JPH08139054A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH08139054A JPH08139054A JP27408094A JP27408094A JPH08139054A JP H08139054 A JPH08139054 A JP H08139054A JP 27408094 A JP27408094 A JP 27408094A JP 27408094 A JP27408094 A JP 27408094A JP H08139054 A JPH08139054 A JP H08139054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- semiconductor substrate
- layer
- epitaxial growth
- 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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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エピタキシャル成長層にオートドーピングを
生じることなく、半導体基板と基板側電極の接触抵抗を
低減する。 【構成】 半導体基板と基板側電極の界面層のキャリア
供与体密度を半導体基板の平均キャリア供与体密度より
も高濃度とする。 【効果】 半導体基板と基板側電極の界面層のキャリア
供与体密度が高いため、基板側電極の接触抵抗は十分低
減することが可能であるとともに、半導体基板のエピタ
キシャル成長面側はオートドーピングを生じない程度の
キャリア供与体密度とできる。
生じることなく、半導体基板と基板側電極の接触抵抗を
低減する。 【構成】 半導体基板と基板側電極の界面層のキャリア
供与体密度を半導体基板の平均キャリア供与体密度より
も高濃度とする。 【効果】 半導体基板と基板側電極の界面層のキャリア
供与体密度が高いため、基板側電極の接触抵抗は十分低
減することが可能であるとともに、半導体基板のエピタ
キシャル成長面側はオートドーピングを生じない程度の
キャリア供与体密度とできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板側（半導体基板のエ
ピタキシャル成長面の反対面）に形成する電極のオーミ
ックコンタクトを改良した半導体装置に関するものであ
る。
ピタキシャル成長面の反対面）に形成する電極のオーミ
ックコンタクトを改良した半導体装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】各種の半導体デバイスは、半導体基板上
にエピタキシャル成長された一以上の導電層や絶縁層な
どからなる機能層を含んで構成されており、該機能層へ
の駆動電流の導入や該機能層からの信号電流の取り出し
のための電極は、エピタキシャル成長面だけでなく、設
計上の要請に従って基板側にも設けることが一般であ
り、特に、半導体レーザ、発光ダイオードなどのディス
クリートデバイスでは基板側に電極を設ける場合が多
い。
にエピタキシャル成長された一以上の導電層や絶縁層な
どからなる機能層を含んで構成されており、該機能層へ
の駆動電流の導入や該機能層からの信号電流の取り出し
のための電極は、エピタキシャル成長面だけでなく、設
計上の要請に従って基板側にも設けることが一般であ
り、特に、半導体レーザ、発光ダイオードなどのディス
クリートデバイスでは基板側に電極を設ける場合が多
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基板側に電
極を設ける場合には、電極と基板の接触抵抗を小さくす
るために、半導体基板にキャリア供与体となる不純物元
素を高濃度に注入して、キャリア濃度を高めておくこと
が必要である。しかし、不純物濃度を増加させていく
と、注入した不純物が半導体基板の結晶格子間に入ら
ず、キャリア供与体として作用しない不活性不純物とな
り、エピタキシャル成長中に、この不活性不純物がエピ
タキシャル成長層中に拡散する現象（オートドーピン
グ）を生じて、デバイス特性が低下するという問題を生
じる。
極を設ける場合には、電極と基板の接触抵抗を小さくす
るために、半導体基板にキャリア供与体となる不純物元
素を高濃度に注入して、キャリア濃度を高めておくこと
が必要である。しかし、不純物濃度を増加させていく
と、注入した不純物が半導体基板の結晶格子間に入ら
ず、キャリア供与体として作用しない不活性不純物とな
り、エピタキシャル成長中に、この不活性不純物がエピ
タキシャル成長層中に拡散する現象（オートドーピン
グ）を生じて、デバイス特性が低下するという問題を生
じる。
【０００４】例えば、図４は従来の亜鉛ドープＩｎＰ基
板を用いた半導体レーザの素子断面図であり、図中４１
は亜鉛ドープＩｎＰ基板であり、４２は半導体レーザを
