JPH0430757B2 - - Google Patents
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- JPH0430757B2 JPH0430757B2 JP15783183A JP15783183A JPH0430757B2 JP H0430757 B2 JPH0430757 B2 JP H0430757B2 JP 15783183 A JP15783183 A JP 15783183A JP 15783183 A JP15783183 A JP 15783183A JP H0430757 B2 JPH0430757 B2 JP H0430757B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
- H01S5/04252—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、InGaAsP／InP半導体装置に係り、
特に電極との合金化反応に対し安定でありかつ信
頼性の向上をはかろうとするものである。
特に電極との合金化反応に対し安定でありかつ信
頼性の向上をはかろうとするものである。
〔発明の背景〕
従来、InGaAsPを用いた半導体装置の表面層
は、InGaAsPの組成の等しい一層から構成され
ていたために、電極等金属（主にAu）との反応
が生じる場合には、InGaAsとInPの界面にまで
金属が達し、素子の信頼性を損うという欠点があ
つた。
は、InGaAsPの組成の等しい一層から構成され
ていたために、電極等金属（主にAu）との反応
が生じる場合には、InGaAsとInPの界面にまで
金属が達し、素子の信頼性を損うという欠点があ
つた。
更にはInGaAsP／InP材料へのオーム接触の形
成方法も明確でなく、温度が低すぎる場合には、
接触抵抗の増大、高すぎる場合には、結晶中に非
発光センタの導入を招き、素子の信頼性を損うと
いう欠点があつた。
成方法も明確でなく、温度が低すぎる場合には、
接触抵抗の増大、高すぎる場合には、結晶中に非
発光センタの導入を招き、素子の信頼性を損うと
いう欠点があつた。
本発明の第１の目的は電極の形成に当つても信
頼度の高いInGaAsP系半導体装置を提供するに
ある。即ち、電極と結晶体との反応を当該結晶体
の表面第１層で止め、且つ合金化反応による結晶
体内への転位の発生をも防止せんとするものであ
る。
頼度の高いInGaAsP系半導体装置を提供するに
ある。即ち、電極と結晶体との反応を当該結晶体
の表面第１層で止め、且つ合金化反応による結晶
体内への転位の発生をも防止せんとするものであ
る。
本発明の別の目的は安定で信頼性の高いオーム
性電極を有するInGaAsP系半導体装置を提供す
るにある。
性電極を有するInGaAsP系半導体装置を提供す
るにある。
本発明の半導体装置の基本構成は次の通りであ
る。
る。
所定の基板上に半導体層の積層体を有する半導
体装置であつて、その表面層が前記基板側から
In1-x′Gax′Asy′P1-y′およびIn1-xGaxAsyP1-yの
二層を少なくとも有し、且ｘ＞x′≠０なる関係を
有せしめる。
体装置であつて、その表面層が前記基板側から
In1-x′Gax′Asy′P1-y′およびIn1-xGaxAsyP1-yの
二層を少なくとも有し、且ｘ＞x′≠０なる関係を
有せしめる。
ｘ＞x′＋0.05に選択するのがより好ましい。
InGaAsP結晶体にCr−Auの積層膜を用いて、
オーム性電極を得ようとする場合、結晶体からの
InやGaの外拡散が伴つた。この外拡散の生じる
温度はInとGaの組成比に依存するため、この組
成比を所定に選択することによつて、結晶体の表
面第１層のみ外拡散し、表面第２層は金属との反
応が生じない様にすることができる。
オーム性電極を得ようとする場合、結晶体からの
InやGaの外拡散が伴つた。この外拡散の生じる
温度はInとGaの組成比に依存するため、この組
成比を所定に選択することによつて、結晶体の表
面第１層のみ外拡散し、表面第２層は金属との反
応が生じない様にすることができる。
更に表面第２層がInP層である場合、InPは
InGaAsPに比較してパイエルス力が小さいため、
当該結晶体に転位が入りやすい。そこで表面第２
層として、InPよりもパイエルス力の大きな材
料、たとえばInGaAs層を用いることによつて、
表面第１層で生じた合金化によつて加わる応力が
緩和され、基板側への転位の進行を防ぐことがで
きる。
InGaAsPに比較してパイエルス力が小さいため、
当該結晶体に転位が入りやすい。そこで表面第２
層として、InPよりもパイエルス力の大きな材
料、たとえばInGaAs層を用いることによつて、
表面第１層で生じた合金化によつて加わる応力が
緩和され、基板側への転位の進行を防ぐことがで
きる。
同時に、たとえばCr−Au積層膜で当該結晶体
にオーム性電極を形成する場合、所定の表面層の
