專利名稱：使用InALAs或InGaAlAs實(shí)現(xiàn)的光電子器件的摻雜劑擴(kuò)散阻擋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造諸如激光器、調(diào)制器、光放大器以及檢波器等光電子器件的方法，特別是涉及一種用于減少該光電子器件的不同摻雜區(qū)之間的摻雜劑原子擴(kuò)散和/或相互擴(kuò)散的方法和器件。
阻擋層對(duì)于光電子器件越來越重要了。例如，在半導(dǎo)體激光二極管的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，阻擋層帶來了優(yōu)良的特性，比如低振蕩閾值和穩(wěn)定的振蕩橫模以及高量子效率和高特征溫度。這是因?yàn)?，在隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管中，一個(gè)電流阻擋層可形成在一個(gè)有源層兩側(cè)，有源層是在兩個(gè)具有大的能隙和小的折射率的覆層之間形成的。這樣，如果不能防止的話，工作時(shí)的漏電流也會(huì)大大地減小。
一種制造具有半絕緣隱埋脊的半導(dǎo)體激光二極管的常規(guī)方法例舉性地顯示在

圖1-7中并且如下所述。
參照?qǐng)D1，制造帶有隱埋脊的激光二極管的工藝步驟開始于在一個(gè)n-InP(N型InP)襯底10上形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)100。多層結(jié)構(gòu)100是由一個(gè)第一n-InP覆層12、一個(gè)有源層14、一個(gè)第二n-InP覆層16以及一個(gè)四元材料(Q)層18組成的。層12、14、16和18是順序形成并連續(xù)外延生長(zhǎng)的，從而完成了第一(次)晶體生長(zhǎng)。有源層14可以是例如一個(gè)多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，它由未摻雜的InGaAs/InGaAsP對(duì)構(gòu)成并且通過金屬有機(jī)化合物化學(xué)汽相淀積(MOCVD)或金屬有機(jī)化合物汽相外延(MOVPE)方法形成。另外，第二覆層16可以摻有一種P型摻雜劑，最普通的是鋅(Zn)。
下一步，如圖2所示，一個(gè)SiO2或Si3N4掩膜20以條狀形成于層18的上表面。隨后，多層結(jié)構(gòu)100被選擇性地向下蝕刻到n-InP襯底10，從而產(chǎn)生一個(gè)帶狀臺(tái)面50，如圖3所示。上面具有掩膜20的帶狀臺(tái)面50隨后被引入到一個(gè)生長(zhǎng)系統(tǒng)，比如一個(gè)液相外延生長(zhǎng)系統(tǒng)，一個(gè)MOCVD生長(zhǎng)系統(tǒng)，一個(gè)分子束外延(MBE)生長(zhǎng)系統(tǒng)或一個(gè)汽相外延(VPE)生長(zhǎng)系統(tǒng)，以便相繼形成一個(gè)InP電流阻擋層32和一個(gè)n-InP電流阻擋層34，如圖4所示。電流阻擋層32和34圍繞著帶狀臺(tái)面50并形成第二(次)晶體生長(zhǎng)。
第一電流阻擋層32可以摻有雜質(zhì)離子，比如鐵(Fe)、釕(Ru)或鈦(Ti)，以形成一個(gè)半絕緣(si)InP(Fe)阻擋層32。添加鐵雜質(zhì)離子增大了第一電流阻擋層32的電阻率并減少了漏電流，漏電流通常發(fā)生在襯底10和第一電流阻擋層32之間的界面上。類似地，第二電流阻擋層34可以摻有雜質(zhì)離子，比如硅(Si)、硫(S)或錫(Sn)，以形成一個(gè)N型的InP摻雜的阻擋層34。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，在去除掩膜20之后，在第二電流阻擋層34和Q層18的上表面上進(jìn)行第三(次)晶體生長(zhǎng)。由此，進(jìn)一步生長(zhǎng)一個(gè)p-InP(P型InP)覆層42(也被稱為埋層)和一個(gè)p-InGaAsP或一個(gè)p-InGaAs歐姆接觸層44，從而形成了一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)。覆層42還可以摻有P型雜質(zhì)離子，比如鋅(Zn)、鎂(Mg)或鈹(Be)，以形成一個(gè)P型的InP摻雜的覆層42。因?yàn)殇\是最常用的P型摻雜劑，覆層42就將被稱作InP(Zn)摻雜層。
制造上述結(jié)構(gòu)的方法具有三個(gè)主要缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)都與摻雜劑原子的擴(kuò)散和相互擴(kuò)散有關(guān)，特別是與鋅的擴(kuò)散和相互擴(kuò)散有關(guān)，因?yàn)樵诠怆娮庸I(yè)中鋅是最普通的和廣泛使用的P型摻雜劑。
第一，鋅擴(kuò)散發(fā)生在半絕緣隱埋脊的有源區(qū)中。圖5顯示出鋅在箭頭A方向上從摻雜的p-InP(Zn)第二覆層16向有源層14的擴(kuò)散，因?yàn)閮蓚€(gè)層直接接觸。鋅的高擴(kuò)散率導(dǎo)致了發(fā)射波長(zhǎng)的不希望的偏移，這種偏移達(dá)到零點(diǎn)幾微米。整體鋅分布狀態(tài)的變形進(jìn)一步影響到了光電子器件的電特性。在該器件結(jié)構(gòu)的有源層14中過量的鋅還導(dǎo)致了各種器件特性的變劣，這些特性諸如電吸收調(diào)制器結(jié)構(gòu)的消光比和結(jié)電容。
第二，鐵-鋅(Fe-Zn)相互擴(kuò)散發(fā)生在摻雜的p-InP(Zn)第二覆層16和半絕緣InP(Fe)第一電流阻擋層32之間的界面上。圖5顯示出鋅在箭頭B1方向上從p-InP(Zn)第二覆層16向InP(Fe)第一電流阻擋層32的擴(kuò)散。類似地，圖5的箭頭B2顯示出鐵從InP(Fe)第一電流阻擋層32向p-InP(Zn)第二覆層16的擴(kuò)散。
第三，鐵-鋅(Fe-Zn)相互擴(kuò)散發(fā)生在激光器件的阻擋結(jié)構(gòu)中，更具體地講是發(fā)生在半絕緣InP(Fe)第一電流阻擋層32和p-InP(Zn)覆層42之間的界面上。問題產(chǎn)生的原因是最初被掩膜20所覆蓋的摻雜鐵的InP電流阻擋層32，在掩膜20去除之后與摻雜鋅的InP覆層42發(fā)生了接觸。接觸區(qū)域在圖5中舉例表示為區(qū)域D，它位于帶狀臺(tái)面50的橫向側(cè)邊。在區(qū)域D處鐵和鋅原子的相互擴(kuò)散可以顯著地增大漏電流并降低器件性能，從而導(dǎo)致低的生產(chǎn)率。此外，如果有源層14有一個(gè)多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)，在摻雜鋅的InP覆層42中的鋅雜質(zhì)就可進(jìn)入有源層14，從而形成了混合晶體并且實(shí)際上使量子效應(yīng)降為零。
為了抑制鋅摻雜原子的擴(kuò)散和相互擴(kuò)散，在IC制造工藝中已經(jīng)引入了多種不同的技術(shù)。例如，如圖6所示的一種已有技術(shù)，考慮了在器件結(jié)構(gòu)中引入鋅摻雜抑制措施，比如一個(gè)未摻雜的InP層52。未摻雜的InP層52是在有源層14生長(zhǎng)之后但在p-InP第二覆層16生長(zhǎng)之前生長(zhǎng)的，從而防止了鋅和有源區(qū)之間的直接接觸。替代未摻雜的InP層52，也可采用一個(gè)摻雜硅的n-InP(Si)層作為摻雜劑抑制措施。
盡管上述技術(shù)在防止鋅擴(kuò)散方面有良好效果，但是它的加工步驟需要極其靈敏的參數(shù)，比如摻雜鋅的覆層和接觸層的摻雜水平和厚度。另外，諸如生長(zhǎng)率和溫度等生長(zhǎng)條件也必須非常精密地設(shè)計(jì)，以便對(duì)于每種器件結(jié)構(gòu)和每種反應(yīng)器抑制措施是最佳的。另外，這種方法不允許控制最終的鋅分布狀態(tài)。最后，當(dāng)摻雜硅的n-InP(Si)層被選擇作為摻雜劑抑制措施時(shí)，所引入的N型摻雜劑硅就在器件的p-側(cè)形成了一個(gè)額外的不需要的p-n結(jié)。