構成するエピタキシャル層であり、４３はＮ型Ａｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉ電極、４４はＰ型ＡｕＺｎ電極（Ｚｎ：１０ｗ
ｔ％）であり、ＩｎＰ基板４１の亜鉛濃度は、３〜５×
１０18ｃｍ-3程度に設定されている。ＩｎＰ基板４１の
亜鉛濃度を上記範囲に設定したのは、ＩｎＰ基板４１と
Ｐ型電極４４の接触抵抗を低下させるためには、亜鉛濃
度をなるべく高濃度とする必要がある一方、上記範囲よ
りも高濃度とすると、オートドーピングのために発振し
きい値が極端に高くなる等、必要な素子特性が得られな
くなることを考慮したものである。しかし、亜鉛濃度を
上記範囲とした半導体レーザの特性は必ずしも十分なも
のではなく、オートドーピングによる特性低下がより少
なく、かつ、より接触抵抗を小さくできる構成が求めら
れていた。
板を用いた半導体レーザの素子断面図であり、図中４１
は亜鉛ドープＩｎＰ基板であり、４２は半導体レーザを
構成するエピタキシャル層であり、４３はＮ型Ａｕ／Ｇ
ｅ／Ｎｉ電極、４４はＰ型ＡｕＺｎ電極（Ｚｎ：１０ｗ
ｔ％）であり、ＩｎＰ基板４１の亜鉛濃度は、３〜５×
１０18ｃｍ-3程度に設定されている。ＩｎＰ基板４１の
亜鉛濃度を上記範囲に設定したのは、ＩｎＰ基板４１と
Ｐ型電極４４の接触抵抗を低下させるためには、亜鉛濃
度をなるべく高濃度とする必要がある一方、上記範囲よ
りも高濃度とすると、オートドーピングのために発振し
きい値が極端に高くなる等、必要な素子特性が得られな
くなることを考慮したものである。しかし、亜鉛濃度を
上記範囲とした半導体レーザの特性は必ずしも十分なも
のではなく、オートドーピングによる特性低下がより少
なく、かつ、より接触抵抗を小さくできる構成が求めら
れていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の相反する
要請を両立することができる構成の半導体装置を提供す
ることを目的とするものであり、キャリア供与体をドー
プした半導体基板の基板側に電極を有する半導体装置に
おいて、該半導体基板の該電極との界面層のキャリア供
与体密度が、上記半導体基板の平均キャリア供与体密度
よりも高いことを特徴とする半導体装置を第１発明と
し、前記半導体基板と電極との界面層をエピタキシャル
成長層とすることを第２発明とする。即ち、本発明で
は、半導体基板の電極との界面層のキャリア供与体密度
を十分高くしているので、半導体基板と電極のコンタク
トがオーミックとなり、接触抵抗が低下するとともに、
上記界面層以外のキャリア供与体密度を界面層よりも低
くすることで、オートドーピングによる素子特性の劣化
を防止することができる。更に、上記界面層をエピタキ
シャル成長により形成することで、該界面層のキャリア
供与体密度や界面層膜厚の制御を容易に行うことが可能
となる。
要請を両立することができる構成の半導体装置を提供す
ることを目的とするものであり、キャリア供与体をドー
プした半導体基板の基板側に電極を有する半導体装置に
おいて、該半導体基板の該電極との界面層のキャリア供
与体密度が、上記半導体基板の平均キャリア供与体密度
よりも高いことを特徴とする半導体装置を第１発明と
し、前記半導体基板と電極との界面層をエピタキシャル
成長層とすることを第２発明とする。即ち、本発明で
は、半導体基板の電極との界面層のキャリア供与体密度
を十分高くしているので、半導体基板と電極のコンタク
トがオーミックとなり、接触抵抗が低下するとともに、
上記界面層以外のキャリア供与体密度を界面層よりも低
くすることで、オートドーピングによる素子特性の劣化
を防止することができる。更に、上記界面層をエピタキ
シャル成長により形成することで、該界面層のキャリア
供与体密度や界面層膜厚の制御を容易に行うことが可能
となる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施例の素子断面図である。図
中１１は亜鉛濃度が１×１０18ｃｍ-3のＰ型ＩｎＰ基
板、１２は半導体レーザを構成するエピタキシャル成長
層であり、クラッド層のキャリア濃度はＰ，Ｎともに１
×１０18ｃｍ-3である。また、１３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ電極、１４はＰ型ＩｎＰ基板１１に格子整合した亜
鉛濃度１×１０19ｃｍ-3のＰ+ ＩｎＧａＡｓエピタキシ
ャル界面層であり、１５はＡｕＺｎ合金電極（Ｚｎ：１
０ｗｔ％）である。 本実施例では、Ｐ型ＩｎＰ基板１
１の亜鉛ドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3と低濃度である
ためオートドープによる素子特性の低下は防止されてお
り、また、Ｐ型ＩｎＰ基板１１とＡｕＺｎ合金電極１５
の界面には高亜鉛濃度のＩｎＧａＡｓ界面層１４が形成
されているので、接触抵抗を十分低減することが可能で
ある。図３は、本実施例の半導体レーザ（ａ）と図４に
記載した従来の半導体レーザ（ｂ）の、ＣＷ駆動時の１
００ｍＡにおける電圧値の測定結果であるが、本発明の
半導体レーザは、高ドープ濃度のＩｎＧａＡｓ界面層１
