JPH042119A - 不純物拡散方法 - Google Patents
不純物拡散方法Info
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- JPH042119A JPH042119A JP2102637A JP10263790A JPH042119A JP H042119 A JPH042119 A JP H042119A JP 2102637 A JP2102637 A JP 2102637A JP 10263790 A JP10263790 A JP 10263790A JP H042119 A JPH042119 A JP H042119A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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〕
本発明は、不純物拡散方法に関し、特に■−■族化合物
半導体に亜鉛元素を固相拡散する方法の改良に関するも
のである。
半導体に亜鉛元素を固相拡散する方法の改良に関するも
のである。
化合物半導体を用いて製造されるフォトダイオード、半
導体レーザ等の光デバイスにおいて、重要な技術のひと
つに不純物拡散技術があり、そしてInP系の半導体材
料に不純物Znを拡散させ、P型半導体領域を得る方法
に気相拡散法や固相拡散法が用いられている。
導体レーザ等の光デバイスにおいて、重要な技術のひと
つに不純物拡散技術があり、そしてInP系の半導体材
料に不純物Znを拡散させ、P型半導体領域を得る方法
に気相拡散法や固相拡散法が用いられている。
上記気相拡散法は、例えば特開昭63−20878号公
報に示されるように、基板上に拡散防止膜を選択的に形
成し、該基板を拡散不純物とともに真空容器内に封入し
、熱処理により拡散を行う方法である。
報に示されるように、基板上に拡散防止膜を選択的に形
成し、該基板を拡散不純物とともに真空容器内に封入し
、熱処理により拡散を行う方法である。
また固相拡散法は、拡散しようとする半導体表面に不純
物あるいは不純物を含む化合物等をスパッタあるいは電
子ビーム蒸着法等によって薄膜状に形成し、その膜から
半導体中に不純物を供給し拡散させる方法である(特開
昭62−98721号公報参照)。
物あるいは不純物を含む化合物等をスパッタあるいは電
子ビーム蒸着法等によって薄膜状に形成し、その膜から
半導体中に不純物を供給し拡散させる方法である(特開
昭62−98721号公報参照)。
以下InP基板にZnを固相拡散する方法を第2図(a
)を用いて説明する。
)を用いて説明する。
まず半絶縁性のInP基板1上に拡散源層としてのZn
Oスパッタ膜3を1500λ程度の厚さに形成する。続
いてS iOzスパッタ膜4を1000λ程度の厚さに
形成する。その後1気圧程度のN2雰囲気中で550°
Cで1時間拡散を行う。
Oスパッタ膜3を1500λ程度の厚さに形成する。続
いてS iOzスパッタ膜4を1000λ程度の厚さに
形成する。その後1気圧程度のN2雰囲気中で550°
Cで1時間拡散を行う。
ここでSiO□膜4を形成しているのは、熱処理の際拡
散源のスパッタ膜3からZnが逃げてい(のを防止する
ためである。
散源のスパッタ膜3からZnが逃げてい(のを防止する
ためである。
また第2図ら)はこの固相拡散技術によって、InP基
板1中に不純物Znを拡散させた時のキャリア濃度のデ
プスプロファイルを示している。
板1中に不純物Znを拡散させた時のキャリア濃度のデ
プスプロファイルを示している。
このプロファイルでは、表面でのキャリア濃度は約10
180.、−2であるが、キャリア濃度は深さ方向に急
激に減少しており、表面から約8μmの深さで緩やかな
濃度勾配の拡散フロントを持っている。また、拡散後の
InP表面は多数の荒れが観測された。さらに拡散温度
を上げ570°Cで拡散を行うと、キャリア濃度は55
0°Cのときとほぼ同じであり、表面荒れはさらに進行
することが認められた。
180.、−2であるが、キャリア濃度は深さ方向に急
激に減少しており、表面から約8μmの深さで緩やかな
濃度勾配の拡散フロントを持っている。また、拡散後の
InP表面は多数の荒れが観測された。さらに拡散温度
を上げ570°Cで拡散を行うと、キャリア濃度は55
0°Cのときとほぼ同じであり、表面荒れはさらに進行
することが認められた。
[発明が解決しようとする課題]
このように従来の固相拡散技術によってInP中にZn
を拡散させる方法では、表面近傍でのみキャリア濃度が
高く、濃度分布は深さ方向に急激に減少する不均一な分
布となり、しかも表面が著しく荒れるというデバイス作
製用プロセスとしては極めて不都合な問題があった。さ
らに拡散温度を上げてもキャリア濃度は上がらず、10
”cm−”以上の高キャリア濃度を得ることは困難で
あった。
を拡散させる方法では、表面近傍でのみキャリア濃度が
