JPH01120012A - 化合物半導体装置 - Google Patents

化合物半導体装置

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JPH01120012A
JPH01120012A JP62277632A JP27763287A JPH01120012A JP H01120012 A JPH01120012 A JP H01120012A JP 62277632 A JP62277632 A JP 62277632A JP 27763287 A JP27763287 A JP 27763287A JP H01120012 A JPH01120012 A JP H01120012A
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JP
Japan
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layer
semiconductor
type
compound semiconductor
layers
Prior art date
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Pending
Application number
JP62277632A
Other languages
English (en)
Inventor
Akiyuki Serizawa
芹澤 晧之
Yoshikazu Hori
義和 堀
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/42Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/70Removing or ejecting blown articles from the mould

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は化合物半導体装置に関し、特に半導体のFIC
Tやダイオードなどの電子デバイスあるいは半導体レー
ザ、受光素子、光導波路などの光デバイスを81 基体
上に構成しようとするものである。
従来の技術 従来の半導体電子デバイスはSi単結晶基板上に構成さ
れ今や高密度、高集積な超LSIが実現できるところに
まで発展してきた。また、超高速動作の電子デバイスが
期待されているGΔム$を中心とする化合物半導体は結
晶の欠陥が多いことや、プロセス技術がSiはどに至っ
ていないことなどによシまだ高密度集積化や高品質なデ
バイスを大量忙供給できるところにまで至っていない。
一方、半導体レーザを中心とする光デバイスにおいては
直接遷移型の半導体が必要とされSiは間接遷移型半導
体のため使用できない。GaAgやInPなどの化合物
半導体が一般に使用されるが電子デバイス同様に十分良
質な結晶基板が得られていない。
最近、Siの良質、安衛、大面積という特長とGaAs
のもつ高易動度、直接遷移という特長を合わせ持たそう
という目的でSi上にGaAs層のエピタキシャル成長
が為されるようになってきた。
発明が解決しようとする問題点 しかし、エピタキシャル成長は可能になってきているも
のの、成長層の割れ、はがれ、欠陥など多くの問題点を
含んでおシ、実用には至っていない。
そこで本発明はSi上に良質のm−v族化合物半導体の
形成しようとするものであり、さらに、半導体レーザな
どの光デバイスとSi のもつ特長を一体化デバイスと
して実現しようとするものである。
問題点を解決するだめの手段 本発明は、Si基体上への良質な■−マ族化合物半導体
層を得る方法として、Si基体上にInzGa 1−z
P層を介在させることによシ結晶性の改善をはかったも
のである。特に、InGaAsP、あるいはAlGaI
nP化合物半導体は可視光の発光材料として有望であシ
、Si基体上にInxGa1−XP層ヲXを徐々に増加
させて成長させる。あるいは組成の異なるInGaPの
層格子を成長させる。その上にInGaAsPあるいは
InGaAsPの層を成長させる。
この成長させた層を利用してデバイスを構成する。
デバイスとしては半導体レーザ、受光素子、光導波路な
どの光回路あるいは電気IC等である、さらに、光回路
はm−v族化合物半導体成長層中に形成し、電子回路は
Si基板中に形成することも可能である。
作用 単結晶上に単結晶薄膜を結晶成長するときには表面状態
、熱膨張係数の差、格子整合、結晶格子形などの要因が
大きく作用する。特に、結晶格子型が一致しているとき
は格子定数の差が大きくエピタキシャル成長を左右し、
結晶性に大きな影響を及ぼす。そこで、本特許において
はSi基体の格子定数に非常に近いInzGa 1−z
Pの(X Z O)を最初の成長組成とし、漸時In組
成を増大していって所望の格子定数の組成まで変化させ
、その上にデバイス構成の良質組成膜を得られるという
作用効果をもつものである。さらに、一般的にはSi上
に短波長発光素子を形成することは困難であり、GaA
s/Siの結晶においても高効率の発光素子を得るとこ
ろにまでに至っていない。本特許においてはGaAs/
Siよりももっと小さい格子不整合で短波発光素子に必
要とされるInGaAsP 。
A/GaInP等の結晶成長を可能にするという作用効
果をもつものである。
実施例 第1−2第2図に本発明の実施列を示す。第1図はSi
基板上に形成されたレーザの斜視図を示す。第2図は活
性領域を含む断面構造である。1はn−8i基板であシ
、2はn −InzGa 1−xP層であり組成XはS
i基板上にx=0近くよシ順次増加するグレーデッドな
組成となっている。3はn−人/yGazIn(1−y
−z) P(バンドギャップIC+)層であり、4は活
性層であるム#yGaz In (+−y−z )P(
バンドギャップに2)層でE + > E 2 、ある
いはInzGa 1−xp層である。5はP −A、5
yG!LzIn(1−y−2)P層(バンドギャップE
