JPH0582463A - Ｐ形不純物の拡散方法及び半導体レーザ - Google Patents
Ｐ形不純物の拡散方法及び半導体レーザInfo
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- JPH0582463A JPH0582463A JP3087719A JP8771991A JPH0582463A JP H0582463 A JPH0582463 A JP H0582463A JP 3087719 A JP3087719 A JP 3087719A JP 8771991 A JP8771991 A JP 8771991A JP H0582463 A JPH0582463 A JP H0582463A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体の微小な領域に精度よく高濃度にＰ形
不純物の拡散を行う。 【構成】 半導体層中に選択的に第１のＰ形の不純物イ
オンを注入し、Ｐ形イオン注入領域１２を形成した後、
上記のイオン注入領域１２を含む半導体層中に第２のＰ
形の不純物を熱拡散して、拡散領域１３を形成する。
不純物の拡散を行う。 【構成】 半導体層中に選択的に第１のＰ形の不純物イ
オンを注入し、Ｐ形イオン注入領域１２を形成した後、
上記のイオン注入領域１２を含む半導体層中に第２のＰ
形の不純物を熱拡散して、拡散領域１３を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体の微小な領域に
Ｐ形の不純物を拡散する方法、及び制御性よく形成され
た拡散ストライプを備えたＤＳ型の半導体レーザに関す
るものである。
Ｐ形の不純物を拡散する方法、及び制御性よく形成され
た拡散ストライプを備えたＤＳ型の半導体レーザに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、半導体
の所定の領域にＰ形の不純物を拡散する方法を用いる場
合がある。図５は従来のＰ形不純物の拡散方法を用いて
電流狭窄構造及び光導波路構造を形成した半導体レーザ
素子を示す図である。図において、１はｎ形ＧａＡｓ基
板であり、ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，ＧａＡｓ
活性層３，ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４，ｎ形Ａｌ
ＧａＡｓ層５，及びｐ形ＧａＡｓコンタクト層６は基板
１上に順次積層されている。９はコンタクト層６上から
活性層３に達するように形成されたＺｎ拡散領域であ
る。ｎ側電極１６及びｐ側電極１７は基板１裏面及びコ
ンタクト層６上にそれぞれ設けられる。
の所定の領域にＰ形の不純物を拡散する方法を用いる場
合がある。図５は従来のＰ形不純物の拡散方法を用いて
電流狭窄構造及び光導波路構造を形成した半導体レーザ
素子を示す図である。図において、１はｎ形ＧａＡｓ基
板であり、ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，ＧａＡｓ
活性層３，ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４，ｎ形Ａｌ
ＧａＡｓ層５，及びｐ形ＧａＡｓコンタクト層６は基板
１上に順次積層されている。９はコンタクト層６上から
活性層３に達するように形成されたＺｎ拡散領域であ
る。ｎ側電極１６及びｐ側電極１７は基板１裏面及びコ
ンタクト層６上にそれぞれ設けられる。
【０００３】次にこの半導体レーザ素子の製造工程にお
けるＺｎ拡散領域９の形成方法について図３に沿って説
明する。ｎ形ＧａＡｓ基板１上に層厚約１ミクロンのｎ
形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，層厚約０．１ミクロン
のＧａＡｓ活性層３，層厚約１ミクロンのｐ形ＡｌＧａ
Ａｓ上クラッド層４，層厚約０．５ミクロンのｎ形Ａｌ
ＧａＡｓ層５，及び層厚約１ミクロンのｐ形ＧａＡｓコ
ンタクト層６を順次エピタキシャル成長して図３(a) に
示す構造を形成する。成長方法としては、例えば有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いる。この後、コンタ
クト層６上に選択拡散マスクとなるＳｉＮ膜７を成長
し、活性領域を形成すべき領域に図３(b)に示すように
幅ｗ1 のストライプ状の開口パターンを形成する。開口
パターンを形成したＳｉＮ膜７上及び開口部に露出した
コンタクト層６上に、ＺｎＯとＳｉＯ2 を９：１の割合
で混合した拡散源となる膜８を図３(b) に示すように形
成する。そして、さらにＺｎＯ／ＳｉＯ2 混合膜８上に
加熱時の表面保護膜としてＳｉＯ2 膜１５を形成した
後、拡散温度６５０℃で１〜２時間程度の熱処理を行う
ことにより、ＺｎＯ／ＳｉＯ2 混合膜８よりＺｎがウエ
ハ中に拡散し、図３(c)に示すようにＺｎ拡散領域９が
形成される。なお実際にはＧａＡｓ中とＡｌＧａＡｓ中
ではＺｎの拡散速度が異なるのでＺｎ拡散領域９は各層
での幅方向の広がりが異なる形状となるが、図では簡単
のため半円形状としている。拡散工程終了後、ＳｉＯ2
膜１５，ＺｎＯ／ＳｉＯ2 膜８，及びＳｉＮ膜７は除去
され、ｎ側電極１６及びｐ側電極１７がそれぞれ形成さ
れた後、チップ単位に分割されて図５に示すレーザ素子
が完成する。
けるＺｎ拡散領域９の形成方法について図３に沿って説
明する。ｎ形ＧａＡｓ基板１上に層厚約１ミクロンのｎ
形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，層厚約０．１ミクロン
のＧａＡｓ活性層３，層厚約１ミクロンのｐ形ＡｌＧａ
Ａｓ上クラッド層４，層厚約０．５ミクロンのｎ形Ａｌ
ＧａＡｓ層５，及び層厚約１ミクロンのｐ形ＧａＡｓコ
ンタクト層６を順次エピタキシャル成長して図３(a) に
示す構造を形成する。成長方法としては、例えば有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いる。この後、コンタ
クト層６上に選択拡散マスクとなるＳｉＮ膜７を成長
