DE2707721C3 - Method for manufacturing a semiconductor laser - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser according to Preamble of claim 1.
Ein solches Verfahren ist aus einem Aufsatz von Schwartz, Dyment und Haszko in »Proc. 4th Int Symp. on GaAs and related compounds« (veröffentlicht 1973) S. 187-196 bekanntSuch a method is from an article by Schwartz, Dyment and Haszko in »Proc. 4th Int Symp. on GaAs and related compounds "(published 1973) pp. 187-196 known
Darin wird beschrieben, daß durch Oxydation mit Wasserstoffpe'oxydlösungen auf den Spiegelflächen ein Oxyd erhalten wird, das Laser in einer wasserhaltigen Umgebung psssiviertIt describes that by oxidation with hydrogen peroxide solutions on the mirror surfaces Oxide is obtained, the laser psssiviert in a watery environment
Es hat sich herausgestellt daß diese Oxydationsbehandlung schlecht reproduzierb r ist. In der Praxis erweist es sich als besonders schwierig, Wasserstoffperoxydlösungen herzustellen, mit denen ein dauerndes Oxyd auf der Spiegelfläche erhalten wird; bereits beim Vorhandensein sehr geringer Menge an Verunreinigungen wird das Oxyd wieder gelöst, wodurch tatsächlich die Spiegelfläche geätzt wird.It has been found that this oxidation treatment is poorly reproducible. In practice it proves to be particularly difficult to use hydrogen peroxide solutions manufacture with which a permanent oxide is obtained on the mirror surface; already at In the presence of very small amounts of impurities, the oxide is dissolved again, which actually causes it the mirror surface is etched.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, daß auf reproduzierbare Weise stabile Oxydschichten erhalten werden, die die Spiegelflächen in einer wasserhaltigen Umgebung passivieren.The invention is based on the object, the method according to the preamble of claim 1 so designed so that stable oxide layers are obtained in a reproducible manner, the mirror surfaces passivate in a watery environment.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus. daß, nach besonderen Vorkehrungen, eine Oxydationsbehandlung trotz der dem bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zweckmäßig ist.The invention is based on the knowledge. that, after special precautions, an oxidation treatment is expedient despite the disadvantages inherent in the known method.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.The stated object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim I. Features solved.
Eine elektrolytische Oxydation zur Oberflächen-Pastivierung optoelektronischer Halbleiterbauelemente ist zwar bereits aus »Applied Physics Letters« 26 (1975), Nr. 10. S. 567 bis 569 bekannt, würde jedoch im vorliegenden Fall ohne weitere Vorkehrungen dazu führen, daß auch Teile der Hauptfläche des Halbleiterkörpers oxydiert würden, wodurch die Eigenschaften des hergestellten Halbleiterlasers erheblich verschlechtert würden.Electrolytic oxidation for surface pastivation optoelectronic semiconductor components is already from "Applied Physics Letters" 26 (1975), No. 10. pp. 567 to 569 known, but would be added in the present case without further precautions lead that parts of the main surface of the semiconductor body would be oxidized, whereby the properties of the manufactured semiconductor laser would be significantly deteriorated.
Zum Anlegen einer Spannung über dem Halbleiterkörper zum Erzeugen von Laserstrahlen werden auf Hauptflächen des Halbleiterkörpers Elektroden angebracht. Diese Elektroden bestehen überlicherweise aus Silber oder Gold mit einer geringen Berylüummenge oder aus einem Mehrschichtensystem, das aus z. B. Ti oder Cr und Au oder Pt besteht Derartige Elektroden weisen eine verhältnismäßig geringe Wärmeableitung auf, die mit einem verhältnismäßig niedrigen Widerstand zusammenhängt Die genannten Elektrodenmaterialien sind in dieser Hinsicht günstiger als Aluminium mit einer geringen Berylliummenga, das einen höheren Kontaktwiderstand aufweist Natürlich spielt der Kontaktwiderstand des Elektrodenmaterials eine wichtige Rolle bei den verhältnismäßig hohen Strandichten, ίο denen beim Erzeugen von Laserstrahlen Rechnung getragen werden muß. Die Elektroden erstrecken sich auf den Hauptflächen bis zu den Spiegelflächen. GoId- und Silberelektroden weisen den Nachteil auf, daß eine elektrolytische Oxydadon des Halbleiu-'iörpers auch f> unter denjenigen Teilen der Elektroden auftritt, die an die Spiegelflächen grenzen.To apply a voltage across the semiconductor body to generate laser beams are on Main surfaces of the semiconductor body attached electrodes. These electrodes usually consist of Silver or gold with a small amount of Berylüum or from a multilayer system, which consists of z. B. Ti or Cr and Au or Pt consists. Such electrodes have a relatively low heat dissipation which is related to a relatively low resistance The mentioned electrode materials are cheaper in this regard than aluminum with a low beryllium content, which is higher Has contact resistance Of course, the contact resistance of the electrode material plays an important role Role in the relatively high beach lightness, ίο those involved in the generation of laser beams must be worn. The electrodes extend on the main surfaces up to the mirror surfaces. Gold and silver electrodes have the disadvantage that an electrolytic oxide of the semiconductor body also f> occurs under those parts of the electrodes that are connected to the mirror surfaces border.
