーザビ
ームはレンズシステム１５により、直径約１ミク
ロンのスポツトサイズに絞られる。Ｑスイツチ
Nd：YAGレーザからの1.06ミクロン放射を用い
るが、この放射はGa171In829As373P627の層４及び
５中でよく吸収される。レーザビームは典型的な
場合、10-8cm3以下の体積中にのみ照射するよう注
意しなければならない。これはこの体積中で生じ
た蒸気圧がダイオード構造を破壊しないために要
求される。たとえば、60ナノセカンド、2J／cm2レ
ーザパルスが用いられる。 レーザ放射の照射中、層５中に生じた熱は二つ
の隣接したｐドープ層４及び６からｐドーパント
の急速な拡散を起し、それをＰ形に変えるのに十
分である。先に述べたレーザエネルギーを用いる
と、ｐドーパントは層５を完全に通過し、レーザ
ビームにより加熱された狭い領域に貫通したｐ形
チヤネルを形成する。もしレーザビームを構造に
沿つて走査すると、その長さ方向に沿つて、長い
チヤネル又はストライプ８が形成される。得られ
た構造は従つて層６からストライプ８を経て層４
に至る連続したｐ形領域から成り、層４は層３と
ｐ−ｎ接合を形成する。ストライプ８のいずれの
側でも、始めからｎ形の層５は層４及び６とｐ−
ｎ接合を形成し、それにより層６から層４までの
電流が、狭いストライプ８のみを通るように制限
される。ストライプ８によりこのように作られた
狭い電流路は、この形のレーザデバイスに望まし
いことが知られている高電流密度を実現する。 光エネルギーが層５により吸収されるように、
層５の禁制帯波長はレーザーの波長より大きくな
ければならない。InPに格子整合したIn1-xGax
AsyP1-y合金化合物の禁制帯波長λgが測定されて
いる。それらは次の通りである。
ザダイオード構造を示す図、及び 第２図は第１図のレーザダイオード構造に放射
を適用する場合及びその結果を示す図である。 詳細な記述 第１図はアニーリング前のレーザダイオード構
造の具体例を示す。この構造はｎ−InP基板層
１、ｎ−InPバツフア層２、（10μm厚）、1.3ミ
クロンの放射を放出するように設計されたGa30
In70As636P364活性層３（0.25μm厚）、Cd又は
Znをドーパントとして用いたｐ−Ga171In829
As373P627層４（2μm厚）、0.3ミクロン厚の中程
度にドープしたｎ−Ga171In829As373P627層５及び
厚濃度ドープp+−InP層６（0.5μm厚）から成
る。ｎ−InPバツフア層２はダブルヘテロ構造中
のとじ込め層の一つとして働き、基板１及び活性
層間の界面をなめらかな表面とするように成長さ
れる。p+−InPキヤツプ層６は低抵抗電極を得る
ために、p+四元キヤツプ層で置きかえてもよい。 第１図に示された構造は、周知の液相エピタキ
シ−プロセスにより成長させてよい。 ストライプ形状が次に、第１図に示されたレー
ザ構造中に形成される。第２図はレーザ源１０か
らのレーザビーム１００の適用を示す。レーザビ
ームはレンズシステム１５により、直径約１ミク
ロンのスポツトサイズに絞られる。Ｑスイツチ
Nd：YAGレーザからの1.06ミクロン放射を用い
るが、この放射はGa171In829As373P627の層４及び
５中でよく吸収される。レーザビームは典型的な
場合、10-8cm3以下の体積中にのみ照射するよう注
意しなければならない。これはこの体積中で生じ
た蒸気圧がダイオード構造を破壊しないために要
求される。たとえば、60ナノセカンド、2J／cm2レ
ーザパルスが用いられる。 レーザ放射の照射中、層５中に生じた熱は二つ
の隣接したｐドープ層４及び６からｐドーパント
の急速な拡散を起し、それをＰ形に変えるのに十
分である。先に述べたレーザエネルギーを用いる
と、ｐドーパントは層５を完全に通過し、レーザ
ビームにより加熱された狭い領域に貫通したｐ形
チヤネルを形成する。もしレーザビームを構造に
沿つて走査すると、その長さ方向に沿つて、長い
チヤネル又はストライプ８が形成される。得られ
た構造は従つて層６からストライプ８を経て層４
に至る連続したｐ形領域から成り、層４は層３と
ｐ−ｎ接合を形成する。ストライプ８のいずれの
側でも、始めからｎ形の層５は層４及び６とｐ−
ｎ接合を形成し、それにより層６から層４までの
電流が、狭いストライプ８のみを通るように制限
される。ストライプ８によりこのように作られた
狭い電流路は、この形のレーザデバイスに望まし
いことが知られている高電流密度を実現する。 光エネルギーが層５により吸収されるように、
層５の禁制帯波長はレーザーの波長より大きくな
ければならない。InPに格子整合したIn1-xGax
AsyP1-y合金化合物の禁制帯波長λgが測定されて
いる。それらは次の通りである。
【表】
禁制体波長は又、次式から計算することもでき
る。 λg（ミクロン）＝1.24／（1.35−0.72y＋0.12y2）
従つて、ｙ＝0.373の場合、λg＝1.125ミクロン
で、この波長はレーザ波長1.06ミクロンより大き
い。そのためｙのこの値をもつ化合物は、レーザ
光を吸収する。一方、InPはλg＝0.920ミクロン
であり、この波長は1.06ミクロンのレーザ波長よ
り小さいから、レーザ光に対し透明である。レー
ザ光は層５及び４中に合わせた深さ１ミクロン以
下しか浸入できない。従つて、レーザエネルギー
は能動層３には到達しない。 本発明の第２の実施例において、このプロセス
には第２のレーザからのレーザ放射を照射する工
程が続く。この放射はデバイスの活性層３中で吸
収され、その層をアニールする。Ｆセンターレー
ザからの1.2ミクロンの放射を照射すると、この
放射はλg＝1.3ミクロンを有する合金である
Ga0.30In0.70As0.636P0.364の層３中でのみ吸収され
る。この工程により活性層を再結晶化し、レーザ
発振するPn接合に良好な界面を作る。
る。 λg（ミクロン）＝1.24／（1.35−0.72y＋0.12y2）
従つて、ｙ＝0.373の場合、λg＝1.125ミクロン
で、この波長はレーザ波長1.06ミクロンより大き
い。そのためｙのこの値をもつ化合物は、レーザ
光を吸収する。一方、InPはλg＝0.920ミクロン
であり、この波長は1.06ミクロンのレーザ波長よ
り小さいから、レーザ光に対し透明である。レー
ザ光は層５及び４中に合わせた深さ１ミクロン以
下しか浸入できない。従つて、レーザエネルギー
は能動層３には到達しない。 本発明の第２の実施例において、このプロセス
には第２のレーザからのレーザ放射を照射する工
