Brevet FR2716036A1 — publié le 19950811

i 2716036 La présente invention se rapporte à une couche semi- conductrice composée de haute résistance ainsi qu'à une méthode pour sa croissance cristalline. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à celle formée par dépôt chimique en phase vapeur métallique organique ainsi qu'à sa méthode de croissance cristalline. Récemment, comme matériau pour une couche semi- conductrice composée employée dans un dispositif optique et un dispositif électronique comprenant InP ou un matériau de la série InP, un composé ternaire, AlInAs, a attiré l'attention. Comme méthode typique pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée comprenant un composé tel que AlInAs, il y a une épitaxie par faisceau moléculaire (que l'on appellera ci-après MBE) et un dépôt chimique en phase vapeur métallique organique (que l'on appellera ci-après MOCVD). Par exemple, le Journal of Crystal Growth 131 (1993) pages 186-192, "Electrical properties and deep levels of InGaAs layers grown by metalorganic chemical vapor deposition", par S. Naritsuka, T. Tada, A. Wagai, S. Fujita et Y. Ashizawa, révèlent que lorsque l'on accomplit une croissance cristalline d'une couche de AlInAs non dopée en employant MBE ci-dessus décrite, la couche de AlInAs non dopée augmente en résistance tandis que lorsque l'on accomplit une croissance cristalline de AlInAs non dopée en employant MOCVD ci-dessus décrit, la couche en AlInAs non dopée présente une conductivité du type n. La figure 8 est un diagramme illustrant une bande d'énergie d'une couche en AlInAs non dopée qui est développée par MOCVD à une température de croissance de 620 - 700 C. Sur la figure, les références Ec, Ev, ESD, EA, et EDD désignent, respectivement, les niveaux d'énergie de la bande de conduction, de la bande de valence, du donneur peu profond, de l'accepteur peu profond et du donneur profond. Bien que les niveaux des donneurs ESD, EDD et le niveau d'accepteur EA que l'on peut voir à la figure 8 n'apparaissent pas quand la couche en AlInAs non dopée est un semi-conducteur intrinsèque, le semi-conducteur intrinsèque 2 2716036 est un semi-conducteur idéal qui est extrêmement difficile & fabriquer. Lorsque l'on forme une couche en AlInAs non dopée par une méthode conventionnelle en employant un MOCVD, les niveaux des donneurs ESD, EDD et le niveau d'accepteur EA sont produits par des impuretés qui entrent accidentellement. L'intervalle d'énergie Ec - Ev entre la bande de conduction et la bande de valence dans la couche en AlInAs non dopée est de 1,45 eV à température ambiante et les niveaux des donneurs respectifs ESD, EDD et le niveau d'accepteur EA sont comme dans ce qui suit. Avant tout, le niveau du donneur peu profond ESD est formé par une impureté telle que Si, Se et la différence entre le niveau du donneur peu profond ESD et le niveau de la bande de conduction Ec est à peu près de Ec - ESD = 5 meV. De plus, le niveau et l'accepteur peu profond est produit par une impureté telle que Zn, et la différence entre le niveau d'accepteur peu profond EA et le niveau de la bande de valence Ev est d'environ Ev - EA = 20 meV. De plus, le niveau du donneur profond EDD est produit par de l'oxygène et la différence entre le niveau du donneur profond EDD et le niveau de la bande de conduction Ec prend un grand nombre de valeurs de 0,3, 0,45 et 0, 5 eV. Quand la couche en AlInAs non dopée est formée par MOCVD à une température de croissance de 620 - 700 C, étant donné le petit nombre d'accepteurs peu profonds, le niveau de Fermi de la couche en AlInAs non dopée se trouve à proximité de la bande de conduction et des électrons sont excités par les donneurs qui produisent un niveau d'énergie à proximité de la bande de conduction à température ambiante parmi les donneurs peu profonds et les donneurs profonds, présentant ainsi la conductivité du type n à une concentration des porteurs de 1016cm-3 (qui est mesurée par la méthode de mesure de Hall). Par ailleurs, en tant que couche de blocage du courant, unn couche tampon de haute résistance ou analogue dans des dispositifs optiques ou des dispositifs électroniques de la série InP, on emploie bien une couche ayant une résistivité 3 2716036 d'environ 5 x 10 104 f.cm. En général, un semi-conducteur composé ayant une résistivité de l'ordre de 103 - 108 Q.cm est appelé un semi-conducteur composé haute résistance. Cependant, la couche en AlInAs non dopée ayant une concentration en porteurs de 1016cm-3, dont la croissance cristalline est obtenue par MOCVD, a une résistivité de moins de 1 Q.cm et on ne peut l'employer pour une couche de blocage du courant, une couche tampon de haute résistance ou analogue, qui doit être une couche semi-conductrice composée de haute résistance. Afin d'augmenter la résistance d'un semi-conducteur composé tout en le produisant par MOCVD, on sait bien doper Fe dans le semi-conducteur composé qui aurait un niveau d'accepteur profond. Par exemple, la demande de brevet publiée au Japon No. 1-241817 révèle l'augmentation de la résistance de la couche de AlGaAs du fait de l'inclusion de Fe dans la couche de AlGaAs. Par ailleurs, le Japanese Journal of Applied Physics, volume 31 (1992) pages L376-L378, Partie 2, No. 4A, 1 April 1992 "Highly Resistive Iron-Doped AlInAs Layers Grown by Metalorganic Chemical Vapor Deposition", par H. Ishikawa, M. Kamada, H. Kawai et K. Kaneko, révèle le dopage de Fe à une concentration de 2 x 1017 atomes.cm-3 dans la couche non dopée de AlInAs représentant une conductivité du type n du fait d'une concentration en porteurs résiduels de 1 à 2 x 1015cm-3 afin d'obtenir une couche en AlInAs de haute résistance ayant une résistivité de l'ordre de 104 à 106 Q.cm. En d'autres termes, la couche en AlInAs conventionnelle de haute résistance est obtenue en accomplissant une croissance cristalline en employant MBE ou en accomplissant une croissance cristalline en employant MOCVD avec dopage de Fe. Comme on l'a décrit ci-dessus, la couche semi- conductrice composée à haute résistance conventionnelle est formée par la méthode de croissance cristalline ci-dessus décrite et en accomplissant la croissance cristalline d'un semi-conducteur composé non dopé en employant MBE, on obtient 4 2716036 un semi-conducteur composé de haute résistance. Cependant, la raison pour laquelle la résistance est accrue par l'emploi de MBE n'est pas encore claire et cette méthode de MBE ne peut s'appliquer à un semi- conducteur composé de la série phosphore. D'autre part, lorsqu'on emploie MOCVD, on peut accomplir une croissance utilisant la dépendance du plan de surface comme une croissance sélective sur un film isolant et cette méthode est applicable à un semi-conducteur composé de la série phosphore et à un semi-conducteur composé de la série arseniure. Cependant, lorsqu'on accomplit une croissance cristalline d'un semi-conducteur composé non dopé, le semi-conducteur composé présente inévitablement la conductivité du type n. Afin de compenser ce phénomène, il est possible d'augmenter la résistance du semi-conducteur composé en dopant Fe dans le semi-conducteur composé en tant que dopant. On sait généralement que Fe dopé se diffuse dans le semi-conducteur du type p qui est formé à proximité du semi-conducteur composé, à une vitesse assez élevée, ce qui détériore les caractéristiques électriques et optiques du cristal du semi- conducteur composé, et cela détériore de plus la fiabilité des dispositifs électroniques et optiques les employant. En conséquence, la méthode de croissance cristalline qui dope Fe dans le semi-conducteur composé et les dispositifs électroniques et optiques contenant des couches semi-conductrices composées de haute résistance qui sont obtenues par cette méthode de croissance cristalline ne sont pas pratiques. La présente invention a pour objet de procurer une couche semiconductrice composée et sa méthode de croissance cristalline qui permet la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance qui est employée pour des dispositifs électroniques et optiques de la série InP avec une bonne reproductibilité, et qui permet de supprimer la diffusion des impuretés dans la couche semi- conductrice composée de haute résistance obtenue par la croissance vers les autres couches semi-conductrices composées. 