JPH088484A - Electrode for light emitting and receiving element made of II-VI group compound semiconductor - Google Patents
Electrode for light emitting and receiving element made of II-VI group compound semiconductorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族化合物半
導体から成る発光受光素子用の電極、より詳しくは、所
謂p型電極の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for a light emitting / receiving element made of a II-VI group compound semiconductor, and more particularly to improvement of a so-called p-type electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】ZnSe、ZnSSe、ZnMgSSe
等のワイドギャップII−VI族化合物半導体が、短波
長(緑色、青色)の発光ダイオードや半導体レーザ用の
材料として有望視されている。ZnSeを用いたLED
の基本構造は、例えば、GaAs又はZnSeから成る
n型化合物半導体基板の上に形成された、n型II−V
I族化合物半導体結晶層、p型II−VI族化合物半導
体結晶層、p型II−VI族化合物半導体結晶から成る
キャップ層、及び金属電極から構成されている。また、
ZnSeを用いた二重ヘテロ構造を有する半導体レーザ
の基本構造は、例えば、n型化合物半導体基板、n型I
I−VI族化合物半導体結晶層から成る第1のクラッド
層、活性層、p型II−VI族化合物半導体結晶層から
成る第2のクラッド層、p型II−VI族化合物半導体
結晶から成るキャップ層、及び金属電極から構成されて
いる。金属電極は、例えば、Pd/Pt/Auから構成
されている。そして、キャップ層と金属電極との間に
は、低い接触比抵抗及び信頼性の高いオーミック接触が
要求される。尚、キャップ層は、コンタクト層としての
機能、及びその下に形成されたII−VI族化合物半導
体結晶層の酸化防止層としての機能を有する。2. Description of the Related Art ZnSe, ZnSSe, ZnMgSSe
Wide-gap II-VI group compound semiconductors such as the above are regarded as promising materials for short-wavelength (green, blue) light emitting diodes and semiconductor lasers. LED using ZnSe
Has a basic structure of n-type II-V formed on an n-type compound semiconductor substrate made of GaAs or ZnSe, for example.
A group I compound semiconductor crystal layer, a p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer, a cap layer made of a p-type II-VI compound semiconductor crystal, and a metal electrode. Also,
The basic structure of a semiconductor laser having a double hetero structure using ZnSe is, for example, an n-type compound semiconductor substrate, an n-type I
First clad layer composed of I-VI group compound semiconductor crystal layer, active layer, second clad layer composed of p-type II-VI compound semiconductor crystal layer, cap layer composed of p-type II-VI compound semiconductor crystal , And a metal electrode. The metal electrode is made of, for example, Pd / Pt / Au. Further, low contact specific resistance and highly reliable ohmic contact are required between the cap layer and the metal electrode. The cap layer has a function as a contact layer and a function as an antioxidant layer of the II-VI group compound semiconductor crystal layer formed thereunder.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、現状では、
キャップ層と金属電極との接触はショットキ接合とな
り、高い電圧を金属電極に印加しなければ電流が流れな
いという問題がある。これは、金属電極中の電気伝導を
担う電子のエネルギーレベルと比較して、II−VI族
化合物半導体の価電子帯のエネルギーレベルが深いこ
と、p型II−VI族化合物半導体において得られるキ
ャリア濃度が1018/cm3程度と低いことに起因して
いる。However, under the present circumstances,
The contact between the cap layer and the metal electrode is a Schottky junction, and there is a problem that a current does not flow unless a high voltage is applied to the metal electrode. This is because the energy level of the valence band of the II-VI group compound semiconductor is deeper than the energy level of electrons responsible for electric conduction in the metal electrode, and the carrier concentration obtained in the p-type II-VI group compound semiconductor. Is as low as about 10 18 / cm 3 .
【0004】また、面発光型ダイオードや面発光型半導
体レーザから成る発光素子の発光効率を高めるために
は、発光素子内部で生成した光が外部に放出される際、
光が電極によって遮られないようにする必要がある。そ
のため、金属電極等の不透明な電極を用いる場合には、
発光領域の外側に電極を形成し、発光領域が電極で覆わ
れない構造としている。このような構造においては、電
極を介して流入した電流が、発光領域の化合物半導体結
晶層内で十分に広がることが必要とされる。然るに、p
型II−VI族化合物半導体は抵抗が高いために、電流
が発光領域の化合物半導体結晶層内で十分に広がり難
い。その結果、電極直下の領域のみが発光し、発光領域
全体では発光し難いという問題がある。従来の透明電極
を構成するITOやZnO等はn型半導体材料であるた
め、p型II−VI族化合物半導体結晶層との間で低抵
抗のオーミック電極とはなり得ない。Further, in order to improve the luminous efficiency of a light emitting element composed of a surface emitting diode or a surface emitting semiconductor laser, when the light generated inside the light emitting element is emitted to the outside,
The light should not be blocked by the electrodes. Therefore, when using an opaque electrode such as a metal electrode,
An electrode is formed outside the light emitting region so that the light emitting region is not covered with the electrode. In such a structure, it is necessary that the current flowing through the electrode is sufficiently spread in the compound semiconductor crystal layer in the light emitting region. By the way, p
Since the type II-VI group compound semiconductor has high resistance, it is difficult for current to sufficiently spread in the compound semiconductor crystal layer in the light emitting region. As a result, there is a problem that only the region directly under the electrode emits light, and it is difficult for the entire light emitting region to emit light. Since ITO, ZnO, and the like, which form the conventional transparent electrode, are n-type semiconductor materials, they cannot be ohmic electrodes having low resistance with the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer.