みに外拡散が生じる温度かつ、その表面層以下の
層（たとえばInP層）では外拡散の生じぬ温度で
熱処理することが好ましい。
にオーム性電極を形成する場合、所定の表面層の
みに外拡散が生じる温度かつ、その表面層以下の
層（たとえばInP層）では外拡散の生じぬ温度で
熱処理することが好ましい。
また、In1-xGaxAsyP1-y層を表面層として有す
る化合物半導体材料積層体にAuを主体とする金
属をオーム性電極として形成するに当つては下記
条件で熱処理することが好ましい。
る化合物半導体材料積層体にAuを主体とする金
属をオーム性電極として形成するに当つては下記
条件で熱処理することが好ましい。
熱処理温度をＴ（℃）とすると、
350−90x＜Ｔ＜370（℃）
但し、ｘはGaのモル比である。
の範囲内で行なう。
より好ましくは350℃以下が良い。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。
る。
第１図は、、従来のInGaAsP／InPレーザの構
造模式断面図である。レーザ用結晶は、ｎ型InP
基板１上に、InGaAsP活性層２、ｐ型InPクラツ
ド層３、InGaAsP表面層４から成る。これに対
し、本発明では、第２図に示す如く表面層を２つ
の組成の異なる部分、即ち、ｘ＝0.25、ｙ＝2.2x
なる第１の表面In1-xGaxAsyP1-y層４１と、x′＝
0.15（ｙび＝2.2x′）なる第２の表面In1-x′
Gax′Asy′P1-y′層４２と分けたことが特徴であ
る。上述の構造体にAu／Cr積層体から成る電極
金属を蒸着し（Auが表面側）、温度330℃で熱処
理を行うと、良好なオーム接触が得られる。温度
330℃で30分間熱処理を行うと、第１の表面層に
はAuの反応が見られるものの、第２の表面層は
安定であつた。
造模式断面図である。レーザ用結晶は、ｎ型InP
基板１上に、InGaAsP活性層２、ｐ型InPクラツ
ド層３、InGaAsP表面層４から成る。これに対
し、本発明では、第２図に示す如く表面層を２つ
の組成の異なる部分、即ち、ｘ＝0.25、ｙ＝2.2x
なる第１の表面In1-xGaxAsyP1-y層４１と、x′＝
0.15（ｙび＝2.2x′）なる第２の表面In1-x′
Gax′Asy′P1-y′層４２と分けたことが特徴であ
る。上述の構造体にAu／Cr積層体から成る電極
金属を蒸着し（Auが表面側）、温度330℃で熱処
理を行うと、良好なオーム接触が得られる。温度
330℃で30分間熱処理を行うと、第１の表面層に
はAuの反応が見られるものの、第２の表面層は
安定であつた。
第３図はInGaAsPのAuとの反応開始温度をGa
のモル比に対し、打点したものである。Gaのモ
ル比が高い程、反応開始温度が下がり、反応温度
Ｔは、 Ｔ350−90x（℃） に従つた。
のモル比に対し、打点したものである。Gaのモ
ル比が高い程、反応開始温度が下がり、反応温度
Ｔは、 Ｔ350−90x（℃） に従つた。
従つて、Δx＝ｘ−x′を0.05以上に選ぶことよ
り、反応温度にほぼ4.5℃の差が生じ、制御可能
な範囲で、、熱処理温度の制御が可能となつた。
り、反応温度にほぼ4.5℃の差が生じ、制御可能
な範囲で、、熱処理温度の制御が可能となつた。
表面第２層を四元層とすることにより、表面第
１層で生じた合金化によつて入る応力が、InPよ
りもパイエルス力の大きな四元層で緩和され、基
板側への転位の進行を防ぐことができた。
１層で生じた合金化によつて入る応力が、InPよ
りもパイエルス力の大きな四元層で緩和され、基
板側への転位の進行を防ぐことができた。
第４図に半導体レーザのプロセス工程を示す。
実施例では、このプロセスの中で、本発明をｐ型
電極の形成に適用した例である。第２図に示す様
に、ｐ型電極は、表面から見て、Au、Crの２層
膜を真空中で蒸着することで形成した。この後、
接触抵抗が10-4Ω・cm2以下の良好なオーム性を示
すように、H2或はN2中で熱処理を行つた。
実施例では、このプロセスの中で、本発明をｐ型
電極の形成に適用した例である。第２図に示す様
に、ｐ型電極は、表面から見て、Au、Crの２層
膜を真空中で蒸着することで形成した。この後、
接触抵抗が10-4Ω・cm2以下の良好なオーム性を示
すように、H2或はN2中で熱処理を行つた。
表面層In1-xGaxAsyP1-yの組成が、ｙ＝0.35（ｙ
＝2.2x）について熱処理を行い、Ｉ−Ｖ特性の変
化を見た結果を第５図に示す。これによればＴ〜
350℃以上の熱処理によつて素子のＩ−Ｖ特性に
再結合電流の増大が見られ、素子劣化が生じるこ
とがわかつた。また、320℃以下の熱処理では、
接触抵抗が高いという問題があつた。
＝2.2x）について熱処理を行い、Ｉ−Ｖ特性の変
化を見た結果を第５図に示す。これによればＴ〜
350℃以上の熱処理によつて素子のＩ−Ｖ特性に
再結合電流の増大が見られ、素子劣化が生じるこ
とがわかつた。また、320℃以下の熱処理では、
