JPS5932053B2 - ３↓−５化合物半導体への不純物拡散方法 - Google Patents
３↓−５化合物半導体への不純物拡散方法Info
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- JPS5932053B2 JPS5932053B2 JP53119617A JP11961778A JPS5932053B2 JP S5932053 B2 JPS5932053 B2 JP S5932053B2 JP 53119617 A JP53119617 A JP 53119617A JP 11961778 A JP11961778 A JP 11961778A JP S5932053 B2 JPS5932053 B2 JP S5932053B2
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- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はＩｎを含んだ■−Ｖ化合物材料を用いた光デ
バイスないし電子デバイスを製造する場合に有利なｐ形
拡散不純物の拡散方法に関する。
バイスないし電子デバイスを製造する場合に有利なｐ形
拡散不純物の拡散方法に関する。
ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰダブル・ヘテロ接合レーザや同
材料による発光ダイオードが光通信技術の分野で注目を
あつめており、その他可視光材料としてもＩｎＧａＰ等
、またガン効果素子としてのＩｎｌ＄、最近、ＧａＡｓ
系材料に次いでＩｎを■族元素として含んだ■−Ｖ化合
物材料が注目をあつめている。Ｉｎを■族元素とした■
−Ｖ化合物材料のベース材料はＩｎＰであるので工ｎＰ
Ｘ■）ｉ料に対するプロセス技術は上記した各種デバイ
スの製造技術としてきわめて重要である。半導体材料の
種類を問わず、各種デバイス製造技術として重要なもの
の一つは不純物拡散技術であり、不純物拡散技術こそが
Ｓｉ材料を用いた集積回路の今日の発展を約束したとい
つても過言でない。さらにＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ系材
料を用いたダブル・ヘテロ接合レーザや発光ダイオード
においてｐ形不純物Ｚｎの拡散はプレーナ構造をもつた
ストライフ形半導体レーザ（例えば本発明者による特許
願昭５１−６２２６号を参照）の製造において欠かすこ
とはできない。またｐ形ＧａＡｓ、、ｐ形ＡｌＧａＡｓ
へのオーム性電極は主に高濃度Ｚｎ拡散表面への接触を
もつて始めて達成されるものである。れ中■ＩｎＧａＡ
ｓＰ系のダブル・ヘテロ接合レーザ等の実現のためにも
ブレ／−ナ・ストライフ構造は必須であり、ＧａＡｓ一
ＡｌＧａＡｓ系ダブル・ヘテロ接合レーザヘのＺｎ拡散
と同様に数μｍの拡散深さを制御よく得ることの可能な
不純物拡散技術が要求される。ＧａＡｓと同様、ＩｎＰ
においても引上げあるいはボート・グロワン結晶は不純
物ドープしなければｎ形を呈し、ｐ形に較べてこれら基
板材料としてはｎ形結晶で良質なものがえられること、
またｎ形不純物拡散はＧａＡｓに対すると同様にＩｎＰ
においてもきわめて高温を必要とし、しかも拡散層不純
物濃度上昇が困難であり、ＩｎＰに対してもｐ形不純物
のしかも数μｍ程度の拡散深さを制御よく得ることので
きる拡散技術はＧａＡｓに対するＺｎの場合と同様に重
要なものである。従来、工ｎＰに対してもＧａＡｓに対
す■）ｐ形不純物として多く用いられているＺｎが不純
物拡散元素として多く用いられてきた。
材料による発光ダイオードが光通信技術の分野で注目を
あつめており、その他可視光材料としてもＩｎＧａＰ等
、またガン効果素子としてのＩｎｌ＄、最近、ＧａＡｓ
系材料に次いでＩｎを■族元素として含んだ■−Ｖ化合