し、活性領域を形成すべき領域に図３(b)に示すように
幅ｗ1 のストライプ状の開口パターンを形成する。開口
パターンを形成したＳｉＮ膜７上及び開口部に露出した
コンタクト層６上に、ＺｎＯとＳｉＯ2 を９：１の割合
で混合した拡散源となる膜８を図３(b) に示すように形
成する。そして、さらにＺｎＯ／ＳｉＯ2 混合膜８上に
加熱時の表面保護膜としてＳｉＯ2 膜１５を形成した
後、拡散温度６５０℃で１〜２時間程度の熱処理を行う
ことにより、ＺｎＯ／ＳｉＯ2 混合膜８よりＺｎがウエ
ハ中に拡散し、図３(c)に示すようにＺｎ拡散領域９が
形成される。なお実際にはＧａＡｓ中とＡｌＧａＡｓ中
ではＺｎの拡散速度が異なるのでＺｎ拡散領域９は各層
での幅方向の広がりが異なる形状となるが、図では簡単
のため半円形状としている。拡散工程終了後、ＳｉＯ2
膜１５，ＺｎＯ／ＳｉＯ2 膜８，及びＳｉＮ膜７は除去
され、ｎ側電極１６及びｐ側電極１７がそれぞれ形成さ
れた後、チップ単位に分割されて図５に示すレーザ素子
が完成する。
【０００４】このような半導体レーザ素子は拡散ストラ
イプ型（Difusion Stripe:ＤＳ）レーザと呼ばれる。Ｚ
ｎ拡散領域により形成される電流通路の両側の領域では
ｎ形ＡｌＧａＡｓ層５が電流ブロック層として機能する
ため電流狭窄構造が実現されており、また活性層３中に
おいては、Ｚｎが拡散した領域はその両側のＺｎが拡散
していない領域に比べ屈折率が高くなるため、水平方向
に光の閉じ込め構造が実現され、ダブルヘテロ構造によ
る垂直方向の光の閉じ込めとともに活性層３内に導波路
が構成される。
イプ型（Difusion Stripe:ＤＳ）レーザと呼ばれる。Ｚ
ｎ拡散領域により形成される電流通路の両側の領域では
ｎ形ＡｌＧａＡｓ層５が電流ブロック層として機能する
ため電流狭窄構造が実現されており、また活性層３中に
おいては、Ｚｎが拡散した領域はその両側のＺｎが拡散
していない領域に比べ屈折率が高くなるため、水平方向
に光の閉じ込め構造が実現され、ダブルヘテロ構造によ
る垂直方向の光の閉じ込めとともに活性層３内に導波路
が構成される。
【０００５】図５に示すＤＳ型の半導体レーザにおいて
は、活性領域の幅は活性層３中のＺｎ拡散領域９の幅に
より決定される。半導体レーザの活性領域の幅として
は、基本横モードでの発振を得るため等の理由により、
約２ミクロン程度に設定する必要があるが、従来のＰ形
不純物の拡散方法では、深さ方向のみならず幅方向にも
ほぼ同様の拡散が生じるため、活性領域の幅の制御が困
難である。図３(c) において、コンタクト層６上から活
性層３を貫通して下クラッド層２に達するＺｎ拡散領域
を形成するためには、深さ方向に約３ミクロンの拡散が
必要である。これにより幅方向にも図３(c) 中でｗ2 で
示すように深さと同程度の拡散が生じ、活性層３中のＺ
ｎ拡散領域９の幅ｗ3は、図３(b) 中で示すＳｉＮ膜７
の開口の幅ｗ1 よりも大きくなる。このため、ＳｉＮ膜
７の開口の幅ｗ1 は所望する活性領域幅よりも小さく、
例えば１ミクロン程度にしているが、活性層３中のＺｎ
拡散領域９の幅ｗ3 は拡散深さに依存するため、正確な
制御は極めて困難である。
は、活性領域の幅は活性層３中のＺｎ拡散領域９の幅に
より決定される。半導体レーザの活性領域の幅として
は、基本横モードでの発振を得るため等の理由により、
約２ミクロン程度に設定する必要があるが、従来のＰ形
不純物の拡散方法では、深さ方向のみならず幅方向にも
ほぼ同様の拡散が生じるため、活性領域の幅の制御が困
難である。図３(c) において、コンタクト層６上から活
性層３を貫通して下クラッド層２に達するＺｎ拡散領域
を形成するためには、深さ方向に約３ミクロンの拡散が
必要である。これにより幅方向にも図３(c) 中でｗ2 で
示すように深さと同程度の拡散が生じ、活性層３中のＺ
ｎ拡散領域９の幅ｗ3は、図３(b) 中で示すＳｉＮ膜７
の開口の幅ｗ1 よりも大きくなる。このため、ＳｉＮ膜
７の開口の幅ｗ1 は所望する活性領域幅よりも小さく、
例えば１ミクロン程度にしているが、活性層３中のＺｎ
拡散領域９の幅ｗ3 は拡散深さに依存するため、正確な
制御は極めて困難である。
【０００６】一方、微小なＰ形領域をＰ形イオンの注入
により形成する方法がある。これは誘電体膜をマスクと
してウエハ上方より方向性をもったイオンビームを照射
して半導体中にＰ形不純物を注入する方法である。これ
によれば、不純物の横方向の広がりが生じないため微小
なＰ形領域を形成することが可能であるが、イオン注入
による不純物濃度はたかだか１０18オーダであり、不純
物濃度として１０19以上を要求する上述のレーザ構造に
は適用できない。
により形成する方法がある。これは誘電体膜をマスクと
してウエハ上方より方向性をもったイオンビームを照射
して半導体中にＰ形不純物を注入する方法である。これ
によれば、不純物の横方向の広がりが生じないため微小
なＰ形領域を形成することが可能であるが、イオン注入
による不純物濃度はたかだか１０18オーダであり、不純
物濃度として１０19以上を要求する上述のレーザ構造に
は適用できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱拡散によるＰ
形不純物の拡散方法は以上のように構成されているの
で、拡散の横方向の拡がりのために微小領域への拡散制
御が困難であるという問題点があった。
形不純物の拡散方法は以上のように構成されているの
で、拡散の横方向の拡がりのために微小領域への拡散制
御が困難であるという問題点があった。
【０００８】また、微小なＰ形領域を形成するために、
不純物のイオン注入を行う方法があるが、十分な不純物
濃度を得ることができないという問題点があった。
不純物のイオン注入を行う方法があるが、十分な不純物
濃度を得ることができないという問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体中の微小な領域へ精度よ
く高濃度にＰ形不純物の拡散を行うことを目的とする。
ためになされたもので、半導体中の微小な領域へ精度よ
く高濃度にＰ形不純物の拡散を行うことを目的とする。
【００１０】また、この発明は、基本横モード発振等の
