JPH0274030A - マスク無し拡散方法 - Google Patents
マスク無し拡散方法Info
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- JPH0274030A JPH0274030A JP1190364A JP19036489A JPH0274030A JP H0274030 A JPH0274030 A JP H0274030A JP 1190364 A JP1190364 A JP 1190364A JP 19036489 A JP19036489 A JP 19036489A JP H0274030 A JPH0274030 A JP H0274030A
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- gallium arsenide
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- 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
- H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
- H10P32/14—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers within a single semiconductor body or layer in a solid phase; between different semiconductor bodies or layers, both in a solid phase
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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
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- H10P32/10—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers
- H10P32/17—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material
- H10P32/174—Diffusion of dopants within, into or out of semiconductor bodies or layers characterised by the semiconductor material being Group III-V material
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］
この発明は、半導体オブトエレクトロニクデバイスの製
造方法、特に半導体レーザの製造において化合物半導体
の中ヘトーバントを選択的に拡散するための方法に関す
る。
造方法、特に半導体レーザの製造において化合物半導体
の中ヘトーバントを選択的に拡散するための方法に関す
る。
［従来の技術］
レーザ構造の中にヘテロ接合を含む半導体レーザは、一
般にホモ接合レーザの性能より改善された性能を示す。
般にホモ接合レーザの性能より改善された性能を示す。
ヘテロ接合レーザは改善されたキャリヤ閉じ込め性と、
加えるにヘテロ接合での屈折率差による光領域の比較的
良好な閉じ込め性とを示す傾向がある。かかるレーザの
構造と動作とについての基礎知識は、例えばダビット、
ケイ、７．ｚす（Ｄａｖｉｄ Ｋ、 Ｆｅｒｒｙ）の著
書「ガリウムヒ素技術（Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉ
ｄｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｊ 、 １９８５年、
ハワード、ダブツユ、サムズ（Ｈｏｗａｒｄ Ｗ、 Ｓ
ａｗｓ）社、インデイアナポリス、の第１１章に詳細に
記載されている。
加えるにヘテロ接合での屈折率差による光領域の比較的
良好な閉じ込め性とを示す傾向がある。かかるレーザの
構造と動作とについての基礎知識は、例えばダビット、
ケイ、７．ｚす（Ｄａｖｉｄ Ｋ、 Ｆｅｒｒｙ）の著
書「ガリウムヒ素技術（Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉ
ｄｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ｊ 、 １９８５年、
ハワード、ダブツユ、サムズ（Ｈｏｗａｒｄ Ｗ、 Ｓ
ａｗｓ）社、インデイアナポリス、の第１１章に詳細に
記載されている。
＝一般にがかるレーザでは、デバイスの性能は電流路を
閉じ込めるストライブ構造を採用することにより改善さ
れる。ストライプ構造は種々の利点のうちでもとりわけ
、比較的低い電流しきい値と比較的小さいビーム寸法と
を示す傾向があるという点で非閉じ込め形レーザよりも
一般に有利である。
閉じ込めるストライブ構造を採用することにより改善さ
れる。ストライプ構造は種々の利点のうちでもとりわけ
、比較的低い電流しきい値と比較的小さいビーム寸法と
を示す傾向があるという点で非閉じ込め形レーザよりも
一般に有利である。
種々の技術がストライブ構造レーザを作るためにこれま
で採用されてきた。多種のかかる方法は前記著書「ガリ
ウムヒ素技術」の第４２５〜４３０ページに記載されて
いる。これらの技術には酸化物画成ストリップと、スト
リップの外側に高抵抗の領域を形成するための陽子ボン
バードの利用と、同じ目的に向けられた多数の他の方法
とが含まれている。これらの方法は幾分異なる結果を生