物材料が注目をあつめている。Ｉｎを■族元素とした■
−Ｖ化合物材料のベース材料はＩｎＰであるので工ｎＰ
Ｘ■）ｉ料に対するプロセス技術は上記した各種デバイ
スの製造技術としてきわめて重要である。半導体材料の
種類を問わず、各種デバイス製造技術として重要なもの
の一つは不純物拡散技術であり、不純物拡散技術こそが
Ｓｉ材料を用いた集積回路の今日の発展を約束したとい
つても過言でない。さらにＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ系材
料を用いたダブル・ヘテロ接合レーザや発光ダイオード
においてｐ形不純物Ｚｎの拡散はプレーナ構造をもつた
ストライフ形半導体レーザ（例えば本発明者による特許
願昭５１−６２２６号を参照）の製造において欠かすこ
とはできない。またｐ形ＧａＡｓ、、ｐ形ＡｌＧａＡｓ
へのオーム性電極は主に高濃度Ｚｎ拡散表面への接触を
もつて始めて達成されるものである。れ中■ＩｎＧａＡ
ｓＰ系のダブル・ヘテロ接合レーザ等の実現のためにも
ブレ／−ナ・ストライフ構造は必須であり、ＧａＡｓ一
ＡｌＧａＡｓ系ダブル・ヘテロ接合レーザヘのＺｎ拡散
と同様に数μｍの拡散深さを制御よく得ることの可能な
不純物拡散技術が要求される。ＧａＡｓと同様、ＩｎＰ
においても引上げあるいはボート・グロワン結晶は不純
物ドープしなければｎ形を呈し、ｐ形に較べてこれら基
板材料としてはｎ形結晶で良質なものがえられること、
またｎ形不純物拡散はＧａＡｓに対すると同様にＩｎＰ
においてもきわめて高温を必要とし、しかも拡散層不純
物濃度上昇が困難であり、ＩｎＰに対してもｐ形不純物
のしかも数μｍ程度の拡散深さを制御よく得ることので
きる拡散技術はＧａＡｓに対するＺｎの場合と同様に重
要なものである。従来、工ｎＰに対してもＧａＡｓに対
す■）ｐ形不純物として多く用いられているＺｎが不純
物拡散元素として多く用いられてきた。
しかしｌｎＰへのＺｎの拡散速度はきわめて速く、たと
えば本発明者による閉管中にＺｎ３ｐ２を拡散源とし、
９．７×ｌｏＩｆＥ″３のｎ形不純物濃度をもつた工ｎ
ｐ結晶を被拡散材料として用意して５６６℃で１時間熱
処理して拡散実験によればえられるｐ−ｎ接合の深さは
約１０ｆｔｍに達し、きわめて拡散速度が早いことがわ
かつた。ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系ダブル・ヘテロ接合
レーザでプレーナ構造を作る場合には数μｍの拡散深さ
の制御が必要であり、電極形成用の高濃度ｎ形層として
は１μｍ以下の拡散深さの制御が必要となることはＧａ
Ａｓ−ＡｌＧａＡｓ系ダブル・へゼロ接合レーザにおけ
？）Ｚｎ拡散に対する要求から容易に類推できるところ
である。ところで前記、本発明者による拡散実験におい
て拡散深さｄは拡散時間ｔの平方根に比例するので例え
ば５６６０Ｃと（・うきわめて低温でのＺｎの熱拡散手
法を用いても１μｍの拡散深さをえるにはｔとしては約
２分となり、応答速度のおそい熱的現象ｔ考えるに拡散
深さ１μｍを再現性良くえることはＺｎによつてはむず
かしいものである。一般に室温においてはじめ用意され
た前記したような熱拡散用閉管、例えば閉管内容積５ｍ
１程の石英管よりできたきわめて小さい閉管をきわめて
熱容量の大きな熱処理炉に入れても５６６わＣの拡散温
度して５６６゜Ｃ以上の温度に閉管が温度上昇するのに
約３分以上はかかり、こうした条件でＩｎＰへの数μｍ
程度のＺｎ拡散深さを１０分以下の拡散時間で匍脚する
ことは至難である。さらにＺｎ拡散のフロントはたとえ
ば転位等の影響で平坦性がおちたりするが一方Ｃｄ拡散
では再現性良く平坦なフロントが得られることが本発明
者により明らかになつた。
えば本発明者による閉管中にＺｎ３ｐ２を拡散源とし、
９．７×ｌｏＩｆＥ″３のｎ形不純物濃度をもつた工ｎ
