JPS6316689A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6316689A JPS6316689A JP61161022A JP16102286A JPS6316689A JP S6316689 A JPS6316689 A JP S6316689A JP 61161022 A JP61161022 A JP 61161022A JP 16102286 A JP16102286 A JP 16102286A JP S6316689 A JPS6316689 A JP S6316689A
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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】
〔概要〕
m−v族化合物半導体を動作領域、例えば発光、または
受光領域とした埋込構造を有する半導体装置において、
埋込層にII−VI族化合物半導体を用いることにより
、埋込層成長時に動作領域から埋込層へ導電にあずかる
不純物が拡散しても埋込層の抵抗値が低下することを抑
制する。
受光領域とした埋込構造を有する半導体装置において、
埋込層にII−VI族化合物半導体を用いることにより
、埋込層成長時に動作領域から埋込層へ導電にあずかる
不純物が拡散しても埋込層の抵抗値が低下することを抑
制する。
本発明は半導体装置、とくに発光、または受光装置の埋
込構造に関する。
込構造に関する。
現在、m−v族化合物半導体を動作領域、例えば発光、
または受光領域とした半導体装置は光通信システムに多
用されており、 l μm帯用としてInP /1nGaAsP系、0.
8 μm帯用としてGaAs/AlGaAs系化合物半
導体が用いられている。
または受光領域とした半導体装置は光通信システムに多
用されており、 l μm帯用としてInP /1nGaAsP系、0.
8 μm帯用としてGaAs/AlGaAs系化合物半
導体が用いられている。
従来、このような半導体装置の埋込層にpn接合を形成
していた例が多かったが、接合容量を通じて無効電流が
流れ、半導体装置の高速化を阻害していた。
していた例が多かったが、接合容量を通じて無効電流が
流れ、半導体装置の高速化を阻害していた。
従って、漏れ電流と寄生容量を減少させるために埋込層
を高抵抗層で形成することが行われるようになった。
を高抵抗層で形成することが行われるようになった。
つぎに、半導体発光装置を例にとり従来例を説明する。
第6図は従来の埋込型半導体レーザの断面図である。
図は上記のInP/InGaAsP系レーザである。
図において、n”−InP基板1上にクラッド一層とし
てn−TnP層2、活性層としてアンドープのTnGa
AsP層3、クラッド層としてp−InP層4、コンタ
クト層としてp’−1nGaAsP層5を順次成長し、
発光部を残してメサエッチし、2度目の成長によリメサ
周辺に埋込層として高抵抗のn−InP層6′を形成す
る。
てn−TnP層2、活性層としてアンドープのTnGa
AsP層3、クラッド層としてp−InP層4、コンタ
クト層としてp’−1nGaAsP層5を順次成長し、
発光部を残してメサエッチし、2度目の成長によリメサ
周辺に埋込層として高抵抗のn−InP層6′を形成す
る。
上記半扉体層構造の表面に、絶縁層として二酸化珪素(
SiOz)層7を被着し、活性層上を開口してn側電極
としてチタン/白金/金(Ti/Pt/Au)層8と、
基板裏面にn側電極として金ゲルマニウム/金(AuG
e/Au)層9を形成する。
SiOz)層7を被着し、活性層上を開口してn側電極
としてチタン/白金/金(Ti/Pt/Au)層8と、
基板裏面にn側電極として金ゲルマニウム/金(AuG
e/Au)層9を形成する。
埋込層として、従来例で説明したInP/InGaAs
P系では高抵抗のInPを、一方GaAs/AlGaA
s系では高抵抗のAlGaAsを用いて検討されている
が、■−■族の動作領域に用いているドーパントの内、
亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)等の■族のp型ドー
パントが埋込成長(InP/ InGaAsP系で約6
00℃、GaAs/AlGaAs系で800℃近くの温