み出しかつ工程の複雑さの度合で差がある。
で採用されてきた。多種のかかる方法は前記著書「ガリ
ウムヒ素技術」の第４２５〜４３０ページに記載されて
いる。これらの技術には酸化物画成ストリップと、スト
リップの外側に高抵抗の領域を形成するための陽子ボン
バードの利用と、同じ目的に向けられた多数の他の方法
とが含まれている。これらの方法は幾分異なる結果を生
み出しかつ工程の複雑さの度合で差がある。
従って半導体の中への不純物のドーピングはかかるレー
ザの製造技術の重要な分野である。
ザの製造技術の重要な分野である。
Ａ ｌＧａＡｇ／ＧａＡｓの中へのシリコンの拡散は、
埋め込まれたヘテロ接合のレーザの製造のための＾ｌＧ
ａＡｇ／ＧａＡＳｌＧａＡｇ／ＧａＡｓ格子無秩序置換
に広く適用されている（例えばケイ、メーハン（Ｋ、
Ｎｅｅｈａｎ ） 、ジェイ、エム、ブラウン（Ｊ。
埋め込まれたヘテロ接合のレーザの製造のための＾ｌＧ
ａＡｇ／ＧａＡＳｌＧａＡｇ／ＧａＡｓ格子無秩序置換
に広く適用されている（例えばケイ、メーハン（Ｋ、
Ｎｅｅｈａｎ ） 、ジェイ、エム、ブラウン（Ｊ。
Ｎ、 Ｂｒｏｗｎ） 、 ｘヌ、ホロニアク、ジュニア
（Ｎ。
（Ｎ。
Ｈｏ１ｏｎｙａｋ、Ｊｒ、） 、アール、デイ−、バー
ンハム（Ｒ，Ｄ、 Ｂｕｒｎｈａｍ） 、ティー、エル
、バオリ（Ｔ。
ンハム（Ｒ，Ｄ、 Ｂｕｒｎｈａｍ） 、ティー、エル
、バオリ（Ｔ。
Ｌ、 Ｐａｏｌｉ） 、及びダブツユ、ストライファ（
Ｗ。
Ｗ。
５ｔｒｅｉｆｅｒ）の論文、「不純物により誘発された
層状の格子無秩序置換により画成されたストライプ構造
Ａ ｌＧａＡｓ−ＧａＡｓ量子井戸へテロ構造レーザ（
Ｓｔｒｉｐｅ−ｇｅｏｍｅｔｒｙ ＡｌＧａＡｓ−Ｇａ
Ａｓ ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ １ａｓｅｒｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ｂｙ ｉ
ｍｐｕｒｉｔｙ１ｎｄｕｃｅｄ １ａ７ｅｒ ｄｉｓｏ
ｒｄｅｒｉｎｇ ） Ｊ 、アブライトフィジックスレ
ターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）、第４
４巻、第７号、１９８４年４月１日、第７００〜７０２
ページ参照）、この論文にはストライプ構造ＡｌＧａＡ
ｓ−ＧａＡｓ単一量子井戸へテロ構造レーザが記・威さ
れている。 ＧａＡｓの中へのシリコンの拡散はガリウ
ム空格子点の存在を必要とすることが知られている（例
えばマーク、イー、グレイナ（にａｒｋ Ｅ、 Ｇｒｅ
ｉｎｅｒ ） 、ジエームズ、エフ４ギポゾズ（Ｊａ＋
ｗｅｓ Ｆ、 Ｇｉｂｂｏ’ｎｓ）の論文［シリコンを
ドープされたガリウムヒ素の拡散と電気的特性（Ｄｉｆ
ｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅＳｏｆｓｉｌｉｃｏｎ−ｄｏｐｅｄ ｇａ
ｌｌｉｕ＋ｗ ａｒｓｅｎｉｄｅ） Ｊ 、ジャーナル
オブ アプライド フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ。
層状の格子無秩序置換により画成されたストライプ構造
Ａ ｌＧａＡｓ−ＧａＡｓ量子井戸へテロ構造レーザ（
Ｓｔｒｉｐｅ−ｇｅｏｍｅｔｒｙ ＡｌＧａＡｓ−Ｇａ
Ａｓ ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ １ａｓｅｒｓ ｄｅｆｉｎｅｄ ｂｙ ｉ
ｍｐｕｒｉｔｙ１ｎｄｕｃｅｄ １ａ７ｅｒ ｄｉｓｏ
ｒｄｅｒｉｎｇ ） Ｊ 、アブライトフィジックスレ
ターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、）、第４
４巻、第７号、１９８４年４月１日、第７００〜７０２
ページ参照）、この論文にはストライプ構造ＡｌＧａＡ
ｓ−ＧａＡｓ単一量子井戸へテロ構造レーザが記・威さ
れている。 ＧａＡｓの中へのシリコンの拡散はガリウ
ム空格子点の存在を必要とすることが知られている（例
えばマーク、イー、グレイナ（にａｒｋ Ｅ、 Ｇｒｅ
ｉｎｅｒ ） 、ジエームズ、エフ４ギポゾズ（Ｊａ＋
ｗｅｓ Ｆ、 Ｇｉｂｂｏ’ｎｓ）の論文［シリコンを
ドープされたガリウムヒ素の拡散と電気的特性（Ｄｉｆ
ｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅＳｏｆｓｉｌｉｃｏｎ−ｄｏｐｅｄ ｇａ
ｌｌｉｕ＋ｗ ａｒｓｅｎｉｄｅ） Ｊ 、ジャーナル
オブ アプライド フィジックス（Ｊ、 Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、 ） 、第５７（１２）号、１９８５年６月
１５日、第５１８１〜５１８７ページ参照）、空格子点
は二酸化シリコン被膜を利用することにより作られる（
例えばマーク、イー、グレイナ（）ｌａｒｋ Ｅ、 Ｇ
ｒｅｉｎｅｒ ） 、ジェームズ、エフ、ギポンズ（Ｊ
ａｍｅｓ Ｆ、 Ｇｉｂｂｏｎｓ）の論文「急速熱処理
を用いたガリウムヒ素の中へのシリコンの拡散、実験と
原型（ＤｉｆｆｕＳｉｏｎ ｏｆ ５ｉｌｉｃｏｎｉｎ
ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄａ ｕｓｉｎｇ ｒ
ａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ： Ｅ
ｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ） Ｊ 、ア
プライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ。
１５日、第５１８１〜５１８７ページ参照）、空格子点
は二酸化シリコン被膜を利用することにより作られる（