高く、濃度分布は深さ方向に急激に減少する不均一な分
布となり、しかも表面が著しく荒れるというデバイス作
製用プロセスとしては極めて不都合な問題があった。さ
らに拡散温度を上げてもキャリア濃度は上がらず、10
”cm−”以上の高キャリア濃度を得ることは困難で
あった。
本発明は以上のような従来の問題点を解消するためにな
されたもので、拡散後の表面荒れを無くし、デバイス作
製用のプロセスとして適用可能にすることができ、また
、半導体材料表面部でのキャリア濃度が10 ”cm−
3以上と高くかつキャリア濃度分布が均一であり、しか
も半導体材料内部での拡散フロントが急峻である拡散デ
プスプロファイルを得ることができる不純物拡散方法を
得ることを目的とする。
されたもので、拡散後の表面荒れを無くし、デバイス作
製用のプロセスとして適用可能にすることができ、また
、半導体材料表面部でのキャリア濃度が10 ”cm−
3以上と高くかつキャリア濃度分布が均一であり、しか
も半導体材料内部での拡散フロントが急峻である拡散デ
プスプロファイルを得ることができる不純物拡散方法を
得ることを目的とする。
本件発明者は、不純物拡散方法では、InP表面に直接
拡散源となるZnO膜を形成した場合、拡散中、表面の
リン(P)と亜鉛(Zn)が合金反応を起こしZn、P
2が形成され、この合金化が表面荒れとして観測され、
また上記表面での合金化がInP中へのZnの拡散の障
害となっていることを見出した。
拡散源となるZnO膜を形成した場合、拡散中、表面の
リン(P)と亜鉛(Zn)が合金反応を起こしZn、P
2が形成され、この合金化が表面荒れとして観測され、
また上記表面での合金化がInP中へのZnの拡散の障
害となっていることを見出した。
そこで、本発明に係る不純物拡散方法は、化合物半導体
材料に不純物を拡散する際、上記化合物半導体の構成元
素のうち上記不純物と合金反応する元素を含まない第1
の半導体層を上記化合物半導体材料表面に形成し、該第
1の半導体層を上記不純物を含む第2の半導体層で被覆
し、その後熱処理を行うようにしたものである。
材料に不純物を拡散する際、上記化合物半導体の構成元
素のうち上記不純物と合金反応する元素を含まない第1
の半導体層を上記化合物半導体材料表面に形成し、該第
1の半導体層を上記不純物を含む第2の半導体層で被覆
し、その後熱処理を行うようにしたものである。
本発明においては、固相拡散を行う際、化合物半導体材
料上に、該半導体材料の構成元素と合金反応を起こす拡
散不純物を含まない半導体層を形成し、該半導体層上に
拡散源層を形成するようにしたから、化合物半導体材料
と接触する半導体層の不純物濃度が低くなり、上記合金
反応が大きく抑制され、表面の荒れをなくすことができ
る。また上記合金反応の抑制により、不純物の半導体材
料への拡散が促進されることとなり、これにより該半導
体材料表面部でのキャリア濃度を高くかつ均一にでき、
さらに半導体材料の内部で急峻な拡散フロントを得るこ
とができる。
料上に、該半導体材料の構成元素と合金反応を起こす拡
散不純物を含まない半導体層を形成し、該半導体層上に
拡散源層を形成するようにしたから、化合物半導体材料
と接触する半導体層の不純物濃度が低くなり、上記合金
反応が大きく抑制され、表面の荒れをなくすことができ
る。また上記合金反応の抑制により、不純物の半導体材
料への拡散が促進されることとなり、これにより該半導
体材料表面部でのキャリア濃度を高くかつ均一にでき、
さらに半導体材料の内部で急峻な拡散フロントを得るこ
とができる。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図(a)は、本発明の一実施例による不純物拡散方
法を説明するための図であり、図において第2図と同一
符号は同一または相当部分を示し、2は絶縁性のInP
半導体基板1上に形成されたInGaAs層で、該I
nGaAs層2上には、拡散源となるZnOスパッタ膜
3及びSin、膜4が順次形成されている。
法を説明するための図であり、図において第2図と同一
符号は同一または相当部分を示し、2は絶縁性のInP
半導体基板1上に形成されたInGaAs層で、該I
nGaAs層2上には、拡散源となるZnOスパッタ膜
3及びSin、膜4が順次形成されている。
次に固相拡散方法について説明する。
半絶縁性のInP基板1上に有機金属気相成長法(MO
CvD)あるいは液相成長法(LPE)等によって、I
nGaAs層2を厚さ0.8μm程度成長する。続い
てこのInGaAs層2上に拡散源となるZnOスパッ
タ膜3を厚さ1500人程度成長し、さらにSiO□ス
パッタ膜4を厚さ1000人程度成長する。その後、6
00°C1気圧のN2雰囲気中で1時間拡散を行うや 第1図(b)は上記固相拡散方法によって、InP基板
l中に不純物Znを固相拡散した時のキャリア濃度のデ
プスプロファイルを示しており、横軸にInP基板表面
からの拡散深さ、樅軸にキャリア濃度をとっている。
