JPH08264876A - 発光素子 - Google Patents

発光素子

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JPH08264876A
JPH08264876A JP6030595A JP6030595A JPH08264876A JP H08264876 A JPH08264876 A JP H08264876A JP 6030595 A JP6030595 A JP 6030595A JP 6030595 A JP6030595 A JP 6030595A JP H08264876 A JPH08264876 A JP H08264876A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
doped
light emitting
znte
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Application number
JP6030595A
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English (en)
Inventor
Masahiko Kawada
雅彦 河田
Akira Oya
彰 大家
Masayuki Momose
正之 百瀬
Jun Goto
順 後藤
Kazuhiro Mochizuki
和浩 望月
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】良好なp型コンタクトを得、発光素子の素子特
性を向上させる。 【構成】ZnTeキャップ層36をドーピングする層3
8とドーピングしない層37を交互に積層することによ
り、ZnTe中の実効的ドーピングレベルを制御し、ま
た、ZnTe/ZnSe超格子層のZnSe層のみにド
ーピングすることにより、窒素の拡散を抑制する。 【効果】本発明により、ZnSe層の最適ドーピング条
件を維持したままZnTe層の実効的ドーピングレベル
を窒素がZnSe層に過剰拡散しない程度に容易に制御
できるようになった。これにより、従来方法では困難で
あったp型電極とのコンタクトが容易になり、かつ、p
電極との接触抵抗を低減することができ、発光素子の素
子特性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子に係り、特に
p型コンタクト層を有する発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体のp型ドーピングにおい
て、特にII−VI族化合物半導体、中でも半導体レーザと
して一般的に使用されるZnSe、ZnSSe、ZnM
gSSe、には窒素を活性化してドーピングする方法が
知られている。窒素の活性化はRF放電、ECR放電等
によりプラズマを発生させることにより得られる。これ
により、半導体膜中に取り込まれる窒素の総数は1019
/cm9程度が得られている。しかし、実際に電気的に機
能する不純物は5×1017/cm9と低い(例えば、ジャ
パニーズ・ジャーナル・アプライド・フィジックス 3
1(1992)Pt.2,No9B ppL1316−
L1318参照)。このため、電極とのコンタクト抵抗
が高くなり、良好なオーミック接触が得られなかった。
これを解決する手段の1つとして、ZnSeとZnTe
のヘテロ界面にZnSe/ZnTeのチャープ超格子を
形成することによりオーミックを得る方法が報告されて
いる(例えば、エレクトロニクス・レターズ 13th
May 1993 vol.29 No.10 p8
78−879参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この場合、ZnSeの
ドーピングレベルを増加させると、ZnTeには同一ド
ーピング条件でZnSeに比べ、2桁以上の窒素がドー
ピングされる。このため、ZnTe内の窒素がZnSe
に拡散し、ZnSe内の窒素が過剰となりZnSe層が
導電性を失うという問題があった。
【0004】従って、オーミック接触を得るためには、
ZnSeのドーピングレベルを低下せざるを得ないた
め、レーザダイオードの素子抵抗が増加し、発熱等によ
り長寿命の素子は実現されていない。
【0005】本発明の目的は、第1の半導体のドーピン
グレベルを減少することなく、かつ、成長中断すること
なく、第2の半導体のドーピングレベルを制御し、第2
の半導体から第1の半導体への不純物拡散を防止するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、第1の半導体のドーピングレベ
ルを減少することなく、かつ、成長中断することなく、
第2の半導体のドーピングレベルを制御するために、第
1の半導体と第2の半導体との超格子構造部分では第1
の半導体のみにドーピングし、第2の半導体にはドーピ
ングしない。また、超格子構造上の第2の半導体の成長
において、ドーピングする層とドーピングしない層を交
互に積層することにより実効的なドーピングレベルを下
げる。ドーピングレベルの制御はドーピングする層とド
ーピングしない層との膜厚の割合を変えることにより行
う。
【0007】
【作用】本発明では、超格子部分の第2の半導体中には
不純物が存在せず、第1の半導体には不純物は拡散しな
い。超格子上の第2の半導体はドーピングする層とドー