例えばマーク、イー、グレイナ（）ｌａｒｋ Ｅ、 Ｇ
ｒｅｉｎｅｒ ） 、ジェームズ、エフ、ギポンズ（Ｊ
ａｍｅｓ Ｆ、 Ｇｉｂｂｏｎｓ）の論文「急速熱処理
を用いたガリウムヒ素の中へのシリコンの拡散、実験と
原型（ＤｉｆｆｕＳｉｏｎ ｏｆ ５ｉｌｉｃｏｎｉｎ
ｇａｌｌｉｕｍ ａｒｓｅｎｉｄａ ｕｓｉｎｇ ｒ
ａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ： Ｅ
ｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ） Ｊ 、ア
プライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ。
Ｌｅｔｔ、 ） 、第４Ａ （８）巻、１９８４年４月
１５日、第７５０〜７５２ページ参照）か又はヒ素の過
圧力により作られる（例えば大村（Ｅ。
１５日、第７５０〜７５２ページ参照）か又はヒ素の過
圧力により作られる（例えば大村（Ｅ。
Ｏｍｕｒａ ） 、 ｘ ＋７クス、ニス、ウー（Ｘ、
Ｓ、 Ｗｕ）、ジー、エイ、ボーダー（Ｇ、 Ａ、
Ｖａｗｔｅｒ） 、 ｘル、コルドＬ／ ７ （Ｌ、
Ｇａ１ｄｒｅｎ） 、 イー、ツー（Ｅ。
Ｓ、 Ｗｕ）、ジー、エイ、ボーダー（Ｇ、 Ａ、
Ｖａｗｔｅｒ） 、 ｘル、コルドＬ／ ７ （Ｌ、
Ｇａ１ｄｒｅｎ） 、 イー、ツー（Ｅ。
Ｈｕ） 、及びジェイ、エル、メルフ（Ｊ、 Ｌ、にｅ
ｒｚ）の論文「密閉筒内でのスパッタシリコン被膜から
ＧａＡｓの中へのシリコンの拡散（ｃ１ｏｓｅｄ−Ｔｕ
ｂｅＤｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｏｆ ５ｉｌｉｃｏｎ ｉｎ
ＧａＡｓ Ｆｒｏｍ ５ｐｕｔｔａｒｅｄＳｉｌｉｃ
ｏｎ Ｆｉｌｍ） Ｊ 、エレクトロニクス レターズ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ） 、
１９８６年４月２４日、第２２巻、第９号、第４９６
〜４９７ページ参照）。
ｒｚ）の論文「密閉筒内でのスパッタシリコン被膜から
ＧａＡｓの中へのシリコンの拡散（ｃ１ｏｓｅｄ−Ｔｕ
ｂｅＤｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｏｆ ５ｉｌｉｃｏｎ ｉｎ
ＧａＡｓ Ｆｒｏｍ ５ｐｕｔｔａｒｅｄＳｉｌｉｃ
ｏｎ Ｆｉｌｍ） Ｊ 、エレクトロニクス レターズ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ） 、
１９８６年４月２４日、第２２巻、第９号、第４９６
〜４９７ページ参照）。
多くのデバイスへの適用のために拡散は選択的でなけれ
ばならない０例えばイオンビーム打ち込みはかかる選択
的不純物ドーピングを達成するために利用できそうに思
われるけれど、望ましくない特性がイオンビーム打ち込
みに付随することが認められている。シリコンによるビ
ーム形成は直進的でなく、種々に偏向される異なるイオ
ンの存在のためにパターン画成に不十分な結果をもたら
すおそれがある。酸化物マスキングは多数の処理段階を
必要としかつ下にある材料に影響を及ぼすおそれがある
。
ばならない０例えばイオンビーム打ち込みはかかる選択
的不純物ドーピングを達成するために利用できそうに思
われるけれど、望ましくない特性がイオンビーム打ち込
みに付随することが認められている。シリコンによるビ
ーム形成は直進的でなく、種々に偏向される異なるイオ
ンの存在のためにパターン画成に不十分な結果をもたら
すおそれがある。酸化物マスキングは多数の処理段階を
必要としかつ下にある材料に影響を及ぼすおそれがある
。
［発明が解決しようとする課題１
この発明の課題は、ｉＩ？＋記の暦題点に対処できるよ
うな半導体の中へのドーパントの選択的な拡散方法を提
供することである。
うな半導体の中へのドーパントの選択的な拡散方法を提
供することである。
［課題を解決するための手段］
この課題はこの発明に基づき、ガリウムヒ素基板の中へ
シリコンを選択的に拡散するための方法において、基板
の表面領域の選択された部分をイオンボンバードにさら
し、表面領域にシリコン源をかぶせ、基体の中へのシリ
コンの拡散を促進するように基体を処理するという段階
から成るマスク無し拡散方法により解決される。
シリコンを選択的に拡散するための方法において、基板
の表面領域の選択された部分をイオンボンバードにさら
し、表面領域にシリコン源をかぶせ、基体の中へのシリ
コンの拡散を促進するように基体を処理するという段階
から成るマスク無し拡散方法により解決される。
またこの課題はこの発明により、ガリウムヒ素の基体の
表面の選択された部分へシリコンを選択的に拡散するた
めの方法において、基体の表面の選択されなかった部分
だけをそこからヒ素を選択的に除去するためにイオンボ
ンバードにさＩ”＋Ｌ、表面にシリコン源をかぶせ、基
体中へのシリコンの侵入を促進するために基体を熱処理
するという段階から成ることを特徴とするマスク無し拡
散方法によっても解決される。
表面の選択された部分へシリコンを選択的に拡散するた
めの方法において、基体の表面の選択されなかった部分
だけをそこからヒ素を選択的に除去するためにイオンボ
ンバードにさＩ”＋Ｌ、表面にシリコン源をかぶせ、基
体中へのシリコンの侵入を促進するために基体を熱処理
するという段階から成ることを特徴とするマスク無し拡
散方法によっても解決される。
この発明によれば、基体の表面の選択されなかった部分
をイオンボンバードにさらす段階が、選択されなかった
部分をアルゴンプラズマにさらすことにより行うことが
できる。
をイオンボンバードにさらす段階が、選択されなかった
部分をアルゴンプラズマにさらすことにより行うことが
できる。
この発明によれば、アルゴンプラズマへノ選択されなか