另一種用于降低鋅-鐵相互擴(kuò)散的已有技術(shù)舉例顯示在圖7中。這種技術(shù)期望在摻雜鐵的InP(Fe)電流阻擋層32和摻雜鋅的InP覆層42之間插入一個(gè)本征的或未摻雜的InP層70，來防止InP(Fe)層與InP(Zn)層之間的接觸并消除鐵-鋅相互擴(kuò)散和引起的漏電流。然而，這種技術(shù)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它影響了n-InP第二電流阻擋層34和p-InP覆層(埋層)42之間的p-n結(jié)。更具體地講，本征InP層的加入改變了應(yīng)該在激光器件的有源區(qū)中的p-n結(jié)，并且取代它產(chǎn)生了一個(gè)完全改變器件特性的p-i-n結(jié)。此外，該方法不足以完全防止器件有源區(qū)附近區(qū)域中的鐵-鋅相互擴(kuò)散。
相應(yīng)地，需要有一種形成用于光電子器件的帶狀臺(tái)面的方法，這種方法實(shí)施成本不高并能降低漏電流和摻雜劑原子的相互擴(kuò)散。還需要有一種光電子半導(dǎo)體器件，它具有良好的工作特性，包括降低了雜質(zhì)原子擴(kuò)散、減小了漏電流以及提高了精確性和工作可靠性。
本發(fā)明提供了一種方法，用于減少正偏置器件(比如激光器和光放大器)和反偏置器件(比如電吸收調(diào)制器和檢波器)的半絕緣隱埋脊結(jié)構(gòu)的不同摻雜區(qū)之間的摻雜劑原子的擴(kuò)散和/或相互擴(kuò)散。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，一個(gè)InAlAs(砷鋁銦)或一個(gè)InGaAlAs(砷鋁鎵銦)層生長(zhǎng)在有源區(qū)上面，并且是在摻雜鋅的覆層和隨后的接觸層生長(zhǎng)之前生長(zhǎng)的。通過插入一個(gè)薄的InAlAs或InGaAlAs層來阻擋鋅擴(kuò)散到有源層，允許精確布置p-i結(jié)(小于100埃)以及最小量的摻雜劑進(jìn)入有源區(qū)。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，一個(gè)InAlAs或一個(gè)InGaAlAs層首先選擇性地生長(zhǎng)在有源區(qū)上面并圍繞臺(tái)面結(jié)構(gòu)，隨后才是常規(guī)的InP和n-InP電流阻擋層生長(zhǎng)在InAlAs或InGaAlAs層上，它們圍繞臺(tái)面形成第二晶體生長(zhǎng)。這樣，InP(Fe)電流阻擋層中的鐵原子和p-InP(Zn)第二覆層中的鋅原子之間的相互擴(kuò)散就被抑制了，因?yàn)樵谶@兩個(gè)摻雜區(qū)之間不存在接觸。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層生長(zhǎng)在有源區(qū)上面并圍繞臺(tái)面結(jié)構(gòu)，而且替代第二晶體生長(zhǎng)的常規(guī)第二電流阻擋層。
本發(fā)明第四實(shí)施例與第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)類似。然而，在第四實(shí)施例中，InP(Fe)電流阻擋層是在兩個(gè)相鄰的InAlAs和/或InGaAlAs層之間生長(zhǎng)的，這樣InP(Fe)層與位于帶狀臺(tái)面上面的掩膜就會(huì)有最小的接觸。
根據(jù)本發(fā)明的第五和第六實(shí)施例，多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層生長(zhǎng)在有源區(qū)上面并圍繞臺(tái)面結(jié)構(gòu)，而且是在形成第二晶體生長(zhǎng)的阻擋層之間。在第五實(shí)施例中，一個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層是在兩個(gè)電流阻擋層形成之后生長(zhǎng)的并且作為第二晶體生長(zhǎng)的一部分。相反，在第六實(shí)施例中，一個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層是作為第三晶體生長(zhǎng)的一部分并且是在頂部覆層形成之前來生長(zhǎng)的。在任何情況中，這多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層都抑制InP(Fe)電流阻擋層中的鐵原子和第三晶體生長(zhǎng)的p-InP(Zn)覆層中的鋅原子之間的相互擴(kuò)散。多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層可以引入阻擋結(jié)構(gòu)和/或覆層結(jié)構(gòu)中來優(yōu)化光電子器件的性能。
從結(jié)合附圖所做的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，可更好地理解本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)。
圖1是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)已有技術(shù)的一種方法制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖2是圖1的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)已有技術(shù)的一種方法制造的，并且此圖所示的是圖1之后的一個(gè)工藝步驟。
圖3是圖1的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖2之后的一個(gè)工藝步驟。
圖4是圖1的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖3之后的一個(gè)工藝步驟。
圖5是圖1的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖4之后的一個(gè)工藝步驟。
圖6是圖1的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的一種改進(jìn)形式的剖面圖，并且顯示出一個(gè)生長(zhǎng)在該激光二極管的有源區(qū)上的未摻雜InP層。
圖7是圖1的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖5之后的一個(gè)工藝步驟，并且顯示出一個(gè)本征InP層。
圖8是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖9是圖8的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖8之后的一個(gè)工藝步驟。
圖10是圖8的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖9之后的一個(gè)工藝步驟。
圖11是圖8的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖10之后的一個(gè)工藝步驟。
圖12是圖8的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖11之后的一個(gè)工藝步驟。
圖13是圖8的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖12之后的一個(gè)工藝步驟。
圖14是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖15是圖14的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖14之后的一個(gè)工藝步驟。
圖16是圖14的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖15之后的一個(gè)工藝步驟。
圖17是圖14的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，所示的是圖16之后的一個(gè)工藝步驟。
圖18是圖17的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，但在該隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的有源區(qū)上面包含一個(gè)InAlAs或InGaAlAs層。
圖19是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖20是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖21是圖20的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，此圖所示的是圖20之后的工藝步驟。