度が加わる)時に埋込層に拡散するために、本来の高抵
抗が損なわれるという欠点があった。
P系では高抵抗のInPを、一方GaAs/AlGaA
s系では高抵抗のAlGaAsを用いて検討されている
が、■−■族の動作領域に用いているドーパントの内、
亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)等の■族のp型ドー
パントが埋込成長(InP/ InGaAsP系で約6
00℃、GaAs/AlGaAs系で800℃近くの温
度が加わる)時に埋込層に拡散するために、本来の高抵
抗が損なわれるという欠点があった。
これに反して、錫(Sn)、テルル(Te)、硫黄(S
)等の■族のn型ドーパントはあまり動かない。
)等の■族のn型ドーパントはあまり動かない。
上記問題点の解決は、m−v族化合物半導体よりなる動
作領域に接して、埋込層としてn−vt族化合物半導体
層を形成してなる半導体装置により達成される。
作領域に接して、埋込層としてn−vt族化合物半導体
層を形成してなる半導体装置により達成される。
埋込層のエピタキシャル成長を可能にするために、埋込
層は動作領域の結晶と格子定数を合わせて整合させるこ
とが必要である。
層は動作領域の結晶と格子定数を合わせて整合させるこ
とが必要である。
前記m−v族化合物半導体がTnGaAsP系半導体で
ある場合に対して、前記I[−VI族化合物半導体とし
て ZnX1−ycd+−xSeyTe+−y (0≦X≦
1. O≦y≦1)、もしくは ZnuCdI−usysel−v (0≦U≦1.0≦
V≦1)が格子整合可能な組成を有する。
ある場合に対して、前記I[−VI族化合物半導体とし
て ZnX1−ycd+−xSeyTe+−y (0≦X≦
1. O≦y≦1)、もしくは ZnuCdI−usysel−v (0≦U≦1.0≦
V≦1)が格子整合可能な組成を有する。
また、前記m−v族化合物半導体がAlGaAs系半導
体である場合に対して、前記n−VI族化合物半導体と
して ZnuCdI−uSvSe+−v (0≦U≦1,0≦
V≦1)が格子整合可能な組成を有する。
体である場合に対して、前記n−VI族化合物半導体と
して ZnuCdI−uSvSe+−v (0≦U≦1,0≦
V≦1)が格子整合可能な組成を有する。
本発明は、
■ II−VI族化合物半導体はm−v族化合物半導体
と同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造をもつものが多く、格子整
合可能な組成の化合物半導体を探せばエピタキシャル成
長が可能であることと、 ■ 埋込層の結晶本体が、動作領域の導電にあずかる不
純物である■族と■族の元素により構成される■−■族
化合物半導体であることにより、たとえ前記不純物が動
作領域より埋込層に拡散してもそれは母体結晶そのもの
であるため導電不純物とはならず、従って埋込層の抵抗
値を引き下げないこと を利用したものである。
と同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造をもつものが多く、格子整
合可能な組成の化合物半導体を探せばエピタキシャル成
長が可能であることと、 ■ 埋込層の結晶本体が、動作領域の導電にあずかる不
純物である■族と■族の元素により構成される■−■族
化合物半導体であることにより、たとえ前記不純物が動
作領域より埋込層に拡散してもそれは母体結晶そのもの
であるため導電不純物とはならず、従って埋込層の抵抗
値を引き下げないこと を利用したものである。
また逆に埋込層を構成する元素が、導電にあずかる不純
物として動作領域に拡散しても、動作領域の不純物濃度
が高いため影舌を受けない。
物として動作領域に拡散しても、動作領域の不純物濃度
が高いため影舌を受けない。
つぎに、埋込層と動作領域の結1との格子整合の条件を
第5図に示す。
第5図に示す。
第5図は[[−VI族化合物の格子定数(a)と禁制帯
幅(E9)の関係を示す図である。
幅(E9)の関係を示す図である。
図より、InGaAsP層 InPに対して、II−V
I族化合物半導体としてZn、Cd1−、Se、Te1
−y(x=0.50. y層1.OO〜x=1.oO,
y層0.54または、E9 = 2.1〜2.5 eV
)もしくはZnuCdI−usvse+−v(u=0.