ｐ結晶を被拡散材料として用意して５６６℃で１時間熱
処理して拡散実験によればえられるｐ−ｎ接合の深さは
約１０ｆｔｍに達し、きわめて拡散速度が早いことがわ
かつた。ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系ダブル・ヘテロ接合
レーザでプレーナ構造を作る場合には数μｍの拡散深さ
の制御が必要であり、電極形成用の高濃度ｎ形層として
は１μｍ以下の拡散深さの制御が必要となることはＧａ
Ａｓ−ＡｌＧａＡｓ系ダブル・へゼロ接合レーザにおけ
？）Ｚｎ拡散に対する要求から容易に類推できるところ
である。ところで前記、本発明者による拡散実験におい
て拡散深さｄは拡散時間ｔの平方根に比例するので例え
ば５６６０Ｃと（・うきわめて低温でのＺｎの熱拡散手
法を用いても１μｍの拡散深さをえるにはｔとしては約
２分となり、応答速度のおそい熱的現象ｔ考えるに拡散
深さ１μｍを再現性良くえることはＺｎによつてはむず
かしいものである。一般に室温においてはじめ用意され
た前記したような熱拡散用閉管、例えば閉管内容積５ｍ
１程の石英管よりできたきわめて小さい閉管をきわめて
熱容量の大きな熱処理炉に入れても５６６わＣの拡散温
度して５６６゜Ｃ以上の温度に閉管が温度上昇するのに
約３分以上はかかり、こうした条件でＩｎＰへの数μｍ
程度のＺｎ拡散深さを１０分以下の拡散時間で匍脚する
ことは至難である。さらにＺｎ拡散のフロントはたとえ
ば転位等の影響で平坦性がおちたりするが一方Ｃｄ拡散
では再現性良く平坦なフロントが得られることが本発明
者により明らかになつた。
この発明の目的はＩｎＰあるいはＩｎを含んだ−化合物
半導体材料に対する数μｍ程度しかも拡散フロントの平
坦性のよいｐ形不純物拡散層を制御よく得ることのでき
るｐ形不純物Ｃｄの拡散方法を与えるものである。
半導体材料に対する数μｍ程度しかも拡散フロントの平
坦性のよいｐ形不純物拡散層を制御よく得ることのでき
るｐ形不純物Ｃｄの拡散方法を与えるものである。
本発明のｐ形不純物Ｃｄの拡散方法を用いることにより
ＩｎＰあるいはＩｎを含んだ−化合物半導体材料より作
られる各種デバイスの製作がきわめて容易となる。この
発明の骨子はＩｎを族元素として含む一化合物へのｐ形
拡散不純物としてＣｄを用い、かつ燐蒸気圧の上限をＣ
ｄＰ２と熱平衡下にある燐蒸気圧とした燐の蒸気圧下で
拡散することを特徴とするものである。
ＩｎＰあるいはＩｎを含んだ−化合物半導体材料より作
られる各種デバイスの製作がきわめて容易となる。この
発明の骨子はＩｎを族元素として含む一化合物へのｐ形
拡散不純物としてＣｄを用い、かつ燐蒸気圧の上限をＣ
ｄＰ２と熱平衡下にある燐蒸気圧とした燐の蒸気圧下で
拡散することを特徴とするものである。
以下、この発明の実施例について説明すると共にＩｎＰ
−１ｎＧａＡｓＰ系ダブル・へゼロ接合ウエフアを用い
てストライプ形半導体レーザをプレーナ構造で実現した
実施例を示す。
−１ｎＧａＡｓＰ系ダブル・へゼロ接合ウエフアを用い
てストライプ形半導体レーザをプレーナ構造で実現した
実施例を示す。
第１図は通常封管法による不純物拡散に用いる石英アン
プルの断面図であり、本発明の不純物拡散法においては
内容積５ｍ１の石英アンプルを用い７（．ｏ石英アンプ
ル中には不純物拡散源１と被拡散材料２としてのＩｎを
含んだ−化合物を用意し、真空排気を行なつたあと石英
ロッド３の部分を酸水素炎で溶融して封入し、この石英
アンプル全体を土１℃以内の均熱長を持つ炉の中に入れ
て熱処理を行ない不純物拡散を達成した。
プルの断面図であり、本発明の不純物拡散法においては
内容積５ｍ１の石英アンプルを用い７（．ｏ石英アンプ
ル中には不純物拡散源１と被拡散材料２としてのＩｎを
含んだ−化合物を用意し、真空排気を行なつたあと石英
ロッド３の部分を酸水素炎で溶融して封入し、この石英