レーザ特性の向上した拡散ストライプ型の半導体レーザ
装置を得ることを目的とする。
レーザ特性の向上した拡散ストライプ型の半導体レーザ
装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係るＰ形不純
物の拡散方法は、半導体基板内に第１のＰ形不純物を選
択的にイオン注入し、この後、該イオン注入領域を含む
領域に第２のＰ形不純物を熱拡散するものである。
物の拡散方法は、半導体基板内に第１のＰ形不純物を選
択的にイオン注入し、この後、該イオン注入領域を含む
領域に第２のＰ形不純物を熱拡散するものである。
【００１２】また、この発明に係るＰ形不純物の拡散方
法は、ＳｉＮ膜をパターニングする工程によって形成し
たレジスト及びＳｉＮ膜マスクを用いて第１のＰ形不純
物をイオン注入するとともに、前記のパターニングした
ＳｉＮ膜マスクを用いて第２のＰ形不純物を熱拡散する
ものである。
法は、ＳｉＮ膜をパターニングする工程によって形成し
たレジスト及びＳｉＮ膜マスクを用いて第１のＰ形不純
物をイオン注入するとともに、前記のパターニングした
ＳｉＮ膜マスクを用いて第２のＰ形不純物を熱拡散する
ものである。
【００１３】また、この発明に係るＰ形不純物の拡散方
法は、ＤＳ型レーザの拡散ストライプの形成にに際し、
ｎ形半導体基板上にｎ形半導体クラッド層，半導体活性
層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半
導体コンタクト層が順次形成された半導体積層構造中
に、上記コンタクト層表面より選択的に第１のＰ形の不
純物イオンを注入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半
導体クラッド層に達する不純物イオン注入領域を形成し
た後、上記不純物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物
を熱拡散するものである。
法は、ＤＳ型レーザの拡散ストライプの形成にに際し、
ｎ形半導体基板上にｎ形半導体クラッド層，半導体活性
層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半
導体コンタクト層が順次形成された半導体積層構造中
に、上記コンタクト層表面より選択的に第１のＰ形の不
純物イオンを注入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半
導体クラッド層に達する不純物イオン注入領域を形成し
た後、上記不純物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物
を熱拡散するものである。
【００１４】また、この発明に係るＤＳ型半導体レーザ
は、ｎ形半導体基板上に順次形成された、ｎ形半導体ク
ラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形
半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層と、上記コンタ
クト層表面より選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注
入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層
に達する不純物イオン注入領域を形成した後、上記不純
物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物を熱拡散して形
成した拡散ストライプとを備えたものである。
は、ｎ形半導体基板上に順次形成された、ｎ形半導体ク
ラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形
半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層と、上記コンタ
クト層表面より選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注
入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層
に達する不純物イオン注入領域を形成した後、上記不純
物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物を熱拡散して形
成した拡散ストライプとを備えたものである。
【００１５】
【作用】この発明においては、半導体基板内に第１のＰ
形不純物を選択的にイオン注入し、この後、該イオン注
入領域を含む領域に第２のＰ形不純物を熱拡散するよう
にしたから、第１のＰ形の不純物をイオン注入された領
域の第２のＰ形不純物の拡散速度が周囲の領域より速い
ことから、第１のＰ形不純物イオン注入領域の形状にほ
ぼ一致した第２のＰ形不純物拡散領域が得られる。
形不純物を選択的にイオン注入し、この後、該イオン注
入領域を含む領域に第２のＰ形不純物を熱拡散するよう
にしたから、第１のＰ形の不純物をイオン注入された領
域の第２のＰ形不純物の拡散速度が周囲の領域より速い
ことから、第１のＰ形不純物イオン注入領域の形状にほ
ぼ一致した第２のＰ形不純物拡散領域が得られる。
【００１６】また、この発明においては、ＳｉＮ膜をパ
ターニングする工程によって形成したレジスト及びＳｉ
Ｎ膜マスクを用いて第１のＰ形不純物をイオン注入する
とともに、前記のパターニングしたＳｉＮ膜マスクを用
いて第２のＰ形不純物を熱拡散するようにしたから、簡
単な工程でより精度よくＰ形不純物の拡散を行うことが
できる。
ターニングする工程によって形成したレジスト及びＳｉ
Ｎ膜マスクを用いて第１のＰ形不純物をイオン注入する
とともに、前記のパターニングしたＳｉＮ膜マスクを用
いて第２のＰ形不純物を熱拡散するようにしたから、簡
単な工程でより精度よくＰ形不純物の拡散を行うことが
できる。
【００１７】また、この発明においては、ＤＳ型レーザ
の拡散ストライプの形成にに際し、ｎ形半導体基板上に
ｎ形半導体クラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラ
ッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層が
順次形成された半導体積層構造中に、上記コンタクト層
表面より選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注入し、
上記活性層を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層に達す
る不純物イオン注入領域を形成した後、上記不純物イオ
ン注入領域に第２のＰ形の不純物を熱拡散するようにし
たから、電流通路及び活性領域の幅を精度よくコントロ
ールできる。
の拡散ストライプの形成にに際し、ｎ形半導体基板上に
ｎ形半導体クラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラ
ッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層が
順次形成された半導体積層構造中に、上記コンタクト層
表面より選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注入し、
上記活性層を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層に達す
る不純物イオン注入領域を形成した後、上記不純物イオ
ン注入領域に第２のＰ形の不純物を熱拡散するようにし
たから、電流通路及び活性領域の幅を精度よくコントロ
ールできる。
【００１８】また、この発明においては、ｎ形半導体基
板上に順次形成された、ｎ形半導体クラッド層，半導体
活性層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形半導体層，及びｐ
形半導体コンタクト層と、上記コンタクト層表面より選
択的に第１のＰ形の不純物イオンを注入し、上記活性層
を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層に達する不純物イ
オン注入領域を形成した後、上記不純物イオン注入領域
に第２のＰ形の不純物を熱拡散して形成した拡散ストラ
イプとを備えた構成としたから、基本横モード発振等の
レーザ特性を向上できる。
板上に順次形成された、ｎ形半導体クラッド層，半導体
活性層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形半導体層，及びｐ
形半導体コンタクト層と、上記コンタクト層表面より選
択的に第１のＰ形の不純物イオンを注入し、上記活性層
を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層に達する不純物イ
オン注入領域を形成した後、上記不純物イオン注入領域
に第２のＰ形の不純物を熱拡散して形成した拡散ストラ
イプとを備えた構成としたから、基本横モード発振等の
レーザ特性を向上できる。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例によるＰ形不純
物の拡散方法を示す断面工程図である。本実施例は、従
来例同様、ＤＳ型半導体レーザの電流狭窄構造及び光導
波路構造の形成に用いた場合について示している。図に
おいて、図３と同一符号は同一又は相当部分である。
物の拡散方法を示す断面工程図である。本実施例は、従
来例同様、ＤＳ型半導体レーザの電流狭窄構造及び光導
波路構造の形成に用いた場合について示している。図に
おいて、図３と同一符号は同一又は相当部分である。
【００２０】図１(a) 及び図１(b) において、１１は第
１のＰ型不純物のＢｅイオンビーム、１２はＢｅイオン
注入領域、１０はレジスト、その他の番号は従来例に示
した番号と同一または相当部分を示す。
１のＰ型不純物のＢｅイオンビーム、１２はＢｅイオン
注入領域、１０はレジスト、その他の番号は従来例に示
した番号と同一または相当部分を示す。
【００２１】ｎ形ＧａＡｓ基板１上に層厚約１ミクロン
のｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，層厚約０．１ミク
ロンのＧａＡｓ活性層３，層厚約１ミクロンのｐ形Ａｌ
ＧａＡｓ上クラッド層４，層厚約０．５ミクロンのｎ形
ＡｌＧａＡｓ層５，及び層厚約１ミクロンのｐ形ＧａＡ
ｓコンタクト層６を順次エピタキシャル成長して図１
(a) に示す構造を形成する。成長方法としては、例えば
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いる。この後、
コンタクト層６上に選択拡散マスクとなるＳｉＮ膜７を
成長し、さらに該ＳｉＮ膜７上にレジスト１０を塗布
し、写真製版によりレジスト１０をパターニングして活
性領域を形成すべき領域に図１(b) に示すように幅ｗ4
のストライプ状の開口を設け、さらに開口部に露出した
ＳｉＮ膜７をエッチングにより除去する。この状態でレ
ジスト１０及びＳｉＮ膜７をマスクとして、ウエハ上方
からウエハ表面に対し垂直方向の方向性を持つＢｅイオ
ンビームを照射し、ドーズ量１×１０14／cm2 ，エネル
ギ５００keV の条件でＢｅ（Ｐ型）のイオン注入を行
い、Ｂｅ注入領域１２を形成する。注入領域１２の深さ
は約３ミクロンで、コンタクト層６上から活性層３を貫
通して下クラッド層２に達している。この後レジスト１
０を除去し、開口パターンを形成したＳｉＮ膜７上及び
開口部に露出したコンタクト層６上に、ＺｎＯとＳｉＯ
2 を９：１の割合で混合した拡散源となる膜８を形成
し、さらにＺｎＯ／ＳｉＯ2 混合膜８上に加熱時の表面
保護膜としてＳｉＯ2 膜１５を形成した後、拡散温度６
５０℃で熱処理を行うことにより、ＺｎＯ／ＳｉＯ2 混
合膜８よりＺｎがウエハ中に拡散し、図１(c) に示すよ
うにＺｎ拡散領域１３が形成される。一般に、Ｐ形不純
物の拡散速度は基板内のＰ型不純物の濃度に比例して速
くなることが知られている。一方、ｎ形の不純物が基板
内にドープされているとＰ形不純物の拡散速度はさらに
遅くなることも同様に知られている。このメカニズムに
ついては十分明らかではないが、以下のように考えられ
る。即ち、アプライド フィジクス レターズ，55巻，
