Способ перемешивания квантовых ям в структуре полупроводникового устройства и структура полупроводникового устройства, изготовленная с использованием данного способа
Изобретение относится к технологии изготовления световых устройств, имеющих структуры с квантовыми ямами, и к процессам перемешивания квантовых ям, используемым для регулируемого изменения запрещенной зоны в квантовой яме в предварительно определенных областях структуры. Сущность изобретения: способ перемешивания квантовых ям в структуре полупроводникового устройства предусматривает: а) формирование слоистой структуры с квантовыми ямами, включающей в себя легированный верхний слой; б) формирование останавливающего травление слоя поверх упомянутого верхнего слоя; в) формирование временного слоя поверх упомянутого останавливающего травление слоя, причем упомянутый останавливающий травление слой имеет существенно меньшую скорость травления, чем упомянутый временной слой, когда оказывается в предварительно определенных условиях травления; г) осуществление процесса перемешивания квантовых ям на структуре устройства, который вносит значительные нарушения, по меньшей мере, в часть расходуемого слоя; д) удаление, по меньшей мере, временного слоя, по меньшей мере, в области контакта устройства с помощью процедуры травления, селективного к останавливающему травление слою, чтобы раскрыть упомянутый останавливающий травление слой в области контакта; и е) формирование контакта поверх слоистой структуры с квантовыми ямами, причем непосредственно на поверхности, раскрытой при выполнении этапа д), по меньшей мере, в упомянутой области контакта. Изобретение позволяет улучшить контактное сопротивление устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к изготовлению световых устройств, имеющих структуры с квантовыми ямами, и к процессам перемешивания квантовых ям (QWI), используемым для регулируемого изменения запрещенной зоны в квантовой яме в предварительно определенных областях структур с квантовыми ямами.
Уровень техники
Обращаясь к фиг.1, отмечаем, что обычное полупроводниковое световое устройство 1 со структурой квантовых ям выполнено на подходящей подложке 2, которая представляет собой, например, пластину из GaAs. Структура с квантовыми ямами также содержит первый оболочечный слой 3, оптически активный слой 4, инжекцию носителей заряда в котором можно использовать для создания фотонов или модуляции поведения фотонов, второй оболочечный слой 5 и верхний слой 6.
В типичном случае подложка 2 легирована донорной примесью (примесью n-типа) до достижения первой концентрации, а первый оболочечный слой 3 легирован донорной примесью до достижения второй концентрации. Кроме того, оптически активный слой 4 в типичном случае по существу обладает собственной проводимостью, а второй оболочечный слой 5 в типичном случае легирован акцепторной примесью (примесью р-типа) до достижения третьей концентрации. Кроме того, верхний слой 6 легирован акцепторной примесью до достижения четвертой концентрации.
Специалистам в данной области техники понятно, что верхний слой 6 и второй оболочечный слой 5 можно протравить с получением гребня (не показан), действующего как оптический волновод для ограничения оптических мод внутри оптически активного слоя 4. Кроме того, по меньшей мере, на участке верхней поверхности 8 устройства 1 могут быть выполнены контактные металлизации (не показаны) для обеспечения пути инжекции электрического тока.
В некоторых зонах или областях устройства 1, например, в тех, которые обозначены как зона 10, может быть желательным влияние локально сдвинутой запрещенной зоны, т.е. локальное увеличение энергии запрещенной зоны в структуре с квантовыми ямами для образования совокупности возможно полезных структур в изготавливаемом устройстве.
При осуществлении обычных процессов перемешивания квантовых ям это перемешивание запрещенной зоны осуществляется посредством замены атомов внутри структуры с квантовыми ямами (например, в верхнем слое 6) атомами из соседнего слоя или барьерного материала. Эта замена атомов происходит за счет взаимодействия атомов с точечными дефектами в материалах и осуществляется при высоких температурах.
Точечные дефекты могут возникать в положениях междоузлий, где атом может диффундировать из одного междоузлия в другое через структуру кристаллической решетки, или в вакансиях, где структура кристаллической решетки имеет свободное место для диффундирующего атома.