CvD)あるいは液相成長法(LPE)等によって、I
nGaAs層2を厚さ0.8μm程度成長する。続い
てこのInGaAs層2上に拡散源となるZnOスパッ
タ膜3を厚さ1500人程度成長し、さらにSiO□ス
パッタ膜4を厚さ1000人程度成長する。その後、6
00°C1気圧のN2雰囲気中で1時間拡散を行うや 第1図(b)は上記固相拡散方法によって、InP基板
l中に不純物Znを固相拡散した時のキャリア濃度のデ
プスプロファイルを示しており、横軸にInP基板表面
からの拡散深さ、樅軸にキャリア濃度をとっている。
表面から約8μmの深さまでキャリア濃度が約2 X
10 ”c+++−’の均一な分布をしており、約10
μmの深さで急峻な拡散フロントが見られる。急峻な拡
散フロントはデバイス作製上有利となる。
10 ”c+++−’の均一な分布をしており、約10
μmの深さで急峻な拡散フロントが見られる。急峻な拡
散フロントはデバイス作製上有利となる。
さらに拡散後のInP基板1表面には全くの荒れは見ら
れない。これはInP基板1上にInGaAs7i1を
挿入したことにより、拡散不純物Znと基板の構成元素
Pの合金化が抑えられ、ZnがInP中に拡散し易くな
ったためである。
れない。これはInP基板1上にInGaAs7i1を
挿入したことにより、拡散不純物Znと基板の構成元素
Pの合金化が抑えられ、ZnがInP中に拡散し易くな
ったためである。
第3図は上記固相拡散技術を用いて製造した半導体レー
ザを示しており、図中30は半導体レーザで、InP基
板31上にn形InPクラッド層32.1nCyaAs
PnGaAsP活性nPクラッド層34が順次形成しで
ある。また該1nPクラッド層34上には、Zn不純物
と合金反応するPを含まないI nGaAs層35が形
成してあり、拡散領域36は、該InCyaAsnGa
As層35上散源層(図示せず)からのZn不純物の拡
散により形成されている。なお37及び38はそれぞれ
p電極及びn電極である。
ザを示しており、図中30は半導体レーザで、InP基
板31上にn形InPクラッド層32.1nCyaAs
PnGaAsP活性nPクラッド層34が順次形成しで
ある。また該1nPクラッド層34上には、Zn不純物
と合金反応するPを含まないI nGaAs層35が形
成してあり、拡散領域36は、該InCyaAsnGa
As層35上散源層(図示せず)からのZn不純物の拡
散により形成されている。なお37及び38はそれぞれ
p電極及びn電極である。
この場合、Zn拡散層表面での不純物濃度が高くかつ均
一であるためp電極37とInPクラッド層34との間
で良好なオーミックコンタクトをとることができる。
一であるためp電極37とInPクラッド層34との間
で良好なオーミックコンタクトをとることができる。
また本実施例の固相拡散法では急峻な拡散フロントが得
られるため、これを半導体レーザの導波路の形成に用い
た場合、光の閉じ込めを効果的に行うことができる。
られるため、これを半導体レーザの導波路の形成に用い
た場合、光の閉じ込めを効果的に行うことができる。
第4図は上記固相拡散技術を用いて製造したホトダイオ
ードを示しており、40はホトダイオードで、InP基
板41上にn形1nP層42.n形1nCyaAs層4
3.及びn形InP層44が形成しである。また該In
P層4層上4上、Zn不純物と合金反応するPを含まな
いInGaAs層45が形成してあり、拡散領域46は
、該InGaAs層45上に形成した拡散源層(図示せ
ず)からのZn不純物の拡散により形成されている。
ードを示しており、40はホトダイオードで、InP基
板41上にn形1nP層42.n形1nCyaAs層4
3.及びn形InP層44が形成しである。また該In
P層4層上4上、Zn不純物と合金反応するPを含まな
いInGaAs層45が形成してあり、拡散領域46は
、該InGaAs層45上に形成した拡散源層(図示せ
ず)からのZn不純物の拡散により形成されている。
なお、47は絶縁膜、48.49は電極である。
この場合、不純物濃度が高(均一であることから、良好
なオーミック電極を容易に形成でき、拡散フロントが急
峻であるため、PN接合部の位置を正確に制御すること
ができる。
なオーミック電極を容易に形成でき、拡散フロントが急
峻であるため、PN接合部の位置を正確に制御すること
ができる。
このように本実施例では、リンを構成元素として含むI
nP層表面を、リンを構成元素として含まないI nG
aAs層で被覆し、該I nGaAs層上に上記不純物
Znを含む拡散源ZnO層を形成し、熱処理によりZn
を上記InP層に拡散するようにしたので、InP層と
接触する半導体層の不純物濃度が低くなり、上記合金反
応が大きく抑制され、表面の荒れをなくすことができる
。また上記合金反応の抑制により、Zn不純物のInP
層への拡散が促進されることとなり、これにより該In
P層表面部でのキャリア濃度を高くかつ均一にでき、さ
らにInP層の内部でゑ、峻な拡散フロントを得ること