【0005】GaAsから成るp型化合物半導体基板上
にII−VI族化合物半導体結晶層を成長させ、最上層
をn型II−VI族化合物半導体結晶から成るキャップ
層とすれば、ITOやZnO等の従来の透明電極を用い
ることができる。また、n型II−VI族化合物半導体
結晶層上には、オーミック接触を有し低い接触比抵抗値
を有する金属電極を容易に形成することができる。従っ
て、上述のような問題を回避することが可能である。と
ころが、p型化合物半導体基板上にこのような発光素子
構造体を形成した場合、例えばZnSeと比較してGa
Asは価電子帯のエネルギーバンドが約1.4eV浅い
ために、p型化合物半導体基板とp型II−VI族化合
物半導体結晶層との間はショットキ接合となってしま
い、やはり高い駆動電圧が必要になる。If a II-VI group compound semiconductor crystal layer is grown on a p-type compound semiconductor substrate made of GaAs and the uppermost layer is a cap layer made of an n-type II-VI group compound semiconductor crystal, ITO, ZnO, or the like is used. Conventional transparent electrodes can be used. Further, a metal electrode having ohmic contact and having a low contact specific resistance value can be easily formed on the n-type II-VI group compound semiconductor crystal layer. Therefore, it is possible to avoid the above problems. However, when such a light emitting device structure is formed on a p-type compound semiconductor substrate, it is more likely to have Ga than ZnSe.
As has a shallow valence band energy band of about 1.4 eV, a Schottky junction is formed between the p-type compound semiconductor substrate and the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer, and a high driving voltage is also required. become.
【0006】受光素子においても、発光素子と同様に、
p型II−VI族化合物半導体結晶層と金属電極との間
にショットキ接合が形成されるために、p型II−VI
族化合物半導体結晶層と金属電極との間で電流が流れ難
くなるという問題がある。Also in the light receiving element, like the light emitting element,
Since a Schottky junction is formed between the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer and the metal electrode, the p-type II-VI is formed.
There is a problem that it becomes difficult for current to flow between the group compound semiconductor crystal layer and the metal electrode.
【0007】従って、本発明の目的は、p型II−VI
化合物半導体結晶層とオーミック接触を形成し得る、I
I−VI族化合物半導体から成る発光素子用あるいは受
光素子用の電極を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide p-type II-VI.
I capable of forming ohmic contact with the compound semiconductor crystal layer, I
An object of the present invention is to provide an electrode for a light emitting element or a light receiving element which is made of a group I-VI compound semiconductor.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のII−VI族化合物半導体から成る発光受
光素子用の電極は、p型II−VI族化合物半導体結晶
層上に形成されたp型のダイアモンド系炭素層、及びそ
の上に形成された金属層から成ることを特徴とする。こ
こで、ダイアモンド系炭素層とは、単結晶や多結晶のダ
イアモンドから成る層、あるいは又、ダイアモンド状炭
素(diamond-like carbon)やi−カーボンといった炭
素がsp3結合したアモルファスな炭素から成る層を意
味する。An electrode for a light emitting and receiving element comprising a II-VI group compound semiconductor of the present invention for achieving the above object is formed on a p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer. And a p-type diamond-based carbon layer and a metal layer formed thereon. Here, the diamond-based carbon layer is a layer made of single crystal or polycrystal diamond, or a layer made of amorphous carbon in which carbon such as diamond-like carbon or i-carbon is sp 3 -bonded. Means
【0009】あるいは又、上記の目的を達成するための
本発明のII−VI族化合物半導体から成る発光受光素
子用の電極は、p型II−VI族化合物半導体結晶層上
に形成されたp型のβ型SiC層(SiとCが面心立方
格子を組む閃亜鉛鉱型構造を有するSiC層)、及びそ
の上に形成された金属層から成ることを特徴とする。β
型SiC層は結晶質であっても非晶質であってもよい。Alternatively, an electrode for a light emitting and receiving element made of a II-VI group compound semiconductor of the present invention for achieving the above object is a p-type formed on a p-type II-VI compound semiconductor crystal layer. .Beta.-type SiC layer (SiC layer having a zinc blende type structure in which Si and C form a face-centered cubic lattice), and a metal layer formed thereon. β
The type SiC layer may be crystalline or amorphous.