3)でE3)42である。6゜アはn型、p型の埋込み
層でA、5yGazIn1−y−zP層である。8およ
び9はn型、p型の電極層である。
本埋込み型のレーザは8,9間に電流を通すことによっ
て活性層4で再結合され、層3,5,6゜7で光のとじ
込めが行なわれる。Si上にInzGal−xP層をグ
レーデッドに格子定数を変化させることにより、クラッ
ド層3および活性層4と格子定数を一致させることがで
き、結晶性が良く、欠陥の少ないムβGaInP層を形
成することができる。
第3図に人1P−GULP−InPおよびInP−Ga
P−GaAs−InAs組成とバンドギャップの関係を
図示する。直線H−B−Cは格子定数の同じ組成を示す
。たとえば3.5の組成は人魚、4はB点あるいは0点
、6,7はH点の組成を示す。
また、InGaAsP系についても同様に良好な結晶成
長が行なえる。C−Gはやはり等格子定数線であるが、
第1図、第2図における活性領域3にC点組成を、3,
5,6.7のクラッドや埋込み層にInGaP、G点や
InGaAsP D点あるいはム1GalnPのB点組
成などを使うことができる。
このとき層3,5,6.7は同一組成である必要はなく
、活性領域3のバンドギャップより大きくとれば良いこ
とは言うまでもない。従ってInGaAsP系において
は3のクラッド層を必ずしも必要としない。このような
構成によって従来得られにくかった短波長(可視光)レ
ーザが8層基体上に構成することができる。また、本実
施例はレーザの場合を示したが面発光、あるいは端面発
光のLEDであっても良い。
以上は第1図における2層をI nzG a 1−3C
P層のXを順次増加させるグレーデツト層の場合につい
て述べたが、この第2層を第3図におけるInGaP(
G点)層を含む超格子によっても同様な効果を見いだす
ことができる。第1図における2層を、GaPあるいは
InGaP(F点組成)とInGaP(B点組成)をS
i基板上に約6oλずつ交互に10〜20層形成する。
この詔格子膜上に4,6層を形成し活性領域及びクラッ
ド層を形成し、前述同様に第1図のレーザを構成するこ
とが可能となる。
Si上にInxGa 、−xP層のグレーデツト層を形
成することによってInGaAsPだけでな(、GaA
SP Sbなども格子整合?とって成長させることが可
能であり、受光素子や、電子回路を形成することも可能
である。第4図は受光素子を構成した例である。
Si基本1上にn −InGaPのグレーデツド層2を
形成し、その上にn −InGaAs5Pあるいはn 
−GaAsSbPの層10が形成される。さらに、バン
ドギャップの大きいP −InGBAsP層11が形成
される。電極層12 、13i形成することにより、シ
ングルへテロ構造のPNあるいはPIN形の受光素子と
なる。
さらに、このようなSi上へ■−■族化合物半導体の成
長によって、Si層を拡散でP#全形成し受光素子の受
光部分とすることも可能であり、■−v族部で発生した
光のモニタ用受光部とすることもできる。Si層中には
レーザやI、EDの駆動回路、制御回路、あるいは信号
処理回路などの電子XCを形成することもでき、m−マ
族半導体層には光デバイスを中心とする光回路を形成し
、両者の特長を兼ね備えた光集積回路が可能となる。
このSi上への■−マ族の成長には1例としてMO−C
VD法が使われる。InGaP層の形成にはソース材料
として(CH535I n 、 (CH5)5Ga  
あるいは(C2Hs )5In 、 (C2Hs )5
Gaなどの有機金属がPのソース源としてはPH4など
が使われる。
700 ”Q〜900’(::に基板Siを置き、外部
よシ上記有機金属をH2をキャリアガスとして導入し、
InGaP層を成長させる。このとき(CI(5)3G
’Lの量を徐々に増加させていくと、良質なInGaP
 層が形成される。この上にさらに各種デバイス用の良
質な■−マ族混晶結晶が成長される。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、次の効果を得ることが
できる。
(1)  Si基体上にInGaP層のグレーデツト層
を形成することにより良質な■−v族膜を得ることがで
きる。
(2)光回路と電子回路を一体化することが可能である
(3)大面積が可能である。
(4)安価である。
などの効果を有す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のレーザ構造の斜視図、第2
図は第1図のレーザの断面図、第3図は同レーザを構成
するInGaAgP 、 A、jGaInPの状態図、
第4図は本発明の他の実施例の受光素子の断面図である
。 1−・・−n−5i基板、2 ・−・−・n −工nx
Ga I −xp。 3・・・・n−人%GazIn (+ −y −z )
P、 4・・・・・活性層、6・・・・・P−AdGa
InP層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Si基体上にIn_XGa_1_−_xP半導体
    の組成XをX=0近傍より徐々に増加するように変化さ
    せた第1の半導体層を形成し、この第1の半導体層上に
    III−V族化合物半導体の第2の半導体層を形成し、こ
    の第2の半導体層に半導体デバイスを構成してなる化合
    物半導体装置。
  2. (2)第2の半導体層に構成される半導体デバイスがI
    nGaAsPあるいはAlGaInP層を発光領域とす
    る活性領域を有する半導体レーザである特許請求の範囲
    第1項に記載の化合物半導体装置。
  3. (3)Si基体上に組成Xの異なるIn_XGa_1_
    −_XP半導体を交互にさらに多段に成長させた超格子
    膜上にIII−V族化合物半導体デバイスを構成する特許
    請求の範囲第1項記載の化合物半導体装置。
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