В общем случае такие примеси, как кремний (в качестве донорной легирующей примеси) и цинк (в качестве акцепторной легирующей примеси), улучшают использование точечных дефектов (вакансий или междоузлий) и тем самым снижают температуру, при которой происходит QWI. Кроме того, имплантация и другие процессы, вносящие нарушения в кристаллическую решетку, могут способствовать локальному улучшению использования точечных дефектов и тем самым снижают температуру, при которой происходит QWI.
При осуществлении еще одного способа формирование верхнего слоя 12 диэлектрика, например диоксида кремния, на поверхности полупроводниковой структуры с квантовыми ямами с последующим высокотемпературным отжигом обуславливает создание вакансий в верхнем слое 6, которые затем диффундируют через полупроводниковую структуру.
Эффект перемешивания квантовых ям заключается в регулируемом увеличении запрещенной зоны полупроводниковой структуры с квантовыми ямами. Как показано на фиг.2, имеющие зону 20 проводимости и валентную зону 21 структуры с квантовыми ямами в GaAs с барьерами из AlAs присутствуют как перед QWI (линия 22), так и после QWI (линия 23). Этот эффект весьма полезен при изготовлении широкой номенклатуры световых устройств.
Например, квантовая яма в GaAs с барьерами из AlGaAs может быть квантовой ямой, смешиваемой для создания параболической ямы 23, которая «подвергается фиолетовому смещению» относительно несмещенной квантовой ямы. Методы QWI можно использовать для улучшения рабочих характеристик отдельных устройств, например для создания непоглощающих зеркал на гранях кристаллов лазеров с целью уменьшения катастрофических оптических повреждений.
Хотя при использовании QWI для изготовления световых устройств возникают значительные преимущества, нарушения из-за высокотемпературной обработки и другие нарушения кристаллической решетки, обычно вызываемые некоторыми или всеми вышеописанными методами QWI, они могут привести к появлению некоторых или всех нижеследующих нежелательных аспектов: (а) внесение нарушений в поверхность 8; (б) сегрегация легирующей примеси; (в) диффузия примеси из верхнего слоя 6 диэлектрика в другие слои полупроводника.
Таким образом, проводимое после процесса QWI осаждение металлического контакта поверх слоя, подвергнутого QWI, может привести к получению контакта с большим сопротивлением, что негативно влияет на рабочие характеристики устройства.
В общем случае один или несколько вышеописанных эффектов в комбинации могут вносить вклад в большое сопротивление контакта р-типа, большое напряжение включения и пологие вольтамперные характеристики изготавливаемого устройства. Высокое напряжение включения будет способствовать подводу большего нежелательного тепла в устройство, ограничивать выходную мощность и сокращать срок службы устройства.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать процесс изготовления световых устройств с использованием способов перемешивания квантовых ям, который исключает, смягчает или, по меньшей мере, нивелирует проблемы, связанные с плохой работой контактов, являющейся следствием любого из вышеописанных процессов QWI или всех таких процессов.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в улучшении контактного сопротивления устройства, изготовленного с использованием технологии перемешивания квантовых ям.
Дополнительный технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения в случае формирования контактов р-типа, заключается в обеспечении контакта, обладающего низким сопротивлением, что приводит к улучшению рабочих характеристик полупроводникового устройства.
Задача настоящего изобретения решается способом осуществления перемешивания квантовых ям в структуре полупроводникового устройства, включающим в себя этапы, на которых:
а) формируют слоистую структуру с квантовыми ямами, включающую в себя легированный верхний слой;
б) формируют останавливающий травление слой поверх упомянутого верхнего слоя;
в) формируют временной слой поверх упомянутого останавливающего травление слоя, причем упомянутый останавливающий травление слой имеет существенно меньшую скорость травления, чем упомянутый временной слой, когда оказывается в предварительно определенных условиях травления;
г) осуществляют процесс перемешивания квантовых ям на структуре устройства, который вносит значительные нарушения, по меньшей мере, в часть временного слоя;
д) удаляют, по меньшей мере, временной слой, по меньшей мере, в области контакта устройства с помощью процедуры травления, селективного к останавливающему травление слою, чтобы раскрыть упомянутый останавливающий травление слой в области контакта; и
е) формируют контакт поверх слоистой структуры с квантовыми ямами, причем непосредственно на поверхности, раскрытой при выполнении этапа д), по меньшей мере, в упомянутой области контакта.