【0010】これらの本発明のII−VI族化合物半導
体から成る発光受光素子用の電極においては、p型II
−VI族化合物半導体結晶層は、p型ZnSe、p型Z
nSSe又はp型ZnMgSSeから構成することがで
きる。金属層を構成する材料として、Au、Ti、P
t、Pd、及びこれらの合金又は多層膜を挙げることが
できる。尚、本明細書における発光受光素子という用語
には、発光素子及び受光素子が包含される。In these electrodes for light emitting and receiving elements made of II-VI group compound semiconductors of the present invention, p-type II
The -VI group compound semiconductor crystal layer includes p-type ZnSe and p-type Z
It can be composed of nSSe or p-type ZnMgSSe. Au, Ti, P are used as materials for the metal layer.
Mention may be made of t, Pd and their alloys or multilayers. The term light emitting / receiving element in this specification includes a light emitting element and a light receiving element.
【0011】本発明における発光受光素子には、電極を
形成すべき部分がp型II−VI族化合物半導体結晶層
から構成された発光受光素子ならば如何なるものも包含
され、例えば、二重ヘテロ構造(DH)、分離閉じ込め
ヘテロ構造(SCH)、多重量子井戸構造(MQW)を
有し、端面発光型あるいは面発光型のpn接合型発光ダ
イオードや半導体レーザ、フォトダイオード、多重量子
井戸構造(MQW)を有する光吸収変調器を挙げること
ができる。あるいは又、本発明における発光受光素子に
は、1次元量子井戸構造や2次元量子井戸構造を有する
半導体レーザを含むことができ、更に、GRIN−SC
H半導体レーザ、横方向電流注入MQW半導体レーザ、
多重ストライプ形半導体レーザ等を含むことができる。The light emitting and receiving element in the present invention includes any light emitting and receiving element in which a portion where an electrode is to be formed is composed of a p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer, for example, a double hetero structure. (DH), separate confinement heterostructure (SCH), multiple quantum well structure (MQW), edge emitting type or surface emitting type pn junction type light emitting diode, semiconductor laser, photodiode, multiple quantum well structure (MQW) An optical absorption modulator having Alternatively, the light emitting / receiving element of the present invention may include a semiconductor laser having a one-dimensional quantum well structure or a two-dimensional quantum well structure, and further, GRIN-SC.
H semiconductor laser, lateral current injection MQW semiconductor laser,
A multi-stripe semiconductor laser or the like can be included.
【0012】[0012]
【作用】本発明の発光受光素子用の電極においては、p
型II−VI族化合物半導体結晶層上にp型のダイアモ
ンド系炭素層あるいはp型のβ型SiC層が形成され、
更にその上に金属層が形成されている。ダイアモンド等
の価電子帯のエネルギーレベルは、金属層を構成する例
えば金のフェルミレベルよりも約1.3eV深い。ま
た、II−VI族化合物半導体結晶層を構成する例えば
ZnSeとほぼ等しい。更には、ダイアモンド系炭素層
あるいはβ型SiC層は、不純物をドーピングすること
によって、キャリア濃度の高いp型導電層とすることが
できる。その結果、p型のダイアモンド系炭素層あるい
はp型のβ型SiC層からp型II−VI族化合物半導
体結晶層へ正孔を注入する場合、障壁が形成されず、オ
ーミック接触を得ることができる。また、ダイアモンド
系炭素層あるいはβ型SiC層と金属層との間の接触比
抵抗は10-4Ω・cmオーダーであり、問題は生じな
い。In the electrode for the light emitting / receiving element of the present invention, p
A p-type diamond-based carbon layer or a p-type β-type SiC layer is formed on the type II-VI group compound semiconductor crystal layer,
Further, a metal layer is formed on it. The energy level of the valence band of diamond or the like is about 1.3 eV deeper than the Fermi level of gold, which constitutes the metal layer. Further, it is almost equal to, for example, ZnSe which constitutes the II-VI group compound semiconductor crystal layer. Further, the diamond-based carbon layer or the β-type SiC layer can be made into a p-type conductive layer having a high carrier concentration by doping impurities. As a result, when holes are injected from the p-type diamond-based carbon layer or the p-type β-type SiC layer into the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer, no barrier is formed and ohmic contact can be obtained. . Further, the contact resistivity between the diamond-based carbon layer or the β-type SiC layer and the metal layer is on the order of 10 −4 Ω · cm, and there is no problem.
【0013】また、ダイアモンド系炭素層あるいはβ型
SiC層は熱伝導率の高い炭素あるいはSiCから構成
されているので、電極は熱的に安定しており、しかも動
作中の発光受光素子の温度上昇を抑制することができ
る。しかも、ダイアモンド系炭素層あるいはβ型SiC
層は可視光に対して透明である。従って、面発光型の発
光素子に本発明の電極を適用した場合、発光素子内部で
生成した光が外部に放出される電極によって遮られると
いった問題を回避することができる。Further, since the diamond-based carbon layer or the β-type SiC layer is composed of carbon or SiC having a high thermal conductivity, the electrodes are thermally stable and the temperature of the light emitting / receiving element during operation rises. Can be suppressed. Moreover, diamond-based carbon layer or β-type SiC
The layer is transparent to visible light. Therefore, when the electrode of the present invention is applied to a surface emitting type light emitting device, it is possible to avoid the problem that the light generated inside the light emitting device is blocked by the electrode emitted to the outside.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on embodiments with reference to the drawings.