19号(Appl. Phys. Lett., Vol.55, No.19, 6 Nov. 198
9, pp.1990, Deal etal.) によればＰ形不純物の拡散係
数は半導体中のホール濃度に依存するため、Ｐ形のイオ
ンを注入した領域のホール濃度が高く、該領域でのＰ形
不純物の拡散速度が速くなるものである。従って、Ｐ形
不純物であるＢｅを注入した領域１２内のＺｎ拡散速度
は周囲の部分より速いため、横方向の拡散は抑制され、
Ｂｅ注入領域１２にほぼ一致した形状のＺｎ拡散領域１
３が得られる。ただし、正確には熱処理中に先に注入し
たＢｅのわずかな横方向の拡散も生じるため、Ｚｎ拡散
領域１３の幅ｗ5 は注入直後のＢｅ注入領域１２の幅ｗ
4 よりわずかに大きくなる。このため本実施例では幅ｗ
4 を所望する活性領域の幅よりもやや狭く、例えば１．
５ミクロンとしている。拡散工程終了後、ＳｉＯ2膜１
５，ＺｎＯ／ＳｉＯ2 膜８，及びＳｉＮ膜７は除去さ
れ、ｎ側電極１６及びｐ側電極１７がそれぞれ形成され
た後、チップ単位に分割されてレーザ素子が完成する。
図４は本実施例によるＰ形不純物の拡散方法を用いて作
製したＤＳ型半導体レーザ素子を示す斜視図である。
のｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，層厚約０．１ミク
ロンのＧａＡｓ活性層３，層厚約１ミクロンのｐ形Ａｌ
ＧａＡｓ上クラッド層４，層厚約０．５ミクロンのｎ形
ＡｌＧａＡｓ層５，及び層厚約１ミクロンのｐ形ＧａＡ
ｓコンタクト層６を順次エピタキシャル成長して図１
(a) に示す構造を形成する。成長方法としては、例えば
有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いる。この後、
コンタクト層６上に選択拡散マスクとなるＳｉＮ膜７を
成長し、さらに該ＳｉＮ膜７上にレジスト１０を塗布
し、写真製版によりレジスト１０をパターニングして活
性領域を形成すべき領域に図１(b) に示すように幅ｗ4
のストライプ状の開口を設け、さらに開口部に露出した
ＳｉＮ膜７をエッチングにより除去する。この状態でレ
ジスト１０及びＳｉＮ膜７をマスクとして、ウエハ上方
からウエハ表面に対し垂直方向の方向性を持つＢｅイオ
ンビームを照射し、ドーズ量１×１０14／cm2 ，エネル
ギ５００keV の条件でＢｅ（Ｐ型）のイオン注入を行
い、Ｂｅ注入領域１２を形成する。注入領域１２の深さ
は約３ミクロンで、コンタクト層６上から活性層３を貫
通して下クラッド層２に達している。この後レジスト１
０を除去し、開口パターンを形成したＳｉＮ膜７上及び
開口部に露出したコンタクト層６上に、ＺｎＯとＳｉＯ
2 を９：１の割合で混合した拡散源となる膜８を形成
し、さらにＺｎＯ／ＳｉＯ2 混合膜８上に加熱時の表面
保護膜としてＳｉＯ2 膜１５を形成した後、拡散温度６
５０℃で熱処理を行うことにより、ＺｎＯ／ＳｉＯ2 混
合膜８よりＺｎがウエハ中に拡散し、図１(c) に示すよ
うにＺｎ拡散領域１３が形成される。一般に、Ｐ形不純
物の拡散速度は基板内のＰ型不純物の濃度に比例して速
くなることが知られている。一方、ｎ形の不純物が基板
内にドープされているとＰ形不純物の拡散速度はさらに
遅くなることも同様に知られている。このメカニズムに
ついては十分明らかではないが、以下のように考えられ
る。即ち、アプライド フィジクス レターズ，55巻，
19号(Appl. Phys. Lett., Vol.55, No.19, 6 Nov. 198
9, pp.1990, Deal etal.) によればＰ形不純物の拡散係
数は半導体中のホール濃度に依存するため、Ｐ形のイオ
ンを注入した領域のホール濃度が高く、該領域でのＰ形
不純物の拡散速度が速くなるものである。従って、Ｐ形
不純物であるＢｅを注入した領域１２内のＺｎ拡散速度
は周囲の部分より速いため、横方向の拡散は抑制され、
Ｂｅ注入領域１２にほぼ一致した形状のＺｎ拡散領域１
３が得られる。ただし、正確には熱処理中に先に注入し
たＢｅのわずかな横方向の拡散も生じるため、Ｚｎ拡散
領域１３の幅ｗ5 は注入直後のＢｅ注入領域１２の幅ｗ
4 よりわずかに大きくなる。このため本実施例では幅ｗ
4 を所望する活性領域の幅よりもやや狭く、例えば１．
５ミクロンとしている。拡散工程終了後、ＳｉＯ2膜１
５，ＺｎＯ／ＳｉＯ2 膜８，及びＳｉＮ膜７は除去さ
れ、ｎ側電極１６及びｐ側電極１７がそれぞれ形成され
た後、チップ単位に分割されてレーザ素子が完成する。
図４は本実施例によるＰ形不純物の拡散方法を用いて作
製したＤＳ型半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【００２２】このように本実施例では、半導体層中にＰ
形不純物であるＢｅを選択的にイオン注入した後、該イ
オン注入にマスクとして用いたＳｉＮ膜をマスクとして
熱拡散によりＺｎを拡散するようにしたから、微小な領
域へ精度よく高濃度にＰ形不純物の拡散を行うことがで
き、ＤＳ型レーザの拡散ストライプを制御性よく形成す
ることができる。従ってこのようにして形成された拡散
ストライプをもつＤＳ型レーザは基本横モード等のレー
ザ特性が向上する。
形不純物であるＢｅを選択的にイオン注入した後、該イ
オン注入にマスクとして用いたＳｉＮ膜をマスクとして
熱拡散によりＺｎを拡散するようにしたから、微小な領
域へ精度よく高濃度にＰ形不純物の拡散を行うことがで
き、ＤＳ型レーザの拡散ストライプを制御性よく形成す
ることができる。従ってこのようにして形成された拡散
ストライプをもつＤＳ型レーザは基本横モード等のレー
ザ特性が向上する。
【００２３】なお、上記実施例では、熱拡散時にイオン
注入にマスクとして用いたＳｉＮ膜７を拡散マスクとし
て用いるものについて説明したが、上述もしたように、
Ｐ形不純物の拡散速度は基板内のＰ型不純物の濃度に比
例して速くなるので、Ｂｅ注入領域１２のＰ形不純物濃
度をコンタクト層６のＰ形不純物濃度に比して十分高く
しておけば、拡散マスクを用いなくても所望のＺｎ拡散
領域を得ることができる。図２は本発明の第２の実施例
によるＰ形不純物の拡散方法を示す断面工程図であり、
本実施例ではイオン注入後の熱拡散工程においては拡散