Краткое описание чертежей
Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи и в качестве примера будет приведено описание конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, при этом:
на фиг.1 представлено сечение структуры с квантовыми ямами для светового устройства, пригодного для применения процессов перемешивания квантовых ям;
на фиг.2 представлена диаграмма, иллюстрирующая влияние перемешивания квантовых ям в запрещенной зоне в структуре с квантовыми ямами, показанной на фиг.1;
на фиг.3 представлено условное сечение полупроводниковой структуры с квантовыми ямами в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения; и
на фиг.4 показаны результаты анализа посредством вторичной ионной масс-спектроскопии (SIMS) профиля распределения легирующей примеси бериллия в герметизирующем р+ и оболочечных слоях полупроводникового материала, выращенного посредством молекулярно-пучковой эпитаксии;
на фиг.5 показаны результаты анализа посредством SIMS профиля распределения легирующей примеси цинка в верхнем p+ и оболочечных слоях полупроводникового материала, выращенного посредством химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD); и
на фиг.6 показаны результаты анализа посредством SIMS профиля распределения легирующей примеси кремния в верхнем р+ и оболочечных слоях полупроводникового материала, выращенного посредством MOCVD.
Осуществление изобретения
В соответствии с настоящим изобретением обнаружено, что наличие у верхнего слоя временной части, удаляемой после обработки посредством QWI, дает значительные преимущества при восстановлении поверхности верхнего слоя до достижения состояния, в котором по-прежнему возможны высококачественные контакты. С этой целью в изобретении предложены останавливающий травление слой и временной верхний защитный слой поверх обычного верхнего слоя 6, показанного на фиг.1, так что имеющий нарушения и обедненный примесью материал, получаемый в результате обработки посредством QWI, можно легко удалить и обеспечить осаждение обладающего малым сопротивлением контакта р-типа на структуре с перемешанными квантовыми ямами. Это существенно улучшает рабочие характеристики устройства за счет увеличения выходной мощности и срока службы.
Предпочтительный конкретный вариант осуществления готовой структуры с квантовыми ямами со слоем, останавливающим травление, и временным верхним слоем перед проведением процесса перемешивания квантовых ям показан на фиг.3.
Структура 30 устройства содержит подложку 32 n-типа (например, пластину из GaAs), на которую нанесены полупроводниковые слои 33 - 36. На подложке сформирован первый оболочечный слой 33. Первый оболочечный слой 33 предпочтительно является материалом n-типа, например представляет собой AlGaAs, легированный кремнием. Более конкретно, первый оболочечный слой может содержать несколько подслоев, например первый, второй и третий подслои 33а, 33b и 33 с.
На первом оболочечном слое сформирован оптически активный слой 34. Оптически активный слой 34 предпочтительно является нелегированным материалом с собственной проводимостью. Более конкретно, оптически активный слой 34 может содержать несколько подслоев, например первый, второй и третий подслои 34а, 34b и 34с.
На оптически активном слое сформирован второй оболочечный слой 35. Второй оболочечный слой 35 предпочтительно является материалом р-типа, например представляет собой AlGaAs, легированный цинком. Более конкретно, второй оболочечный слой 35 может содержать несколько подслоев, например первый, второй и третий подслои 35а, 35b и 35с
Поверх второго оболочечного слоя 35 сформирован верхний слой 36. Верхний слой 36 предпочтительно является материалом р-типа, например представляет собой GaAs, легированный цинком. Верхний слой 36 сохранится после обработки посредством QWI-процесса. Верхний слой предпочтительно не содержит алюминий, чтобы предотвратить окисление этого слоя при воздействии воздуха.
В соответствии с настоящим изобретением поверх верхнего слоя 36 имеется останавливающий травление слой 37. Останавливающий травление слой 37 предпочтительно содержит материал р-типа с уровнями легирования, аналогичными верхнему слою. Поверх останавливающего травление слоя имеется временной слой 38. Этот временной слой предпочтительно содержит материал р-типа с уровнями легирования, аналогичными верхнему слою. В более предпочтительном варианте временной слой содержит тот же материал, что и верхний слой.