2716036 La présente invention a pour autre objet de procurer une couche semi-conductrice composée et sa méthode de croissance cristalline qui ne détériorent pas les caractéristiques des dispositifs électroniques et optiques comprenant cette couche semi-conductrice composée de haute résistance. Selon un premier aspect de la présente invention, une couche semiconductrice composée de haute résistance incorporée dans un dispositif semi-conducteur o sont laminées un certain nombre de couches semiconductrices composées ayant des compositions différentes, comprend un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau et la couche semi-conductrice composée à haute résistance comprend des impuretés du type p dont la concentration place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes du cristal du mélange semi- conducteur composé. Par conséquent, cristal en mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs, ce qui permet d'obtenir une couche en AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente et qui est développée par croissance cristalline en phase vapeur. Selon un deuxième aspect de la présente invention, une couche semiconductrice composée de haute résistance comprenant un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau, contient des impuretés qui forment des niveaux d'accepteurs peu profonds à une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange 6 2716036 semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes du cristal du mélange semi- conducteur composé. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir, par croissance en phase vapeur, une couche en AlInAs de haute résistance ayant une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un troisième aspect de la présente invention, une couche semiconductrice composée de haute résistance comprenant un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau, comprend des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe IV à une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes du cristal du mélange semi-conducteur composé. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profond, ce qui permet d'obtenir, par croissance en phase vapeur, une couche en AlInAs de haute résistance ayant une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un quatrième aspect de la présente invention, l'impureté de l'accepteur de l'élément du groupe IV est le carbone. Selon un cinquième aspect de la présente invention, une couche semiconductrice composée de haute résistance comprenant un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As 7 2716036 comme matériau comprend des impuretés d'accepteur d'un élément du groupe II à une concentration qui met le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes du cristal du mélange semi-conducteur composé. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs profonds et on peut obtenir, par croissance en phase vapeur, une couche de AlInAs de forte résistance ayant une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semiconductrice composée qui lui est adjacente. Selon un sixième aspect de la présente invention, l'impureté de l'accepteur de l'élément du groupe II est le béryllium ou le magnésium qui est introduit dans le cristal du mélange semi-conducteur composé par dopage. Selon un septième aspect de la présente invention, en plus des impuretés d'accepteur du groupe IV et de l'élément du groupe II, des impuretés ayant une concentration plus importante que dix foix la concentration de l'impureté de l'accepteur, dont chacune forme un niveau de donneur profond, sont incorporées. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs peut augmenter en résistance en élargissant la plage de contrôle du niveau de Fermi, ce qui permet d'obtenir, par croissance en phase vapeur, une couche de AlInAs de forte résistance ayant une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un huitième aspect de la présente invention, comme impureté formant le niveau du donneur profond, on emploie de l'oxygène qui est introduit dans le cristal du mélange semi-conducteur composé par dopage. Selon un neuvième aspect de la présente invention, une couche semiconductrice composée de haute résistance comprenant un cristal semiconducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al, un métal 8 2716036 organique comprenant Ga et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau, comporte des impuretés dont chacune forme un niveau de donneur profond ou niveau d'accepteur ayant des concentrations qui mettent le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes du cristal du mélange semi- conducteur composé. Par conséquent, le nombre de niveaux de donneurs profonds et d'accepteurs dans le cristal du mélange semi-conducteur composé obtenu est augmenté pour former un lot de niveaux d'énergie à proximité du centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes, et des impuretés dont chacune forme un niveau de donneur profond ou d'accepteur sont dopées à cet état avec pour résultat que le niveau de Fermi se trouve à peu près au centre de la bande défendue, ce qui donne une grande résistance. Selon un dixième aspect de la présente invention, on emploie de l'oxygène comme impureté formant le niveau du donneur profond ou de l'accepteur, lequel est introduit dans le cristal du mélange semi-conducteur composé par dopage. Selon un onzième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi- conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi- conducteur en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont introduites dans le semi- conducteur composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez basse par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al, et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en 9 2716036 tuant sa concentration en donneurs, ce qui permet d'obtenir, par croissance cristalline en phase vapeur, une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un douzième aspect de la présente invention dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi- conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi- conducteur o on lamine un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés du type p à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont introduites dans le semi- conducteur du mélange composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez basse, par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs, ce qui permet d'obtenir, par croissance cristalline en phase vapeur, une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi- conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un treizième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés formant un niveau d'accepteur peu profond à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes 2716036 sont introduites dans le semiconducteur composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez faible par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1, et un composé hydrogéné ou métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir par croissance cristalline en phase vapeur, une couche de AlInAs de forte résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semiconductrice composée qui lui est adjacente. Selon un quatorzième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe IV a une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont introduites dans le semi-conducteur composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez basse, par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique, en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir, par croissance cristalline en phase vapeur, une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente. il 2716036 Selon un quinzième aspect de la présente invention, l'impureté d'accepteur de l'élément du groupe IV est la carbone. Selon un