マスクを用いていない。本実施例の工程はレジスト１０
除去時にＳｉＮ膜７も除去する以外はすべて上記第１の
実施例と同様である。
注入にマスクとして用いたＳｉＮ膜７を拡散マスクとし
て用いるものについて説明したが、上述もしたように、
Ｐ形不純物の拡散速度は基板内のＰ型不純物の濃度に比
例して速くなるので、Ｂｅ注入領域１２のＰ形不純物濃
度をコンタクト層６のＰ形不純物濃度に比して十分高く
しておけば、拡散マスクを用いなくても所望のＺｎ拡散
領域を得ることができる。図２は本発明の第２の実施例
によるＰ形不純物の拡散方法を示す断面工程図であり、
本実施例ではイオン注入後の熱拡散工程においては拡散
マスクを用いていない。本実施例の工程はレジスト１０
除去時にＳｉＮ膜７も除去する以外はすべて上記第１の
実施例と同様である。
【００２４】また、上記実施例ではＤＳ型の半導体レー
ザの拡散領域形成に用いたものについて述べたが、半導
体層中に導波路を形成する場合，量子井戸構造の無秩序
化等にも本発明を適用できる。さらに拡散の形状もスト
ライプ状に限らず、円形等であってもよいことは言うま
でもない。
ザの拡散領域形成に用いたものについて述べたが、半導
体層中に導波路を形成する場合，量子井戸構造の無秩序
化等にも本発明を適用できる。さらに拡散の形状もスト
ライプ状に限らず、円形等であってもよいことは言うま
でもない。
【００２５】また、上記実施例では、ＡｌＧａＡｓ系の
半導体中に拡散を行うものについて述べたが、ＩｎＰ系
等他の半導体中に拡散を行う場合にも本発明は適用で
き、上記実施例と同様の効果を奏する。
半導体中に拡散を行うものについて述べたが、ＩｎＰ系
等他の半導体中に拡散を行う場合にも本発明は適用で
き、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００２６】また、上記実施例では、Ｂｅをイオン注入
源として、Ｚｎを熱拡散源として用いたが、Ｍｇ，Ｃｄ
等他のＰ型不純物の組み合わせであってもよく、またイ
オン注入源と熱拡散源に同種の不純物を用いてもよい。
源として、Ｚｎを熱拡散源として用いたが、Ｍｇ，Ｃｄ
等他のＰ型不純物の組み合わせであってもよく、またイ
オン注入源と熱拡散源に同種の不純物を用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体層中の所定の領域に第１のＰ形不純物をイオン注入
し、この後、第２のＰ形不純物を熱拡散するようにした
ので、上記イオン注入領域内ではＰ形不純物拡散速度が
速くなることから、イオン注入領域にほぼ一致したＰ形
不純物拡散領域が得られ、精度よく高濃度のＰ形拡散が
行える効果がある。
体層中の所定の領域に第１のＰ形不純物をイオン注入
し、この後、第２のＰ形不純物を熱拡散するようにした
ので、上記イオン注入領域内ではＰ形不純物拡散速度が
速くなることから、イオン注入領域にほぼ一致したＰ形
不純物拡散領域が得られ、精度よく高濃度のＰ形拡散が
行える効果がある。
【００２８】また、この発明によれば、パターニングし
たレジスト及びＳｉＮ膜を第１のＰ形不純物のイオン注
入のマスクとして用い、レジスト除去後の上記ＳｉＮ膜
を第２のＰ形不純物熱拡散の選択マスクとして用いたの
で、工程が簡略化されるとともに拡散形状の精度をさら
に向上できる効果がある。
たレジスト及びＳｉＮ膜を第１のＰ形不純物のイオン注
入のマスクとして用い、レジスト除去後の上記ＳｉＮ膜
を第２のＰ形不純物熱拡散の選択マスクとして用いたの
で、工程が簡略化されるとともに拡散形状の精度をさら
に向上できる効果がある。
【００２９】また、この発明によれば、ＤＳ型レーザの
拡散ストライプの形成にに際し、ｎ形半導体基板上にｎ
形半導体クラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラッ
ド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層が順
次形成された半導体積層構造中に、上記コンタクト層表
面より選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注入し、上
記活性層を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層に達する
不純物イオン注入領域を形成した後、上記不純物イオン
注入領域を含む半導体基板内に第２のＰ形の不純物を熱
拡散するようにしたから、電流通路及び活性領域の幅を
精度よくコントロールできる効果がある。
拡散ストライプの形成にに際し、ｎ形半導体基板上にｎ
形半導体クラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラッ
ド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層が順
次形成された半導体積層構造中に、上記コンタクト層表
面より選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注入し、上
記活性層を貫通して上記ｎ形半導体クラッド層に達する
不純物イオン注入領域を形成した後、上記不純物イオン
注入領域を含む半導体基板内に第２のＰ形の不純物を熱
拡散するようにしたから、電流通路及び活性領域の幅を
精度よくコントロールできる効果がある。
【００３０】また、この発明によれば、ＤＳ型の半導体
レーザにおいて、ｎ形半導体基板上に順次形成された、
ｎ形半導体クラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラ
ッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層
と、上記コンタクト層表面より選択的に第１のＰ形の不
純物イオンを注入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半
導体クラッド層に達する不純物イオン注入領域を形成し
た後、上記不純物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物
を熱拡散して形成した拡散ストライプとを備えた構成と