Вообще говоря, останавливающий травление слой 37 имеет электрические свойства, аналогичные электрическим свойствам временного слоя, но обеспечивает существенно большее, чем временной слой, сопротивление травлению любым из таких методов, как химическое, газовое или плазменное травление.
Вышеописанная структура устройства предпочтительно сформирована с использованием методов эпитаксиального выращивания, таких как молекулярно-пучковая эпитаксия (МВЕ), или химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD). Вместе с тем можно использовать любой подходящий метод выращивания или осаждения, такой как эпитаксия из паровой фазы (VPE) или эпитаксия из жидкой фазы (LPE).
Возможный полупроводниковый лазер, имеющий выходное излучение на длине волны 980 нм и изготовленный с использованием вышеописанной предпочтительной структуры, в типичном случае будет состоять из слоев, охарактеризованных в нижеследующей таблице 1.
В примере, соответствующем таблице 1, останавливающий травление слой сформирован из GaInP.
В дополнительном конкретном варианте осуществления останавливающий травление слой сформирован из AlAs. Предпочтительная структура для этого конкретного варианта осуществления охарактеризована в нижеследующей таблице 2.
| Таблица 1 | ||||||||||
| слой | материал | моль (исходное состояние) | фракция (конечное состояние) | деформация, % | фотолюминесценция, ФЛ (нм) | толщина (мкм) | постоянное напряжение, ПВ (исходное состояние) | уровень (конечное состояние) | тип | легирующая примесь |
| 38 | GaAs | 1 | >2e19 | p | Zn | |||||
| 37 | Ga(x)InP | 0,5 | 0 | 0,05 | >2e19 | p | Zn | |||
| 36 | GaAs | 0,1 | >2e19 | p | Zn | |||||
| 35с | Al(x)GaAs | 0,32 | 0,0 | 0,12 | 2e18 | p | Zn | |||
| 35b | Al(x)GaAs | 0,32 | 1,7 | 2e18 | p | Zn | ||||
| 35a | Al(x)GaAs | 0,32 | 0,2 | 2e17 | 2e18 | p | Zn | |||
| 34с | Al(x)GaAs | 0,1 | 0,32 | 0,11 | i | |||||
| 34b | GaIn(x)As | 0,17 | 1,19 | 970 | 0,008 | i | ||||
| 34а | Al(x)GaAs | 0,32 | 0,1 | 0,11 | i | |||||
| 33с | Al(x)GaAs | 0,32 | 1 | 2e18 | n | Si | ||||
| 33b | Al(x)GaAs | 0 | 0,32 | 0,25 | 2e18 | n | Si | |||
| 33а | GaAs | 0,5 | 2e18 | n | Si | |||||
| Таблица 2 | ||||||||||
| слой | материал | моль (исходное состояние) | фракция (конечное состояние) | деформация, % | фотолюминесценция, ФЛ (нм) | толщина (мкм) | постоянное напряжение, ПВ (исходное состояние) | уровень (конечное состояние) | тип | легирующая примесь |
| 38 | GaAs | 0,1 | >2е19 | р | Zn | |||||
| 37 | AlAs | 0,01 | >2е19 | р | Zn | |||||
| 36 | GaAs | 0,1 | >2е19 | р | Zn | |||||
| 35с | Al(x)GaAs | 0,32 | 0,0 | 0,12 | 2e18 | р | Zn | |||
| 35b | Al(x)GaAs | 0,32 | 1,7 | 2e18 | р | Zn | ||||
| 35a | Al(x)GaAs | 0,32 | 0,2 | 2e17 | 2e18 | р | Zn | |||
| 34с | Al(x)GaAs | 0,1 | 0,32 | 0,11 | i | |||||
| 34b | GaIn(x)As | 0,17 | 1,19 | 970 | 0,008 | i | ||||
| 34а | Al(x)GaAs | 0,32 | 0,1 | 0,11 | i | |||||
| 33с | Al(x)GaAs | 0,32 | 1 | 2e18 | n | Si | ||||
| 33b | Al(x)GaAs | 0 | 0,32 | 0,25 | 2e18 | n | Si | |||
| 33а | GaAs | 0,5 | 2e18 | n | Si |
QWI-процесс проводится на вышеописанной структуре. При осуществлении предпочтительной процедуры QWI-процесса поверх полупроводника осаждают слой диоксида кремния, после чего проводят процесс термического отжига.
