[其他]半导体工艺

说明书

用于制造半导体器件特别是但不只是ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ低阈值半导体激光器的质量传递工艺，包括生长材料盖片（１８）靠近要生长材料的半导体晶片（１５）的安排，它们与晶状卤化碱（２０）一起在坩埚（１６）内的布置和坩埚的加热，加热时在氢气流中，几乎是但不完全是密封的。在制造ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ激光器和生长ＩｎＰ时，卤化碱可以是ＫＩ、ＲｂＩ、或ＣｓＩ，并且可将一定量的Ｉｎ金属（２１）放在坩埚（１６）里，以控制确定激光器有源区的ＩｎＰ的生长与ＩｎＰ从晶片其他区域腐蚀之间的平衡。生长是在与液相外延工艺相似的温度下进行的。

本发明涉及半导体工艺特别是质量传递工艺问题。

本发明为半导体器件的制造提供一种质量传递工艺，其特征在于：在一未密封的坩埚（16，17）里放置要由质量传递生长材料的半导体晶片（15），生长材料的盖片（18）以及晶状卤化碱（20），然后将未密封的坩埚（16，17）在于一温度下，在还原气体中加热，其时间由所需生长量而定。

下面参考附图，说明本发明的实施例：

图1概要地说明用于本说明的质量传递装置;

图2说明-传质工艺埋层异质结构（MTBH）激光器的剖面图。

图2所示的MTBH激光器是在n型InP衬底1上形成的多层结构，通过常规液相外延在衬底上形成n型InP层2、未掺杂的GaInAsP有源层3、P形InP层4和P型GaInAsP接触层5。通过掏蚀工艺，腐蚀两个细长的（纵向所示的）沟槽6，借以确定台面7;有源层3在台面7和肩胛8内的层4下被选择性地腐蚀，直至台面内的有源层达到预定宽度和构成有源区9为止，于是层4下因有源层3被选择腐蚀而产生的凹进处通过传质工艺由InP填充，用虚线10表示。随后在整个结构上淀积二氧化硅层11，在台面顶部的氧化层11上开窗口12，并将此结构金属化（层13）。图2所示激光器的结构包含一P型GaInAsP接触层，而选择腐蚀可按我们未公开的U、K申请8416412（顺序号……）（D·S·O Renner2）中所述的工艺来进行。另一种方法是P型GaInAsP层5可以省略，P形InP层4扩锌以改进电接触。本发明不涉及激光器的结构，而只是采用传质工艺填充腐蚀凹进处，从而能用某种材料完全包围有源区9。虽然说明书是专门谈MTBH激光器的传质工艺，但该工艺并不限于此，而是可以用于其它单个的或集成的器件。

用InP+Inl-XSaxAsyPl-Y材料系统制造低阀值半导体激光器是个常规技术，参考实例Z·N·利亚路（Llau）和J·N·沃波尔（WalPole），APPl、Phys、Lett、40，568（1982）或T·R Chcn ct al APPl Phys，Lett，41，1115（1982）。这个工艺依据的论据是凸形表面上的蒸汽压力大于凹形表面上的相应蒸气压力，结果在InP情况下可以通过气相传递材料，来填充因有源层被腐蚀而产生的凹进处，该处含有一明显的凹进曲面，在此面上可以生长材料。

在InP的传递中，在氢气内通过下列可逆过程可以相当快地产生P的气化和徙动。

InP（C）+3/2H，（g） In（l）+PH₃（g）然而，In的挥发性是很低的，所以速率的控制是In的气化和传递。可以采用较高的温度来增加In的传递速率，由于温度超过700℃时，铟的传递速率迅速增加，但是半导体材料加高到如此高温是不利的，特别是因为锌要从半导体的lP型区扩散，而锌是提供所需掺杂的。可是，In的传递速率也可因系统内存在卤素而增加，参考实例，A·哈森（Hasson） et al，APPl Phys Lett 43，403（1983）。这里所述的质量传递工艺是对已腐蚀的多层晶片结构进行的，该晶片被放在一密封的真空石英管里，此管放入炉内，管轴间的温度梯度约为2℃cm^-1。晶片放在管的冷端，而质量传递工艺用的源材料安放在管的热端，用InP作源材料（～730℃）时，晶片（～690℃）上的腐蚀凹进处一小时内被填满;但是在原材料的温度低于690℃时，不发生填充。尽管少量的碘加到原材料InP中可使质量传递过程加速而且在600℃左右加热30分钟，或充分地填满凹进处，但是晶片未加保护的区域受到严重腐蚀，要减少碘的化学活性，可用InI代替纯碘，以致在600℃时，质量传递没有腐蚀，该温度是所发现的最佳温度。