【0015】(実施例1)図1に模式的な断面図を示す
実施例1の発光素子は、面発光型の発光ダイオードであ
る。この発光素子は、n型化合物半導体基板10、その
上に形成された、バッファ層11、n型クラッド層1
2、活性層13、p型クラッド層14、p型キャップ層
20、電流狭窄のための絶縁層30、ダイアモンドから
成るp型のダイアモンド系炭素層21、金属層22、及
びn型化合物半導体基板10の裏面に形成されたn型電
極40から成る。実施例1の発光素子である発光ダイオ
ードにおいては、その内部で生成された光は、p型ダイ
アモンド系炭素層21を通過して外部に放出される。以
下に説明する工程により、実施例1の発光素子である発
光ダイオードを作製することができる。(Embodiment 1) A light emitting device of Embodiment 1 whose schematic sectional view is shown in FIG. 1 is a surface emitting type light emitting diode. This light emitting device includes an n-type compound semiconductor substrate 10, a buffer layer 11 and an n-type clad layer 1 formed thereon.
2, active layer 13, p-type clad layer 14, p-type cap layer 20, insulating layer 30 for current confinement, p-type diamond-based carbon layer 21 made of diamond, metal layer 22, and n-type compound semiconductor substrate 10. And an n-type electrode 40 formed on the back surface of the. In the light emitting diode that is the light emitting element of Example 1, the light generated inside passes through the p-type diamond-based carbon layer 21 and is emitted to the outside. The light emitting diode which is the light emitting element of Example 1 can be manufactured by the steps described below.
【0016】n型化合物半導体基板10として、例え
ば、GaAs、GaP又はInPを用いることができ
る。InGaAs、InGaP、InAlGaAs等を
MOCVD法若しくはMBE法にてn型化合物半導体基
板10上にエピタキシャル成長させることによって、バ
ッファ層11を形成する。n型化合物半導体基板10と
して、ZnSeを用いることもできる。場合によって
は、バッファ層11を形成しなくともよい。As the n-type compound semiconductor substrate 10, for example, GaAs, GaP or InP can be used. The buffer layer 11 is formed by epitaxially growing InGaAs, InGaP, InAlGaAs or the like on the n-type compound semiconductor substrate 10 by the MOCVD method or the MBE method. ZnSe can also be used as the n-type compound semiconductor substrate 10. In some cases, the buffer layer 11 may not be formed.
【0017】次いで、バッファ層11(場合によって
は、n型化合物半導体基板10)上に、n型クラッド層
12、活性層13、p型クラッド層14及びp型キャッ
プ層20をMOCVD法若しくはMBE法にて順次エピ
タキシャル成長させる。これらの各層は、例えば以下の
組み合わせのII−VI族化合物半導体結晶層から成
る。Next, the n-type cladding layer 12, the active layer 13, the p-type cladding layer 14, and the p-type cap layer 20 are formed on the buffer layer 11 (in some cases, the n-type compound semiconductor substrate 10) by the MOCVD method or the MBE method. In order to grow epitaxially. Each of these layers is composed of, for example, the following combination II-VI group compound semiconductor crystal layers.
【0018】(構成例1) 活性層 :ZnSe クラッド層:ZnMgSSe キャップ層:ZnSe、ZnSSe又はZnMgSSe (構成例2) 活性層 :ZnSSe クラッド層:ZnMgSSe キャップ層:ZnSSe又はZnMgSSe(Structural Example 1) Active layer: ZnSe Cladding layer: ZnMgSSe Cap layer: ZnSe, ZnSSe or ZnMgSSe (Structural example 2) Active layer: ZnSSe Cladding layer: ZnMgSSe Cap layer: ZnSSe or ZnMgSSe
【0019】その後、p型キャップ層20を構成するp
型II−VI族化合物半導体結晶層上に、例えばスパッ
タ法やCVD法にて絶縁層30を形成し、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術を用いて絶縁層30を所
望の形状にパターニングする。絶縁層は、SiO2、S
i3N4、Al2O3等から構成することができる。After that, p forming the p-type cap layer 20 is formed.
The insulating layer 30 is formed on the type II-VI group compound semiconductor crystal layer by, for example, a sputtering method or a CVD method, and the insulating layer 30 is patterned into a desired shape by using a photolithography technique and an etching technique. The insulating layer is SiO 2 , S
It can be composed of i 3 N 4 , Al 2 O 3 or the like.