アンプル全体を土１℃以内の均熱長を持つ炉の中に入れ
て熱処理を行ない不純物拡散を達成した。
第２図はキヤリア濃度９．７Ｘ１０？−３のｎ形１ｎＰ
を被拡散材料として５６６ＸＣと６１６のＣの拡散温度
でそれぞれ不純物拡散源１（閉管中に用意する不純物拡
散源１は約１０ηまたはそれ以上用意し？）としてＺｎ
３ｐ２およびＣｄ３Ｐ２を用いて得たＺｎ（破線）およ
びＣｄ（実線）の拡散時間ｔ（Ｈｒ）の平方根に対して
得られたｐ−ｎ接合の深さｄの関係を示すグラフである
。拡散速度の遅い低温５６６示ＣにおけるＣｄおよびＺ
ｎの単位平方根時間当りに得られるｐ−ｎ接合の深さｄ
／Ｘ７ｔはそれぞれ２．４μｍ／ＨｒＩおよび９．６μ
ｍ／Ｈｒ査でありＣｄにおけるｄ／匠 の値はＺｎに較
べ約１Ａとなつており、Ｚｎに較べＣｄが格段に浅い拡
散層を得るに都合の艮いことが解る。不純物拡散源１と
してＺｎｐ２およびＣｄＰ２をそれぞれＺｎおよびＣｄ
の拡散に用いると、拡散時石英アンプル内の燐の圧力は
それぞれＺｎ３ｐ２およびＣｄ３Ｐ２を不純物拡散源１
とした場合に較べ高くなるためにＺｎおよびＣｄで得ら
れるＤＡんの値は５６６の拡散温度で、それぞれ６．５
μＭＡｒｌおょび１．５μＭＡｒＩと遅くなるが依然Ｚ
ｎに較べてＣｄで得られるＤＡんは小さく、浅いＰ−ｎ
接合を得るに格段に有利なことを示し友。Ｚｎｐ２ある
いはＣｄＰ２が供給する燐の圧力よりもさらに燐の圧力
を上昇すると拡散速度は大幅に落ち、拡散温度を上昇し
なければならないのでこれまた各種デバイスの製作に必
要な低温プロセスに逆行するものであ？）。さらに拡散
時の燐の蒸気圧をＺｎｐ２あるいはＣｄＰ２が与える燐
蒸気圧よりも高い条件でＣｄ細広散すると拡散後におけ
る被拡散材料表面に遊離した燐が付着しやすく表面が汚
れて好ましくない。一方Ｃｄ３Ｐ２が供給する燐の蒸気
圧より低い燐蒸気圧下でＣｄ拡散を行なうと、例えばＩ
ｎ摩面は拡散後に燐がぬけるため表面状襲の劣化をきた
し好ましくないばかりか、拡散層表面のＣｄ濃度も減少
し、好ましいものではない。また先に示した拡散温度５
６６℃よりも大幅に低い拡散温度で拡散するならば拡散
速度は減少するがデバイス製造プロセスにおいては拡散
プロセス後に例えば電極形成時の熱処理があり、この温
度は通常３００℃から４０『Ｃ程度であるので、このよ
うな熱処理時に拡散した不純物が再び拡散することが考
えられ拡散温度を大幅にさげることも好ましくない。さ
らに拡散温度をあまり低くすると拡散表面濃度が低く、
例えば電極形成に適し友高不純物濃度表面は得られない
。Ｌ．たがつて拡散温度としては結晶成長温度（例えば
ＩｎＰＪ＜：）ＩｎＧａＡｓＰの液相エピタキシヤル成
長温度は約６５『Ｃ前後が普通である。）より低く、か
つ電極熱処理等の温度よりはかなり高いことが望ましく
、以上の説明から拡散不純物としてはＺｎよりはＣｄが
好ましくしかも拡散温度において上限をＣｄＰ２と熱平
衡にある燐の蒸気圧および下限をＣｄ３Ｐ２と熱平衡に
なる燐の蒸気圧とした燐蒸気圧下でＣｄ拡散することに
より被拡散表面の乱れない浅いｐ形拡散層を得るにきわ
めて制御性の艮い拡散を行なうことができることを示し
た。次に本発明のＣｄの拡散方法がきわめて素子制作プ
ロセスにとつて制御性と再現性に優れていることを示す
ために本発明のＣｄの拡散方法を用いたＩｎＰ−１ｎＧ
ａＡｓＰ系ダブル・ヘテロ接合をもつたブレーナ・スト
ライブ形レーザについて試作した一例を示そう。第３図
は本発明者による特許願昭５１−６２２６号半導体レー
ザ素子で示した構造のＩｎＰ−１ｎＧａＡｓＰ系プレー
ナ・ストライプ・レーザの共振器断面を示す。第３図の
構造は次のようにしてえられる。まずｎ形１ｎＰ基板３
１の上にたとえばｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ．７５ＡｓＯ