seizième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi- conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi- conducteur, en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés du type p à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi- conducteur composé alors que l'on accomplit la croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir, par croissance cristalline en phase vapeur, une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un dix-septième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un semi- conducteur en laminant un certain nombre de couches semi- conductrices composés ayant des compositions différentes, des impuretés formant des niveaux d'accepteurs peu profonds à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé, tout en accomplissant une croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en 12 2716036 employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi- conductrice composée qui lui est adjacente, par croissance cristalline en phase vapeur. Selon un dix-huitième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un semi- conducteur en laminant un certain nombre de couches semi- conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe IV à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé alors que l'on accomplit la croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir, par croissance cristalline en phase vapeur, une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi- conductrice composée qui lui est adjacente. Selon un dix-neuvième aspect de la présente invention, l'impureté d'accepteur dopant de l'élément du groupe IV est le carbone. Selon un vingtième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline, d'une couche 13 2716036 semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant des couches semi- conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe II à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé tout en accomplissant la croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs présentant une conductivité du type n à son état non dopé peut augmenter en résistance en tuant sa concentration en donneurs peu profonds, ce qui permet d'obtenir une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente, par croissance cristalline en phase vapeur. Selon un vingt-et-unième aspect de la présente invention, l'impureté de l'accepteur qui dope de l'élément du groupe II est le béryllium ou le magnésium. Selon un vingt-deuxième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice de haute résistance en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes dans un dispositif semiconducteur, des impuretés formant un niveau de donneurs profonds sont dopées, en plus des impuretés d'accepteurs de l'élément du groupe II ou de l'élément du groupe IV. Par conséquent, le cristal du mélange de AlInAs peut augmenter en résistance en élargissant la gamme de contrôle du niveau de Fermi, ce qui permet d'obtenir une couche de AlInAs de haute résistance qui a une moindre quantité d'impuretés qui se diffusent dans une couche semi-conductrice composée qui lui est adjacente, par croissance cristalline en phase vapeur. 14 2716036 Selon un vingt-troisième aspect de la présente invention, l'impureté dopante qui forme un niveau de donneurs profonds est l'oxygène. Selon un vingt-quatrième aspect de la présente invention, la quantité dopante d'oxygène est plus importante que dix fois la quantité dopante de l'impureté de l'accepteur. Selon un vingt-cinquième aspect de la présente invention, dans une méthode pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, des impuretés dont chacune forme un niveau de donneurs profonds ou un niveau d'accepteurs à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé tout en accomplissant la croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matérieur. Par conséquent, le nombre de niveaux de donneurs profonds et de niveaux d'accepteurs dans le cristal du mélange semi-conducteur composé obtenu est augmenté pour former un lot de niveaux d'énergie à proximité du centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes et des impuretés dont chacune forme un niveau de donneur profond ou d'accepteurs sont dopées à cet état, avec pour résultat que le niveau de Fermi est placé à peu près au centre de la bande interdite, pour ainsi donner une haute résistance. Selon un vingt-sixième aspect de la présente invention, l'impureté dopante formant un niveau de donneurs profonds ou d'accepteurs est l'oxygène. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci 2716036 apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation particulier actuellement préféré de l'invention donné uniquement à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexes, dans lesquels: - les figures l(a) et l(b) sont un diagramme illustrant une bande d'énergie d'une couche en AlInAs de haute résistance et une vue en coupe transversale d'une couche semi-conductrice pourvue de la couche en AlInAs de haute résistance, respectivement, selon un premier mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est un diagramme illustrant la dépendance de la concentration en impuretés avec la température de croissance selon le premier mode de réalisation; la figure 3 est un diagramme illustrant la relation entre la concentration en accepteurs et le niveau de Fermi dans le premier mode de réalisation; la figure 4 est un diagramme illustrant la dépendance de la résistivité avec la température de croissance à température ambiante d'un cristal d'un mélange de AlInAs selon le premier mode de réalisation; - la figure 5 est un diagramme illustrant la dépendance de la résistivité avec la concentration en Zn d'un cristal d'un mélange de AlInAs dopé de Zn pour expliquer les deuxième et troisième modes de réalisation; - la figure 6 est une vue en coupe transversale illustrant une couche semi-conductrice pourvue d'une couche de AlInAs dopée de Zn pour expliquer les deuxième et troisième modes de réalisation; - la figure 7 est un diagramme illustrant la bande d'énergie d'une couche de AlInAs de haute résistance selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; et - les figures 8(a)-8(d) sont des diagrammes expliquant une méthode de fabrication d'un dispositif laser à semi- conducteurs de grande longueur d'onde employant une couche noyée de haute résistance conventionnelle; 16 2716036 - la figure 9 est un diagramme montrant le résultat d'une analyse par SIMS pour les distributions des dopants respectifs (Fe, Zn) dans le cristal lorsque la couche de Fe- InP et la cuche de p-InP (Zn dopant) sont adjacentes l'une & l'autre; - la figure 10 est un diagramme illustrant les caractéristiques du courant en fonction de la tension selon la différence des structures supérieure et inférieure de la couche de AlInAs pour expliquer un septième mode de réalisation de la présente invention; - les figures 11(a)-ll(b) sont des vues en coupe transversale illustrant une méthode de fabrication d'un dispositif laser à semi-conducteurs de grande longueur d'onde selon le septième mode de réalisation de l'invention; - la figure 12 est un profil de température avant croissance de la couche noyant de AlInAs dans le septième mode de réalisation; - la figure 13 est un diagramme illustrant les caractéristiques de lumière de sortie-courant d'injection d'un laser à semi-conducteurs à grande longueur d'onde selon le septième mode de réalisation; et - la figure 14 est un diagramme illustrant la bande d'énergie d'une couche de AlInAs de l'art antérieur. On décrira maintenant le premier mode de réalisation. La figure l(a) est un diagramme illustrant une bande d'énergie d'une couche de AlinAs de haute résistance que l'on obtient par méthode de croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée à haute résistance selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure, 1 référence Ec désigne un niveau d'énergie d'une bande de conduction, la référence Ev désigne un niveau d'énergie d'une bande de valence, la référence ESD désigne un niveau d'énergie d'un donneur peu profond, la lettre de référence EA désigne un niveau d'énergie