った部分の暴露が、ガリウムの余剰を示す選択されなか
った部分をもたらすように行うことができる。
った部分の暴露が、ガリウムの余剰を示す選択されなか
った部分をもたらすように行うことができる。
この発明によれば、基体の表面の選択されなかった部分
をイオンポンハードにさらすという段階が、表面の選択
された部分上にホトレジスト層をかぶせ、一方前記表面
の選択されなかった部分にはホトレジスト層をかぶせず
、表面の選択された及び選択されなかった部分をイオン
ボンバードにさらし、その結果選択されなかった部分が
イオンボンバードにさらされ、また選択された部分がホ
トレジスト層によりイオンボンバードから有効に遮蔽さ
れ、ホトレジスト層を除去し、前記表面にシリコン源を
かぶせる、ということから構成する二とができる。
をイオンポンハードにさらすという段階が、表面の選択
された部分上にホトレジスト層をかぶせ、一方前記表面
の選択されなかった部分にはホトレジスト層をかぶせず
、表面の選択された及び選択されなかった部分をイオン
ボンバードにさらし、その結果選択されなかった部分が
イオンボンバードにさらされ、また選択された部分がホ
トレジスト層によりイオンボンバードから有効に遮蔽さ
れ、ホトレジスト層を除去し、前記表面にシリコン源を
かぶせる、ということから構成する二とができる。
この発明によれば、イオンボンバードへ基体の表面の選
択されなかった部分をさらすという段階が、選択されな
かった部分上だけに衝突するように、かつ表面の選択さ
れた部分をイオンボンバードにほぼさらさずに残すよう
に、イオンのビームを制限することから構成することが
できる。
択されなかった部分をさらすという段階が、選択されな
かった部分上だけに衝突するように、かつ表面の選択さ
れた部分をイオンボンバードにほぼさらさずに残すよう
に、イオンのビームを制限することから構成することが
できる。
この発明によれば、前記表面領域にシリコン源をかぶせ
るという段階が、表面領域にシリコンの層をかぶせ、シ
リコンの層上に二酸化シリコンの層をかぶせるというこ
とから構成することができる。
るという段階が、表面領域にシリコンの層をかぶせ、シ
リコンの層上に二酸化シリコンの層をかぶせるというこ
とから構成することができる。
この発明によれば、表面領域にシリコン源をかぶせると
いう段階が１表面領域にシリコンの層をかぶせ、ヒ素を
作用させるということから構成することができる。
いう段階が１表面領域にシリコンの層をかぶせ、ヒ素を
作用させるということから構成することができる。
この発明によれば、シリコンの層がヒ素を含むことがで
きる。
きる。
この発明によれば、表面の選択された部分が半導体デバ
イスのパターンを形成するように選択することができる
。
イスのパターンを形成するように選択することができる
。
この発明によれば、半導体デバイスをレーザとすること
ができる。
ができる。
［実施例］
次にこの発明に基づく拡散方法の複数の実施例を示す図
面により、この発明の詳細な説明する。
面により、この発明の詳細な説明する。
図面は模式的に尺度によらず示されている。
第１図に示す実施例では、符号１０は断面で示されたガ
リウムヒ素の半絶縁性基体又は基板である。基板１０は
孔１４をその中に有するホトレジストの層１２で覆われ
ている。アルゴンイオンビーム源１６が符号１８として
第１図に略示されたアルゴンプラズマを供給する。アル
ゴンイオンプラズマ１８はホトレジスト層１２の中の孔
１４によりプラズマにさらされた基板ｌＯの部分のスパ
ッタエツチングを引き起こす、無傷のホトレジストの層
１２により覆われた基板ｌＯの部分は、プラズマ１８に
よるスパッタエツチングから遮蔽されている。かかるス
パッタエツチングは例えばパーキン エ）し？ （Ｐｅ
ｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ） ２４００形のスパッタリング
装置の中で容易に実施することができる。スパッタリン
グの後にホトレジスト層１２が第１６図に示すように除
去される。その後に第１Ｃ図に示すように、シリコンの
層２０が基板１０上に形成され、次にシリコン層２０が
二酸化シリコン層２２により覆われる。そしてこのサン
プルは一般に数時間熱処理され、その後二酸化シリコン
層２２とシリコン層２０とが除去される。基板１０の中
へのシリコンの拡散がほとんど専らホトレジスト層１２
により遮蔽されていた領域内で起こること、スパッタエ
ツチングを受けた領域では基板ｌＯの中へのシリコンの
拡散が実際上起こらないということが見出された。従っ
てガリウムヒ素の中への選択的なシリコン拡散は、イオ
ンボンバードを用いたガリウムヒ素表面の選択的変態に
より達成される。ガリウムヒ素の中へのシリコンの拡散
を起こさせようと意図する領域は、ホトレジストの層１
２により保護されるだけでよい、それにより、既存の半
導体構造への有害な効果を有するおそれのある酸化物マ
スキングなどに対する必要性が回避される。
リウムヒ素の半絶縁性基体又は基板である。基板１０は
孔１４をその中に有するホトレジストの層１２で覆われ
ている。アルゴンイオンビーム源１６が符号１８として
第１図に略示されたアルゴンプラズマを供給する。アル
ゴンイオンプラズマ１８はホトレジスト層１２の中の孔
１４によりプラズマにさらされた基板ｌＯの部分のスパ
ッタエツチングを引き起こす、無傷のホトレジストの層
１２により覆われた基板ｌＯの部分は、プラズマ１８に
よるスパッタエツチングから遮蔽されている。かかるス
パッタエツチングは例えばパーキン エ）し？ （Ｐｅ
ｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ） ２４００形のスパッタリング
装置の中で容易に実施することができる。スパッタリン
グの後にホトレジスト層１２が第１６図に示すように除