50. v= 0 〜u= 0 、 y層0.80ま
たは、Eq=2.1〜2−3 eV )が格子整合可能
な組成であり、 また、AlGaAs/GaAsに対して、II−VI族
化合物半導体としてZnuCd (−uSvSe l−
9(u=1.00+ v=o、10〜u=0.44+
y層1.00または、E* = 2.7〜3.OeV
)が格子整合可能な組成であることが分かる。
I族化合物半導体としてZn、Cd1−、Se、Te1
−y(x=0.50. y層1.OO〜x=1.oO,
y層0.54または、E9 = 2.1〜2.5 eV
)もしくはZnuCdI−usvse+−v(u=0.
50. v= 0 〜u= 0 、 y層0.80ま
たは、Eq=2.1〜2−3 eV )が格子整合可能
な組成であり、 また、AlGaAs/GaAsに対して、II−VI族
化合物半導体としてZnuCd (−uSvSe l−
9(u=1.00+ v=o、10〜u=0.44+
y層1.00または、E* = 2.7〜3.OeV
)が格子整合可能な組成であることが分かる。
第1図は本発明の埋込型半導体レーザの断面図である。
図において、n’−1nP基板1上に、クラッド層とし
てn−InP層2、活性層としてアンドープのInGa
AsP N3、クラッド層としてp−InP層4、コン
タクト層としてp”−InGaAsP層5を順次成長し
、動作領域となるm−v族化合物半導体層構造を成長す
る。
てn−InP層2、活性層としてアンドープのInGa
AsP N3、クラッド層としてp−InP層4、コン
タクト層としてp”−InGaAsP層5を順次成長し
、動作領域となるm−v族化合物半導体層構造を成長す
る。
各層の形成条件をつぎに示す。
厚さ F−バント 濃度(μm)
(cm−’)p” −
InGaAsP層 0.4 2n (0
,3〜1)XIOI9p−InP層 1.
5〜2 Cd (0,3〜1)XIO”In
GaAsP層 0.15 7ンF−ブ
〜I Q I ?n−InP層
1.5〜2 Sn 〜10”n” −1n
P基板 −Sn > lXl0”つぎに、発
光部を残してメサエッチし、2度目の成長によりメサ周
辺に埋込層6としてInPに格子整合した高抵抗の1l
−VI族化合物半導体のZnx l −yCd r −
xse、Te l −y層、もしくはZnuCdI−u
SySe+−y層を形成する。
(cm−’)p” −
InGaAsP層 0.4 2n (0
,3〜1)XIOI9p−InP層 1.
5〜2 Cd (0,3〜1)XIO”In
GaAsP層 0.15 7ンF−ブ
〜I Q I ?n−InP層
1.5〜2 Sn 〜10”n” −1n
P基板 −Sn > lXl0”つぎに、発
光部を残してメサエッチし、2度目の成長によりメサ周
辺に埋込層6としてInPに格子整合した高抵抗の1l
−VI族化合物半導体のZnx l −yCd r −
xse、Te l −y層、もしくはZnuCdI−u
SySe+−y層を形成する。
上記半導体層構造の表面に、絶縁層としてSi0g層7
を被着し、活性層上を開口してp側電極としてTi/P
t/A’u層8と、基板裏面にn側電極としてAuGe
/Au層9を形成する。
を被着し、活性層上を開口してp側電極としてTi/P
t/A’u層8と、基板裏面にn側電極としてAuGe
/Au層9を形成する。
第2図(1)、(2)は本発明の埋込型半導体レーザの
製造工程を説明する断面図である。
製造工程を説明する断面図である。
第2図(11において、通常の成長法により上記のIn
GaAsP/InP系のDH槽構造Double He
terostructu−re)を形成し、紙面に垂直
方向のストライプにパターニングされた5iOz層10
をマスクにしてメサエッチングして動作領域を形成する
。
GaAsP/InP系のDH槽構造Double He
terostructu−re)を形成し、紙面に垂直
方向のストライプにパターニングされた5iOz層10
をマスクにしてメサエッチングして動作領域を形成する
。
第2図(2)において、SiO,層10をマスクにして
メサ周辺に埋込層6としてInPに格子整合した高抵抗
のZnz+−yCdt−xSeyTet−y層、もしく
はZnuCdl−uSySel−y層を形成する。
メサ周辺に埋込層6としてInPに格子整合した高抵抗
のZnz+−yCdt−xSeyTet−y層、もしく
はZnuCdl−uSySel−y層を形成する。
このような下地と異質の物質の成長は、平衡に近い状態
で成長する液相成長(LPE)より、非平衡の強い有機
金属化学気相成長(MO−CVD)法や分子線エピタキ