．５５ＰＯ．４５層３２を約３μｍの厚さ液相エピタキ
シヤルＬＰＥ成長し、次にこのｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ
．７５ＡＳＯ．５５ＰＯ．４５層３２の表面にフオト・
レジスト技術を用いてほぼ所定のストライブ幅で窓をあ
け、ここをＢｒ２とＣＨ３ＯＨの混液（容量比５：１０
００）等でエツチングし、深さ約１．５μｍ程度の溝３
３をほる。しかる後フオトレジストを除去し、再び溝３
３のほられたｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ．７５ＡＳＯ．５
５ｐＯ．４５層３２の上にｎ形１ｎＰ３４を溝３３の上
でも平坦でかつ溝３３以外の部分では０．４μｍの厚み
で成長、さらに絖けて約０．３μｍ厚のｎ形ＧａＯ．２
５ＩｎＯ．７５ＡｓＯ．５５ｐＯ．４５層３５、約１●
５ゝ２◆０ｐｍのｐ形１ｎＰ層３６、さらに１．０〜２
．０Ｐｍ（Ｄｎ形ＩｎＰ層３７を連続ＬＰＥ成長する。
次にＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等を選択拡散マスクとしてＣ
ｄを５６６℃の温度でＣｄ３Ｐ２を拡散源としてストラ
イブ状に選択拡散を行ないＣｄ拡散ｐ形反転領域３８を
える。拡散時間はｎ形１ｎＰ層３７の不純物濃度５Ｘ１
０ＣＴＩＬとし厚み１μｍのものではｎ形１ｎＰ層３７
のストライブ部、拡散部３８をｐ形に反転しプレーナ構
造にするには３０分間行なえばよくさらにストライプ部
への電流集中をよくするためにｐ形１ｎＰ濃度を１０１
ρにしたものではストライブ部拡散部ｐ形濃度はＮＩｎ
Ｐ３７とｐ形１ｎＰ３６各層の界面の下１．０Ｉｔｍま
で１０ＣＴｎをこえ、ストライプ部でのｐ形１ｎＰ３６
の抵抗率をおとし、電流集中がストライプ部によく起ろ
結果こうして作つたダブル・ヘテロ・レーザの閾．値電
流はさがつた。同様なプレーナ・ストライプ構造をＺｎ
３ｐ２を拡散源とした５６６・Ｃ（ＤＺｎ拡散によつて
得るのは至難である。なぜならばＺｎはＣｄに較べＤＡ
んが約４倍のため拡散時間は１／１６すなわち約２分で
あり、Ｚｎｐ２を拡散源としても拡散時間は約１／９す
なわち約３分としなければならない。このような数分の
熱処理によつては石英アンブルの熱容量と熱伝導を考え
るに一定温度でも拡散はむずかしく拡散のコントロール
はきわめて難しいので、第３図に示したようなプレーナ
・ストライブ構造を有するＩｎＰ−１ｎＧａＡｓＰヘテ
ロ・接合レーザの製作は本発明のＣｄ拡散工程を用いて
はじめて再現性よくできるものである。ｐ形不純物とし
てＺｎに較べＣｄが優れている点は他にもある。
を被拡散材料として５６６ＸＣと６１６のＣの拡散温度
でそれぞれ不純物拡散源１（閉管中に用意する不純物拡
散源１は約１０ηまたはそれ以上用意し？）としてＺｎ
３ｐ２およびＣｄ３Ｐ２を用いて得たＺｎ（破線）およ
びＣｄ（実線）の拡散時間ｔ（Ｈｒ）の平方根に対して
得られたｐ−ｎ接合の深さｄの関係を示すグラフである
。拡散速度の遅い低温５６６示ＣにおけるＣｄおよびＺ
ｎの単位平方根時間当りに得られるｐ−ｎ接合の深さｄ
／Ｘ７ｔはそれぞれ２．４μｍ／ＨｒＩおよび９．６μ
ｍ／Ｈｒ査でありＣｄにおけるｄ／匠 の値はＺｎに較
べ約１Ａとなつており、Ｚｎに較べＣｄが格段に浅い拡
散層を得るに都合の艮いことが解る。不純物拡散源１と
してＺｎｐ２およびＣｄＰ２をそれぞれＺｎおよびＣｄ
の拡散に用いると、拡散時石英アンプル内の燐の圧力は
それぞれＺｎ３ｐ２およびＣｄ３Ｐ２を不純物拡散源１
とした場合に較べ高くなるためにＺｎおよびＣｄで得ら
れるＤＡんの値は５６６の拡散温度で、それぞれ６．５
μＭＡｒｌおょび１．５μＭＡｒＩと遅くなるが依然Ｚ
ｎに較べてＣｄで得られるＤＡんは小さく、浅いＰ−ｎ
接合を得るに格段に有利なことを示し友。Ｚｎｐ２ある