После проведения QWI-процесса и удаления диоксида кремния обнаруживается значительная деструкция крайнего сверху слоя 38 структуры. Должно быть понятно, что при осуществлении обычного процесса крайний сверху слой, в сущности, может представлять собой верхний слой 36. Эта деструкция может существенно ухудшить рабочие характеристики любого контакта, сформированного посредством осаждения подходящего слоя металлизации на верхнем слое 36.
Деструкция принимает форму: (а) физического нарушения поверхности полупроводника; (б) диффузии акцепторной легирующей примеси (в рассматриваемом примере - Zn) с поверхности и (в) загрязнения примесью, движущейся из диоксида кремния в слой полупроводника.
Что касается пункта (а), то нарушения поверхности после QWI-процесса можно наблюдать в оптический микроскоп.
Что касается пункта (б), то диффузию акцепторной легирующей примеси можно заметить при проводимых методом SIMS измерениях структуры устройства перед отжигом и после отжига. На фиг.4 и 5 представлены проведенные методом SIMS измерения, иллюстрирующие профиль распределения акцепторной легирующей примеси. На фиг.4 показан профиль для материала, выращенного посредством МВЕ-материала (и в этом примере легированного бериллием), как перед процессом отжига, так и после этого процесса. На фиг.5 показан профиль для материала, выращенного посредством MOCVD-материала (и легированного цинком), как перед процессом отжига, так и после этого процесса. Концентрация легирующей примеси проиллюстрирована как функция глубины, отложенной по горизонтальной оси в виде времени травления в секундах. По результатам обоих этих измерений можно заметить, что концентрация акцепторной примеси уменьшилась с коэффициентом ˜2, что приводит к соответствующему уменьшению электрического удельного сопротивления материала.
Что касается пункта (в), то на фиг.6 проиллюстрированы проведенные методом SIMS измерения для кремния в состоянии выращивания по сравнению с образцами после отжига (отжиги проводили при 850 и 900°С), которые демонстрируют, что имеется высокий уровень примесей кремния, диффундировавших в материал полупроводника после QWI-процесса.
Возвращаясь к фиг.3, отмечаем, что в настоящем изобретении используется селективное травление (влажное или сухое) для удаления поврежденного эпитаксиального материала, т.е. временного слоя 38. Процесс травления выбирается таким образом, чтобы он был высокоселективным для временного слоя 38 и к материалу останавливающего травление слоя 37, с использованием методов, распространенных в данной области техники.
Таким образом, процесс селективного травления оканчивается у останавливающего травление слоя 37. Специалистам в данной области техники известен ряд подходящих технологических переходов влажного и сухого травления, необходимых для выявления ямы между слоями арсенида и слоями фосфида.
Затем можно провести осаждение металлического контакта непосредственно на останавливающий травление слой, если материал останавливающего травление слоя пригоден для получения контакта с малым сопротивлением.
В альтернативном варианте можно использовать второй технологический переход селективного травления, являющегося селективным для останавливающего травление слоя, и к верхнему слою 36, чтобы удалить останавливающий селективное травление слой, раскрывая полупроводниковую поверхность высококачественного верхнего слоя 36 с требуемыми уровнями акцепторных легирующих примесей, и осаждение металлического контакта можно провести уже на этом слое.
Должно быть понятно, что проводить первый и/или второй технологический переход селективного травления нужно лишь в тех областях, где надлежит сформировать контакты. В других областях устройства можно сохранить временной слой и/или останавливающий травление слой.
При осуществлении обычного QWI-процесса без использования временного слоя 38 и останавливающего травление слоя 37 контактные сопротивления контактов р-типа, сформированных на верхнем слое 36, как правило, проявляют тенденцию к росту на величину приблизительно от 2 до более 5 Ом и к увеличению напряжения включения приблизительно от 1,2 В до более 2 В в полупроводниковом лазере с длиной волны излучения, составляющей 980 нм.
Возможные конкретные варианты осуществления, описанные выше, продемонстрировали, что QWI-процесс по существу не повлиял на контактное сопротивление и напряжение включения полупроводникового лазера с длиной волны излучения, составляющей 980 нм.