d'un accepteur peu profond et la référence EDD désigne un niveau d'énergie d'un donneur profond respectivement. La référence NSD désigne la concentration au niveau du donneur peu profond, la référence 17 2716036 NA désigne la concentration au niveau de l'accepteur peu profond et la référence NDD désigne la concentration au niveau du donneur profond. La figure l(b) est une vue en coupe transversale d'une couche semiconductrice montrant sa structure, de façon simplifiée. La structure est obtenue en formant une couche 1 en InP du type n, une couche active 2 et une couche 3 en InP du type p, en accomplissant une attaque des trois couches 1, 2 et 3 pour former une structure mésa, en formant une couche 4 en AlInAs de haute résistance servant de couche de blocage du courant en une portion attaquée et en formant de plus une couche 3 en InP du type p sur la couche active 2 et la couche 4 en AlInAs de haute résistance. On décrira la méthode de croissance cristalline permettant la croissance de la couche 4 en AlInAs de haute résistance. Avant tout, on emploie un four pour MOCVD du type vertical, en tant qu'appareil pour accomplir la croissance cristalline. On emploie, comme matériau, du Triméthylindium (que l'on appellera ci-après TMI), du Triméthylaluminium (que l'on appellera ci-après TMA) de l'arsine (AsH3) (10%) et on force ces gaz à s'écouler dans le four de réaction à des débits de 19 cc/mn, 2,5 cc/mn et 170 cc/mn, respectivement. La température pour la croissance cristalline en phase vapeur est réglée à une valeur de 500 C qui est plus faible que la température de croissance normale d'environ 600 C - 700 C. La figure 4 montre le résultat obtenu en effectuant la croissance cristalline en phase vapeur avec diminution de la température de croissance de AlInAs de 650 C, en succession, par 50 C, et en recherchant la résistivité de AlInAs obtenue pour les températures respectives cidessus décrites. Comme on peut le voir de ces résultats, en effectuant la croissance cristalline en phase vapeur à une basse température de 500 C, il est possible d'obtenir une couche 4 en AlInAs de haute résistance, ayant une résistivité de 5 x 104 Q.cm. 18 2716036 On donnera la description d'un mécanisme pour obtenir une haute résistivité en diminuant la température de croissance. La figure 2 montre le changement de la concentration en impuretés dans le semi-conducteur composé, relativement à la température de croissance du semi-conducteur composé, c'est- à-dire, le résultat de l'analyse de la dépendance de la concentration en impuretés avec la température de croissance par SIMS (spectroscopie de masse d'ions secondaires). De cette figure, la concentration en oxygène en tant que donneur profond augmente plutôt en accomplissant la croissance cristalline à 500 C alors que la concentration en carbone (C) qui est une impureté du type p et une sorte d'accepteur augmente. La figure 3 est un diagramme illustrant la relation entre la concentration en accepteurs peu profonds NA et le niveau de Fermi Ec - EF et elle représente le changement du niveau de Fermi d'AlInAs lorsque la croissance cristalline de AlInAs est effectuée à une température de croissance cristalline normale d'environ 600 C à 700 C tout en dopant Zn qui a un niveau d'accepteurs peu profonds EA identique au carbone, ce qui augmente ainsi la concentration en Zn. A partir de la ligne 1 montrée à la figure 3, dans les limites de concentration en accepteurs NA de 2 x 1016 cm-3 à 3 x 1016 cm-3, le niveau de Fermi Ec - EF varie régulièrement de 430 à 600 meV. Cependant, comme cela est décrit dans le Journal of Crystal Growth 131 (1993) pages 186-192 cité dans la description de l'art antérieur, il existe un grand nombre de niveaux de donneurs EDD qui sont formés par l'oxygène dans AlInAs non dopés. Tandis que dans la figure 3 ci-dessus décrite, afin de faciliter la compréhension du changement du niveau de Fermi Ec - EF en augmentant la concentration en accepteurs NA, le niveau de Ec - EDD = 500 meV et la concentration en donneurs EDD = 3 x 1017 cm-3 qui est l'un des niveaux de donneurs sont représentés. La concentration de AlInAs non dopé NSD - NA est d'environ 1 x 1016 cm-3. Dans ce cas, même s'il existe beaucoup de donneurs qui ont des 19 2716036 niveaux peu profonds de moins de Ec - EDD = 500 meV, seuls les changements échelonnés des niveaux de Fermi Ec - EF augmentent par le nombre des niveaux et l'aptitude à contrôler la concentration en accepteurs NA tout en augmentant la résistance de AlInAs n'est pas détériorée. En outre, lorsqu'on augmente la concentration en donneurs profonds NDD, la relation entre la concentration en accepteurs NA et le niveau de Fermi Ec - EF devient telle que montrée par la ligne en pointillés m par rapport à la ligne en trait plein 1 sur la figure 3 et cela signifie un élargissement de la plage de contrôle de la concentration en accepteurs NA. En d'autres termes, afin d'augmenter la résistance du semi-conducteur composé, il faut que le niveau de Fermi de la position du semi-conducteur composé soit à peu près au centre de la bande interdite. Quand la résistance de AlInAs qui a une bande interdite de 1,45 eV augmente, il est préférable que le niveau de Fermi soit d'environ 0,45 - 1,0 eV et, en accomplissant la croissance cristalline à 500 C, la concentration en donneurs NDD due à l'oxygène augmente plutôt, ainsi que la quantité de carbone introduite dans le cristal formant un niveau d'accepteurs peu profond, ce qui augmente ainsi la concentration en carbone. L'augmentation de la concentration en carbone réduit la concentration que l'on obtient en soustrayant la concentration en accepteurs NA de la concentration en donneurs peu profonds NSD, abaissant ainsi le niveau de Fermi de AlInAs ci-dessus décrit. Quand la concentration en accepteurs du fait du carbone devient d'environ 2 x 1016 cm-3, le niveau de Fermi de AlInAs devient de 430 meV et ainsi on obtient AlInAs de haute résistance ayant une résistivité de 5 x 104 Q.cm. Dans le premier mode de réalisation ci-dessus décrit, comme la croissance en phase vapeur du cristal est effectuée à une température de croissance de 500 C en employant un appareil pour MOCVD et en utilisant des matériaux tels que TMI, TMA et ASH3, la quantité de carbone en tant qu'impureté du type p formant un niveau d'accepteurs peu profonds qui 2716036 s'introduit dans le cristal augmente et cela augmente la concentration en accepteurs NA, abaissant ainsi le niveau de Fermi du cristal, et plaçant ainsi le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange de AlInAs formé par croissance cristalline en phase vapeur en une position à proximité de 0,5 eV qui est à peu près le centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes, avec ainsi pour résultat AlInAs de haute résistance. Par conséquent, même quand on utilise AlInAs de haute résistance que l'on obtient par croissance cristalline en phase vapeur pour la couche de blocage du courant 4 d'une couche semi-conductrice telle que montrée à la figure l(b), il est possible d'obtenir une couche 4 de AlInAs de haute résistance qui n'invite pas à une détérioration des caractéristiques du dispositif du fait de la diffusion d'impuretés se produisant dans la couche 3 en InP du type p adjacente comme dans AlInAs de haute résistance dopé de Fe de l'art antérieur. Tandis que dans le premier mode de réalisation ci- dessus décrit, on utilise TMI, TMA et AsH3 comme matériaux pour la croissance cristalline, on peut employer un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al ou un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As. Par exemple, on peut employer TEI ou TEA, respectivement, ayant une base d'éthyle à la place de TMI ou TMA ci- dessus décrit et on peut employer TBA à la place de AsH3. Dans le premier mode de réalisation ci-dessus décrit, la température de croissance quand le cristal du mélange de AlInAs est développé en phase vapeur est une température plus basse que la température de croissance normale de 600 C - 700 C et la concentration en carbone formant un niveau d'accepteurs peu profonds qui est naturellement introduit dans le cristal est augmentée, ce qui augmente la résistance. Au contraire, dans le deuxième mode de réalisation qui sera maintenant décrit, on augmente la résistance du cristal du mélange en introduisant des matériaux accepteurs d'un barboteur dans un tube de réaction. 