シャル成長(MBE)法を用いる方が望ましい。
で成長する液相成長(LPE)より、非平衡の強い有機
金属化学気相成長(MO−CVD)法や分子線エピタキ
シャル成長(MBE)法を用いる方が望ましい。
また、高抵抗を得るために■族/■族のモル比を変えて
空格子を形成するか、遷移金属類、例えば鉄(Fe)、
あるいは酸素(02)等の深いエネルギレベルをつくる
不純物を添加する。このようにして抵抗率で104〜1
0・Ωcm程度の高抵抗層が得られる。
空格子を形成するか、遷移金属類、例えば鉄(Fe)、
あるいは酸素(02)等の深いエネルギレベルをつくる
不純物を添加する。このようにして抵抗率で104〜1
0・Ωcm程度の高抵抗層が得られる。
この後は、第1図のように電橋を形成して装置を完成さ
せる。
せる。
第3図は本発明の他の実施例を説明する埋込型半導体レ
ーザの断面図である。
ーザの断面図である。
この例は、埋込層は第1図と同一材料を用いているが、
埋込層に高抵抗層6の代わりに、9層6^と1層6Bに
より形成されるpn接合を用いた点が異なる。
埋込層に高抵抗層6の代わりに、9層6^と1層6Bに
より形成されるpn接合を用いた点が異なる。
成長の際のn型ドーパントはIn等の■族原子を用いる
。一方、p型の形成はドーパントとして■族原子を用い
るか、または■族/■族のモル比を変えて■族の空格子
を導入してアクセプタを形成する。
。一方、p型の形成はドーパントとして■族原子を用い
るか、または■族/■族のモル比を変えて■族の空格子
を導入してアクセプタを形成する。
この場合は、第5図より分かるように各埋込層6A、
6BはInPよりE、が大きくとれるので、pn接合の
ビルトイン電圧が大きくなり、埋込層へのリーク電流は
減少し、高出力、高温動作が可能となる。
6BはInPよりE、が大きくとれるので、pn接合の
ビルトイン電圧が大きくなり、埋込層へのリーク電流は
減少し、高出力、高温動作が可能となる。
つぎに、本発明の実施例を半導体受光装置について説明
する。
する。
第4図は本発明の埋込型半導体受光装置の断面図である
。
。
図は受光装置の例としてAPD(Avalanche
Photo−d i ode)を示す。
Photo−d i ode)を示す。
図において、n”−1nP基板11上に、n−InP層
(バッファ層)12、n−InGaAsJiJ (光吸
収層)13、n−TnGaAs層14、n−InGaA
sP層(増倍N)15を順次液相成長し、受光部を残し
てメサエッチし、2度目の液相成長によりメサ周辺を埋
込層6としてInPに格子整合した高抵抗の ZnXCd+−xseyTe+−y層、もしくはZn、
ICd+−uSvSe+−y層を形成する。
(バッファ層)12、n−InGaAsJiJ (光吸
収層)13、n−TnGaAs層14、n−InGaA
sP層(増倍N)15を順次液相成長し、受光部を残し
てメサエッチし、2度目の液相成長によりメサ周辺を埋
込層6としてInPに格子整合した高抵抗の ZnXCd+−xseyTe+−y層、もしくはZn、
ICd+−uSvSe+−y層を形成する。
つぎに、イオン注入、拡散等を用いてZnsまたはCd
を基板に導入してp型頭域16を形成する。
を基板に導入してp型頭域16を形成する。
上記半導体層構造の表面に反射防止膜、兼パッシベーシ
ョン膜としてSiN 層17を被着し、受光部周囲のガ
ードリング上を開口してp(!I!I電極18、基板裏
面にn側電極19を形成する。
ョン膜としてSiN 層17を被着し、受光部周囲のガ
ードリング上を開口してp(!I!I電極18、基板裏
面にn側電極19を形成する。
以上のように形成したAPDでは埋込層の抵抗値の低下
はなく、従ってガードリング耐圧は向上する。
はなく、従ってガードリング耐圧は向上する。
以上詳細に説明したように本発明によれば、埋込型半導
体装置の埋込成長時に埋込層の抵抗値が低下しない。
体装置の埋込成長時に埋込層の抵抗値が低下しない。
従って、高速、または高出力、高温動作が可能な半導体
装置が得られる。
装置が得られる。
第1図は本発明の埋込型半導体レーザの断面図、第2図
(1)、(2)は本発明の埋込型半導体レーザの製造工
程を説明する断面図、 第3図は本発明の他の実施例を説明する埋込型半導体レ
ーザの断面図、 第4図は本発明の埋込型半導体受光装置の断面図、 第5図はn−vr族化合物の格子定数(a)と禁制帯幅
(E、)の関係を示す図、 第6図は従来の埋込型半導体レーザの断面図である。 図において、 1はnゝ−1nP基板、 2はクラッド層でn−1nP 71% 3は活性層でアンドープのInGaAsP層、4はクラ