したから、基本横モード発振等のレーザ特性を向上でき
る効果がある。
レーザにおいて、ｎ形半導体基板上に順次形成された、
ｎ形半導体クラッド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラ
ッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半導体コンタクト層
と、上記コンタクト層表面より選択的に第１のＰ形の不
純物イオンを注入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半
導体クラッド層に達する不純物イオン注入領域を形成し
た後、上記不純物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物
を熱拡散して形成した拡散ストライプとを備えた構成と
したから、基本横モード発振等のレーザ特性を向上でき
る効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例によるＰ形不純物の拡
散方法を示す断面工程図である。
散方法を示す断面工程図である。
【図２】この発明の第２の実施例によるＰ形不純物の拡
散方法を示す断面工程図である。
散方法を示す断面工程図である。
【図３】従来のＰ形不純物の拡散方法を示す断面工程図
である。
である。
【図４】本発明のＰ形不純物の拡散方法を用いて作製さ
れたＤＳ型半導体レーザ素子を示す斜視図である。
れたＤＳ型半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図５】従来のＰ形不純物の拡散方法を用いて作製され
たＤＳ型半導体レーザ素子を示す斜視図である。
たＤＳ型半導体レーザ素子を示す斜視図である。
１ ｎ形ＧａＡｓ基板 ２ ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層 ３ ＧａＡｓ活性層 ４ ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 ５ ｎ形ＡｌＧａＡｓ層 ６ ｐ形ＧａＡｓコンタクト層 ７ ＳｉＮ膜 ８ ＺｎＯ／ＳｉＯ2 膜 ９ Ｚｎ拡散領域 １０ レジスト １１ Ｂｅイオンビーム １２ Ｂｅイオン注入領域 １３ Ｚｎ拡散領域 １５ ＳｉＯ2 表面保護膜 １６ ｎ側電極 １７ ｐ側電極
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体中にＰ形不純物を拡散する方法に
おいて、 半導体基板内に選択的に第１のＰ形の不純物イオンを注
入する工程と、 少なくとも前記の第１のＰ形不純物イオン注入領域を含
む半導体基板内に第２のＰ形の不純物を熱拡散する工程
とを含むことを特徴とするＰ形不純物の拡散方法。 - 【請求項２】 半導体中にＰ形不純物を拡散する方法に
おいて、 半導体基板上にＳｉＮ膜を形成し、パターニングを行う
工程と、 前記のパターニングに用いたレジスト及びＳｉＮ膜をマ
スクとして第１のＰ形の不純物を選択的にイオン注入す
る工程と、 前記のパターニングしたＳｉＮ膜をマスクとして第２の
Ｐ形の不純物を熱拡散する工程とを含むことを特徴とす
るＰ形不純物の拡散方法。 - 【請求項３】 拡散ストライプ（difusion Stripe:Ｄ
Ｓ）型レーザの拡散ストライプの形成に用いるＰ形不純
物の拡散方法において、 ｎ形半導体基板上にｎ形半導体クラッド層，半導体活性
層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形半導体層，及びｐ形半
導体コンタクト層が順次形成された半導体積層構造中
に、上記コンタクト層表面より選択的に第１のＰ形の不
純物イオンを注入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半
導体クラッド層に達する不純物イオン注入領域を形成す
る工程と、 少なくとも上記不純物イオン注入領域に第２のＰ形の不
純物を熱拡散する工程とを含むことを特徴とするＰ形不
純物の拡散方法。 - 【請求項４】 拡散ストライプ（difusion Stripe:Ｄ
Ｓ）型の半導体レーザにおいて、 ｎ形半導体基板上に順次形成された、ｎ形半導体クラッ
ド層，半導体活性層，ｐ形半導体クラッド層，ｎ形半導
体層，及びｐ形半導体コンタクト層と、 上記コンタクト層表面より選択的に第１のＰ形の不純物
イオンを注入し、上記活性層を貫通して上記ｎ形半導体
クラッド層に達する不純物イオン注入領域を形成した
後、上記不純物イオン注入領域に第２のＰ形の不純物を
熱拡散して形成した拡散ストライプとを備えたことを特
徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087719A JPH0582463A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Ｐ形不純物の拡散方法及び半導体レーザ |
| US07/769,373 US5225370A (en) | 1991-03-25 | 1991-10-01 | Method of diffusing P type impurity |
| US08/043,835 US5275969A (en) | 1991-03-25 | 1993-04-07 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3087719A JPH0582463A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Ｐ形不純物の拡散方法及び半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582463A true JPH0582463A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=13922718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087719A Pending JPH0582463A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | Ｐ形不純物の拡散方法及び半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5225370A (ja) |