ができる。
nP層表面を、リンを構成元素として含まないI nG
aAs層で被覆し、該I nGaAs層上に上記不純物
Znを含む拡散源ZnO層を形成し、熱処理によりZn
を上記InP層に拡散するようにしたので、InP層と
接触する半導体層の不純物濃度が低くなり、上記合金反
応が大きく抑制され、表面の荒れをなくすことができる
。また上記合金反応の抑制により、Zn不純物のInP
層への拡散が促進されることとなり、これにより該In
P層表面部でのキャリア濃度を高くかつ均一にでき、さ
らにInP層の内部でゑ、峻な拡散フロントを得ること
ができる。
なお、上記実施例ではInP中への拡散について説明し
たが、これはリンを含む三元あるいは四元の化合物半導
体、例えばInCaP、InCaAsP等にも適用でき
る。要するに、拡散源層とInP層、との間に挿入した
層は、その組成に亜鉛と合金反応するリンを含んでいな
ければ良く、その膜厚も制限されない。
たが、これはリンを含む三元あるいは四元の化合物半導
体、例えばInCaP、InCaAsP等にも適用でき
る。要するに、拡散源層とInP層、との間に挿入した
層は、その組成に亜鉛と合金反応するリンを含んでいな
ければ良く、その膜厚も制限されない。
さらに、Znを拡散する半導体層は、リンを構成元素と
して含む半導体層に限られるものではなく、例えばA/
! I nGaAs等のアルミニウムを構成元素とする
化合物半導体層であってもよい。
して含む半導体層に限られるものではなく、例えばA/
! I nGaAs等のアルミニウムを構成元素とする
化合物半導体層であってもよい。
この場合、A!とZnや0が反応することとなるので、
上記化合物半導体層表面をアミニウムを構成元素として
含まない半導体層、例えばInGaAs層で被覆し、そ
の後熱処理を行って拡散する。
上記化合物半導体層表面をアミニウムを構成元素として
含まない半導体層、例えばInGaAs層で被覆し、そ
の後熱処理を行って拡散する。
これにより、上記反応を抑制することができ、上記実施
例と同様の効果が得られる。
例と同様の効果が得られる。
以上のように本発明に係る不純物拡散方法によれば、化
合物半導体材料に不純物を拡散する際、上記化合物半導
体の構成元素のうち上記不純物と合金反応する元素を含
まない第1の半導体層を上記化合物半導体材料表面に形
成し、該第1の半導体層を上記不純物を含む第2の半導
体層で被覆し、その後熱処理を行うようにしたので、拡
散後の表面荒れが無< 10 ”cm−’以上のキャリ
ア濃度を得ることができるとともに、拡散フロントの急
峻なプロファイルを得ることができ、半導体レーザやフ
ォトダイオード等のデバイスに適用することが可能であ
る。
合物半導体材料に不純物を拡散する際、上記化合物半導
体の構成元素のうち上記不純物と合金反応する元素を含
まない第1の半導体層を上記化合物半導体材料表面に形
成し、該第1の半導体層を上記不純物を含む第2の半導
体層で被覆し、その後熱処理を行うようにしたので、拡
散後の表面荒れが無< 10 ”cm−’以上のキャリ
ア濃度を得ることができるとともに、拡散フロントの急
峻なプロファイルを得ることができ、半導体レーザやフ
ォトダイオード等のデバイスに適用することが可能であ
る。
第1図は本発明の一実施例による不純物拡散方法を説明
するための図、第2図は従来の不純物拡散方法を説明す
るための図、第3図及び第4図はそれぞれ本発明の不純
物拡散方法を用いて作製した半導体レーザ及びホトダイ
オードの構造を示す断面図である。 1−・・I n P基板、2− I n G a A
s層、3−ZnO層、4=SiOg層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
するための図、第2図は従来の不純物拡散方法を説明す
るための図、第3図及び第4図はそれぞれ本発明の不純
物拡散方法を用いて作製した半導体レーザ及びホトダイ
オードの構造を示す断面図である。 1−・・I n P基板、2− I n G a A
s層、3−ZnO層、4=SiOg層。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)化合物半導体材料に不純物を拡散する方法におい
て、 上記化合物半導体の構成元素のうち上記不純物と合金反
応する元素を含まない第1の半導体層を上記化合物半導
体材料表面に形成する第1の工程と、 上記第1の半導体層を上記不純物を含む第2の半導体層
で被覆し、その後熱処理により上記不純物を拡散する第
2の工程とを含むことを特徴とする不純物拡散方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102637A JP2566661B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 不純物拡散方法 |
