Brevet FR2715506A1 — publié le 19950728

Procédé de remplacement d'une partie d'une première structure semi- conductrice par une autre structure semi- conductrice comportant une couche épitaxiale de composition différente5 La présente invention concerne un procédé de remplacement d'une première structure semi-conductrice comportant au moins une première couche épitaxiale d'une composition déterminée par une autre structure semi- conductrice comportant une couche épitaxiale de composition10 différente, en vue de la fabrication d'un laser semi- conducteur, la première structure semi-conductrice comprenant entre son fond et sa surface supérieure: a) une couche de base de phosphure d'indium, b) une couche binaire inférieure en phosphure d'indium,15 c) une couche quaternaire, d) une couche binaire supérieure en phosphure d'indium, e) un dépôt d'oxyde sur une fraction de sa surface. Il est nécessaire lors de la fabrication de lasers semi-conducteurs, pour intégrer deux fonctions de celui-ci, notamment pour la fabrication de lasers à modulateur incorporé, de mettre bout à bout deux couches épitaxiales de compositions différentes de façon à assurer une propagation satisfaisante du rayonnement optique dans deux sections adjacentes du laser.25 On a effectué jusqu'ici un tel couplage de deux structures semi-conductrices bout à bout dans deux sections adjacentes en formant une première structure semi- conductrice dans les deux sections, puis en l'éliminant par gravure dans la section voulue. On forme alors la seconde30 structure semi-conductrice à côté de la première par les moyens connus, généralement des dépôts épitaxiaux. Les procédés de gravure utilisés sont soit une gravure par réactif liquide, soit une gravure par voie sèche, à l'aide d'une plasma réactif ou d'un faisceau d'ions35 réactifs. Les correspondances entre les couches des deux sections sont peu reproductibles et l'alignement des couches épitaxiales de la première et de la seconde section est difficile à contrôler. La présente invention a pour but de procurer un procédé de formation à côté d'une première structure semi- conductrice d'une seconde structure semi-conductrice comportant une couche épitaxiale de composition différente, qui procure un profil de gravure d'attaque d'une structure10 semi-conductrice initiale sur une section de celle-ci qui soit reproductible et de profil géométrique facilitant le dépôt des couches successives de la seconde structure semi- conductrice. Elle a encore pour but de rendre le procédé moins sensible à l'épaisseur de couches de phosphure d'indium et de la couche quaternaire (à base de phosphure d'indium et d'arséniure de gallium) et d'assurer un meilleur alignement des couches quaternaires des deux sections adjacentes. On assure ainsi une propagation plus satisfaisante du20 rayonnement optique dans les deux sections adjacentes du laser assurant les deux fonctions désirées. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que: - l'on munit la première structure semi-conductrice au- dessus de la couche de base d'une couche d'arrêt résistant à une attaque chimique, - l'on soumet la partie de la couche binaire supérieure non protégée par le dépôt d'oxyde à une gravure par attaque chimique par un réactif liquide n'attaquant pas le dépôt d'oxyde,30 - l'on soumet la partie de la couche quaternaire mise à nu par la gravure de la couche binaire supérieure à une attaque par un plasma réactif, - l'on soumet la partie de la couche binaire inférieure mise à nu par l'attaque de la couche quaternaire à une gravure par attaque chimique, mettant sensiblement à nu la partie sous-jacente de la couche d'arrêt, - l'on dépose par épitaxie par jets moléculaires sur la partie mise à nu de la couche d'arrêt une couche inférieure binaire en phosphure d'indium, une couche quaternaire et une couche binaire supérieure en phosphure d'indium, au moins5 l'une de ces deux dernières étant de composition différente de celle de la couche correspondante de la partie protégée par le dépôt d'oxyde, - l'on élimine par attaque chimique appropriée le dépôt d'oxyde. On poursuit de préférence l'attaque de la couche binaire supérieure jusqu'à évider celle-ci au-dessous du bord de la couche d'oxyde. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures schématiques du dessin annexé, la formation de deux structures semiconductrices adjacentes comportant des couches épitaxiales quaternaires de compositions différentes au cours de la fabrication d'un laser semi-conducteur. La figure 1 représente la structure semi-conductrice initiale. La figure 2 représente la structure après attaque par gravure chimique en phase liquide de la couche binaire supérieure de phosphure d'indium dans la section de gauche. La figure 3 représente la structure après attaque par plasma réactif de la couche quaternaire dans la même section de gauche. La figure 4 représente la structure après gravure par attaque chimique en phase liquide de la couche binaire inférieure de phosphure d'indium dans la section de gauche.30 La figure 5 représente la structure reconstituée dans la section de gauche, avec une couche quaternaire de composition différente de celle de la section de droite. Dans la figure 1, la couche de base de la structure semi-conductrice initiale est disposée sous la couche d'arrêt 2 en matériau quaternaire (phosphure d'indium et arséniure de gallium). Au-dessus de celle-ci, la couche inférieure binaire de phosphure d'indium 3 est surmontée de la couche quaternaire 4 et de la couche supérieure binaire de phosphure d'indium 5. Celle-ci est protégée sur la partie droite de sa surface correspondant à l'une des sections du laser à former par un dépôt protecteur d'oxyde tel que de la silice 6. Cette structure est soumise à une première opération de gravure par attaque par un réactif chimique liquide ne réagissant pas sur l'oxyde, de la zone de la couche10 supérieure binaire non protégée par le dépôt d'oxyde, cette attaque étant suffisamment poussée pour évider cette couche au-dessous du rebord du dépôt d'oxyde, comme il apparaît sur la figure 2. On élimine ensuite dans la même zone non protégée par le dépôt d'oxyde la couche quaternaire 4 par traitement par un plasma réactif pour obtenir la structure gravée représentée en figure 3. On procède enfin à une attaque chimique légère pour éliminer la couche binaire inférieure 3, avec arrêt de l'attaque sur la couche quaternaire 2. Après avoir effectué cette gravure, on procède à la croissance de la seconde section du laser (section de gauche de la figure 5), en y déposant successivement par épitaxie par jets moléculaires une couche binaire inférieure 7, une25 couche quaternaire 8 et une couche binaire supérieure de phosphure d'indium 9. Au moins l'une de ces deux dernières couches aura une composition différente de celle de la couche adjacente de la zone protégée par le dépôt d'oxyde, de façon à assurer la fonction supplémentaire désirée. Du30 fait de leur faible épaisseur, on peut assurer avec une bonne précision leur alignement avec les couches correspondantes 4 et 5 de la section protégée par le dépôt d'oxyde au cours des opérations de gravure. Il se forme par ailleurs au-dessus du dépôt d'oxyde protecteur 6 un dépôt polycristallin 10. Enfin, on élimine dans une dernière opération par attaque chimique le dépôt d'oxyde protecteur 6 et le dépôt polycristallin 10 qui le surmonte, cette élimination étant facilitée par l'encoche formée sous le bord du dépôt d'oxyde lors de la première gravure par attaque chimique. REVENDICATIONS 1/ Procédé de remplacement d'une partie d'une première structure semiconductrice comportant au moins une première couche épitaxiale d'une composition déterminée par une autre5 structure semi-conductrice comportant une couche épitaxiale de composition différente, en vue de la fabrication d'un laser semi-conducteur, la première structure semiconductrice comprenant entre son fond et sa surface supérieure10 a) une couche de base de phosphure d'indium (1), b) une couche binaire inférieure en phosphure d'indium (3), c) une couche quaternaire (4), d) une couche binaire supérieure en phosphure d'indium (5), e) un dépôt d'oxyde (6) sur une fraction de sa surface,15 caractérisé en ce que f) l'on munit la première structure semi-conductrice au- dessus de la couche de base (1) d'une couche d'arrêt (2) résistant à une attaque chimique, g) l'on soumet la partie de la couche binaire supérieure (5)20 non protégée par le dépôt d'oxyde (6) à une gravure par attaque chimique par un réactif liquide n'attaquant pas le dépôt d'oxyde, h) l'on soumet la partie de la couche quaternaire (4) mise à nu par la gravure de la couche binaire supérieure à une25 attaque par un plasma réactif, i) l'on soumet la partie de la couche binaire inférieure (3) mise à nu par l'attaque de la couche quaternaire à une gravure par attaque chimique, mettant sensiblement à nu la partie sous- jacente de la couche d'arrêt (2),30 j) l'on dépose par épitaxie par jets moléculaires sur la partie mise à nu de la couche d'arrêt une couche inférieure binaire (7) en phosphure d'indium, une couche quaternaire (8) et une couche binaire supérieure (9) en phosphure d'indium, au moins l'une de ces deux dernières étant de composition différente de celle de la couche correspondante de la partie protégée par le dépôt d'oxyde, k) l'on élimine par attaque chimique appropriée le dépôt d'oxyde. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on poursuit l'attaque chimique de la couche binaire supérieure (5) jusqu'à évider celle-ci au-dessous du bord du dépôt d'oxyde.