【0020】次に、p型キャップ層20を構成するp型
II−VI族化合物半導体結晶層上に、実施例1におい
ては多結晶ダイアモンドから成るp型ダイアモンド系炭
素層21を形成する。多結晶ダイアモンドから成るp型
ダイアモンド系炭素層21を形成する前に、p型キャッ
プ層20の表面をダイアモンド粉で研磨することが、ダ
イアモンド核発生密度を高くする上で好ましい。多結晶
ダイアモンドから成るp型ダイアモンド系炭素層21
は、水素ガス希釈のCOガス若しくはCH4ガスを原料
ガスとして用い、ジボラン(B2H6)をドーパントガス
として用いて、例えばECRプラズマCVD法にて成膜
することができる。成膜条件として、例えば、CH4/
B2H6/H2のモル比を0.005/0.00001/
1、反応室内の圧力230Paを挙げることができる。Next, in the first embodiment, the p-type diamond-based carbon layer 21 made of polycrystalline diamond is formed on the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer constituting the p-type cap layer 20. It is preferable to polish the surface of the p-type cap layer 20 with diamond powder before forming the p-type diamond-based carbon layer 21 made of polycrystalline diamond in order to increase the density of diamond nucleus generation. P-type diamond-based carbon layer 21 made of polycrystalline diamond
Can be formed by, for example, an ECR plasma CVD method using CO gas or CH 4 gas diluted with hydrogen gas as a source gas and diborane (B 2 H 6 ) as a dopant gas. As film forming conditions, for example, CH 4 /
The molar ratio of B 2 H 6 / H 2 is 0.005 / 0.00001 /
1. The pressure in the reaction chamber may be 230 Pa.
【0021】あるいは又、特開平4−266020号公
報に開示されているように、炭素源としてメタン、一酸
化炭素、エタノール、メタノールやアセチレン等を用
い、窒素源として窒素ガス(N2)、アンモニア(N
H3)、ヒドラジン(N2H4)や三フッ化窒素(NF3)
等を用い、ホウ素源としてジボラン(B2H6)や炭化ホ
ウ素等を用い、ECRプラズマCVD法にて成膜しても
よい。成膜条件は、例えば、CH4/NH3/B2H6=1
0/1/1sccm、反応圧力10-2〜10-1Paを挙げる
ことができる。Alternatively, as disclosed in JP-A-4-266020, methane, carbon monoxide, ethanol, methanol, acetylene or the like is used as a carbon source, and nitrogen gas (N 2 ) or ammonia is used as a nitrogen source. (N
H 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ) and nitrogen trifluoride (NF 3 ).
Etc., and diborane (B 2 H 6 ) or boron carbide may be used as a boron source to form a film by the ECR plasma CVD method. The film forming conditions are, for example, CH 4 / NH 3 / B 2 H 6 = 1.
The reaction pressure may be 0/1/1 sccm and the reaction pressure is 10 -2 to 10 -1 Pa.
【0022】"Diamond deposition on silicon surface
s heated to temperature as low as 135゜C", M. Iha
ra, et al, Appl. Phys. Lett. 59 (12), pp 1473-147
4, 16September, 1991 に開示されているCVD法を用
いて多結晶ダイアモンドから成るp型ダイアモンド系炭
素層21を形成することができる。即ち、p型キャップ
層20を構成するp型II−VI族化合物半導体結晶層
の上方にフィラメントを配設し、このフィラメントでp
型II−VI族化合物半導体結晶層の表面を加熱しなが
ら、例えばCH4/B2H6/H2を原料ガスとしてCVD
法にてp型ダイアモンド系炭素層21を形成することが
できる。"Diamond deposition on silicon surface
s heated to temperature as low as 135 ° C ", M. Iha
ra, et al, Appl. Phys. Lett. 59 (12), pp 1473-147
The p-type diamond-based carbon layer 21 made of polycrystalline diamond can be formed by using the CVD method disclosed in 4, 16 September, 1991. That is, a filament is arranged above the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer that constitutes the p-type cap layer 20, and p
While heating the surface of the type II-VI group compound semiconductor crystal layer, for example, using CH 4 / B 2 H 6 / H 2 as a source gas, CVD
The p-type diamond-based carbon layer 21 can be formed by the method.
【0023】あるいは又、イオンプレーティング法やイ
オンビームスパッタ法等の物理的気相成長法でp型のダ
イアモンド系炭素層を形成することもできる。イオンビ
ームスパッタ法を用いる場合、"Growth of diamond at
room temperature by an ion-beam sputter deposition
under hydrogen-ion bombardment", M. Kitabatake,et
al, J. Appl. Phys. 58 (4), pp 1693-1695, 15 Augus
t 1985 に記載されたように、水素イオン衝撃を用いた
イオンビームスパッタ法を採用してもよい。成膜された
ダイアモンド層にp型不純物をイオン注入したり拡散さ
せたりすることで、多結晶ダイアモンドから成るp型ダ
イアモンド系炭素層を形成することができる。Alternatively, the p-type diamond-based carbon layer can be formed by a physical vapor deposition method such as an ion plating method or an ion beam sputtering method. When using the ion beam sputtering method, "Growth of diamond at
room temperature by an ion-beam sputter deposition
under hydrogen-ion bombardment ", M. Kitabatake, et
al, J. Appl. Phys. 58 (4), pp 1693-1695, 15 Augus
Ion beam sputtering using hydrogen ion bombardment may be employed as described in t 1985. A p-type diamond-based carbon layer made of polycrystalline diamond can be formed by ion-implanting or diffusing p-type impurities into the formed diamond layer.