４を形成したことにより、平均電圧値、電圧値のばらつ
きとも低下していることが確認された。なお、エピタキ
シャル成長の順序については、エピタキシャル成長層１
２がＩｎＧａＡｓ層１４成長時に高濃度の亜鉛の影響を
受けないように、ＩｎＧａＡｓ層１４を先に成長してお
き、その後で半導体レーザ層１２を成長することが好ま
しい。また、エピタキシャル成長層１２を成長する前
に、成長副生成物の清浄化を行う場合には、塩酸：水＝
１：２の溶液で２〜３分の洗浄を行うと良い。この溶液
は、洗浄効果が高く、ＩｎＧａＡｓを溶解しないからで
ある。
図１は、本発明の第１の実施例の素子断面図である。図
中１１は亜鉛濃度が１×１０18ｃｍ-3のＰ型ＩｎＰ基
板、１２は半導体レーザを構成するエピタキシャル成長
層であり、クラッド層のキャリア濃度はＰ，Ｎともに１
×１０18ｃｍ-3である。また、１３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ電極、１４はＰ型ＩｎＰ基板１１に格子整合した亜
鉛濃度１×１０19ｃｍ-3のＰ+ ＩｎＧａＡｓエピタキシ
ャル界面層であり、１５はＡｕＺｎ合金電極（Ｚｎ：１
０ｗｔ％）である。 本実施例では、Ｐ型ＩｎＰ基板１
１の亜鉛ドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3と低濃度である
ためオートドープによる素子特性の低下は防止されてお
り、また、Ｐ型ＩｎＰ基板１１とＡｕＺｎ合金電極１５
の界面には高亜鉛濃度のＩｎＧａＡｓ界面層１４が形成
されているので、接触抵抗を十分低減することが可能で
ある。図３は、本実施例の半導体レーザ（ａ）と図４に
記載した従来の半導体レーザ（ｂ）の、ＣＷ駆動時の１
００ｍＡにおける電圧値の測定結果であるが、本発明の
半導体レーザは、高ドープ濃度のＩｎＧａＡｓ界面層１
４を形成したことにより、平均電圧値、電圧値のばらつ
きとも低下していることが確認された。なお、エピタキ
シャル成長の順序については、エピタキシャル成長層１
２がＩｎＧａＡｓ層１４成長時に高濃度の亜鉛の影響を
受けないように、ＩｎＧａＡｓ層１４を先に成長してお
き、その後で半導体レーザ層１２を成長することが好ま
しい。また、エピタキシャル成長層１２を成長する前
に、成長副生成物の清浄化を行う場合には、塩酸：水＝
１：２の溶液で２〜３分の洗浄を行うと良い。この溶液
は、洗浄効果が高く、ＩｎＧａＡｓを溶解しないからで
ある。
【０００７】図２は、本発明の第２の実施例の素子断面
図である。図中２１は、亜鉛ドープ濃度１×１０18ｃｍ
-3のＧａＡｓ基板であり、２４は亜鉛ドープ濃度５×１
０18ｃｍ-3のＰ+ ＧａＡｓ界面層であるが、その他の構
成は図１に示した第１の実施例と同様である。本実施例
においても、ＧａＡｓ基板２１の亜鉛濃度が低濃度であ
るため、オートドープによる素子特性の低下は防止され
ている。また、ＧａＡｓは比較的オーミックコンタクト
となりやすい物質であるため、Ｐ+ ＧａＡｓ界面層２４
の亜鉛濃度は５×１０18ｃｍ-3程度で十分である。な
お、本実施例のＰ+ ＧａＡｓ界面層２４は、エピタキシ
ャル成長により形成すればドーピング濃度や、成長膜厚
の正確な制御が可能であるが、ＧａＡｓ基板２１へ濃度
勾配をつけた亜鉛拡散を行うことで簡便に形成すること
も可能である。
図である。図中２１は、亜鉛ドープ濃度１×１０18ｃｍ
-3のＧａＡｓ基板であり、２４は亜鉛ドープ濃度５×１
０18ｃｍ-3のＰ+ ＧａＡｓ界面層であるが、その他の構
成は図１に示した第１の実施例と同様である。本実施例
においても、ＧａＡｓ基板２１の亜鉛濃度が低濃度であ
るため、オートドープによる素子特性の低下は防止され
ている。また、ＧａＡｓは比較的オーミックコンタクト
となりやすい物質であるため、Ｐ+ ＧａＡｓ界面層２４
の亜鉛濃度は５×１０18ｃｍ-3程度で十分である。な
お、本実施例のＰ+ ＧａＡｓ界面層２４は、エピタキシ
ャル成長により形成すればドーピング濃度や、成長膜厚
の正確な制御が可能であるが、ＧａＡｓ基板２１へ濃度
勾配をつけた亜鉛拡散を行うことで簡便に形成すること
も可能である。
【０００８】なお、上記の実施例では、亜鉛をドープし
たＰ型ＩｎＰまたはＰ型ＧａＡｓ基板を用いる半導体レ
ーザについて説明したが、Ｂｅ、Ｔｅなど他のＰ型不純
物をドープした半導体基板を用いた場合はもちろん、
Ｓ、ＳｎなどＮ型不純物をドープした半導体基板を用い
た半導体素子の場合も全く同様の効果が得られることは
明かであり、本発明は上記した実施例に限定されるもの
ではない。また、Ｐ型電極としてはＡｕＺｎを用いた場
合について説明したが、ＡｕＳｎやＩｎＺｎなど他の合
金型電極やＴｉ／Ｐｔ／ＡｕやＣｒ／Ａｕなどの非合金
型電極を用いても全く同様の効果を得ることができるの
であり、本発明に用いるＰ型電極は、上記した実施例に
限定されるものではない。
たＰ型ＩｎＰまたはＰ型ＧａＡｓ基板を用いる半導体レ
ーザについて説明したが、Ｂｅ、Ｔｅなど他のＰ型不純
物をドープした半導体基板を用いた場合はもちろん、