去される。その後に第１Ｃ図に示すように、シリコンの
層２０が基板１０上に形成され、次にシリコン層２０が
二酸化シリコン層２２により覆われる。そしてこのサン
プルは一般に数時間熱処理され、その後二酸化シリコン
層２２とシリコン層２０とが除去される。基板１０の中
へのシリコンの拡散がほとんど専らホトレジスト層１２
により遮蔽されていた領域内で起こること、スパッタエ
ツチングを受けた領域では基板ｌＯの中へのシリコンの
拡散が実際上起こらないということが見出された。従っ
てガリウムヒ素の中への選択的なシリコン拡散は、イオ
ンボンバードを用いたガリウムヒ素表面の選択的変態に
より達成される。ガリウムヒ素の中へのシリコンの拡散
を起こさせようと意図する領域は、ホトレジストの層１
２により保護されるだけでよい、それにより、既存の半
導体構造への有害な効果を有するおそれのある酸化物マ
スキングなどに対する必要性が回避される。
この発明に基づく方法の有効性の基礎となる理論は次の
とおりある。ガリウムヒ素の中へのシリコン拡散の機構
は前記グライナらによる１９８５年の論文の中で研究さ
れ、この論文の中にシリコンの拡散が対で起こることが
記載されている。従ってガリウムの空格子点がガリウム
ヒ素の中へのシリコンの拡散のために必要である。ガリ
ウムヒ素の中へのシリコンの拡散を促進するためにガリ
ウム空格子点を作り出すのに用いられている二つの技術
は、前記グライナらの１９８４年の論文及び前記大村ら
の論文の中に記・佐されているように、シリコン層上の
二酸化シリコン層の採用とヒ素の過圧力とである。アル
ゴンによるスパッタリングはヒ素の優先的除去によりガ
リウムに富んだ表面を作り出すことが従来の技術におい
て知られている（例えばシーシー、チャン（ｃ；ｈａｎ
ｇ、 Ｃ，Ｃ，） 、 ピー、エッチ、シトリ７ （
ｃｉｔｒｉｎ、 Ｐ、 Ｈ，）及びビー、シュワルツ（
Ｓｃｈｗａｒｔｚ、 Ｂ、）の論文、「オージェ電子分
光法及びＸ線光電子分光法によるＧａＡｓの表面の化学
的調査と表面の特徴（ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｅｐａｒ
ａｔｉｏｎｏｆ ＧａＡｓ ５ｕｒｆａｃｅｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｂｙ
Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｎｄ Ｘ−Ｒａ７
Ｐｈｏｔｏ ＥｍｉｓｓｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏ
ｐｉｅｓ） Ｊ 、バキューム サイエンステクノロジ
ー（Ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｏ、） 、１９７７
年、第１４巻、第９４３〜９５２ページ参照）。
とおりある。ガリウムヒ素の中へのシリコン拡散の機構
は前記グライナらによる１９８５年の論文の中で研究さ
れ、この論文の中にシリコンの拡散が対で起こることが
記載されている。従ってガリウムの空格子点がガリウム
ヒ素の中へのシリコンの拡散のために必要である。ガリ
ウムヒ素の中へのシリコンの拡散を促進するためにガリ
ウム空格子点を作り出すのに用いられている二つの技術
は、前記グライナらの１９８４年の論文及び前記大村ら
の論文の中に記・佐されているように、シリコン層上の
二酸化シリコン層の採用とヒ素の過圧力とである。アル
ゴンによるスパッタリングはヒ素の優先的除去によりガ
リウムに富んだ表面を作り出すことが従来の技術におい
て知られている（例えばシーシー、チャン（ｃ；ｈａｎ
ｇ、 Ｃ，Ｃ，） 、 ピー、エッチ、シトリ７ （
ｃｉｔｒｉｎ、 Ｐ、 Ｈ，）及びビー、シュワルツ（
Ｓｃｈｗａｒｔｚ、 Ｂ、）の論文、「オージェ電子分
光法及びＸ線光電子分光法によるＧａＡｓの表面の化学
的調査と表面の特徴（ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｅｐａｒ
ａｔｉｏｎｏｆ ＧａＡｓ ５ｕｒｆａｃｅｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｂｙ
Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ａｎｄ Ｘ−Ｒａ７
Ｐｈｏｔｏ ＥｍｉｓｓｉｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏ
ｐｉｅｓ） Ｊ 、バキューム サイエンステクノロジ
ー（Ｖａｃ、 Ｓｃｉ、 Ｔｅｃｈｏ、） 、１９７７
年、第１４巻、第９４３〜９５２ページ参照）。
ガリウムに富んだ表面がガリウム空格子点の生成を拒否
する傾向にあること、従ってかかるガリウムに富んだ領
域へのシリコンの拡散が妨げられる傾向にあることが確
認された。一方ではアルゴンのスパッタリングにさらさ
れなかった領域、換言すればアルゴンスパッタリングか
ら保護された領域はガリウムに富んでおらず、従ってガ
リウム空格子点の発生がそれにより抑制されず、かかる
領域の中へのシリコンの拡散が可能となる。
する傾向にあること、従ってかかるガリウムに富んだ領
域へのシリコンの拡散が妨げられる傾向にあることが確
認された。一方ではアルゴンのスパッタリングにさらさ
れなかった領域、換言すればアルゴンスパッタリングか
ら保護された領域はガリウムに富んでおらず、従ってガ
リウム空格子点の発生がそれにより抑制されず、かかる
領域の中へのシリコンの拡散が可能となる。
第２図に示す実施例では、スパッタされるべきでない領
域を遮蔽するためにホトレジスト層が利用されていない
、むしろ集束されたアルゴンイオンビーム源１６’ が
、基板１０上の選択された領域をスパッタエツチングす
るように制限されたビーム１８１ を提供するために