圖22是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖23是圖22的隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，此圖所示的是圖22之后的工藝步驟。
圖24是一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管的剖面圖，該激光二極管是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例制造的，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
圖25是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的剖面圖，它顯示出一個(gè)光電子器件的脊結(jié)構(gòu)，此圖所示的是一個(gè)中間工藝步驟。
在下面的詳細(xì)說明中，將參照可實(shí)施本發(fā)明的各種具體實(shí)施例。這些實(shí)施例是以充分的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述的，使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，而且可以理解也可以使用其它實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的情況下可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)和電氣方面的改變。因此，下面的詳細(xì)說明不應(yīng)被視為是限制性的，而且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
本發(fā)明提供了一種方法，用于減少摻雜劑原子在有源區(qū)中的擴(kuò)散，并且用于減少不同類型的摻雜劑原子在激光器件或光放大器的半絕緣隱埋脊結(jié)構(gòu)和電吸收調(diào)制器或檢波器的脊結(jié)構(gòu)的相鄰摻雜區(qū)之間的相互擴(kuò)散。本發(fā)明的方法使用了多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層來避免摻雜劑原子和有源區(qū)之間的直接接觸以及光電子器件的相鄰阻擋結(jié)構(gòu)中的摻雜劑原子之間的直接接觸。
以下的說明中所用的術(shù)語(yǔ)“P型摻雜劑”可以包括任何P型雜質(zhì)離子，比如其中有鋅(Zn)、鎂(Mg)或鈹(Be)。因?yàn)殇\是最常用的P型摻雜劑，所以本申請(qǐng)中所涉及的P型摻雜劑是鋅摻雜劑。盡管本發(fā)明將參照鋅摻雜劑來說明，但是可以預(yù)期本發(fā)明的多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層將同樣起到阻擋其它P型摻雜劑的作用。
類似地，以下說明中使用的術(shù)語(yǔ)“N型摻雜劑”可以包括任何N型雜質(zhì)離子，比如其中有硅(Si)、硫(S)或錫(Sn)。盡管本申請(qǐng)中所涉及的N型摻雜劑是硅摻雜劑，并且盡管本發(fā)明將參照硅摻雜劑來說明，但是可以預(yù)期本發(fā)明的多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層將同樣起到阻擋其它N型摻雜劑的作用。
在以下說明中所用的術(shù)語(yǔ)“半絕緣型雜質(zhì)”可包括任何形成半絕緣阻擋層的雜質(zhì)離子，比如鐵(Fe)、釕(Ru)或鈦(Ti)。因?yàn)殍F是最常用的半絕緣型雜質(zhì)，所以本申請(qǐng)中所涉及的半絕緣型雜質(zhì)是鐵摻雜劑。同樣，盡管本發(fā)明將參照鐵進(jìn)行說明，但是可以預(yù)期本發(fā)明的多個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層將同樣起到阻擋其它半絕緣型摻雜劑的作用。因此，下面的詳細(xì)說明絕不能當(dāng)作限制性的，本發(fā)明的范圍要由所附權(quán)利要求來限定。
現(xiàn)在參照附圖，其中相同的元件用相同的參考數(shù)字表示，圖8-13顯示出本發(fā)明的隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)(buried semi-insulating ridge heterostructure)201(圖13)的第一實(shí)施例的制造方法，其中鋅向光電子器件的有源區(qū)的擴(kuò)散到被抑制了。
首先，如圖8所示，優(yōu)選在具有作為主平面的<100>平面的一個(gè)n-InP襯底110上，最好連續(xù)地外延生長(zhǎng)n-InP的第一覆層112和一個(gè)有源層114，有源層114具有InGaAsP的量子阱結(jié)構(gòu)。必須指出的是，盡管金屬有機(jī)化合物汽相外延(MOVPE)方法是優(yōu)選的，但作為替代方法也可使用液相外延(LPE)方法、汽相外延(VPE)方法或分子束外延(MBE)方法。正如已有技術(shù)中所知道的，有源層114應(yīng)該能夠?qū)膺M(jìn)行吸收、發(fā)射、放大或調(diào)制，這取決于光電子器件的特定類型。另外，盡管本發(fā)明提到的是一個(gè)示例性的N型襯底，在其上工作層(operative layers)圍繞一個(gè)有源區(qū)形成一個(gè)NP結(jié)，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還考慮到了(使用)一個(gè)P型襯底，在其上圍繞一個(gè)有源區(qū)形成一個(gè)相應(yīng)的PN結(jié)。
此外，盡管下面將參照InAlAs層來描述本發(fā)明的實(shí)施例，這個(gè)InAlAs層用于阻擋不同類型的摻雜劑雜質(zhì)的擴(kuò)散和/或相互擴(kuò)散，但必須理解，同樣的工藝條件和過程也適用于用作擴(kuò)散阻擋層的InGaAlAs層。因此，本發(fā)明并不局限于使用InAlAs層作為摻雜劑擴(kuò)散阻擋層，并且本發(fā)明同樣適于使用InGaAlAs層作為摻雜劑擴(kuò)散阻擋層，或者使用InAlAs層和InGaAlAs層的組合。
正如下面在圖9中所示的，一個(gè)InAlAs層115形成在有源層114的上面。例如，InAlAs層115可以是通過MOVPE或LPE方法外延生長(zhǎng)的，其厚度在大約300埃到大約800埃之間。盡管本發(fā)明的這些實(shí)施例將參照在有源區(qū)(層)114上面形成的InAlAs和/或InGaAlAs層115來描述，但必須理解有源區(qū)還可在至少一側(cè)與摻雜劑阻擋層鄰接。本申請(qǐng)文件中的術(shù)語(yǔ)“鄰接”(bounded)是指摻雜劑阻擋層與有源區(qū)接觸或通過另一個(gè)區(qū)或?qū)优c有源區(qū)分隔開。在任何情況下，InAlAs層115都充當(dāng)一個(gè)鋅擴(kuò)散阻擋層，阻擋鋅原子從隨后生長(zhǎng)的上面的各層擴(kuò)散到有源層114中。
引入一個(gè)薄的InAlAs層提供了額外的優(yōu)點(diǎn)。即，InAlAs層不會(huì)給多數(shù)載流子或空穴帶來過量的勢(shì)壘，因?yàn)镮nAlAs層與相鄰的層形成了II型異質(zhì)結(jié)，相鄰的層就是有源層(例如圖10的有源層114)和覆層(例如圖10的覆層116)。InAlAs層有一個(gè)帶隙(E＝1.44eV)，它高于有源區(qū)的帶隙(E＝0.8eV)并且高于相鄰覆層的帶隙(例如，對(duì)于InP覆層116，E＝1.35eV)。由于這些差別，在覆層和有源區(qū)之間，因?yàn)閹兜倪@種排列方式，就沒有載流子產(chǎn)生。
下一步，在InAlAs層115形成之后，根據(jù)參照?qǐng)D1-5描述的步驟并且根據(jù)已有技術(shù)，進(jìn)行用于形成一個(gè)激光二極管的半絕緣隱埋脊的工藝步驟。因此，優(yōu)選外延生長(zhǎng)一個(gè)第二覆層116和一個(gè)Q層118，如圖10所示，第二覆層116最好是摻雜鋅的p-InP。使用一層氧化硅或氮化硅掩膜200(圖10)，圖10的多層結(jié)構(gòu)被向下蝕刻到n-InP襯底110，從而在襯底110上形成了一個(gè)窄帶狀脊結(jié)構(gòu)或一個(gè)帶狀臺(tái)面150(圖11)。蝕刻可以通過使用例如常規(guī)的溴-甲醇溶劑或包含充氧水和鹽酸的混合物的溶劑來執(zhí)行。