ピングしない層が交互に存在するため全膜厚中の実効的
なドーピングレベルが拡散しない程度に抑制されるため
p型コンタクト層の抵抗を削減できる。
【0008】
【実施例】図1に従来の構造を示す。まず、GaAs基
板1上に分子線エピタキシャル法により窒素ドープZn
Se2を1μm成長する。ドーピング方法として、RF
放電を用い、RFパワーは150Wである。この時のド
ーピングレベルは5×1017/cm3である。次に窒素ド
ープZnTe3と窒素ドープZnSe4を交互に成長
し、超格子構造5を作製する。ZnSeの膜厚は例えば
一律に1nmでZnTeの膜厚は下から例えば0.4nm、
0.4nm、0.4nm、0.6nm、0.8nm、1.0nm、1.2
nm、1.4nmである。この時、ZnSeとZnTeには
約8%の格子歪があるためZnTeの厚みは臨界膜厚
(3nm)以内としている。次に、窒素ドープZnTe
キャップ層6を40nm積層する。この時、上記のドーピ
ング条件ではZnTeには3×1019/cm3ドーピング
される。成長終了後、電極7としてAuをマスク蒸着
し、電極間をエッチングすることによりZnTeキャッ
プ層およびZnTe/ZnSe超格子層を取り除く。こ
の状態で電極間でのI−V特性を測定すると、図2のよ
うに電流は流れない。これは、ZnTeキャップ層内の
窒素が下方のZnSe層に拡散し、その結果、ZnSe
層が窒素過剰となり高抵抗化したためと考えられる。
【0009】実施例1 そこで、次に本発明の構造を図3に示す。本発明の構造
ではZnTe/ZnSe超格子層33内のZnTe35
には窒素ドープせず、ZnSe34のみに窒素ドープし
ている。また、超格子構造上のZnTeキャップ層36
は実効的なドーピングレベルを下げ、窒素の拡散を抑制
するために、例えばアンドープZnTe層9nm37に
対し窒素ドープZnTe層1nm38の繰り返しを4回
積層した(変調ド−プ)。この時のZnTeキャップ層
36の実効的ドーピングレベルはト−タル膜厚40nm
に対して窒素ド−プ層が4nmであることから3×10
18/cm3となっている。このようにして積層したものに
Au37蒸着、電極間エッチングし、電極間のI−V特
性を測定した結果を図4に示す。従来方法では全く流れ
なかったものが本発明の構造にしたことにより電流が流
れるようになり、良好なオーミック特性が得られた。
【0010】実施例2 図5に本発明の実施例を示す。まず、GaAs基板上5
1に分子線エピタキシャル法により窒素ドープZnSe
52を1μm成長する。ドーピング方法として、RF放
電を用い、RFパワーは150Wである。この時のドー
ピングレベルはZnSeで5×1017/cm3である。次
にアンドープZnTe53と窒素ドープZnSe54を
交互に成長する。ZnSeの膜厚は例えば一律に1nmで
ZnTeの膜厚は下から例えば0.4nm、0.4nm、0.
4nm、0.6nm、0.8nm、1.0nm、1.2nm、1.4nm
である。次にアンチモンドープZnTe層56を例えば
40nm積層する。この時、アンチモンドープZnTe
層56のドーピングレベルは例えば3×1018/cm3
ある。次に、電極としてAu57をマスク蒸着し、電極
間をエッチングすることによりZnTeキャップ層およ
びZnTe/ZnSe超格子層を取り除く。この状態で
電極間でのI−V特性を測定すると、実施例1と同様に
良好なオーミック特性が得られた。
【0011】実施例3 図6に本発明のp型コンタクト層を有するレーザ構造を
示す。構造はn型GaAs基板上61にClドープZn
MgSSeクラッド層62、ZnCdSe活性層64、
窒素ドープZnMgSSeクラッド層66、本発明のp
型コンタクト層69、変調ド−プZnTeキャップ層6
10を順次MBE成長した。p電極にはAu/Pt/T
i/Ni611をn電極にはIn612を使用した。そ
の結果、p型コンタクト層を用いない従来構造と比較し
てレーザダイオードの立上り電圧が10Vから3Vまで
改善された。
【0012】
【発明の効果】本発明により、ZnSe層の最適ドーピ
ング条件を維持したままZnTe層の実効的ドーピング
レベルを窒素がZnSe層に過剰拡散しない程度に容易
に制御できるようになった。これにより、従来方法では
困難であったp型電極とのコンタクトが容易になり、か
つ、p電極との接触抵抗を低減することができ、発光素
子の素子特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のp型コンタクト層構造を示す。
【図2】従来のp型コンタクト層構造によるI−V特性
を示す。
【図3】本発明の拡散防止型p型コンタクト層構造を示
す。
【図4】本発明の拡散防止型p型コンタクト層構造によ
るI−V特性を示す。
【図5】キャップ層に拡散係数の小さい不純物を使用し
た拡散防止型p型コンタクト層構造を示す。
【図6】本発明のp型コンタクト層を用いたレーザダイ
オード構造を示す。
【符号の説明】
1・・・GaAs基板 2・・・窒素ドープZnSe層 3・
・・窒素ドープZnTe層 4・・・窒素ドープZnSe層
5・・・ZnSe/ZnTe超格子層 6・・・窒素ドープZnTeキャップ層 7・・・Au電極 31・・・GaAs基板 32・・・窒素ドープZnSe層
33・・・ZnSe/ZnTe超格子層 34・・・窒素ドープ
ZnSe層 35・・・アンドープZnTe層 36・・・窒素ドープZnTeキャップ層 37・・・アンドー
プZnTe層 38・・・ 窒素ドープZnTe層 39・