利用され、一方他の領域はほぼ影響を受けないままで残
る。従ってこの方法は除去すべきホトレジスト層が存在
しないという点を除いては第１図の方法と本質的に同じ
である。
域を遮蔽するためにホトレジスト層が利用されていない
、むしろ集束されたアルゴンイオンビーム源１６’ が
、基板１０上の選択された領域をスパッタエツチングす
るように制限されたビーム１８１ を提供するために
利用され、一方他の領域はほぼ影響を受けないままで残
る。従ってこの方法は除去すべきホトレジスト層が存在
しないという点を除いては第１図の方法と本質的に同じ
である。
第３図の実施例では、第３Ａ図及び第３Ｂ図の段階はそ
れぞれ第１Ａ図及び第１６図に示す段階と同一である。
れぞれ第１Ａ図及び第１６図に示す段階と同一である。
しかしながら第３Ｃ図の段階では、第１Ｃ図で行われた
段階とは異なって二酸化シリコン層が利用されない、そ
の代わりに、例えＩｆ １気圧の圧力のもとでの周囲ガ
スの形で、又はシリコン層２０のヒ素ドーピングの形で
ヒ素が加えられる。適当な熱処理により、アルゴンイオ
ンスパッタ又はボンバードから遮蔽された部分の中へシ
リコンが拡散する。
段階とは異なって二酸化シリコン層が利用されない、そ
の代わりに、例えＩｆ １気圧の圧力のもとでの周囲ガ
スの形で、又はシリコン層２０のヒ素ドーピングの形で
ヒ素が加えられる。適当な熱処理により、アルゴンイオ
ンスパッタ又はボンバードから遮蔽された部分の中へシ
リコンが拡散する。
第４図に示す実施例では、第４Ａ図の段階は第２Ａ図の
段階と同一である。しかしながら第４Ｂ図の段階は第２
Ｂ図の段階とは異なって二酸化シリコンを利用せず、む
しろ基板１０の中へのシリコンの拡散をもたらすために
、第３Ｃ図の段階に関して説明した方法でヒ素を使用す
る。
段階と同一である。しかしながら第４Ｂ図の段階は第２
Ｂ図の段階とは異なって二酸化シリコンを利用せず、む
しろ基板１０の中へのシリコンの拡散をもたらすために
、第３Ｃ図の段階に関して説明した方法でヒ素を使用す
る。
この発明を複数の実施例により説明したけれど、当業者
にとって明らかな考え得る修正案が存在し、それにより
特許請求の範囲により規定されたこの発明の範囲から逸
脱することなくこの発明の方法を修正することができる
。
にとって明らかな考え得る修正案が存在し、それにより
特許請求の範囲により規定されたこの発明の範囲から逸
脱することなくこの発明の方法を修正することができる
。
第１図ないし第４図はそれぞれこの発明に基づくマスク
無し拡散方法の異なる実施例の説明図である。 １０・・・ガリウムヒ素基体 １２・・・ホトレジスト層 １４・・・孔 １６．１６１・・・アルゴンイオンビーム源１８．１８
１ ・・・アルゴンプラズマ２０．２０’ ・・・シリ
コン層 ２２・・・二醜化シリコン ＦＩＧ。 １Ａ ＦＩＧ、１６ ＦＩＧ。 Ｃ ＦＩＧ。 Ａ ＦＩＧ。 Ｂ ＦＩＧ。 Ａ ＦＩＧ、３Ｂ ＦＩＧ。 Ｃ ＦＩＧ。 Ａ
無し拡散方法の異なる実施例の説明図である。 １０・・・ガリウムヒ素基体 １２・・・ホトレジスト層 １４・・・孔 １６．１６１・・・アルゴンイオンビーム源１８．１８
１ ・・・アルゴンプラズマ２０．２０’ ・・・シリ
コン層 ２２・・・二醜化シリコン ＦＩＧ。 １Ａ ＦＩＧ、１６ ＦＩＧ。 Ｃ ＦＩＧ。 Ａ ＦＩＧ。 Ｂ ＦＩＧ。 Ａ ＦＩＧ、３Ｂ ＦＩＧ。 Ｃ ＦＩＧ。 Ａ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ガリウムヒ素の基体の表面の選択された部分へシリ
コンを選択的に拡散するための方法において、 （ａ）前記基体の前記表面の選択されなかった部分をそ
こからヒ素を選択的に除去するためにイオンボンバード
にさらし、 （ｂ）前記表面にシリコン源をかぶせ、 （ｃ）基体中へのシリコンの侵入を促進するために前記
基体を熱処理する という段階から成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 ２）前記基体の前記表面の前記選択されなかった部分を
イオンボンバードにさらす前記段階が、前記選択されな
かった部分をアルゴンプラズマにさらすことにより行わ
れることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３）前記アルゴンプラズマへの前記選択されなかった部
分の前記暴露が、ガリウムの余剰を 示す前記選択され
なかった部分をもたらすように行われることを特徴とす
る請求項２記載の方法。 ４）前記基体の前記表面の前記選択されなかった部分を
イオンボンバードにさらすという前 記段階が、 （ａ）前記表面の前記選択された部分上にホトレジスト
層をかぶせ、一方前記表面の前記選択されなかった部分
には前記ホトレジスト層をかぶせず、 （ｂ）前記表面の前記選択された及び選択されなかった
部分を前記イオンボンバードにさらし、その結果前記選
択されなかった部分がイオンボンバードにさらされ、ま
た前記選択された部分が前記ホトレジスト層によりイオ
ンボンバードから有効に遮蔽され、 （ｃ）前記ホトレジスト層を除去し、 （ｄ）前記表面にシリコン源をかぶせ、 （ｅ）前記基体へのシリコンの拡散を促進するためにガ
リウムヒ素の前記基体を熱処理するということから成る
ことを特徴とする請求項３記載の方法。 ５）イオンボンバードへ前記基体の前記表面の前記選択
されなかった部分をさらすという前記段階が、前記選択
されなかった部分上だけに衝突するように、かつ前記表
面の前記選択された部分をイオンボンバードにほぼさら
さずに残すように、イオンのビームを制限することから
成ることを特徴とする請求項３記載の方法。 ６）前記表面領域にシリコン源をかぶせるという前記段
階が、 （ａ）前記表面領域にシリコンの層をかぶせ、（ｂ）シ