與圖3所示的結(jié)構(gòu)相似，圖11的帶狀脊結(jié)構(gòu)150包括n-InP的第一覆層112的部分、有源層114的部分、InAlAs鋅阻擋層115的部分、p-InP(Zn)的第二覆層116的部分以及Q層118的部分。如圖11所示的，帶狀脊結(jié)構(gòu)150處于n-InP襯底110的上表面上。
此后，上面有掩膜200的帶狀脊結(jié)構(gòu)150被引入到一個(gè)液相外延生長(zhǎng)系統(tǒng)或一個(gè)MOCVD生長(zhǎng)系統(tǒng)中，以更適宜地形成一個(gè)第一InP電流阻擋層132和一個(gè)n-InP電流阻擋層134，如圖12所示。最好是，電流阻擋層132和134通過金屬有機(jī)化合物汽相外延(MOVPE)方法選擇性地圍繞帶狀脊結(jié)構(gòu)150生長(zhǎng)。電流阻擋層132優(yōu)選摻雜一種半絕緣型摻雜劑，比如鐵(Fe)、釕(Ru)或鈦(Ti)，摻雜濃度在1×1018cm-3到3×1018cm-3范圍內(nèi)，以獲得半絕緣(si)InP摻雜的電流阻擋層，在這里是第一半絕緣電流阻擋層InP(Fe)132(圖12)。類似地，第二電流阻擋層134可以摻有雜質(zhì)離子，比如硅(Si)、硫(S)或錫(Sn)，以形成一個(gè)N型的InP摻雜的阻擋層134。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，在去除掩膜200和可選擇地去除Q層118之后，在第二電流阻擋層134和Q層118的上表面上進(jìn)行第三(次)晶體生長(zhǎng)。盡管本發(fā)明的實(shí)施例描述成臺(tái)面結(jié)構(gòu)中包含Q層118，但必須理解本發(fā)明同樣考慮到了不包括Q層(比如Q層118(圖10-24))的光電子器件。此外，盡管本發(fā)明的實(shí)施例描述成具有第一和第二電流阻擋層，比如電流阻擋層132和134(圖12-13；圖16-18；圖22-24)，但必須理解本發(fā)明同樣考慮到了具有兩個(gè)以上的電流阻擋層作為第二晶體生長(zhǎng)的一部分的光電子器件，例如具有交替的摻雜(劑)導(dǎo)電性的四個(gè)電流阻擋層的光電子器件。
作為第三晶體生長(zhǎng)的一部分，優(yōu)選進(jìn)一步生長(zhǎng)一個(gè)p-InP覆層142(圖13)和一個(gè)p-InGaAsP或一個(gè)p-NGaAs歐姆接觸層144(圖13)，從而形成一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)。覆層142(圖13)優(yōu)選液相外延生長(zhǎng)或MOCVD生長(zhǎng)到1.5到3微米的厚度，最好是2.5微米，并摻雜一種P型雜質(zhì)原子，比如鋅(Zn)、鎂(Mg)或鈹(Be)。例如，可以通過二乙基鋅(DEZ)，用H2作為載氣并且在從大約-15℃到40℃變化的溫度下來進(jìn)行摻雜。類似地，歐姆接觸層144可以是例如一個(gè)鋅摻雜的InGaAs外延生長(zhǎng)層，厚度約為3000埃。
一個(gè)N型電極162(圖13)形成在襯底110的下表面上，一個(gè)P型電極164(圖13)形成在歐姆接觸層144的上表面上，以向隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)201提供一個(gè)電壓，異質(zhì)結(jié)構(gòu)201有一個(gè)InAlAs層115，用于阻擋鋅擴(kuò)散到異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有源區(qū)114中。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中(圖14-18)，在構(gòu)成第二晶體生長(zhǎng)的電流阻擋層形成之前，選擇性地生長(zhǎng)一個(gè)InAlAs層。為描述第二實(shí)施例，現(xiàn)在參照?qǐng)D14，該圖顯示出一個(gè)帶狀脊結(jié)構(gòu)(帶狀臺(tái)面)151，它與圖11的帶狀脊結(jié)構(gòu)150類似，但沒有InAlAs層115。因此，帶狀脊結(jié)構(gòu)151包括第一n-InP覆層112的部分、有源層114的部分、第二p-InP(Zn)覆層116的部分以及Q層118的部分。如圖14所示，帶狀脊結(jié)構(gòu)151處于n-InP襯底110的上表面上。
現(xiàn)在參照?qǐng)D15，圖14的帶狀臺(tái)面151隨后被引入到一個(gè)液相外延生長(zhǎng)系統(tǒng)或MOCVD生長(zhǎng)系統(tǒng)中，以形成一個(gè)InAlAs層131。最好是，InAlAs層131是通過金屬有機(jī)化合物汽相外延(MOVPE)方法選擇性地圍繞帶狀脊結(jié)構(gòu)151和n-InP襯底110的部分來生長(zhǎng)。InAlAs層131可以外延生長(zhǎng)到大約300埃到大約3000埃之間的厚度，這個(gè)厚度足以使InAlAs層131來抑制鋅-鐵在隨后生長(zhǎng)的電流阻擋層之間的橫向相互擴(kuò)散。
隨后圍繞帶狀脊結(jié)構(gòu)151并在InAlAs層131上外延生長(zhǎng)InP的第一電流阻擋層132(圖16)。如上面參照第一實(shí)施例所描述的，第一電流阻擋層132(圖12-13；圖16)摻雜有一種半絕緣型摻雜劑，比如鐵(Fe)，摻雜濃度在1×1018CM-3到3×1018CM-3范圍內(nèi)，以形成半絕緣InP(Fe)第一電流阻擋層132。
在帶狀臺(tái)面151和InP(Fe)的第一電流阻擋層132之間插入InAlAs層131，防止了在有源區(qū)114上面的p-InP(Zn)的第二覆層116與半絕緣InP(Fe)第一電流阻擋層132之間的直接接觸。這樣，典型地發(fā)生在光電子器件中的鐵-鋅橫向相互擴(kuò)散就被抑制了，因?yàn)樵谄骷膬蓚€(gè)摻雜區(qū)之間沒有接觸。
在制造工藝的這一時(shí)刻，根據(jù)第一實(shí)施例中所述的工藝并參照?qǐng)D12-13來進(jìn)行隨后的步驟。因此，一旦生長(zhǎng)了InP(Si)的第二電流阻擋層134(圖16)并且去除了掩膜200，就在第二電流阻擋層134上面和Q層118上面外延生長(zhǎng)一個(gè)p-InP覆層142(圖17)。類以地，進(jìn)一步在p-InP覆層142上生長(zhǎng)一個(gè)p-InGaAsP或p-InGaAs歐姆接觸層144。最后，在襯底110的下表面和歐姆接觸層144的上表面分別形成一個(gè)N型的電極162和一個(gè)P型的電極164(圖17)，從而形成一個(gè)完整的隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)202(圖17)。
盡管已經(jīng)參照帶狀臺(tái)面151(圖14-17)對(duì)第二實(shí)施例進(jìn)行了說明，該帶狀臺(tái)面151不包括一個(gè)InAlAs層(比如，圖9-13中的位于有源區(qū)114上面的InAlAs層115)或一個(gè)InGaAlAs層，但必須理解光電子器件的帶狀臺(tái)面也可包括這種位于有源區(qū)上面的附加的InAlAs或InGaAlAs層。這樣的例子顯示在圖18中，其中有源區(qū)114與兩個(gè)InAlAs層131、115鄰接。這樣，鐵-鋅橫向的相互擴(kuò)散以及鋅向有源區(qū)的擴(kuò)散降到最低程度，并且光電子器件的特性達(dá)到最佳。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，圍繞臺(tái)面結(jié)構(gòu)并在形成第二晶體生長(zhǎng)的不同阻擋層之間生長(zhǎng)多個(gè)InAlAs層，并選擇性地在臺(tái)面結(jié)構(gòu)的有源區(qū)上生長(zhǎng)一個(gè)InAlAs層。這個(gè)實(shí)施例顯示在圖19中。根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例制造的一個(gè)隱埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光二極管203包括至少三個(gè)InAlAs層115、131和133。InAlAs層115、131的形成在前面參照本發(fā)明第一和第二實(shí)施例(圖8-13；圖14-18)已進(jìn)行了討論，在此就不再說明了。該實(shí)施例的特征在于InAlAs層133，它選擇性地生長(zhǎng)在半絕緣InP(Fe)第一電流阻擋層132(圖19)上面并且來替代常規(guī)的n-InP(Si)的第二電流阻擋層134(圖17-18)。插入一個(gè)額外的InAlAs層作為電流阻擋層進(jìn)一步降低了橫向的鐵-鋅相互擴(kuò)散并減小了器件中存在的任何漏電流。