程が続く。この放射はデバイスの活性層３中で吸
収され、その層をアニールする。Ｆセンターレー
ザからの1.2ミクロンの放射を照射すると、この
放射はλg＝1.3ミクロンを有する合金である
Ga0.30In0.70As0.636P0.364の層３中でのみ吸収され
る。この工程により活性層を再結晶化し、レーザ
発振するPn接合に良好な界面を作る。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/150,460 US4318752A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Heterojunction semiconductor laser fabrication utilizing laser radiation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57500628A JPS57500628A (ja) | 1982-04-08 |
| JPH0136275B2 true JPH0136275B2 (ja) | 1989-07-31 |
Family
ID=22534633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56501765A Expired JPH0136275B2 (ja) | 1980-05-16 | 1981-05-11 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4318752A (ja) |
| EP (1) | EP0051669B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0136275B2 (ja) |
| DE (1) | DE3176283D1 (ja) |
| GB (1) | GB2076222B (ja) |
| WO (1) | WO1981003399A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4810663A (en) * | 1981-12-07 | 1989-03-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of forming conductive path by low power laser pulse |
| US4542580A (en) * | 1983-02-14 | 1985-09-24 | Prime Computer, Inc. | Method of fabricating n-type silicon regions and associated contacts |
| US4579600A (en) * | 1983-06-17 | 1986-04-01 | Texas Instruments Incorporated | Method of making zero temperature coefficient of resistance resistors |
| US4555301A (en) * | 1983-06-20 | 1985-11-26 | At&T Bell Laboratories | Formation of heterostructures by pulsed melting of precursor material |
| US4860296A (en) * | 1983-12-30 | 1989-08-22 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Laser controlled by a multiple-layer heterostructure |
| US4496608A (en) * | 1984-03-02 | 1985-01-29 | Xerox Corporation | P-Glass reflow technique |
| US4534804A (en) * | 1984-06-14 | 1985-08-13 | International Business Machines Corporation | Laser process for forming identically positioned alignment marks on the opposite sides of a semiconductor wafer |
| US4650524A (en) * | 1984-06-20 | 1987-03-17 | Sanyo Electric Co., Ltd | Method for dividing semiconductor film formed on a substrate into plural regions by backside energy beam irradiation |
| US4654090A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-31 | Xerox Corporation | Selective disordering of well structures by laser annealing |
| USRE33274E (en) * | 1985-09-13 | 1990-07-24 | Xerox Corporation | Selective disordering of well structures by laser annealing |
| DE3683763D1 (de) * | 1986-03-27 | 1992-03-12 | Ibm Deutschland | Verfahren zur herstellung identisch angeordneter ausrichtmarkierungen auf gegenueberliegenden seiten einer halbleiterscheibe. |
| US4731338A (en) * | 1986-10-09 | 1988-03-15 | Amoco Corporation | Method for selective intermixing of layered structures composed of thin solid films |
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