いはＣｄＰ２が供給する燐の圧力よりもさらに燐の圧力
を上昇すると拡散速度は大幅に落ち、拡散温度を上昇し
なければならないのでこれまた各種デバイスの製作に必
要な低温プロセスに逆行するものであ？）。さらに拡散
時の燐の蒸気圧をＺｎｐ２あるいはＣｄＰ２が与える燐
蒸気圧よりも高い条件でＣｄ細広散すると拡散後におけ
る被拡散材料表面に遊離した燐が付着しやすく表面が汚
れて好ましくない。一方Ｃｄ３Ｐ２が供給する燐の蒸気
圧より低い燐蒸気圧下でＣｄ拡散を行なうと、例えばＩ
ｎ摩面は拡散後に燐がぬけるため表面状襲の劣化をきた
し好ましくないばかりか、拡散層表面のＣｄ濃度も減少
し、好ましいものではない。また先に示した拡散温度５
６６℃よりも大幅に低い拡散温度で拡散するならば拡散
速度は減少するがデバイス製造プロセスにおいては拡散
プロセス後に例えば電極形成時の熱処理があり、この温
度は通常３００℃から４０『Ｃ程度であるので、このよ
うな熱処理時に拡散した不純物が再び拡散することが考
えられ拡散温度を大幅にさげることも好ましくない。さ
らに拡散温度をあまり低くすると拡散表面濃度が低く、
例えば電極形成に適し友高不純物濃度表面は得られない
。Ｌ．たがつて拡散温度としては結晶成長温度（例えば
ＩｎＰＪ＜：）ＩｎＧａＡｓＰの液相エピタキシヤル成
長温度は約６５『Ｃ前後が普通である。）より低く、か
つ電極熱処理等の温度よりはかなり高いことが望ましく
、以上の説明から拡散不純物としてはＺｎよりはＣｄが
好ましくしかも拡散温度において上限をＣｄＰ２と熱平
衡にある燐の蒸気圧および下限をＣｄ３Ｐ２と熱平衡に
なる燐の蒸気圧とした燐蒸気圧下でＣｄ拡散することに
より被拡散表面の乱れない浅いｐ形拡散層を得るにきわ
めて制御性の艮い拡散を行なうことができることを示し
た。次に本発明のＣｄの拡散方法がきわめて素子制作プ
ロセスにとつて制御性と再現性に優れていることを示す
ために本発明のＣｄの拡散方法を用いたＩｎＰ−１ｎＧ
ａＡｓＰ系ダブル・ヘテロ接合をもつたブレーナ・スト
ライブ形レーザについて試作した一例を示そう。第３図
は本発明者による特許願昭５１−６２２６号半導体レー
ザ素子で示した構造のＩｎＰ−１ｎＧａＡｓＰ系プレー
ナ・ストライプ・レーザの共振器断面を示す。第３図の
構造は次のようにしてえられる。まずｎ形１ｎＰ基板３
１の上にたとえばｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ．７５ＡｓＯ
．５５ＰＯ．４５層３２を約３μｍの厚さ液相エピタキ
シヤルＬＰＥ成長し、次にこのｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ
．７５ＡＳＯ．５５ＰＯ．４５層３２の表面にフオト・
レジスト技術を用いてほぼ所定のストライブ幅で窓をあ
け、ここをＢｒ２とＣＨ３ＯＨの混液（容量比５：１０
００）等でエツチングし、深さ約１．５μｍ程度の溝３
３をほる。しかる後フオトレジストを除去し、再び溝３
３のほられたｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ．７５ＡＳＯ．５
５ｐＯ．４５層３２の上にｎ形１ｎＰ３４を溝３３の上
でも平坦でかつ溝３３以外の部分では０．４μｍの厚み
で成長、さらに絖けて約０．３μｍ厚のｎ形ＧａＯ．２
５ＩｎＯ．７５ＡｓＯ．５５ｐＯ．４５層３５、約１●
５ゝ２◆０ｐｍのｐ形１ｎＰ層３６、さらに１．０〜２
．０Ｐｍ（Ｄｎ形ＩｎＰ層３７を連続ＬＰＥ成長する。
次にＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等を選択拡散マスクとしてＣ
ｄを５６６℃の温度でＣｄ３Ｐ２を拡散源としてストラ
イブ状に選択拡散を行ないＣｄ拡散ｐ形反転領域３８を
える。拡散時間はｎ形１ｎＰ層３７の不純物濃度５Ｘ１