圖20-21顯示出本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中在InP(Fe)第一電流阻擋層132(圖19)和p-InP(Zn)覆層142(圖19)之間的鋅-鐵相互擴(kuò)散被完全消除了。在這個(gè)實(shí)施例中并且如圖20所示，在外延生長(zhǎng)InAlAs層131之后，在InAlAs層131上形成InP(Fe)第一電流阻擋層的一個(gè)選擇性生長(zhǎng)層136。這個(gè)InP(Fe)第一電流阻擋層136的生長(zhǎng)是為了使它與掩膜200的接觸最小化，例如，如圖20所示，只是帶狀臺(tái)面每側(cè)的一個(gè)點(diǎn)C。當(dāng)然，點(diǎn)C是由InP(Fe)第一電流阻擋層136和掩膜200所形成的接觸線(未顯示)的一部分。下一步，生長(zhǎng)InAlAs層133(圖20)，它代替常規(guī)的n-InP(Si)第二電流阻擋層134(圖17-18)。
在去除了掩膜200之后，根據(jù)第一實(shí)施例中所述的工藝并參照?qǐng)D13進(jìn)行隨后的步驟。因此，進(jìn)一步生長(zhǎng)了一個(gè)p-InP(Zn)覆層142和一個(gè)p-InGaAsP或一個(gè)p-InGaAs歐姆接觸層144。由于選擇性地生長(zhǎng)InP(Fe)第一電流阻擋層136，位于帶狀臺(tái)面橫向側(cè)邊的接觸區(qū)D(圖5)就被完全消除了。相應(yīng)地，在InP(Fe)第一電流阻擋層136和p-InP(Zn)覆層142之間，鐵和鋅原子的相互擴(kuò)散就被消除了。此外，三個(gè)InAlAs層115、131和133(其中的兩個(gè)是位于帶狀臺(tái)面151的每側(cè))的插入抑制了器件中可能存在的任何鐵-鋅相互擴(kuò)散，從而保證了正常的功能。
隨著在襯底110的下表面和歐姆接觸層144的上表面上形成一個(gè)N型電極162和一個(gè)P型電極164(圖21)，圖21的結(jié)構(gòu)就進(jìn)一步完成了，這樣就形成了一個(gè)隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)204，如圖21所示。
圖22-23顯示出本發(fā)明的第五實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，在InP(Fe)第一電流阻擋層132和n-InP(Si)第二電流阻擋層134之后，選擇性地生長(zhǎng)附加的InAlAs層133，但它仍是第二晶體生長(zhǎng)的一部分。因此，InAlAs層133(圖22)是在掩膜200去除之前生長(zhǎng)的。在去除掩膜200(圖23)之后，生長(zhǎng)p-InP(Zn)覆層142和歐姆接觸層144，隨后形成N型電極162和P型電極164，從而完成了一個(gè)隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)205(圖23)。
在本發(fā)明的第六實(shí)施例中，如圖24所示，附加的InAlAs層133的生長(zhǎng)是作為第三晶體生長(zhǎng)的一部分，而不是象第五實(shí)施例中那樣作為第二晶體生長(zhǎng)的一部分。即，在圖24的隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)206中，InAlAs層133是在掩膜200去除之后并在p-InP(Zn)覆層142生長(zhǎng)之前生長(zhǎng)的。如圖24所示，InAlAs層133是在帶狀臺(tái)面151和Q層118上生長(zhǎng)的。InAlAs層115和133都抑制鋅原子從p-InP(Zn)第二覆層116擴(kuò)散到有源區(qū)114以及鋅從帶狀臺(tái)面橫向擴(kuò)散到InP(Fe)第一電流阻擋層132。類似地，InAlAs層133進(jìn)一步抑制了鋅和鐵在電流阻擋層中，即在隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)206的InP(Fe)第一電流阻擋層132和p-InP(Zn)覆層142之間的相互擴(kuò)散。
到此，本發(fā)明已經(jīng)描述了隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)，比如，圖21的隱埋半絕緣脊異質(zhì)結(jié)構(gòu)204。然而，本發(fā)明具有更廣的適用性，并且例如可被用于諸如電吸收調(diào)制器和檢波器之類的光電子器件的脊結(jié)構(gòu)的制造。在這種情況下，如圖25所示，位于一個(gè)n-InP襯底110的上表面上的一個(gè)脊結(jié)構(gòu)209包括一個(gè)垂直的帶狀臺(tái)面210，它被絕緣層211所包圍。垂直帶狀臺(tái)面210還包括第一覆層112的部分、有源層114的部分、InAlAs或InGaAlAs層115的部分、p-InP(Zn)第二覆層116的部分、p-InP覆層142的部分以及p-InGaAsP或p-InGaAs歐姆接觸層144的部分。最好是，所有上述層都通過金屬有機(jī)化合物汽相外延(MOVPE)方法來選擇性地生長(zhǎng)。不過，作為替代方法也可采用液相外延(LPE)、汽相外延(VPE)或分子束外延(MBE)方法。絕緣層211優(yōu)選通過淀積方法由聚酰亞胺來形成。
本發(fā)明提供了一種方法，用于減少激光器件、光放大器、調(diào)制器或檢波器的摻雜區(qū)之間的鋅的擴(kuò)散和鋅-鐵相互擴(kuò)散。鋅摻雜層和鐵摻雜層之間的直接接觸被阻止，并且摻雜劑原子的相互擴(kuò)散被抑制。
盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了在N型襯底上來制造光電子器件，本發(fā)明同樣適于如已有技術(shù)中公知的那樣在P型或半絕緣型襯底上來制造(光電子器件)。當(dāng)然，這會(huì)改變所制造器件中的工作層的摻雜或電導(dǎo)性。另外，盡管本發(fā)明在示范性實(shí)施例中已經(jīng)參照InAlAs摻雜劑阻擋層進(jìn)行了描述，但本發(fā)明同樣適用于使用InGaAlAs摻雜劑阻擋層或InAlAs和InGaAlAs層的組合的光電子器件，如上所述。
以上說明描繪了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明特征和優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明并非要局限于所描繪的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對(duì)具體工藝條件和結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改和替換。