接触抵抗が高いという問題があつた。
InP、InGaAsP，GaAsについてAuとの反応を
調べた結果、ほぼ、In、Gaの組成比に従い反応
が生じており、InGaAsPがAuと反応し、InPが
Auと反応しない温度、ｘ＝0.25の場合には例え
ば340℃の熱処理で良好なオーム接触を有する素
子が得られた。なお熱処理時間は10〜30分間で熱
処理を行つた。
調べた結果、ほぼ、In、Gaの組成比に従い反応
が生じており、InGaAsPがAuと反応し、InPが
Auと反応しない温度、ｘ＝0.25の場合には例え
ば340℃の熱処理で良好なオーム接触を有する素
子が得られた。なお熱処理時間は10〜30分間で熱
処理を行つた。
なお、電極の反応の程度が軽微である場合に
は、大電流素子である半導体レーザでは、初期特
性上問題は少ない。この様な場合には、360℃，
370℃の温度においても、素子作製は可能であつ
た。
は、大電流素子である半導体レーザでは、初期特
性上問題は少ない。この様な場合には、360℃，
370℃の温度においても、素子作製は可能であつ
た。
InGaAsP／InPの信頼性の高く、安定なオーム
接触が得られる条件が明確となつた。
接触が得られる条件が明確となつた。
この結果、再現性良く、信頼性の高い半導体レ
ーザ素子が得られた。
ーザ素子が得られた。
この発明は、レーザのみならず、LED、APD
等、他の発光デバイス、InP系FET等の高速デバ
イスにも適用が可能である。
等、他の発光デバイス、InP系FET等の高速デバ
イスにも適用が可能である。
第１図は従来の半導体レーザ装置の断面図、第
２図は本発明の半導体レーザ装置の断面図、第３
図はAu−InGaAsP系の反応温度とGaモル比の関
係を示す図、第４図は半導体レーザの製造工程を
示す図、第５図は半導体レーザの電流−電圧特性
を示す図である。 １…InP基板、２…InGaAsP活性層、３…InP
クラツド層、４…InGaAsP表面層、４１…
InGaAsP第１表面層、４２…InGaAsP第２表面
層。
２図は本発明の半導体レーザ装置の断面図、第３
図はAu−InGaAsP系の反応温度とGaモル比の関
係を示す図、第４図は半導体レーザの製造工程を
示す図、第５図は半導体レーザの電流−電圧特性
を示す図である。 １…InP基板、２…InGaAsP活性層、３…InP
クラツド層、４…InGaAsP表面層、４１…
InGaAsP第１表面層、４２…InGaAsP第２表面
層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ InGaAsP層上に金属層を形成した領域を少
なくとも有する半導体装置において、少なくとも
当該金属層下のInGaAsP層は該金属層側より
In1-xGaxAsyP1-yおよびIn1-x′Gax′Asy′P1-y′
（但し、ｘ＞x′≠０）の二層を少なくとも有する
ことを特徴とする半導体装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の半導体装置にお
いて、ｘ＞x′＋0.05なることを特徴とする半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157831A JPS6050981A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157831A JPS6050981A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6050981A JPS6050981A (ja) | 1985-03-22 |
| JPH0430757B2 true JPH0430757B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=15658278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157831A Granted JPS6050981A (ja) | 1983-08-31 | 1983-08-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6050981A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2594032B2 (ja) * | 1985-08-08 | 1997-03-26 | 三洋電機株式会社 | 発光素子 |
-
1983
- 1983-08-31 JP JP58157831A patent/JPS6050981A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6050981A (ja) | 1985-03-22 |
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