【0024】その後、必要に応じて、p型ダイアモンド
系炭素層21のパターニングを行う。このパターニング
はフッ素系のハロゲンをECRプラズマによってイオン
化してエッチングする反応性イオンエッチング法やレー
ザによる直接的なエッチング法にて行うことができる。Thereafter, if necessary, the p-type diamond-based carbon layer 21 is patterned. This patterning can be performed by a reactive ion etching method in which fluorine-based halogen is ionized and etched by ECR plasma or a direct etching method by a laser.
【0025】その後、p型ダイアモンド系炭素層21の
上に、例えばAuから成る金属層をスパッタ法にて堆積
させ、かかる金属層22をフォトリソグラフィ技術及び
エッチング技術を用いて所望の形状にパターニングす
る。あるいはAu/Tiから成る金属層をスパッタ法に
て堆積させ、フォーミングガス中で合金化処理を施した
後、かかる金属層22をフォトリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術を用いて所望の形状にパターニングする。
こうして、p型II−VI族化合物半導体結晶層20上
に形成されたp型ダイアモンド系炭素層21、及びその
上に形成された金属層22から成る電極が形成される。Thereafter, a metal layer made of, for example, Au is deposited on the p-type diamond-based carbon layer 21 by a sputtering method, and the metal layer 22 is patterned into a desired shape by using a photolithography technique and an etching technique. . Alternatively, after a metal layer made of Au / Ti is deposited by a sputtering method and subjected to alloying treatment in a forming gas, the metal layer 22 is patterned into a desired shape using a photolithography technique and an etching technique.
In this way, an electrode composed of the p-type diamond-based carbon layer 21 formed on the p-type II-VI compound semiconductor crystal layer 20 and the metal layer 22 formed thereon is formed.
【0026】最後に、n型化合物半導体基板10の裏面
に、InあるいはAuGe/Auから成るn型電極40
を従来の方法に基づき形成する。Finally, on the back surface of the n-type compound semiconductor substrate 10, an n-type electrode 40 made of In or AuGe / Au is formed.
Are formed according to a conventional method.
【0027】(実施例2)図2に模式的な断面図を示す
実施例2の発光素子は、端面発光型の二重ヘテロ構造を
有する半導体レーザである。この半導体レーザから成る
発光素子は、n型化合物半導体基板10、その上に形成
された、バッファ層11、n型クラッド層12、活性層
13、p型クラッド層14、p型キャップ層20、電流
狭窄のための絶縁層30、多結晶ダイアモンドから成る
p型ダイアモンド系炭素層21、金属層22、及びn型
化合物半導体基板10の裏面に形成されたn型電極40
から成る。実施例2の発光素子である半導体レーザにお
いては、その内部で生成された光は、端面から図面の紙
面と垂直な方向に放出される。実施例2の発光素子は、
実施例1にて説明した発光素子と同様の作製方法で作製
することができる。(Embodiment 2) A light emitting element of Embodiment 2 whose schematic sectional view is shown in FIG. 2 is a semiconductor laser having an edge emitting double hetero structure. A light emitting device including this semiconductor laser includes an n-type compound semiconductor substrate 10, a buffer layer 11, an n-type clad layer 12, an active layer 13, a p-type clad layer 14, a p-type cap layer 20, and a current formed thereon. The insulating layer 30 for constriction, the p-type diamond-based carbon layer 21 made of polycrystalline diamond, the metal layer 22, and the n-type electrode 40 formed on the back surface of the n-type compound semiconductor substrate 10.
Consists of. In the semiconductor laser which is the light emitting device of the second embodiment, the light generated inside is emitted from the end face in the direction perpendicular to the plane of the drawing. The light emitting device of Example 2 is
It can be manufactured by a manufacturing method similar to that of the light-emitting element described in Embodiment 1.
【0028】(実施例3)実施例1及び実施例2におい
ては、p型II−VI族化合物半導体結晶層20上にダ
イアモンド系炭素層21を形成した。これに対して、実
施例3においては、p型II−VI族化合物半導体結晶
層上にp型のβ型SiC層を形成する。発光素子の構造
は、実施例1や実施例2にて説明した発光素子の構造と
同様とすることができる。(Example 3) In Examples 1 and 2, a diamond-based carbon layer 21 was formed on the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer 20. On the other hand, in Example 3, the p-type β-type SiC layer is formed on the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer. The structure of the light emitting element can be the same as the structure of the light emitting element described in the first and second embodiments.