21 2716036 La figure 5 montre un graphique montrant les résultats de la recherche de la dépendance de la résistivité avec la concentration en Zn dans AlInAs lorsque l'on dope Zn comme matériau accepteur dans AlInAs. De cette figure, quand la concentration en Zn est augmentée en augmentant graduellement la quantité de dopage par rapport à AlInAs non dopé présentant une conductivité du type n, la résistivité augmente également graduellement. Et cela devient un AlInAs de haute résistance quand la concentration en Zn atteint environ 5 x 1017 cm-3 et quand la concentration en Zn augmente encore, cela devient AlInAs présentant une conductivité du type p. Cependant, AlInAs dopé de Zn dont on provoque la croissance cristalline en employant Zn comme accepteur présente une diffusion de Zn vers d'autres couches (ou bien un phénomène inverse se produit) lorsque l'on emploie cet AlInAs pour une couche de blocage du courant 4' dans une couche semi-conductrice comme le montre la figure 6 et la concentration en Zn incorporé dans la couche 4' diminue (augmente) ce qui abaisse la résistivité et ainsi la résistivité des deux côtés de la couche active 2 diminue. Par conséquent, la composante de courant qui s'écoule sur les côtés de la couche active et qui ne contribue pas à l'oscillation du laser augmente et ainsi il y a détérioration des caractéristiques du laser. Dans ce deuxième mode de réalisation, on emploie comme dopant du béryllium qui est une impureté du type p qui ne peut se diffuser en comparaison avec Zn et qui forme un niveau d'accepteurs peu profonds comme dans le cas du carbone du premier mode de réalisation ci-dessus décrit. En d'autres termes, en employant TMI, TMA ou AsHz comme matériau pour la croissance cristalline de AlInAs par MOCVD comme dans le cas du premier mode de réalisation, et en introduisant Be(CH3C5H4)2 (bisméthyl cyclopentadyl béryllium) qui est un métal organique comprenant Be, d'un barboteur dans un tube de réaction, et en dopant Be à une température de croissance de 600 C et à une concentration comprise entre 22 2716036 2 x 1016 cm-3 et 3 x 1017 cm-3, le niveau de Fermi du cristal formé par la croissance en phase vapeur peut être contrôlé à proximité de 0,5 eV, ce qui donne AlInAs de haute résistance. En outre, même en dopant du béryllium en employant DEBe (diéthyl béryllium) en tant que métal organique contenant du béryllium, il est également possible de placer la position du niveau de Fermi à proximité de 0,5 eV, ce qui donne AlInAs de haute résistance. Le troisième mode de réalisation de la présente invention permet d'effectuer une croissance cristalline en phase vapeur d'un cristal d'un mélange de AlInAs à une température de croissance de 600 C par MOCVD comme le montre le deuxième mode de réalisation, en employant du magnésium comme dopant. On emploie Mg(CH3C5H4)2 (bis-méthyl cyclopentadiényl magnésium) en tant que métal organique comprenant du magnésium et la concentration en Mg dopé est comprise entre 2 x 1016 cm-3 et 3 x 1017 cm-3. Dans ce troisième mode de réalisation également, comme du magnésium en tant qu'impureté du type p qui a un faible coefficient de diffusion et qui forme un niveau d'accepteurs peu profonds est dopé dans le cristal déposé en phase vapeur de façon que son niveau de Fermi se trouve à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes, il est possible d'obtenir une couche de AlInAs de haute résistance qui ne détériore pas les caractéristiques du dispositif. Comme les raisons pour lesquelles la résitivité de AlInAs peut être augmentée dans les deuxième et troisième modes de réalisation sont dues aux impuretés dopées du type qui forment des niveaux d'accepteurs peu profonds plus bas que le niveau de Fermi en tuant les donneurs peu profonds par eux-mêmes sans dépendre de la méthode de dopage, il est possible de doper du magnésium ou du béryllium par une méthode généralement connue de dopage et il est possible d'obtenir les mêmes effets, quelle que soit la méthode de dopage employée. De plus, il est possible d'introduire du carbone qui a un faible coefficient de diffusion en 23 2716036 comparaison avec les deux impuretés du type p dans le cristal par dopage, et non en l'introduisant naturellement dans le cristal par abaissement de la température de croissance. Dans les premier à troisième modes de réalisation ci- dessus décrits, l'oxygène formant un niveau de donneurs profonds est naturellement introduit dans le cristal en utilisant de l'oxygène résiduel et H20 dans l'appareil de MOCVD mais dans ce quatrième mode de réalisation, on peut contrôler la concentration en oxygène dans le cristal en dopant avec de l'oxygène gazeux. En d'autres termes, on introduit de l'oxygène gazeux à ppm dans une base de He dans le tube réactionnel de l'appareil pour MOCVD, en même temps que TMA, TMI, AH3 et Be(CH3C5H4)2, pour ainsi faire croître une couche de AlInAs dopée d'oxygène et de Be par croissance en phase vapeur. Alors, la concentration en donneurs se trouve être d'environ un dizième en comparaison avec la quantité dopante d'oxygène et le dopage d'oxygène est effectué jusqu'à une quantité supérieure à 10 fois la quantité dopante de béryllium. Dans ce quatrième mode de réalisation, comme la concentration d'oxygène dans le cristal est augmentée par le dopage, la plage de contrôle du niveau de Fermi du cristal du mélange de AlInAs que l'on forme par croissance cristalline en phase vapeur peut être agrandie, ce qui permet d'obtenir une couche de AlInAs de haute résistance. Tandis que dans ce quatrième mode de réalisation on employait le béryllium comme accepteur, cela n'est pas limité au beryllium. On peut également employer, avec les mêmes effets, le magnésium ou le carbone employés dans le troisième mode de réalisation. Dans un cinquième mode de réalisation de la présente invention, on introduit de l'oxygène en faisant barboter H20 gazeux ou Al(CH3)3 (triméthoxy aluminium) par de l'hydrogène à la place de l'introduction par de l'oxygène gazeux. Alors, comme la pression de vapeur du méthoxy aluminium est assez faible, telle que 0,186 mbar à 20 C; relativement à la 24 2716036 pression de vapeur de TMA (12,23 mbars), cela n'influence pas la composition de AlInAs. Dans ce cinquième mode de réalisation également, on obtient les mêmes résultats que dans le quatrième. Dans les premier à cinquième modes de réalisation ci- dessus décrits, en introduisant des impuretés du type p pour former un niveau d'accepteurs peu profonds EA, la position du niveau de Fermi du cristal du mélange de AlInAs qui est déposé par croissance cristalline en phase vapeur se trouve au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes du cristal du mélange. Dans ce sixième mode de réalisation, on ajoute Ga pour augmenter le niveau de donneurs profonds EDD formé par l'oxygène comme le montre la figure 7, pour ainsi augmenter la résistance du cristal du mélange de AlInAs. En d'autres termes, le niveau d'oxygène ET du cristal du mélange de AlInAs d'un réseau de la composition correspondant à un substrat en InP qui est utilisé dans un dispositif optique ou électronique du sytème de InP est de 0,3, 0,45, 0,05 eV, mais lorsqu'on ajoute Ga au cristal du mélange de AlInAs pour produire un cristal du mélange de AlGaInAs ayant pour composition (AlyGaly)xInl-xAs (x = 0,48, 0 Tandis que le cristal du mélange de AlGaInAs ci-dessus décrit a pour composition (AlyGaly)xInlxAs (x = 0,48, 0 Un septième mode de réalisation de la présente invention permet d'obtenir un laser à semi-conducteurs de grande longueur d'onde employant une couche semi-conductrice composée de haute résistance formée selon les premier à sixième modes de réalisation. Avant tout, la structure et la méthode de fabrication d'un laser à semiconducteurs de grande longueur