| JP (1) | JPH0582463A (ja) |
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| US5821567A (en) * | 1995-12-13 | 1998-10-13 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | High-resolution light-sensing and light-emitting diode array |
| JP4221818B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2009-02-12 | 沖電気工業株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
| JP3719705B2 (ja) * | 2001-01-19 | 2005-11-24 | ユーディナデバイス株式会社 | 化合物半導体装置の製造方法 |
| JP2002374038A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| KR100617724B1 (ko) * | 2005-02-23 | 2006-08-28 | 삼성전자주식회사 | 애벌랜치 포토다이오드의 제작 방법 |
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| JPH02163933A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体層の形成方法 |
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| US3901738A (en) * | 1973-12-20 | 1975-08-26 | Hughes Aircraft Co | Ion implanted junction laser and process for making same |
| NL7811683A (nl) * | 1978-11-29 | 1980-06-02 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderin- richting en halfgeleiderinrichting vervaardigd volgens deze werkwijze. |
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| JPH073908B2 (ja) * | 1987-07-16 | 1995-01-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPH01143285A (ja) * | 1987-11-28 | 1989-06-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体超格子の無秩序化方法及び半導体レーザ装置 |
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| JPH0210305A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路の製造方法 |
| JPH0777278B2 (ja) * | 1988-12-09 | 1995-08-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH02196486A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH0828554B2 (ja) * | 1989-10-20 | 1996-03-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH04146680A (ja) * | 1990-10-08 | 1992-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Ｐ型化合物半導体の製造方法、半導体発光装置及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3087719A patent/JPH0582463A/ja active Pending
- 1991-10-01 US US07/769,373 patent/US5225370A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-04-07 US US08/043,835 patent/US5275969A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60133783A (ja) * | 1983-12-21 | 1985-07-16 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPH01117078A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-09 | Toshiba Corp | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| JPH02163933A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体層の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5225370A (en) | 1993-07-06 |
| US5275969A (en) | 1994-01-04 |
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