【0029】p型II−VI族化合物半導体結晶層上で
のp型のβ型SiC層の形成は、例えば、SiH4、C
H4、H2及びB2H6の混合ガスを用いたECRプラズマ
CVD法にて行うことができる。あるいは又、アルゴン
雰囲気中でSiCターゲットを直接スパッタする方法
や、C2H2等の反応性雰囲気中でSiを蒸着したり、ス
パッタ蒸着したり、あるいはイオンプレーティングする
ことで形成することができる。SiCは化学当量的に
1:1でなくともよく、例えば高周波スパッタ法にて成
膜されたSiC層のSi/Cは1.1〜1.2程度であ
る。The formation of the p-type β-type SiC layer on the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer is performed by, for example, SiH 4 , C
It can be performed by an ECR plasma CVD method using a mixed gas of H 4 , H 2 and B 2 H 6 . Alternatively, it can be formed by a method of directly sputtering a SiC target in an argon atmosphere, or by vapor deposition of Si in a reactive atmosphere such as C 2 H 2 , sputtering vapor deposition, or ion plating. . SiC does not have to be 1: 1 in terms of chemical equivalent, and for example, Si / C of the SiC layer formed by the high frequency sputtering method is about 1.1 to 1.2.
【0030】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例1及び実施例2においては、ダイアモン
ド系炭素層としてダイアモンドを例にとり説明したが、
ダイアモンド状炭素からダイアモンド系炭素層を構成す
ることもできる。この場合には、ダイアモンド状炭素
を、RFプラズマCVD法、イオンビーム蒸着法、イオ
ンビームスパッタ法、レーザ蒸着法等によって形成すれ
ばよい。Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. In the first and second embodiments, the diamond-based carbon layer has been described by taking diamond as an example.
It is also possible to form the diamond-based carbon layer from diamond-like carbon. In this case, diamond-like carbon may be formed by an RF plasma CVD method, an ion beam evaporation method, an ion beam sputtering method, a laser evaporation method, or the like.
【0031】本発明の電極を、活性層13を多重量子井
戸構造とした半導体レーザ構造を有する発光素子に適用
することができる。この場合、活性層、クラッド層及び
キャップ層を以下に例示する組成の化合物半導体結晶か
ら構成することができる。 (構成例3) 活性層 :ZnSe又はZnSSe(井戸層)/Zn
MgSSe(障壁層) クラッド層:ZnMgSSe キャップ層:ZnSSe又はZnMgSSe (構成例4) 活性層 :ZnCdSe(井戸層)/ZnSe又はZ
nSSe(障壁層) クラッド層:ZnMgSSe キャップ層:ZnSe、ZnSSe又はZnMgSSeThe electrode of the present invention can be applied to a light emitting device having a semiconductor laser structure in which the active layer 13 has a multiple quantum well structure. In this case, the active layer, the clad layer, and the cap layer can be composed of compound semiconductor crystals having the following compositions. (Structural example 3) Active layer: ZnSe or ZnSSe (well layer) / Zn
MgSSe (barrier layer) Cladding layer: ZnMgSSe Cap layer: ZnSSe or ZnMgSSe (Structure example 4) Active layer: ZnCdSe (well layer) / ZnSe or Z
nSSe (barrier layer) Cladding layer: ZnMgSSe Cap layer: ZnSe, ZnSSe or ZnMgSSe
【0032】あるいは又、本発明の電極を、分離閉じ込
めヘテロ(Separate-Confinement Heterostructure, S
CH)構造を有する半導体レーザ構造を有する発光素子
に適用することもできる。この場合、活性領域、クラッ
ド層及びキャップ層を以下に例示する組成の化合物半導
体結晶から構成することができる。尚、活性領域は、第
1の光ガイド層、活性層、第2の光ガイド層から構成さ
れている。 (構成例5) 活性層 :ZnCdSe 光ガイド層:ZnSe又はZnSSe クラッド層:ZnMgSSe キャップ層:ZnSe、ZnSSe又はZnMgSSe (構成例6) 活性層 :ZnCdSe 光ガイド層:ZnSe、ZnSSe又はZnMgSSe クラッド層:ZnSSe キャップ層:ZnSe、ZnSSe又はZnMgSSeAlternatively, the electrode of the present invention can be used as a separate-confinement heterostructure (S).
It can also be applied to a light emitting device having a semiconductor laser structure having a CH) structure. In this case, the active region, the clad layer and the cap layer can be composed of a compound semiconductor crystal having the composition exemplified below. The active region is composed of the first light guide layer, the active layer, and the second light guide layer. (Structure example 5) Active layer: ZnCdSe Light guide layer: ZnSe or ZnSSe Clad layer: ZnMgSSe Cap layer: ZnSe, ZnSSe or ZnMgSSe (Structure example 6) Active layer: ZnCdSe Light guide layer: ZnSe, ZnSSe or ZnMgSSe Clad layer: ZnSSe Cap layer: ZnSe, ZnSSe or ZnMgSSe
【0033】尚、第1及び/又は第2の光ガイド層を、
所謂グレーテッド構造とすることもできる。即ち、発光
素子の活性領域をGRIN−SCH構造とすることもで
きる。The first and / or second light guide layer is
A so-called graded structure can also be used. That is, the active region of the light emitting element may have a GRIN-SCH structure.
