Способ изготовления полупроводниковых оптоэлектронных приборов

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ техника. ке АЗВ 5 сиальный ого рас- противосительно й слой,контактыоверхно ластям рмируют ротивлего метония при 1 з, п. ОО Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам вторскому свидетельству(56) Безопасный В.В. и др, Гетеролазеры ба 1 п Азр/1 п Р на основе зарощенной мезанолосковой структуры, работающие в непрерывном режиме при комнатной температуре на длине волны 1,241,28 мкмКвантовая электроника, 1980, т. 7, 1980, т.7, Т 9, с. 1990-1992. Алферов Ж.И. и др. Полосковые зарощенные гетеролазеры непрерывного действия на основе ба 1 п АБР/1 п Р, полученные комбинацией жидкофазной и газофазной эпитаксией. - Письма в ЖТф, 1982, т, 8, вып. 11, с. 680-684. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ(57) Использование: электронная Сущность изобретения: на подлож последовательно осаждают эпитак слой, слой нелегированного тверд твора соединения А В, слой А В положного типа проводимости отно первого слоя А В и контактны формируют локальные омические и по крайней мере к одной из п стей структуры барьерные области же омические контакты к р-и пструктуры, Барьерные области фо из селенида цинка с удельным соп нием 10 - 10 Омесм, осажденно дом вакуумно-термического напыле температуре подложки 70 - 400 С, 1829804Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении лазеров, суперлюминесцентных источников излучения, фотоприемников и оптических интегральных схем для волоконно-оптических линий связи.Целью изобретения является снижение порогового тока и повьппение дифференциальной квантовой эффективности за счет снижения токов утечки, повьппения безопасности труда обслуживающего персонала и упрощения процесса изготовления лазеров за счет отсутствия необходимости точного контроля газовых потоков в операции газофазной эпитаксии.Использование селенида цинка в качестве материала слоя между полосками позволяет создавать гетероструктуры ХаБе/1 аР, Ха/Бе/баАз, ХаБе/А 1 баАз, ХаБе/А В с высоким удельным электросопротивлением порядка 10 - 10 Омесм, что практическиоустраняет токи утечки гетеропереход ХаБе/1 аР, ХпБе/баАз и снижает рабочий ток через гетеропереход мезаполоски 1 аР/ба 1 аАзР, баАз/А 1 баАз при возрастании квантовой эффективности и сохранении модового состава излучения. Кроме того, в случае осаждения селенида цинка методом вакуумно-термического напыления используется широко распространенное и простое вакуумное оборудование, что позволяет исключить из технологического цикла агрессивные и токсичные вещества, и тем самым повысить безопасность обслуживающего персонала и загрязнение окружающей среды. Кроме того, температуру выращенной ранее многослойной мезаполосковой структуры при осаждении селенида цинка этим методом поддерживают в диапазоне 70-40 С, что позволяет избежать короткого замыкания и снижения квантовой эффективности лазерных диодов за счет диффузии легирующей примеси при повторных термообработках на этапе заращивания мезаполосков газовой эпитаксией, в то время как в способе-прототипе при использовании метода жидкофазной и газофазной эпитаксий температура роста 650-680 С, что приводит к неконтролируемым диффузионным процессам между р-а-гетер о переходами и, как следствие, к снижению излучательных характеристик приборов, Снижение температуры мезаструктуры ниже 70 С приводит к отслаиванию слоя ХаБе от фосфида индия. Превышение температуры мез астр уктуры более 400 С приводит к испарению легколетучего компонента фосфида и смещению р-а-перехода исходной мезаструктуры за счет диффузии акцепторской примеси.П р и м е р 1. Мезаполосковые зарощенные лазеры изготавливали следующим образом.На подложке а+1 аР(Ба а = 110 см ориентированной в плоскости (100), последовательно осаждали из жидкой фазы эпитаксиальный слой а 1 аР (Ба а = 5 е 107 см , слой нелегированного твердого раствора бао,281 ао,пАзо,ьзРо,з 7 (а = 5 10 см , изопериодного с фосидом индия, слой рпР (Хп, р = 5 ф 10 см и контактный слой р бао,о 1 ао,9 оАзо,лзРо,77 (Ха, Р = 110 см ),Температуру начала роста устанавливали 675 С, скорость снижения температуры при осаждении слоев фосфида индия - 0,7 град/мин, а при осаждении слоев твердого раствора 0,3 град/мин. На поверхность верхнего слоя гетероструктуры наносили маскирующий слой Б 1 О 2, в котором методом фотолитографии формировали полоски шириной 8 мкм. Химическим травлением в смеси Вг 2-СНзСООН в полученной гетеро- композиции изготавливали мезаструктуру (травление прекращали при достижении подложки 1 пР (с установленным шагом, равным 400 мкм),Такую структуру загружали в установку вакуумно-термического напыления и при достижении вакуума 110 7 мм рт,ст. выращивали пленки с еленида цинка при температуре подложки (гетер о структуры с мезой) 70 С,В первом случае используют в качестве источника нелегированный, поликристаллический сел енид цинка. Это позволило получать напыляемые пленки селенида цинка с удельным электросопротивлением р = 10 Омфсм.