例如，盡管本發(fā)明所有實(shí)施例都包括位于光電子器件有源區(qū)上面的InAlAs或InGaAlAs層115(圖9-13；圖18-25)，但必須理解，在第二到第六實(shí)施例中該層的存在是選擇性的，這取決于器件的特性和要求。類似地，如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例在摻有雜質(zhì)原子的覆層和阻擋層之間可包含任意數(shù)量的附加InAlAs和/或InGaAlAs層。例如，一個(gè)InAlAs和/或InGaAlAs層可在第三晶體生長(zhǎng)的覆層和歐姆接觸層之間形成。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為由上述說明和附圖所限制，而是僅僅由所附權(quán)利要求的范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種光電子器件，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底；和一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，它設(shè)在所述襯底上，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有至少兩側(cè)并包括一個(gè)有源區(qū)，所述有源區(qū)還至少在一側(cè)與一個(gè)摻雜劑阻擋層鄰接，所述摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，還包括第一電流阻擋層，它位于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；第一導(dǎo)電類型的第二電流阻擋層，它形成在所述第一電流阻擋層上；以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層，它形成在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)和所述第二電流阻擋層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，還包括在所述第二電流阻擋層上形成的多個(gè)電流阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層位于所述有源區(qū)上面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜的第二覆層，它與所述摻雜劑阻擋層接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層位于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的所述兩側(cè)的每一側(cè)和所述第一電流阻擋層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜的第二覆層摻有一種P型摻雜劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層是一個(gè)外延生長(zhǎng)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到800埃范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能發(fā)光的層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能吸收光的層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能調(diào)制光的層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能放大光的層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InGaAlAs層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層和至少一個(gè)InGaAlAs層。
17.一個(gè)半導(dǎo)體光學(xué)器件，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底；和設(shè)在所述襯底上的一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有至少兩側(cè)并包括一個(gè)摻雜劑阻擋層，所述摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料，所述摻雜劑阻擋層還形成在一個(gè)有源區(qū)和一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜的第二覆層之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括第一電流阻擋層，它位于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；第一導(dǎo)電類型的第二電流阻擋層，它形成在所述第一電流阻擋層上；以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層，它形成在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)和所述第二電流阻擋層上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括在所述第二電流阻擋層上形成的多個(gè)電流阻擋層。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜的第二覆層摻有從鋅、鈹和鎂組成的材料組中選出的一種摻雜劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜劑阻擋層是一個(gè)外延生長(zhǎng)層。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到800埃范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能發(fā)光的層。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能吸收光的層。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能調(diào)制光的層。
26.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能放大光的層。
27.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層。
28.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InGaAlAs層。
29.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層和至少一個(gè)InGaAlAs層。
30.一種形成半導(dǎo)體激光器的方法，包括以下步驟在第一導(dǎo)電類型的襯底上形成多個(gè)疊層，所述層中的至少一個(gè)是有源區(qū)，所述層中的至少另一個(gè)是摻雜劑阻擋層，所述摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料；和蝕刻所述多個(gè)疊層和所述襯底，以在所述襯底上形成一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，還包括以下步驟在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成第一電流阻擋層，在所述第一電流阻擋層上形成第一導(dǎo)電類型的第二電流阻擋層，以及在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)和所述第二電流阻擋層上形成一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述第一導(dǎo)電類型是N型，所述第二導(dǎo)電類型是P型。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述第一導(dǎo)電類型是P型，所述第二導(dǎo)電類型是N型。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，還包括以下步驟在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的所述兩側(cè)形成多個(gè)電流阻擋層。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述摻雜劑阻擋層抑制摻雜劑從一個(gè)第二覆層向所述有源區(qū)的擴(kuò)散，所述第二覆層在所述摻雜劑阻擋層上形成并與其接觸。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中，所述第二覆層是通過金屬有機(jī)化合物汽相外延方法來選擇性地生長(zhǎng)的。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中，所述第二覆層是第二導(dǎo)電類型的。