Die genannten Teile wären dann nicht mehr an der Stromzufuhr beteiligt und die darunter liegenden Teile des Halbleiterkörpers höchstens in beschränktem Maße beim Erzeugen von Laserstrahlen wirksam.The parts mentioned would then no longer be involved in the power supply and the parts underneath of the semiconductor body at most effective to a limited extent in generating laser beams.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diesen Nachteil, da sich herausgestellt hat daß der Halbleiterkörper unter einer Aluminiumschicht bei elektrolytischer Oxydation nicht oxydiert Außerdem ist der (Con taktwiderstand der Alunimiumstreifen für die Wirkung der Anordnung nicht störend.The method according to the invention avoids this disadvantage, since it has been found that the semiconductor body not oxidized by electrolytic oxidation under an aluminum layer (Contact resistance of the aluminum strips does not interfere with the effect of the arrangement.
Durch eine an di^ elektrolytische Oxydation anschließende Wärmebehandlung wird im allgemeinen noch die aktive Lebensdauer der Halbleiteranordnung verlängert By a subsequent di ^ electrolytic oxidation Heat treatment will generally extend the active life of the semiconductor device
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutertAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing
F i g. 1 und 2 teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt schematisch einen Teil einer Halbleiteranordnung in einer Anzahl von Stufen der Herstellung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.F i g. 1 and 2 partly in view and partly in Section schematically below a portion of a semiconductor device in a number of stages of manufacture Use of the method according to the invention.
Es wird von einem Halbleiterkörper ausgegangen, der aus einem η-leitenden üallmmarsenidsubstrat 1 besteht das mit Hilfe von Flüssigkeitsepitaxie nacheinander mit einer η-leitenden Aluminiumgaüiumarsenidschicht 2, einer p-leitenden Galliumarsenidschicht 3. einer p-leitenden Aluminiumgalliumarsenidschicht 4 und einer p-leitenden Galliumarsenidschicht 5 versehen wird.A semiconductor body is assumed which is made up of an η-conductive allmarsenide substrate 1 this is done with the help of liquid epitaxy one after the other with an η-conductive aluminum gauium arsenide layer 2, a p-type gallium arsenide layer 3. a p-type aluminum gallium arsenide layer 4 and a p-type gallium arsenide layer 5 are provided will.
versehen, in der durch Ätzen Öffnungen 7 mit einerprovided, in the openings 7 by etching with a
300 μπι gebildet sind.300 μπι are formed.
Über die Siliziumoxydschicht 6 und die öffnungen 7 wird eine 0,5 μπι dicke 2% Beryllium enthaltende Silberschicht aufgedampft. Die Silberschicht 8 kontaktiert über die öffnungen 7 die herzustellenden Halbleiteranordnungen.A 0.5 μm thick 2% beryllium is placed over the silicon oxide layer 6 and the openings 7 Evaporated silver layer. The silver layer 8 makes contact via the openings 7 to be produced Semiconductor arrangements.
In die Silberschicht 8 werden in einer Richtung quer
zu der Längsrichtung (zugleich der Richtung der zu erzeugenden Laserstrahlen) der Öffnungen 7 in der
Siliziumoxydschicht eine Vielzahl von Öffnungen 9 mit einer Breite von 20 μίτι und einem Teilungsabstand von
300 μηΐ geätzt. Von den Öffnungen 9 sind in F i g. 1 nur
zwei dargestellt. Der Teilungsabstand der Öffnungen 9 bestimmt die Länge des Teiles der aktiven Schicht, in
dem die Laserstrahlen erzeugt werden.