| US07/596,542 US5122478A (en) | 1990-04-18 | 1990-10-11 | Impurity diffusion method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102637A JP2566661B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 不純物拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042119A true JPH042119A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2566661B2 JP2566661B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=14332759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102637A Expired - Lifetime JP2566661B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 不純物拡散方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122478A (ja) |
| JP (1) | JP2566661B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2786952B2 (ja) * | 1991-02-27 | 1998-08-13 | 株式会社豊田中央研究所 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| SE511314C2 (sv) * | 1997-02-07 | 1999-09-06 | Ericsson Telefon Ab L M | Framställning av heterobipolär transistor och laserdiod på samma substrat |
| JP4172184B2 (ja) * | 2002-02-26 | 2008-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板への亜鉛拡散方法、半導体基板の加熱方法。 |
| DE102004026231B4 (de) * | 2004-05-28 | 2019-01-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Bereichs mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit innerhalb einer Halbleiterschicht und optoelektronisches Halbleiterbauelement |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298721A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 3−V族化合物半導体へのZn固相拡散方法 |
| JPS6320878A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | ホトダイオ−ドの製造方法 |
| US4922499A (en) * | 1988-02-09 | 1990-05-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device and the manufacturing method thereof |
| JPH02196486A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2752423B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1998-05-18 | 三菱電機株式会社 | 化合物半導体へのZn拡散方法 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2102637A patent/JP2566661B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-11 US US07/596,542 patent/US5122478A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5122478A (en) | 1992-06-16 |
| JP2566661B2 (ja) | 1996-12-25 |
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