d'onde de l'art antérieur seront décrites. La figure 8 est un diagramme expliquant la structure et la méthode de fabrication d'un laser à semi-conducteurs de grande longueur d'onde de l'art antérieur. Sur la figure, le chiffre de référence 100 désigne un substrat en InP du type n. Le chiffre 1 désigne une couche de InP du type n qui est formée sur le substrat 100 en InP du type n. Le chiffre 2 désigne une couche active qui est placée entre la couche 1 en InP du type n et la couche 3 en InP du type p. Le chiffre 200 désigne une couche de contact en InGaAsP du type p qui est disposée sur la couche 3a en InP du type p. Le chiffre 10 désigne une couche de haute résistance en InP dopée de Fe pour réaliser une structure de confinement du courant. Cette couche de haute résistance en InP dopée de Fe est très largement utilisée comme couche haute résistance dans laquelle on peut obtenir une résistivité d'environ 108Qcm en augmentant la concentration à Fe jusqu'à 1016cm-3. On décrira la méthode de fabrication d'un laser à semi- conducteurs de grande longueur d'onde. D'abord, sur le substrat 100 en InP du type n, on dépose en succession, en employant MOCVD, une couche 20 en InP du type n, une couche 30 non dopée, une couche 40 en InP du type p et subséquemment, un film en SiO2 est tiré par pulvérisation et une bande 50 en SiO2 est formée en employant une technique photolithographique conventionnelle (figure 8(a)). 26 2716036 Ensuite, en employant la bande 50 en SiO2 comme masque, on forme une structure mésa comprenant les couches semi- conductrices comme on peut le voir à la figure 8(b), en accomplissant une attaque en phase humide, et ensuite on emploie MOCVD pour effectuer une croissance sélective noyante de la couche 10 de Fe-InP des deux côtés de la structure mésea (figure 8(c)). Ensuite, après avoir éliminé la bande 50 en SiO2 par l'acide fluorhydrique, on emploie de nouveau MOCVD pour faire croître en succession une couche 3 en InP du type p et une couche de contact 200 en InGaAsP du type p (figure 8(d)). Le laser à semi-conducteur de grande longueur d'onde formé comme décrit ci-dessus permet au courant d'injection de se concentrer sur la couche active 2 tout en prévoyant la couche 10 en Fe-InP des deux côtés de la couche active 2 en tant que couche à haute résistance comme le montre la figure 8(d) et cela permet également de confiner efficacement la lumière dans la couche active 2 parce que l'indice de réfraction de la couche 10 en Fe- InP est plus petit que celui de la couche active 2, ce qui améliore les caractéristiques du laser. Cependant, les problèmes suivants se posent. La figure 9 est un diagramme montrant le résultat d'une analyse par SIMS (spectroscopie de masse d'ions secondaires) pour la distribution des dopants respectifs (Fe, Zn) dans le cristal lorsque la couche de Fe-InP et la couche de InP du type p (Zn) dopant sont adjacentes l'une à l'autre. Sur la figure, l'axe des abscisses représente la profondeur à partir de la surface et l'axe des ordonnées représente les concentrations en Fe et Zn. La ligne en trait plein et la ligne en pointillés présentent respectivement les profils de Fe et Zn. Sur cette figure, Fe se diffuse dans la couche de Zn-InP jusqu'à environ 10 pm et la concentration en Fe est alors d'environ 1017cm-3 ce qui est proche de la limite de solubilité de Fe dans InP. Plus particulièrement, dans le cas de la structure laser montrée dans le laser à semi-conducteurs de grande longueur d'onde ci-dessus décrit (figure 8(d)), étant donné 27 2716036 la diffusion de Fe à partir de la couche 10 de Fe-InP jusqu'à la couche 3 de InP du type p et la couche active 2 et la diffusion de Zn de la couche 3 en InP du type p à la couche active 2, les caractéristiques électrique et optiques du laser sont détériorées. Un laser à semi-conducteurs de grande longueur d'onde selon ce septième mode de réalisation sera maintenant décrit. Avant tout, les caractéristiques électriques de la couche de AlInAs non dopée qui a subi une croissance cristalline par MOCVD à une température de croissance de 500 C seront décrites. Après croissance d'une couche de A10,48Ino,52As non dopée sur un substrat en InP du type n à une température de croissance de 500 C sur 3 Mm, on tire respectivement des couches en InP du type n et du type p sur 0,5 pm à une température de croissance de 650 C pour ainsi former une structure p-n-i-n. Celle-ci est traitée pour obtenir une forme mésa et on compare les caractéristiques du courant en fonction de la tension avec la structure n-i-n et la structure p-i-n. La figure 1 montre les caractéristiques du courant en fonction de la tension des structures respectives. Dans la structure n-i-n, comme seuls des électrons sont injectés dans la couche en AlInAs non dopée, sa résistance est élevée, ayant une résistivité de 2 x 108Qcm tandis que dans la structure p-i-n, comme les électrons et les trous sont respectivement injectés dans la couche de AlInAs non dopée pour se recombiner, la résistivité de la couche en AlInAs non dopée devient inférieure à lMcm. D'autre part, comme dans la structure p-n-i-n, l'injection des trous dansla couche en AlInAs non dopée est supprimée par la couche en InP du type n entre la couche en InP du type p et la couche en AlInAs non dopée, on obtient une haute résistivité d'environ 1 x 1010 cm. En conséquence, afin d'employer une couche en AlInAs en tant que couche bloquant le courant pour un dispositif laser de grande longueur d'onde, il est nécessaire d'avoir une structure de noyage de la structure p-n-i-n. Cependant, dans 28 2716036 les cas o l'on utilise des électrons et des trous comme dans des dispositifs électroniques, il n'y a pas de limite. Un procédé de fabrication d'un dispositif laser de grande longueur d'onde employant une couche en AlInAs en tant que couche bloquant le courant avec une structure de noyage de la structure p-n-i-n sera décrit en se référant à la figure 11. Sur le substrat 100 en InP du type n, on forme en succession une couche 1 en InP du type n de 1 Mm d'épaisseur et ayant une concentration en impuretés de 1 x 1018cm-3, une couche active 2 de 0,1 Mm d'épaisseur, une couche 3 en InP du type p de 0,5 Mm d'épaisseur et ayant une concentration en impuretés de 1 x 1018cm-3, par MOCVD à une température de croissance de 600 C (figure 11(a)). Subséquemment, un film en SiO2 est tiré sur la surface par pulvérisation et une bande en SiO2 est formée dans la direction (110) en employant une technique photolithographique conventionnelle. Ensuite, en utilisant une solution d'attaque de la série HBr, on forme une structure mésa (figure 11(b)). En employant de nouveau MOCVD, une couche 6 en AlInAs non dopée de 3 pm d'épaisseur et de haute résistance est tirée à une température de croissance de 500 C et ensuite une couche 7 bloquant le courant en InP du type n de 0,5 Mm d'épaisseur et ayant une concentration en porteurs de 1 x 1018cm-3 est sélectivement tirée à une température de croissance de 600 C, sans croissance de la matière polycristalline sur la bande 5 en SiO2 (figure 11(c)). Après avoir retiré la bande 5 en SiO2 par une solution d'attaque de la série fluorohydrique, la couche 3a en InP du type p de 1 Mm d'épaisseur et ayant une concentration en impuretés de 1 x 1018cm-3 et une couche de contact 200 en InGaAs du type p de 1 Mm d'épaisseur et ayant une concentration en impuretés de 1 x 1019cm-3 sont de nouveau tirées par MOCVD, pour ainsi fabriquer une structure d'un dispositif laser de grande longueur d'onde (figure 11(d)). Le point important dans cette méthode de fabrication est le procédé de la figure 11(c). Le profil de la 29 2716036 température de croissance est montré à la figure 12. Usuellement, comme on l'a décrit dans le premier mode de réalisation, la croissance débute après augmentation de la température jusqu'à 500 C, ce qui est la température de croissance de la couche 4 en AlInAs non dopée de haute résistance sous une pression de phosphine (profil a). Dans ce cas, cependant, la couche 4 en AlInAs non dopée ne peut qu'être sélectivement tirée sur environ 1 pm (étant