Во втором случае используют в качестве источника с еленид цинка, легированный примесью Ма до концентрации 810ат. Это позволило получить удельное электро- сопротивление напыляемых слоев селенида цинка 10 Омфсм,В третьем случае используют в качестве источника селенид цинка, легированный примесью Са до концентрации 810ат.0, что приводит к удельному сопротивлению напыляемых слоев сел енида цинка 10 Омфсм.П р и м е р 2. Мезаполосковые зарощенные суперлюминесцентные источники излучения изготавливали следующим образом.На подложке р 1 аР (Ха, 110 см ),довательно осаждали из жидкой фазы эпитаксиальные слои р 1 пР (Уп, 110 см ),+ 18 нелегированного твердого раствора Оас,г 81 пО,7 гАзО,63 РО,37 (и = 5 ф 10 см6 -3 изопериодного с фосфидом индия, и и 1 пР (Бп, 110 см ); температура начала роста18 -3,690 С, скорость снижения температуры в системе при осаждении фосфида индия 0,7 град/мин, а при осаждении слоя твердого раствора - 0,3 град/мин.На поверхность выращенного слоя гетероструктуры наносится маскирующий слой Б 10 г, в котором методом фотолитографии формировались полоски шириной 17 мкм с шагом 400 мкм, Химическим травлением в смеси Вгг + СН 3 СООН в полученной гетерокомпозиции изготавливалась мезаполосковая гетероструктура (травление прекращались при достижении подложки 1 пР).Такая структура загружалась в установку вакуумно-термического напыления и при достижении вакуума 110 7 мм рт,ст, выращивались пленки селенида цинка.1) В качестве источника использовали нелегированный поликристаллический селенид цинка. Это позволяло получить напыляемые пленки селенида с удельным сопротивлением 110 Омфсм. Температуру гетероструктуры с мезой (подложки) поддерживали 120 С,2) В качестве источника использовали селенид цинка с легирующей примесью Мп концентрации 2 Ф 10-3 ат.о, Это привело к получению слоев селенида цинка с удельным электросопротивлением 10 Омфсм, Темпера 8туру гетероструктуры с мезой (подложки) поддерживали 150 С,3) В качестве источника использовали селенид цинка с легирующей примесью Сц 210 ат.о . Это позволяло получать пленки селенида цинка с удельным электросопротивлением 10 Омфсм, Температуру мезаструктуры (подложки) поддерживали 400 С,П р и м е р 3. Мезаполосковые лазеры изготавливали следующим способом,На подложке и+ОаАз (Б 1 11018 см 3), ориентированной в плоскости (100), последовательно осаждали из жидкой фазы эпитаксиальный слой и баАз (Те, 610+ 17 см ), эпитаксиальный слой твердого раствора и А 1 о,збао,7 Аз (Те, 5 ф 10 см ), эпитак+ 17 -3сиальный слой аА 1 о,озбао 95 Аз, специально16 -3нелегированный (и = 110 см, эпитаксиальный слой р А 10,3 бао,уАз (ба 5 ф 10 " ), контактный слой р ОаАз (ба 5 Ф 10 см ).+ 18 -3Температуру начала роста поддерживали 865 С, скорость снижения температуры - 0,2 град/мин, На поверхность эпитаксиального слоя р баАз наносили маскирующий слой Б 1 Ог, в котором методом фотолитографии формировали полоски шириной 5 мкм с шагом 400 мкм. Химическим травлением в полученной гетерокомпозиции изготавливались мезаструктуры (травление прекращали при достижении подложки ОаАз).Такую структуру загружали в установку ваку умно-термического напыления и при достижении вакуума 110 7 мм рт,ст. выращивали пленки селенида цинка,1). В качестве источника использовали нелегированный поликристалл селенида цинка, Температура мезаструктуры составляла 220 С, Были получены слои селенида цинка с удельным электросопротивлением 1010 Омфсм.2). В качестве источника использовался селенид цинка, легированный Мп концентрации 5 ф 10 ат. О, Температура мезаструк туры (подложки) составляла 350 С. Были получены слои селенида цинка с удельным электросопротивлением 10 Омфсм.83) В качестве источника использовался селенид цинка, легированный Сц концентрации 5 ф 10 ат. ф, Температура мезаструктуры (подложки) составляла 230 С, Были получены слои селенида цинка с удельным электросопротивлением 110 Омесм,После заращивания мезаструктур методом химического травления удаляли защитный слой Б 1 0 г, напыляли и вжигали металлические контакты К и-области Ац-Бп, к р-области Ац-Уп. Затем мезаструктура раскалывалась на образцы с длиной резонатора Фабри-Перо 250 мкм,Исследование излучательных характеристик изготовленных лазерных диодов показало, что спектР излУчениЯ пРи токе 1,11 пор состоит практически из одной продольной моды с длиной волны излучения А = 1,3020 мкм (для лазеров в системе 1 пР(ба 1 пАзР) и А = 0,8305 мкм (для лазеров в системе баАз (А 1 баАз) .В примере 1 (пороговый ток лазеров в режиме непрерывной генерации при комнатной температуре составил от 15 до 25 мА (для нелегированных образцов - 15 мА, для легированных Сц - 20 мА, для легированных Мп - 25 мА). Дифференциальная квантовая эффективность от 40 до 54. Наивысшее значение квантовой эффективности 54% на грань составили образцы, зарощенные селенидом цинка, специально нелегированным,В примере 3 пороговый ток лазеров в режиме непрерывной генерации при комнатной температуре составил 12-28 мА (для нелегированных образцов 1 пор = 12 мА, для легированных Сц 1 пор = 18 мА, для образцов, легированных.Мп, 1 пор = 28 мА), Дифферен