Следовательно, можно воспользоваться выгодами QWI-процесса при формировании смещенных областей запрещенной зоны устройства (например, этими выгодами можно воспользоваться для формирования непоглощающих зеркал в лазерном устройстве, не приводящего к появлению недостатков, обусловленных повышенным контактным сопротивлением и напряжением включения).
В примерах, приведенных выше, описан лазер на основе AlGaAs с длиной волны излучения, составляющей 980 нм. Однако изобретение также можно применить к любому фотонному устройству на основе арсенида, фосфида, нитрида или антимонида элемента групп III-V периодической системы элементов, требующему наличия областей перемешивания квантовых ям и наличия электрических контактов.
Изобретение находит основное применение в изготовлении полупроводниковых лазеров и усилителей для телекоммуникационных приложений, но, вообще говоря, может быть применено и для изготовления любых устройств, требующих использования QWI-процессов.
Использование объединенных временного слоя 38 и останавливающего травление слоя 37 дает значительное количество преимуществ по сравнению с известным уровнем техники.
Дефекты в слоях, которые вносятся из-за процессов перемешивания квантовых ям, могут проникать глубоко во временной слой, а останавливающий травление слой способствует предотвращению перемещения таких дефектов в верхний слой.
Также обнаружено, что использование останавливающего травление слоя позволяет получить надлежащую, атомарно плоскую поверхность после травления, что существенно улучшает контактное сопротивление после осаждения металла. В отличие от этого простое синхронизированное травление в объеме «толстый временной слой плюс верхний слой» дает шероховатую поверхность (в частности, из-за изменяемости скорости травления, обусловленной нарушенными верхними областями расходуемого слоя), а эта шероховатая поверхность создает проблемы при формировании контактов.
Кроме того, энергетический и оптический спектры лазера с гребенчатым волноводом определяются главным образом шириной и высотой гребня. Влажное или сухое травление в объеме «толстый верхний слой плюс временной слой» для получения точной высоты гребня является труднодостижимым и нежелательным в робастном процессе изготовления. Останавливающий травление слой определяет высоту гребня с очень хорошей (атомарной) точностью.
Использование останавливающего травление слоя также может гарантировать общее уменьшение толщины верхнего слоя, тем самым обеспечивая использование менее жестких условий QWI-процесса для получения требуемой степени перемешивания, а значит и дополнительное уменьшение нарушений, вносимых в полупроводниковую структуру.
Фиг.7-10 иллюстрируют использование останавливающего травление и временного слоев, описанных выше, в контексте QWI-процесса, используемого при формировании полупроводникового лазера.
Обращаясь к фиг.7, отмечаем, что структура 70 обычного лазерного устройства, содержащая оболочечные слои 70а и 70с вместе с обладающим собственной проводимостью оптически активным слоем 70b, выполнена на подложке (не показана) для ограничения квантовой ямы. Каждый из этих слоев может содержать дополнительные подслои, как описано ранее.
Чтобы провести процесс перемешивания квантовых ям для ограничения дополнительных признаков оптического устройства, на упомянутой структуре сформированы останавливающий травление слой 71 и временной слой, как описано ранее. Для осуществления QWI-процесса напыляют слой диоксида кремния на предварительно ограниченные области 73, 74. Подходящий материал маски, нанесенной фотолитографическим методом, такой как фоторезист (не показан), защищает другие области 75 поверхности во время осаждения напылением. После удаления нанесенного слоя фоточувствительного фоторезиста с поверхности 75 посредством плазмохимического охлаждения из паровой фазы (PECVD-процесса) осаждают диоксид кремния 76, по существу, покрывающий поверхность 75.
Затем устройство подвергают термическому отжигу, предпочтительно с использованием процесса быстрого термического отжига (RTA) в соответствии с известными методиками. Во время этого процесса RTA галлий из нижележащей структуры 70 лазера мигрирует в напыленные слои 73, 74 SiO2, вследствие чего под напыленными слоями 73, 74 SiO2 происходит формирование смещенных областей запрещенной зоны квантовой ямы. SiO2, нанесенный посредством PECVD-процесса, тормозит QWI-процесс.