Ｓ、ＳｎなどＮ型不純物をドープした半導体基板を用い
た半導体素子の場合も全く同様の効果が得られることは
明かであり、本発明は上記した実施例に限定されるもの
ではない。また、Ｐ型電極としてはＡｕＺｎを用いた場
合について説明したが、ＡｕＳｎやＩｎＺｎなど他の合
金型電極やＴｉ／Ｐｔ／ＡｕやＣｒ／Ａｕなどの非合金
型電極を用いても全く同様の効果を得ることができるの
であり、本発明に用いるＰ型電極は、上記した実施例に
限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】以上の説明の通り、本発明は、キャリア
供与体をドープした半導体基板の基板側電極との界面層
のキャリア供与体濃度が高濃度とされているので、エピ
タキシャル成長中にオートドープが生じる等の不都合を
伴うことなく、基板側電極との接触抵抗を低下すること
ができるという優れた効果がある。
供与体をドープした半導体基板の基板側電極との界面層
のキャリア供与体濃度が高濃度とされているので、エピ
タキシャル成長中にオートドープが生じる等の不都合を
伴うことなく、基板側電極との接触抵抗を低下すること
ができるという優れた効果がある。
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例の素子断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の素子断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例と従来例のＣＷ駆動時の
１００ｍＡにおける電圧測定値を示す説明図である。
１００ｍＡにおける電圧測定値を示す説明図である。
【図４】従来の亜鉛ドープＩｎＰ基板を用いた半導体レ
ーザの素子断面図である。
ーザの素子断面図である。
１１は亜鉛ドープＰ型ＩｎＰ基板 １２は半導体レーザを構成するエピタキシャル成長層 １３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 １４は亜鉛ドープＰ+ ＩｎＧａＡｓエピタキシャル界面
層 １５はＡｕＺｎ合金電極 ２１は亜鉛ドープＰ型ＧａＡｓ基板 ２２は半導体レーザを構成するエピタキシャル成長層 ２３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 ２４は亜鉛ドープＰ+ ＧａＡｓ界面層 ２５はＡｕＺｎ合金電極 ４１は亜鉛ドープＰ型ＩｎＰ基板 ４２は半導体レーザを構成するエピタキシャル層 ４３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 ４４はＰ型ＡｕＺｎ電極
層 １５はＡｕＺｎ合金電極 ２１は亜鉛ドープＰ型ＧａＡｓ基板 ２２は半導体レーザを構成するエピタキシャル成長層 ２３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 ２４は亜鉛ドープＰ+ ＧａＡｓ界面層 ２５はＡｕＺｎ合金電極 ４１は亜鉛ドープＰ型ＩｎＰ基板 ４２は半導体レーザを構成するエピタキシャル層 ４３はＮ型Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 ４４はＰ型ＡｕＺｎ電極
Claims (2)
- 【請求項１】 キャリア供与体をドープした半導体基板
のエピタキシャル成長面の反対面に電極を有する半導体
装置において、該半導体基板の該電極との界面層のキャ
リア供与体密度が、上記半導体基板の平均キャリア供与
体密度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記半導体基板の電極との界面層がエピ
タキシャル成長層であることを特徴とする、請求項１に
記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27408094A JPH08139054A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27408094A JPH08139054A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139054A true JPH08139054A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17536706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27408094A Pending JPH08139054A (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08139054A (ja) |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP27408094A patent/JPH08139054A/ja active Pending
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