38.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，還包括以下步驟對(duì)所述第二覆層進(jìn)行摻雜。
39.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述摻雜劑阻擋層是外延生長(zhǎng)的。
40.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述摻雜劑阻擋層是通過金屬有機(jī)化合物汽相外延方法來選擇性地生長(zhǎng)的。
41.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述摻雜劑阻擋層生長(zhǎng)到大約300埃到800埃的厚度。
42.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)被激發(fā)時(shí)能發(fā)光的層。
43.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能吸收光的層。
44.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能調(diào)制光的層。
45.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能放大光的層。
46.根據(jù)權(quán)利要求30的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層。
47.根據(jù)權(quán)利要求30的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InGaAlAs層。
48.根據(jù)權(quán)利要求30的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層和至少一個(gè)InGaAlAs層。
49.一種半導(dǎo)體光學(xué)器件，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底；設(shè)在所述襯底上的一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有兩側(cè)并包括一個(gè)有源區(qū)；和一個(gè)第一摻雜劑阻擋層，它位于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，所述摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括在所述第二電流阻擋層上形成的多個(gè)電流阻擋層。
51.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層。
52.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InGaAlAs層。
53.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層是一個(gè)外延生長(zhǎng)層。
54.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到800埃范圍內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括第一電流阻擋層，它形成在所述第一摻雜劑阻擋層上；第一導(dǎo)電類型的第二電流阻擋層，它形成在所述第一電流阻擋層上；以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層，它形成在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)和所述第二電流阻擋層上。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一電流阻擋層是摻雜的。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜劑是一種半絕緣型摻雜劑。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一電流阻擋層是一個(gè)InP(Fe)層。
59.根據(jù)權(quán)利要求55的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二電流阻擋層摻雜有一種摻雜劑，這種摻雜劑是從硅、硫和錫組成的材料組中選出的。
60.根據(jù)權(quán)利要求55的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)還包括在所述有源區(qū)上形成的一個(gè)第二覆層。
61.根據(jù)權(quán)利要求55的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)還包括在所述第二覆層和所述有源區(qū)之間形成的一個(gè)第二摻雜劑阻擋層。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
63.根據(jù)權(quán)利要求61的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層。
64.根據(jù)權(quán)利要求61的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InGaAlAs層。
65.根據(jù)權(quán)利要求61的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層包括至少一個(gè)InAlAs層和至少一個(gè)InGaAlAs層。
66.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能發(fā)光的層。
67.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能吸收光的層。
68.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能調(diào)制光的層。
69.根據(jù)權(quán)利要求49的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能放大光的層。
70.一種半導(dǎo)體光學(xué)器件，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底；設(shè)在所述襯底上的一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有兩側(cè)并包括一個(gè)有源區(qū)；所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)與所述有源區(qū)接觸的第一摻雜劑阻擋層，所述第一摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料；和一個(gè)第二摻雜劑阻擋層，它位于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括一個(gè)第一電流阻擋層，它形成在所述第二摻雜劑阻擋層上；一個(gè)第三摻雜劑阻擋層，它形成在所述第一電流阻擋層上；以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層，它形成在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)和所述第三摻雜劑阻擋層上。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括在所述第一電流阻擋層和所述第三摻雜劑阻擋層之間形成的多個(gè)電流阻擋層。
73.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
74.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第三摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
75.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層位于所述有源區(qū)上面。