リコンの前記層上に二酸化シリコンの層をかぶせる ということから成ることを特徴とする請求項１記載の方
法。 ７）前記表面領域にシリコン源をかぶせるという前記段
階が、前記表面領域にシリコンの層をかぶせるというこ
とから成ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ８）熱処理の前記段階がガリウムヒ素の前記基体へヒ素
蒸気を作用させることから成ることを特徴とする請求項
７記載の方法。 ９）前記ヒ素蒸気が圧力のもとに作用させられることを
特徴とする請求項８記載の方法。 １０）前記シリコンの層がヒ素を含むことを特徴とする
請求項７記載の方法。 １１）前記表面の前記選択された部分が半導体デバイス
のパターンを形成するように選択されていることを特徴
とする請求項１記載の方 法。 １２）前記表面の前記選択された部分が半導体デバイス
のパターンを形成するように選択されていることを特徴
とする請求項８記載の方 法。 １３）前記半導体デバイスがレーザであることを特徴と
する請求項１１記載の方法。 １４）前記半導体デバイスがレーザであることを特徴と
する請求項１２記載の方法。 １５）ガリウムヒ素基板の第１の部分の中へシリコンを
選択的に拡散するための方法におい て、 （ａ）前記基板の第２の部分をアルゴンイオンプラズマ
にさらし、 （ｂ）前記基板にシリコン源をかぶせ、 （ｃ）前記基板を熱処理する という段階から成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 １６）ガリウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープ
された第１の領域とシリコンをほぼ ドープされていない第２の領域とを形成するように、ガ
リウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープするため
の方法において、 （ａ）前記第１の領域上にホトレジスト層をかぶせ、 （ｂ）前記第２の領域からヒ素を選択的に除去し、それ
により第２の領域の中にガリウムの過剰が残るように、
前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域をアルゴンプラズ
マにさらし、前記第１の領域は前記ホトレジスト層によ
り前記アルゴンプラズマからほぼ遮蔽され、 （ｃ）前記ホトレジスト層を除去し、 （ｄ）前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域へシリコン
の層をかぶせ、 （ｅ）前記シリコンの層に二酸化シリコンの層をかぶせ
、 （ｆ）前記第１の領域の中にガリウムの空格子点を作り
出しかつ第１の領域の中でシリコンの移動を引き起こす
ように、前記ガリウムヒ素基体を熱処理する ということから成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 １７）ガリウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープ
された第１の領域とシリコンをほぼ ドープされていない第２の領域とを形成するように、ガ
リウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープするため
の方法において、 （ａ）前記第１の領域上にホトレジスト層をかぶせ、 （ｂ）前記第２の領域からヒ素を選択的に除去し、それ
により第２の領域の中にガリウムの過剰が残るように、
前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域をアルゴンプラズ
マにさらし、前記第１の領域は前記ホトレジスト層によ
り前記アルゴンプラズマからほぼ遮蔽され、 （ｃ）前記ホトレジスト層を除去し、 （ｄ）前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域へシリコン
の層をかぶせ、 （ｆ）前記第１の領域の中にガリウムの空格子点を作り
出しかつ第１の領域の中でシリコンの移動を引き起こす
ように、ヒ素蒸気雰囲気の中で前記ガリウムヒ素基体を
熱処理する ということから成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 １８）ガリウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープ
された第１の領域とシリコンをほぼ ドープされていない第２の領域とを形成するように、ガ
リウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープするため
の方法において、 （ａ）前記第１の領域上にホトレジスト層をかぶせ、 （ｂ）前記第２の領域からヒ素を選択的に除去し、それ
により第２の領域の中にガリウムの過剰が残るように、
前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域をアルゴンプラズ
マにさらし、前記第１の領域は前記ホトレジスト層によ
り前記アルゴンプラズマからほぼ遮蔽され、 （ｃ）前記ホトレジスト層を除去し、 （ｄ）前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域へヒ素をド
ープされたシリコンの層をかぶせ、（ｆ）前記第１の領
域の中にガリウムの空格子点を作り出しかつ第１の領域
の中でシリコンの移動を引き起こすように、前記ガリウ
ムヒ素基体を熱処理する ということから成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 １９）ガリウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープ
された第１の領域とシリコンをほぼ ドープされていない第２の領域とを形成するように、ガ
リウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープするため
の方法において、 （ａ）前記第１の領域をほぼ避けて前記第２の領域から
ヒ素を選択的に除去し、それにより第２の領域にガリウ
ムの過剰が残るように、集束されたアルゴンプラズマを
前記第２の領域に注ぎ、 （ｂ）前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域へシリコン
の層をかぶせ、 （ｃ）前記第１の領域の中にガリウムの空格子点を作り
出しかつ第１の領域の中でシリコンの移動を引き起こす
ように、ヒ素蒸気雰囲気の中で前記ガリウムヒ素基体を
熱処理する ということから成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 ２０）ガリウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープ
された第１の領域とシリコンをほぼ ドープされていない第２の領域とを形成するように、ガ
リウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープするため
の方法において、 （ａ）前記第１の領域をほぼ避けて前記第２の領域から
ヒ素を選択的に除去し、それにより第２の領域にガリウ
ムの過剰が残るように、集束されたアルゴンプラズマを
前記第２の領域に注ぎ、 （ｂ）前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域へヒ素をド
ープされたシリコンの層をかぶせ、（ｃ）前記第１の領
域の中にガリウムの空格子点を作り出しかつ第１の領域
の中でシリコンの移動を引き起こすように、前記ガリウ
ムヒ素基体を熱処理する ということから成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 ２１）ガリウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープ
された第１の領域とシリコンをほぼ ドープされていない第２の領域とを形成するように、ガ
リウムヒ素基体の表面領域にシリコンをドープするため
の方法において、 （ａ）前記第１の領域をほぼ避けて前記第２の領域から
ヒ素を選択的に除去し、それにより第２の領域にガリウ
ムの過剰が残るように、集束されたアルゴンプラズマを
前記第２の領域に注ぎ、 （ｂ）前記ガリウムヒ素基体の前記表面領域へシリコン
の層をかぶせ、 （ｃ）前記シリコンの層に二酸化シリコンの層をかぶせ
、 （ｄ）前記第１の領域の中にガリウムの空格子点を作り
出しかつ第１の領域の中でシリコンの移動を引き起こす
ように、前記ガリウムヒ素基体を熱処理する ということから成ることを特徴とするマスク無し拡散方
法。 ２２）ガリウムヒ素基体から成り、この基体がその表面
領域の中へシリコンをドープすることにより形成された
接合を有し、前記接合のシリコンをドープされた第１の
領域とシリコンをほぼドープされていない第２の領域と
を形成するようにされた半導体デバイスにおい て、前記半導体デバイスが、 （ａ）前記第２の領域からヒ素を除去するためにこの領
域をイオンボンバードにさらし、 （ｂ）前記表面領域にシリコン源をかぶせ、（ｃ）前記
基体の中へのシリコンの注入を促進するために前記基体
を熱処理する という工程により作られることを特徴とする半導体デバ
イス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US22464888A | 1988-07-27 | 1988-07-27 | |
| US224648 | 1988-07-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274030A true JPH0274030A (ja) | 1990-03-14 |
Family
ID=22841556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1190364A Pending JPH0274030A (ja) | 1988-07-27 | 1989-07-21 | マスク無し拡散方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0352737A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0274030A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4523961A (en) * | 1982-11-12 | 1985-06-18 | At&T Bell Laboratories | Method of improving current confinement in semiconductor lasers by inert ion bombardment |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP1190364A patent/JPH0274030A/ja active Pending
- 1989-07-25 EP EP19890113696 patent/EP0352737A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0352737A2 (en) | 1990-01-31 |
| EP0352737A3 (en) | 1991-02-13 |
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