На фиг.8 показано, что слои SiO2 удалены. Это вносит значительные нарушения в раскрытую поверхность временного слоя, так что происходит сегрегация акцепторных легирующих примесей с поверхности. Обращаясь к фиг.9, отмечаем, что временной слой удален с помощью процесса травления, селективного к останавливающему травление слою 71, как описано ранее.
Как показано на фиг.10, затем останавливающий травление слой удален с помощью подходящего процесса травления и оставлена высококачественная поверхность структуры 70 лазера, на которой можно осуществить осаждение подходящего металлического контакта.
Другие конкретные варианты осуществления находятся в рамках объема притязаний прилагаемой формулы изобретения.
1. Способ перемешивания квантовых ям в структуре полупроводникового устройства, включающий в себя этапы, на которых:
а) формируют слоистую структуру с квантовыми ямами, включающую в себя легированный верхний слой;
б) формируют останавливающий травление слой поверх упомянутого верхнего слоя;
в) формируют временной слой поверх упомянутого останавливающего травление слоя, причем упомянутый останавливающий травление слой имеет существенно меньшую скорость травления, чем упомянутый временной слой, когда оказывается в предварительно определенных условиях травления;
г) осуществляют процесс перемешивания квантовых ям на структуре устройства, который вносит значительные нарушения, по меньшей мере, в часть временного слоя;
д) удаляют, по меньшей мере, временной слой, по меньшей мере, в области контакта устройства с помощью процедуры травления, селективного к останавливающему травление слою, чтобы раскрыть упомянутый останавливающий травление слой в области контакта; и
е) формируют контакт поверх слоистой структуры с квантовыми ямами, причем непосредственно на поверхности, раскрытой при выполнении этапа д), по меньшей мере, в упомянутой области контакта.
2. Способ по п.1, в котором этап д) дополнительно включает в себя этап, на котором удаляют останавливающий травление слой с использованием процедуры травления, селективного к легированному верхнему слою, чтобы раскрыть упомянутый легированный верхний слой, по меньшей мере, в упомянутой области контакта.
3. Способ по п.1, в котором этап г) включает в себя этап термообработки.
4. Способ по п.1, в котором этап г) предусматривает реализацию метода разупорядочения вакансий без примесей, включающего в себя этап, на котором формируют слой диэлектрика поверх, по меньшей мере, участка временного слоя во время процесса перемешивания квантовых ям.
5. Способ по п.1, при котором этап е) включает в себя этап, на котором осаждают слой металла на упомянутый останавливающий травление слой для формирования упомянутого контакта.
6. Способ по п.2, в котором этап е) включает в себя этап, на котором осаждают слой металла на упомянутый легированный верхний слой для формирования упомянутого контакта.
7. Способ по п.1, в котором временной слой имеет один или более уровней легирования, сходных электрических свойств и/или сходных коэффициентов диффузии, как в легированном верхнем слое.
8. Способ по п.7, в котором временной слой формируют из того же полупроводникового материала, что и легированный верхний слой.
9. Способ по п.1, в котором слоистая структура с квантовыми ямами содержит подложку с первым уровнем легирования легирующей примесью первого типа, первый оболочечный слой со вторым уровнем легирования легирующей примесью первого типа на подложке, оптически активный слой вещества, обладающего, по существу, собственной проводимостью, второй оболочечный слой с третьим уровнем легирования легирующей примесью второго типа, и верхний слой с четвертым уровнем легирования легирующей примесью второго типа.
10. Способ по п.9, в котором легирующая примесь первого типа является донорной (примесью n-типа), а легирующая примесь второго типа является акцепторной (примесью р-типа).
11. Способ по п.9, в котором, по меньшей мере, один из слоев сформирован из совокупности разных подслоев.
12. Способ по п.1, в котором легированный верхний слой содержит GaAs, останавливающий травление слой содержит GaInP, а временной слой содержит GaAs.
13. Способ по п.1, в котором легированный верхний слой содержит GaAs, останавливающий травление слой содержит AlAs, а временной слой содержит GaAs.
14. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап, на котором формируют световое устройство из упомянутой структуры полупроводникового устройства.
15. Структура полупроводникового устройства, изготовленная с использованием способа по любому из пп.1-14.