ッド層でp−InP層、 5はコンタクト層でp”−InGaAsP層、6は埋込
層でZnx l −yCd + −xSe、Te 1−
y層、もしくはZnuCdt−usvset−y層7
は絶縁層で5tO2層、 8はp側電極でTi/Pt/Au層、 9はn側電極でAuGe/Au層 第3図 不発明のAPDの絆記図 単4吋 羊6図
(1)、(2)は本発明の埋込型半導体レーザの製造工
程を説明する断面図、 第3図は本発明の他の実施例を説明する埋込型半導体レ
ーザの断面図、 第4図は本発明の埋込型半導体受光装置の断面図、 第5図はn−vr族化合物の格子定数(a)と禁制帯幅
(E、)の関係を示す図、 第6図は従来の埋込型半導体レーザの断面図である。 図において、 1はnゝ−1nP基板、 2はクラッド層でn−1nP 71% 3は活性層でアンドープのInGaAsP層、4はクラ
ッド層でp−InP層、 5はコンタクト層でp”−InGaAsP層、6は埋込
層でZnx l −yCd + −xSe、Te 1−
y層、もしくはZnuCdt−usvset−y層7
は絶縁層で5tO2層、 8はp側電極でTi/Pt/Au層、 9はn側電極でAuGe/Au層 第3図 不発明のAPDの絆記図 単4吋 羊6図
Claims (3)
- (1)動作領域となるIII−V族化合物半導体層構造と
、該層構造の側面に接して形成されたII−VI族化合物半
導体よりなる埋込層を有することを特徴とする半導体装
置。 - (2)前記III−V族化合物半導体がインジウムガリウ
ム砒素燐(InGaAsP)系半導体であり、前記II−
VI族化合物半導体が亜鉛カドミウムセレンテルル(Zn
CdSeTe)系、もしくは亜鉛カドミウム硫黄セレン
(ZnCdSSe)系半導体であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - (3)前記III−V族化合物半導体がアルミニウムガリ
ウム砒素(AlGaAs)系半導体であり、前記II−V
I族化合物半導体が亜鉛カドミウム硫黄セレン(ZnC
dSSe)系半導体であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61161022A JPS6316689A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61161022A JPS6316689A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316689A true JPS6316689A (ja) | 1988-01-23 |
Family
ID=15727100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61161022A Pending JPS6316689A (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6316689A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01236671A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Seiko Epson Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH0992926A (ja) * | 1995-09-23 | 1997-04-04 | Nec Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP61161022A patent/JPS6316689A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01236671A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Seiko Epson Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH0992926A (ja) * | 1995-09-23 | 1997-04-04 | Nec Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
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