【0034】あるいは又、本発明の電極を、フォトダイ
オードから成る受光素子の電極に適用することができ
る。この場合、フォトダイオードの構造は、図1に示し
た面発光型の発光ダイオードと同様の構造とすればよ
い。更には、本発明の電極を多重量子井戸構造(MQ
W)を有する光吸収変調器の電極に適用することができ
る。この光吸収変調器においては多重量子井戸構造の井
戸層面に垂直に電界を印加する。これによって、伝導帯
及び価電子帯の量子準位が変化し、且つ波動関数の形が
変化する。その結果、多重量子井戸構造の光吸収スペク
トルを電界印加によって変化させることができる。Alternatively, the electrode of the present invention can be applied to an electrode of a light receiving element composed of a photodiode. In this case, the photodiode may have a structure similar to that of the surface-emitting type light emitting diode shown in FIG. Furthermore, the electrode of the present invention has a multiple quantum well structure (MQ
W) can be applied to the electrodes of the optical absorption modulator. In this optical absorption modulator, an electric field is applied perpendicularly to the well layer surface of the multiple quantum well structure. As a result, the quantum levels in the conduction band and the valence band change, and the shape of the wave function changes. As a result, the optical absorption spectrum of the multiple quantum well structure can be changed by applying an electric field.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明の発光受光素子用の電極において
は、p型II−VI族化合物半導体結晶層との間にオー
ミック接触を得ることができ、発光素子の駆動電圧の低
減、p型II−VI族化合物半導体結晶層との間の接触
比抵抗の低減を図ることができる。また、熱拡散特性の
向上による発光受光素子の温度上昇を抑制することがで
きる。更には、面発光型の発光素子に対して本発明の電
極を適用した場合、発光素子内部で生成した光が外部に
放出される際に電極によって遮られるといった問題を回
避することができ、発光素子の発光効率の向上が実現で
きる。In the electrode for the light emitting and receiving element of the present invention, ohmic contact can be obtained with the p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer, the driving voltage of the light emitting element can be reduced, and the p-type II can be obtained. It is possible to reduce the contact resistivity with the -VI compound semiconductor crystal layer. Further, it is possible to suppress the temperature rise of the light emitting / receiving element due to the improvement of the thermal diffusion characteristic. Furthermore, when the electrode of the present invention is applied to a surface emitting type light emitting element, it is possible to avoid the problem that the light generated inside the light emitting element is blocked by the electrode when emitted to the outside. The luminous efficiency of the device can be improved.
【図1】実施例1の発光素子の模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device of Example 1.
【図2】実施例2の発光素子の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device of Example 2.
10 n型化合物半導体基板 11 バッファ層 12 n型クラッド層 13 活性層 14 p型クラッド層 20 p型キャップ層(p型II−VI族化合物半導体
結晶層) 30 絶縁層 21 p型のダイアモンド系炭素層 22 金属層 40 n型電極10 n-type compound semiconductor substrate 11 buffer layer 12 n-type clad layer 13 active layer 14 p-type clad layer 20 p-type cap layer (p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer) 30 insulating layer 21 p-type diamond-based carbon layer 22 metal layer 40 n-type electrode
Claims (3)
形成されたp型のダイアモンド系炭素層、及びその上に
形成された金属層から成ることを特徴とする、II−V
I族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極。1. A II-V comprising a p-type diamond-based carbon layer formed on a p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer and a metal layer formed thereon.
An electrode for a light emitting / receiving element made of a group I compound semiconductor.
形成されたp型のβ型SiC層、及びその上に形成され
た金属層から成ることを特徴とする、II−VI族化合
物半導体から成る発光受光素子用の電極。2. A II-VI group compound comprising a p-type β-type SiC layer formed on a p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer and a metal layer formed thereon. Electrode for semiconductor light emitting and receiving element.
p型ZnSe、p型ZnSSe又はp型ZnMgSSe
から成ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載
のII−VI族化合物半導体から成る発光受光素子用の
電極。3. A p-type II-VI group compound semiconductor crystal layer,
p-type ZnSe, p-type ZnSSe or p-type ZnMgSSe
The electrode for a light emitting and receiving element which consists of a II-VI group compound semiconductor of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16304094A JPH088484A (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Electrode for light emitting and receiving element made of II-VI group compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16304094A JPH088484A (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Electrode for light emitting and receiving element made of II-VI group compound semiconductor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088484A true JPH088484A (en) | 1996-01-12 |
Family
ID=15766044
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16304094A Pending JPH088484A (en) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Electrode for light emitting and receiving element made of II-VI group compound semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088484A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004173826A (en) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Seiko Epson Corp | Optical sensor, card type information recording medium, and information processing system using the same |
| US20120223334A1 (en) * | 2007-05-31 | 2012-09-06 | Chien-Min Sung | Doped diamond led devices and associated methods |
| JP2013042126A (en) * | 2011-07-21 | 2013-02-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Photoelectric conversion device |
| US8753911B2 (en) | 2007-05-31 | 2014-06-17 | Ritedia Corporation | Diamond LED devices and associated methods |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP16304094A patent/JPH088484A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004173826A (en) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Seiko Epson Corp | Optical sensor, card type information recording medium, and information processing system using the same |
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