０ＣＴＩＬとし厚み１μｍのものではｎ形１ｎＰ層３７
のストライブ部、拡散部３８をｐ形に反転しプレーナ構
造にするには３０分間行なえばよくさらにストライプ部
への電流集中をよくするためにｐ形１ｎＰ濃度を１０１
ρにしたものではストライブ部拡散部ｐ形濃度はＮＩｎ
Ｐ３７とｐ形１ｎＰ３６各層の界面の下１．０Ｉｔｍま
で１０ＣＴｎをこえ、ストライプ部でのｐ形１ｎＰ３６
の抵抗率をおとし、電流集中がストライプ部によく起ろ
結果こうして作つたダブル・ヘテロ・レーザの閾．値電
流はさがつた。同様なプレーナ・ストライプ構造をＺｎ
３ｐ２を拡散源とした５６６・Ｃ（ＤＺｎ拡散によつて
得るのは至難である。なぜならばＺｎはＣｄに較べＤＡ
んが約４倍のため拡散時間は１／１６すなわち約２分で
あり、Ｚｎｐ２を拡散源としても拡散時間は約１／９す
なわち約３分としなければならない。このような数分の
熱処理によつては石英アンブルの熱容量と熱伝導を考え
るに一定温度でも拡散はむずかしく拡散のコントロール
はきわめて難しいので、第３図に示したようなプレーナ
・ストライブ構造を有するＩｎＰ−１ｎＧａＡｓＰヘテ
ロ・接合レーザの製作は本発明のＣｄ拡散工程を用いて
はじめて再現性よくできるものである。ｐ形不純物とし
てＺｎに較べＣｄが優れている点は他にもある。
すなわちＣｄは一化合物の族原子を置換してアクセブタ
となるがＩｎを含む化合物ではＩｎと原子番号の隣接し
たＣｄを不純物とすることにより被拡散材料の結晶性を
そこなわないからであり、Ｚｎに変わつてＣｄの拡散層
を有する素子の信頼性は高い。従つて本発明のＣｄ拡散
方法を含んだ製造方法でえたＣｄ拡散領域を各種デバイ
スの製作につかうことによりデバイスの信頼性は著しく
向上する。
となるがＩｎを含む化合物ではＩｎと原子番号の隣接し
たＣｄを不純物とすることにより被拡散材料の結晶性を
そこなわないからであり、Ｚｎに変わつてＣｄの拡散層
を有する素子の信頼性は高い。従つて本発明のＣｄ拡散
方法を含んだ製造方法でえたＣｄ拡散領域を各種デバイ
スの製作につかうことによりデバイスの信頼性は著しく
向上する。
以上Ｃｄの拡散がＩｎを含む−化合物を用いたデバイス
の製作にきわめて都合のよいことをＩｎＰに対するＣｄ
拡散データを示して説明したがＩｎＧａＡｓＰに対して
もＺｎに較べてＣｄの拡散速度がおそいことならびにＩ
ｎを含む−化合物半導体で特にＣｄはＩｎと原子番号の
隣接する不純物であり結晶性をそこなわない点から、Ｃ
ｄ拡散はＩｎを含んだ−Ｖ化合物にとつてＺｎにくらべ
すぐれた拡散コントロールと艮好な結晶性を保証するも
のである。
の製作にきわめて都合のよいことをＩｎＰに対するＣｄ
拡散データを示して説明したがＩｎＧａＡｓＰに対して
もＺｎに較べてＣｄの拡散速度がおそいことならびにＩ
ｎを含む−化合物半導体で特にＣｄはＩｎと原子番号の
隣接する不純物であり結晶性をそこなわない点から、Ｃ
ｄ拡散はＩｎを含んだ−Ｖ化合物にとつてＺｎにくらべ
すぐれた拡散コントロールと艮好な結晶性を保証するも
のである。
第１図は本発明の製造方法の特徴である拡散工程の実施
例での拡散アンプルとして用いたきわめて一般的な閉管
中での熱拡散に用いる石英アンプルの横断面図であり、
第２図はＣｄおよびＺｎの累；諦二＝：：―↑τ―ｎ形
１ｎＰでえられるｐ−ｎ接合の深さｄ（ミク→ン）を表
わし、第３図は本発明の方法で得たＣｄ拡散領域を有す
るＩｎＰ−１ｎＧａＡｓＰダブル・ヘテロ接合プレーナ
・ストライブレーザの実施例で、そのフアブリ・ペ口共
振器断面よりみ友構造を示す。 １は不純物拡散源、２は被拡散材料、３は石英アンプル
、３１はｎ形１ｄ嘩板、３２はｎ形ＧａＯ．２５ｎＯ．
７５ＡｓＯ．５５ｐＯ．４５層、３３は溝、３４はｎ形
１ｎＰ層、３５はｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ．７５ＡｓＯ