donné le temps, environ 1 heure). Lorsqu'on tente plus ample croissance pour obtenir une plus grande épaisseur du film, il y a dépôt du matériau polycristallin sur la bande 50 en SiO2. Afin d'accomplir un fonctionnement laser rapide, la capacité parasite du laser doit être réduite et pour cela, la couche 4 en AlInAs non dopée doit être aussi épaisse que possible. Par exemple, si la fréquence du laser est de 2,5 à 10 Gb/s, l'épaisseur du film de la couche 4 en AlInAs non dopée doit être d'environ 3 Mm. Lorsqu'après augmentation de la température du substrat au-delà de la température de croissance de la couche en AlInAs non dopée (par exemple, à 600 C) et rechute de la température à 500 C, la croissance est effectuée, la couche 4 en AlInAs non dopée peut être développée en la noyant sans précipitation de la matière polycristalline sur la bande 5 en SiO2 jusqu'à environ 3 pm (profil b). Cela est dû au fait que l'atome de phosphore (ou l'atome d'hydrogène) qui est résolu de la phosphine (PH3) avant croissance couvre la bande de SiO2 sur toute la surface et empêche le polysilicium de s'attacher au film de SiO2. Comme la résolution de PH3 est favorisée par l'augmentation de la température à laquelle PH3 s'écoule avant croissance d'une couche 4 en AlInAs non dopée, le profil (b) montré à la figure 12 permet la croissance sélective d'une couche 4 en AlInAs non dopée plus épaisse que sur le profil (b) montré à la figure 12. Comme on l'a décrit ci-dessus, afin d'effectuer une croissance sélective avec noyage d'une couche de AlInAs à une basse température de 500 C sans que de la matière 2716036 polycristalline s'attache sur la bande 5 en SiO2, le profil de température avant la croissance est assez important. Les caractéristiques sortie optique/courant d'injection d'un dispositif laser de grande longueur d'onde fabriqué par la méthode de fabrication de ce mode de réalisation seront montrées à la figure 13. Cette figure montre le dispositif laser de grande longueur d'onde oscille à un courant de seuil de 8 mA avec une bonne caractéristique. Dans le septième mode de réalisation décrit, dans un procédé de fabrication d'un dispositif laser de grande longueur d'onde dans lequel on emploie une couche en AlInAs non dopée en tant que couche bloquant le courant et o on obtient une structure noyante d'une structure p-n-i-n, la croissance sélective avec noyage de la couche 4 de AlInAs non dopée est effectuée après augmentation de la température du substrat à une température plus importante que la température de croissance (500 C) puis rechute de la température à 500 C, la température fluidifiant PH3 avant que la croissance de la couche 4 en AlInAs non dopée ne soit augmentée, la résolution de la phosphine à l'atome de phosphore (ou atome d'hydrogène) est favorisée et l'atome de phosphore (ou atome d'hydrogène) ne peut plus couvrir la bande 5 en SiO2 sur toute la surface et du matériau polycristallin ne peut plus s'attacher au film de SiO2. Par conséquent, le film de la couche 4 en AlInAs non dopée peut être sélectivement développé pour être épais, avec pour résultat un dispositif laser de grande longueur d'onde qui permet d'obtenir un fonctionnement rapide. De plus, des dopants qui se diffuseront très probablement, tels que Fe dans la couche de Fe-InP, ne sont pas incorporés dans la couche 4 en AlInAs non dopée. Par conséquent, en employant Be qui ne peut se diffuser comme de Zn pour le dopant du type p dans la couche en InP du type p, la quantité d'impuretés se diffusant dans la couche active 2 peut être réduite, ce qui permet de fabriquer un dispositif laser de grande longueur d'onde avec un profil d'impuretés selon la forme. 31 2716036 Dans le septième mode de réalisation ci-dessus décrit, en emploie des films en SiO2 comme masque, et on peut employer un film en SiO1_xNx (0 Dans le septième mode de réalisation ci-dessus décrit, en changeant le profil de température avant croissance de la couche 4 en AlInAs non dopée, on peut rendre plus épaisse l'épaisseur de la couche de noyage de la couche 4 de AlInAs non dopée. Dans ce cas, la température permettant d'accomplir la croissance sélective avec noyage est assez étroite, étant de 500 25 C comme on l'a décrit dans le septième mode de réalisation. Ce mode de réalisation élargit la plage des températures de croissance en ajoutant un gaz d'attaque en une quantité minuscule pendant la croissance. On décrira ci-après un laser à semi-conducteurs de grande longueur d'onde selon ce huitième mode de réalisation. Dans la croissance de la couche 4 en AlInAs non dopée que l'on peut voir à la figure 11(c), la croissance est effectuée avec addition de HCl gazeux (ou C12 gazeux) à environ 5 à 20 cc/mn. Alors, le profil d'augmentation de température peut être soit celui montré à la figure 3(a) ou bien celui montré à la figure 3(b). Comme HCl a pour effet d'éliminer la matière qui sert de noyau à la matière polycristalline qui s'attache à la bande 50 en SiO2, la température o la croissance sélective avec noyage peut être accomplie peut être élargie dans les limites de 475 à 600 C. De plus, tandis que l'on retire la bande 50 en SiO2 de la structure de la figure 11(c), la portion de surface exposée de la couche 4 en AlInAs non dopée (portion o la bande 50 en SiO2 et la couche en AlInAs 6 non dopée sont en contact l'une avec l'autre) peuvent s'oxyder. Si la région oxydée est large, la couche 3a en InP du type p ne peut se développer à plat. Par conséquent, par légère attaque de la couche de surface qui est oxydée sur une mince épaisseur par écoulement de HCl gazeux avant croissance de la couche 3a en InP du tpe p, on peut développer à plat la couche 8 en InP du type p. 32 2716036 Dans ce huitième mode de réalisation, dans un procédé de fabrication d'un dispositif laser de grande longueur d'onde ayant une couche en AlInAs non dopée pour la couche de blocage du courant et une structure de noyage de forme p-n-i- n, la croissance sélective avec noyage de la couche 4 en AlInAs non dopée est effectuée avec addition de HC1 gazeux (ou C12 gazeux) à raison d'environ 5 à 200 cc/mn, et HCl peut servir à éliminer la matière servant de noyau pour le matériau polycristallin attaché à la bande 50 en SiO2, ce qui élargit la plage des températures o la croissance sélective avec noyage est possible de 475 à 600 C. Par conséquent, on peut obtenir un dispositif laser de grande longueur d'onde capable d'accomplir un fonctionnement rapide et o le film de la couche 4 en AlInAas non dopée est sélectivement développé sur une certaine épaisseur, sans contrôler strictement la température de croissance. De plus, dans la couche 4 en AlInAs non dopée, tout dopant qui se diffuse assez facilement, tel que Fe dans la couche en Fe-InP, n'est pas incorporé. En conséquence, en employant Be qui se diffuse plus difficilement que Zn pour le dopant du type p dans la couche en InP du type p, les quantités d'impuretés qui se diffusent dans la couche active 1 peuvent être diminuées, ce qui permet de fabriquer un dispositif laser de grande longueur d'onde ayant un profil d'impuretés selon la conception. Dans les septième et huitième modes de réalisation ci- dessus décrits, on a décrit un simple dispositif laser de grande longueur d'onde mais un simple modulateur peut être obtenu en inversant la tension de fonctionnement. Par ailleurs, un dispositif compliqué intégrant un dispositif laser, un modulateur, un guide d'onde et un photodétecteur et comportant un noyage peut être obtenu avec les mêmes effets que décrits ci-dessus. 