Über die so erhaltene Oberfläche wird eine 0,5 μιη
dicke 2% Beryllium enthaltende Aluminiumschicht 21 angebracht und diese wird anschließend auf übliche
Weise an denjenigen Stellen wieder entfernt, an denenA plurality of openings 9 with a width of 20 μm and a pitch of 300 μm are etched into the silver layer 8 in a direction transverse to the longitudinal direction (at the same time the direction of the laser beams to be generated) of the openings 7 in the silicon oxide layer. Of the openings 9 are shown in FIG. 1 only two are shown. The pitch of the openings 9 determines the length of the part of the active layer in which the laser beams are generated.
A 0.5 μm thick 2% beryllium-containing aluminum layer 21 is applied over the surface obtained in this way and this is then removed again in the usual way at those points where
die Silberschicht 8 noch vorhanden war.the silver layer 8 was still present.
Dann erfolgt eine Legierungsbehandlung während 2^ Minuten in Wasserstoff bei 58O0C.Then an alloy treatment takes place for 2 ^ minutes in hydrogen at 58O 0 C.
Das Substrat 1 wird mit einer Kontaktschicht 22 aus einer Gold-Germanium-Nickel-Legierung bedecktThe substrate 1 is covered with a contact layer 22 made of a gold-germanium-nickel alloy
Danach wird auf den Aluminium- und Silberschichten eine nicht dargestellte Photolackschicht angebrachtA photoresist layer (not shown) is then applied to the aluminum and silver layers
Dann wird das in F i g. 2 dargestellte Gebilde über die AJuminiumschichten 21 quer zu der Längsrichtung der öffnungen 7 unterteilt, wobei Spiegelflächen gebildet werden, die die erzeugten Laserstrahlen reflektieren können.Then that is shown in FIG. 2 shown structures over the aluminum layers 21 transversely to the longitudinal direction of the Openings 7 divided, with mirror surfaces formed that can reflect the generated laser beams.
Diese Spiegelflächen werden einer Oxydationsbehandlung unterworfen, die einen elektrolytischen Oxydationsschritt umfaßtThese mirror surfaces are subjected to an oxidation treatment, which is an electrolytic one Oxidation step includes
Dabei wird der Halbleiterkörper in ein Bad eingetaucht, das aus 1 Volumenteil einer Lösung von 3 Gew.% Zitronensäure in Wasser und 2 VolumenteilenThe semiconductor body is immersed in a bath made up of 1 part by volume of a solution of 3% by weight citric acid in water and 2 parts by volume
Die Photolackschicht schützt die Hauptflächen der Silber- und Aluminiumschichten vor Oxydation, die nur auf den Spiegelflächen auftritt Auch tritt keineThe photoresist layer protects the main surfaces of the silver and aluminum layers from oxidation, which only occurs on the mirror surfaces
5 Oxydation des Halbleiterkörpers an den an die Spiegelfläche grenzenden Stellen unter der Aluminiumschicht auf.5 Oxidation of the semiconductor body at the points adjoining the mirror surface under the aluminum layer on.
Die Photolackschicht wird entfernt und die einzelnen Laseranordnungen werden dadurch gebildet daß auThe photoresist layer is removed and the individual Laser arrays are formed in that au
ίο übliche Weise die Unterteilung parallel zu den öffnungen 7 und über die Oxidschicht 6 erfolgt Nach dem elektrolytischen Oxydationsschritt wird vorzugsweise eine Wärmebehandlung durchgeführt, bei der 10 Stunden lang bei 2000C an der Luft erhitzt wird.ίο the usual way the subdivision takes place parallel to the openings 7 and via the oxide layer 6. After the electrolytic oxidation step, a heat treatment is preferably carried out, in which heating is carried out for 10 hours at 200 ° C. in air.
Mit Hilfe des anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Verfahrens wird ein Halbleiterlaser erhalten, dessen Lebensdauer zwanzigmal länger als die eines auf herkömmliche Weise hergestellten Läse» s istWith the aid of the method explained with reference to FIGS. 1 and 2, a semiconductor laser is obtained whose Lifespan is twenty times longer than that of a conventionally manufactured lens
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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