JPH01120012A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
- Publication number
- 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
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C49/70—Removing 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。
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。
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$を中心とする化合物半導体は結
晶の欠陥が多いことや、プロセス技術がSiはどに至っ
ていないことなどによシまだ高密度集積化や高品質なデ
バイスを大量忙供給できるところにまで至っていない。
れ今や高密度、高集積な超LSIが実現できるところに
まで発展してきた。また、超高速動作の電子デバイスが
期待されているGΔム$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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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)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)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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277632A JPH01120012A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277632A JPH01120012A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 化合物半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120012A true JPH01120012A (ja) | 1989-05-12 |
Family
ID=17586135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277632A Pending JPH01120012A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 化合物半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01120012A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0742622A3 (en) * | 1995-03-27 | 1997-02-19 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Laser diode |
| US9344200B2 (en) | 2014-10-08 | 2016-05-17 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxial semiconductor material formed using lateral overgrowth |
| US9395489B2 (en) | 2014-10-08 | 2016-07-19 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxially formed material |
| US9595805B2 (en) | 2014-09-22 | 2017-03-14 | International Business Machines Corporation | III-V photonic integrated circuits on silicon substrate |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753928A (en) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | Compound semiconductor device |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62277632A patent/JPH01120012A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5753928A (en) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | Compound semiconductor device |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0742622A3 (en) * | 1995-03-27 | 1997-02-19 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Laser diode |
| US9595805B2 (en) | 2014-09-22 | 2017-03-14 | International Business Machines Corporation | III-V photonic integrated circuits on silicon substrate |
| US10439356B2 (en) | 2014-09-22 | 2019-10-08 | International Business Machines Corporation | III-V photonic integrated circuits on silicon substrate |
| US10756506B2 (en) | 2014-09-22 | 2020-08-25 | International Business Machines Corporation | III-V photonic integrated circuits on silicon substrate |
| US9344200B2 (en) | 2014-10-08 | 2016-05-17 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxial semiconductor material formed using lateral overgrowth |
| US9395489B2 (en) | 2014-10-08 | 2016-07-19 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxially formed material |
| US9590393B2 (en) | 2014-10-08 | 2017-03-07 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxial semiconductor material formed using lateral overgrowth |
| US9726819B2 (en) | 2014-10-08 | 2017-08-08 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxial semiconductor material formed using lateral overgrowth |
| US9864135B2 (en) | 2014-10-08 | 2018-01-09 | International Business Machines Corporation | Complementary metal oxide semiconductor device with III-V optical interconnect having III-V epitaxially formed material |
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