33 2716036 REVENDICATIONS 1. Couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur que l'on obtient en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisée en ce qu'lle comprend: un cristal d'un mélange semiconducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al, un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau et qui contient des impuretés du type p à une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes. 2. Couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi- conductrices composées ayant différentes compositions, caractérisée en ce qu'elle comprend: un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al, et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau et qui contient des impuretés formant des niveaux d'accepteurs peu profonds ayant une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semiconducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes. 3. Couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi- conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisée en ce qu'elle comprend: un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné au métal organique comprenant As comme matériau et 34 2716036 qui contient des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe IV ayant une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes. 4. Couche selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'impureté d'accepteur de l'élément du groupe IV est le carbone. 5. Couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi- conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisée en ce qu'elle comprend: un cristal d'un mélange semi-conducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau et qui contient des impuretés d'accepteur d'un élément du groupe II ayant une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bande. 6. Couche selon la revendication 5 caractérisée en ce que l'impureté d'accepteur de l'élément du groupe II est en beryllium ou en magnésium qui est introduit dans le cristal du mélange semi-conducteur composé par dopage. 7. Couche selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce qu'en plus des impuretés d'accepteur dudit élément du groupe IV et dudit élément du groupe II, des impuretés ayant une concentration plus important que dix fois la concentration de l'impureté d'accepteur, formant un niveau de donneur profond sont incorporées. 8. Couche selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'impureté formant le niveau du donneur profond est de l'oxygène qui est introduit dans le cristal du mélange semi- conducteur composé par dopage. 9. Couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre 2716036 de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisée en ce qu'elle comprend: un cristal d'un mélange semiconducteur composé qui est développé en phase vapeur en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al, et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau et qui contient des impuretés dont chacune forme des niveaux de donneur profond ou d'accepteur profond ayant une concentration qui place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes. 10. Couche selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'impureté formant les niveaux de donneur profond ou d'accepteur profond et de l'oxygène qui est introduit dans le cristal du mélange semi-conducteur composé par dopage. 11. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisé en ce que des impuretés à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont introduites dans le semiconducteur composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez faible par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 12. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisé en ce que des impuretés du type p à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes 36 2716036 sont introduites dans le semi-conducteur du mélange composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez faible, par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant, In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogène ou métal organique comprenant As comme matériau. 13. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant différentes compositions, caractérisé en ce que des impuretés formant un niveau d'accepteur peu profond à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont introduites dans le semi-conducteur composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez faible par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 14. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant différentes compositions, caractérisé en ce que des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe IV à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont introduites dans le semi-conducteur composé que l'on obtient en accomplissant la croissance cristalline à une température prédéterminée assez faible, par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique, en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant Al et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau; 37 2716036 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'impureté d'accepteur de l'élément du groupe IV est le carbone. 16. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant un certain nombre de couches semi-conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisé en ce que des impuretés du type p à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bande sont dopées dans le semi-conducteur composé, tout en accomplissant la croissance cristalline du semiconducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 17. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant des couches semi- conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisé en ce que des impuretés formant des niveaux d'accepteur peu profonds à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi- conducteur composé, tandis que l'on accomplit la croissance cristalline du semi-conducteur du mélange composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 18. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant des couches semi- conductrices composées ayant différentes compositions, caractérisé en ce que les impuretés d'accepteurs de l'élément 38 2716036 du groupe IV à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé tout en accomplissant la croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'impureté d'accepteur dopant de l'élément du groupe IV est formé de carbone. 20. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur en laminant des couches semi- conductrices composées ayant différentes compositions, caractérisé en ce que des impuretés d'accepteurs d'un élément du groupe II à une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi- conducteur composé à peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé tout en accomplissant la croissance cristalline du semi-conducteur composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'impureté d'accepteur de dopage de l'élément du groupe II est le béryllium ou le magnésium. 22. Procédé selon l'une des revendications 18 à 21, caractérisé en ce que des impuretés formant le niveau du donneur profond sont dopées dans le semi-conducteur du mélange composé, en plus des impuretés d'accepteur de l'élément du groupe II ou de l'élément du groupe IV. 23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'impureté dopant formant un niveau de donneurs profonds est l'oxygène. 39 2716036 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que la quantité dopante d'oxygène est plus importante que dix fois la quantité dopante de l'impureté d'accepteur. 25. Procédé pour la croissance cristalline d'une couche semi-conductrice composée de haute résistance dans un dispositif semi-conducteur laminant des couches semi- conductrices composées ayant des compositions différentes, caractérisé en ce que des impuretés dont chacune forme un niveau de donneurs profonds ou un niveau d'accepteurs & une concentration telle que cela place le niveau de Fermi de la position du cristal du mélange semi-conducteur composé & peu près au centre de l'énergie de l'intervalle entre bandes sont dopées dans le semi-conducteur composé, alors que l'on accomplit la croissance cristalline du semi-conducteur du mélange composé par dépôt chimique en phase vapeur d'un métal organique en employant un métal organique comprenant In, un métal organique comprenant A1 et un composé hydrogéné ou un métal organique comprenant As comme matériau. 26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'impureté dopante formant le niveau du donneur profond ou de l'accepteur est de l'oxygène.