76.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜的第二覆層，它與所述第一和第二摻雜劑阻擋層接觸。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜的第二覆層摻有一種P型的摻雜劑。
78.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到3000埃范圍內(nèi)。
79.根據(jù)權(quán)利要求71的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第三摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到3000埃范圍內(nèi)。
80.根據(jù)權(quán)利要求70的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到800埃范圍內(nèi)。
81.根據(jù)權(quán)利要求70的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)被激發(fā)時(shí)能發(fā)光的層。
82.根據(jù)權(quán)利要求70的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能吸收光的層。
83.根據(jù)權(quán)利要求70的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能調(diào)制光的層。
84.根據(jù)權(quán)利要求70的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能放大光的層。
85.一種半導(dǎo)體光學(xué)器件，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底；設(shè)在所述襯底上的一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有兩側(cè)并包括一個(gè)有源區(qū)；一個(gè)第一電流阻擋層，它位于在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第二電流阻擋層，它形成在所述第一電流阻擋層上；一個(gè)第一摻雜劑阻擋層，它形成在所述第二電流阻擋層上，所述第一摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs的組成的材料組中選出的一種材料；以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層，它形成在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)和所述第一摻雜劑阻擋層上。
86.根據(jù)權(quán)利要求85的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括一個(gè)第二摻雜劑阻擋層，它位于所述有源區(qū)上面。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
88.根據(jù)權(quán)利要求86的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第二摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到800埃范圍內(nèi)。
89.根據(jù)權(quán)利要求85的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括一個(gè)第三摻雜劑阻擋層，它位于所述帶狀臺(tái)面的兩側(cè)和所述第一電流阻擋層之間。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第三摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料。
91.根據(jù)權(quán)利要求89的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第三摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到3000埃范圍內(nèi)。
92.根據(jù)權(quán)利要求86的半導(dǎo)體光學(xué)器件，還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜的第一覆層，它與所述第二摻雜劑阻擋層接觸。
93.根據(jù)權(quán)利要求92的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述摻雜的第二覆層摻有一種P型的摻雜劑。
94.根據(jù)權(quán)利要求85的半導(dǎo)體光學(xué)器件，其中，所述第一摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到3000埃范圍內(nèi)。
95.一種光電子器件，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底；設(shè)在所述襯底上的一個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)具有兩側(cè)并包括一個(gè)有源區(qū)，所述有源區(qū)還在至少一側(cè)與一個(gè)摻雜劑阻擋層鄰接，所述摻雜劑阻擋層包括從InAlAs和InGaAlAs組成的材料組中選出的一種材料；以及一個(gè)絕緣層，它位于所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。
96.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的覆層，它形成在所述臺(tái)面結(jié)構(gòu)上；以及一個(gè)歐姆接觸層，它形成在所述覆層上。
97.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層位于所述有源區(qū)上面。
98.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜的第二覆層，它與所述摻雜劑阻擋層接觸。
99.根據(jù)權(quán)利要求98的光電子器件，其中，所述摻雜的第二覆層摻有一種P型的摻雜劑。
100.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層是一個(gè)外延生長(zhǎng)層。
101.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述摻雜劑阻擋層的厚度在大約300埃到800埃范圍內(nèi)。
102.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能吸收光的層。
103.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述有源區(qū)包括一個(gè)能調(diào)制光的層。
104.根據(jù)權(quán)利要求95的光電子器件，其中，所述絕緣層是由聚酰亞胺形成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方法,用于減少光電子器件的有源區(qū)中的摻雜劑原子的擴(kuò)散以及相鄰摻雜區(qū)之間的不同類型摻雜劑原子的相互擴(kuò)散。本發(fā)明的方法使用多個(gè)InAlAs或InGaAlAs層來避免摻雜劑原子和有源區(qū)之間的直接接觸以及光電子器件的相鄰阻擋結(jié)構(gòu)中摻雜劑原子之間的直接接觸。本發(fā)明還公開了一種半絕緣隱埋脊結(jié)構(gòu)以及一種脊結(jié)構(gòu),其中不同類型摻雜劑原子的相互擴(kuò)散被抑制。
文檔編號(hào)H01S5/30GK1379518SQ0111780
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者Y·A·阿庫(kù)洛瓦, S·G·丘, M·蓋瓦, M·S·海伯特森, C·W·倫茨, A·烏加薩登 申請(qǐng)人:阿吉爾系統(tǒng)光電子學(xué)監(jiān)護(hù)股份有限公司