．５５ＰＯ．４５層、３６はｐ形１ｎＰ層、３７はｎ形
１ｎＰ層、３８はＣｄ拡散によるストライブ状電流注入
部である。
例での拡散アンプルとして用いたきわめて一般的な閉管
中での熱拡散に用いる石英アンプルの横断面図であり、
第２図はＣｄおよびＺｎの累；諦二＝：：―↑τ―ｎ形
１ｎＰでえられるｐ−ｎ接合の深さｄ（ミク→ン）を表
わし、第３図は本発明の方法で得たＣｄ拡散領域を有す
るＩｎＰ−１ｎＧａＡｓＰダブル・ヘテロ接合プレーナ
・ストライブレーザの実施例で、そのフアブリ・ペ口共
振器断面よりみ友構造を示す。 １は不純物拡散源、２は被拡散材料、３は石英アンプル
、３１はｎ形１ｄ嘩板、３２はｎ形ＧａＯ．２５ｎＯ．
７５ＡｓＯ．５５ｐＯ．４５層、３３は溝、３４はｎ形
１ｎＰ層、３５はｎ形ＧａＯ．２５ｌｎＯ．７５ＡｓＯ
．５５ＰＯ．４５層、３６はｐ形１ｎＰ層、３７はｎ形
１ｎＰ層、３８はＣｄ拡散によるストライブ状電流注入
部である。
Claims (1)
- １ 不純物拡散温度においてＣｄＰ＿２と熱平衡にある
燐蒸気圧を上限とし、Ｃｄ＿３Ｐ＿２と熱平衡にある燐
蒸気圧を下限とした範囲にある燐蒸気圧のもとでＣｄを
拡散することを特徴とするＩｎをIII族元素として含む
III−Ｖ族化合物半導体への不純物の拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53119617A JPS5932053B2 (ja) | 1978-09-27 | 1978-09-27 | ３↓−５化合物半導体への不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53119617A JPS5932053B2 (ja) | 1978-09-27 | 1978-09-27 | ３↓−５化合物半導体への不純物拡散方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5544791A JPS5544791A (en) | 1980-03-29 |
| JPS5932053B2 true JPS5932053B2 (ja) | 1984-08-06 |
Family
ID=14765851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53119617A Expired JPS5932053B2 (ja) | 1978-09-27 | 1978-09-27 | ３↓−５化合物半導体への不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932053B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124139U (ja) * | 1986-01-30 | 1987-08-06 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0793277B2 (ja) * | 1989-02-28 | 1995-10-09 | インダストリアル・テクノロジー・リサーチ・インステイテユート | ＩｎＰ基板中へのＣｄ拡散方法 |
-
1978
- 1978-09-27 JP JP53119617A patent/JPS5932053B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124139U (ja) * | 1986-01-30 | 1987-08-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5544791A (en) | 1980-03-29 |
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