・・Au電極 51・・・GaAs基板 52・・・窒素ドープ
ZnSe層 53・・・アンドープZnTe層 54・・・窒
素ドープZnSe層 55・・・ZnSe/ZnTe超格
子層 56・・・アンチモンドープZnTe層 57・・・A
u電極 61・・・n型GaAs基板 62・・・Clドープ
ZnMgSSeクラッド層 63・・・ClドープZnS
Seガイド層 64・・・ZnCdSe活性層 65・・・窒
素ドープZnSSeガイド層 66・・・窒素ドープZn
MgSSeクラッド層 67・・・窒素ドープZnSSe
層 68・・・窒素ドープZnSe層 69・・・ZnTe/
ZnSe超格子コンタクト層 610・・・変調ドープZnTeキャップ層 611・・・Au/P
t/Ti/Ni電極612・・・In電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 順 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 望月 和浩 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】II−VI族化合物半導体を用いた発光素子に
    おいて、p型電極とII−VI族化合物半導体との間に不純
    物ドーピングした第1の半導体と、同一のドーピング条
    件において第1の半導体より多くの不純物がドーピング
    される第2の半導体とのヘテロ構造を設け、第1の半導
    体には一様にドーピングし、第2の半導体には不純物を
    ドーピングする層とドーピングしない層を交互に成長す
    ることにより、第2の半導体中のドーピングレベルを実
    効的に減少させ、第2の半導体から第1の半導体への不
    純物拡散を防止するp型コンタクト層を有することを特
    徴とする発光素子。
  2. 【請求項2】請求項1において、第1の半導体と第2の
    半導体の格子定数が異なる場合は、第1の半導体と第2
    の半導体との間に第1の半導体と第2の半導体による超
    格子構造を挿入することにより格子定数を合わせ、か
    つ、超格子構造中の第1の半導体にはドーピングし、第
    2の半導体にはドーピングしない構造とすることによ
    り、第2の半導体から第1の半導体への不純物拡散を防
    止するp型コンタクト層を有することを特徴とする発光
    素子。
  3. 【請求項3】請求項1又は2において、第1の半導体と
    第2の半導体のヘテロ界面に第1の半導体と第2の半導
    体との超格子構造を挾む成長において、超格子構造部分
    の第1の半導体にはドーピングし、超格子構造部分の第
    2の半導体にはドーピングせず、かつ、超格子上に成長
    する第2の半導体は不純物をドーピングする層とドーピ
    ングしない層を交互に成長することにより、超格子上の
    第2の半導体中のドーピングレベルを実効的に減少させ
    ることにより、第2の半導体から第1の半導体への不純
    物拡散を防止するp型コンタクト層を有することを特徴
    とする発光素子。
  4. 【請求項4】請求項3において、第1の半導体と第2の
    半導体との超格子構造を成長する際に、超格子構造部分
    の第1の半導体、第2の半導体共にドーピングしないp
    型コンタクト層を有することを特徴とする発光素子。
  5. 【請求項5】請求項3において、第1の半導体にドーピ
    ングする不純物と第2の半導体にドーピングする不純物
    が異なり、かつ、第2の半導体にドーピングする不純物
    は拡散係数が小さい不純物を使用することを特徴とする
    p型コンタクト層を有する発光素子。
  6. 【請求項6】請求項1、2、3、4又は5において、第
    1の半導体および第2の半導体は分子線エピタキシ法ま
    たは有機金属を用いた化学気相成長法により連続で積層
    することを特徴とするp型コンタクト層を有する発光素
    子。
  7. 【請求項7】請求項1又は3において、第2の半導体の
    ドーピングする層とドーピングしない層の厚みの割合を
    変えることにより、第2の半導体中の実効ドーピングレ
    ベルを任意の値に制御することを特徴とするp型コンタ
    クト層を有する発光素子。
  8. 【請求項8】請求項1、2、3、4、5、6又は7にお
    いて、第1の半導体がZnSeであり、第2の半導体が
    ZnTeであり、不純物は窒素、As、P、Sbである
    ことを特徴とするp型コンタクト層を有する発光素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10242575A (ja) * 1997-02-25 1998-09-11 Hitachi Ltd 半導体素子
JP2009032817A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Sony Corp 半導体素子

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JPH10242575A (ja) * 1997-02-25 1998-09-11 Hitachi Ltd 半導体素子
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