JP2003289152A - 化合物半導体エピタキシャル成長膜および化合物半導体膜構造 - Google Patents
化合物半導体エピタキシャル成長膜および化合物半導体膜構造Info
- Publication number
- JP2003289152A JP2003289152A JP2002091313A JP2002091313A JP2003289152A JP 2003289152 A JP2003289152 A JP 2003289152A JP 2002091313 A JP2002091313 A JP 2002091313A JP 2002091313 A JP2002091313 A JP 2002091313A JP 2003289152 A JP2003289152 A JP 2003289152A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound semiconductor
- substrate
- film
- composition ratio
- inp
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 25
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
- H01L31/1844—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising ternary or quaternary compounds, e.g. Ga Al As, In Ga As P
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物半導体の結晶成長時、化合物半導体結
晶膜内の欠陥の密度を低減した半導体エピタキシャル成
長膜を提供する。 【解決手段】 ｎ型ＩｎＰ基板１０上に、ｎ型ＩｎＰバ
ッファ層１２、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、
ｎ型ＩｎＰキャップ層１６をＭＯＣＶＤ法により結晶成
長した。ＩｎＧａＡｓ層１４に対しては、膜厚方向に対
し周期８０ｎｍで、組成比を格子整合条件から±２％、
すなわちＩｎ0.54Ｇａ0.46ＡｓからＩｎ0. 52Ｇａ0.48Ａ
ｓ間を周期的に変化させた。
晶膜内の欠陥の密度を低減した半導体エピタキシャル成
長膜を提供する。 【解決手段】 ｎ型ＩｎＰ基板１０上に、ｎ型ＩｎＰバ
ッファ層１２、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、
ｎ型ＩｎＰキャップ層１６をＭＯＣＶＤ法により結晶成
長した。ＩｎＧａＡｓ層１４に対しては、膜厚方向に対
し周期８０ｎｍで、組成比を格子整合条件から±２％、
すなわちＩｎ0.54Ｇａ0.46ＡｓからＩｎ0. 52Ｇａ0.48Ａ
ｓ間を周期的に変化させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体エピ
タキシャル成長膜、特に半導体結晶膜内の欠陥の密度を
低減した化合物半導体エピタキシャル成長膜に関し、さ
らにはこのような化合物半導体エピタキシャル成長膜を
用いた化合物半導体積層膜構造に関する。また、本発明
は、このような化合物半導体積層膜構造を用いた受光素
子に関する。
タキシャル成長膜、特に半導体結晶膜内の欠陥の密度を
低減した化合物半導体エピタキシャル成長膜に関し、さ
らにはこのような化合物半導体エピタキシャル成長膜を
用いた化合物半導体積層膜構造に関する。また、本発明
は、このような化合物半導体積層膜構造を用いた受光素
子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、化合物半導体単結晶基板には
結晶欠陥が存在する。このような化合物半導体単結晶基
板上に化合物半導体の多層膜を成長させるために、基板
を結晶成長装置に導入する際には、基板表面を表面処理
しているが、表面欠陥，表面酸化層，表面に付着・吸着
した不純物を完全に除去することは困難である。
結晶欠陥が存在する。このような化合物半導体単結晶基
板上に化合物半導体の多層膜を成長させるために、基板
を結晶成長装置に導入する際には、基板表面を表面処理
しているが、表面欠陥，表面酸化層，表面に付着・吸着
した不純物を完全に除去することは困難である。
【０００３】このため、従来から化合物半導体の多層膜
を作製する際、化合物半導体単結晶基板上にバッファ層
を１μｍ程度積層し、その後、目的の膜構造を作製して
いる。これにより、基板表面の欠陥などが膜に及ぼす影
響を低減することができる。また、このようなバッファ
層は、基板内の格子欠陥の伝播を低減する働きもする。
を作製する際、化合物半導体単結晶基板上にバッファ層
を１μｍ程度積層し、その後、目的の膜構造を作製して
いる。これにより、基板表面の欠陥などが膜に及ぼす影
響を低減することができる。また、このようなバッファ
層は、基板内の格子欠陥の伝播を低減する働きもする。
【０００４】また、化合物半導体では、一般に結晶の格
子定数はその組成に依存して変化する。そのため、基板
と同じ材料をバッファ層として基板上に積層し、続いて
目的の膜構造を成膜することがある。
子定数はその組成に依存して変化する。そのため、基板
と同じ材料をバッファ層として基板上に積層し、続いて
目的の膜構造を成膜することがある。
【０００５】また、基板内の欠陥から発生する成長膜内
の欠陥は、例えば異なった半導体材料からなる界面でそ
の伝播が阻止されることもある。この現象を利用して、
超格子をバッファ層として用いることもある。超格子は
少なくとも２種類の異なった材料が交互に積層された構
造で、それぞれの膜厚は２０ｎｍ以下に設定される場合
が多い。
の欠陥は、例えば異なった半導体材料からなる界面でそ
の伝播が阻止されることもある。この現象を利用して、
超格子をバッファ層として用いることもある。超格子は
少なくとも２種類の異なった材料が交互に積層された構
造で、それぞれの膜厚は２０ｎｍ以下に設定される場合
が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には次のような問題点があった。
術には次のような問題点があった。
【０００７】問題点（１）
バッファ層を用いることで、基板内あるいは基板表面の
欠陥や不純物に起因する膜特性の劣化を低減できるが、
欠陥等の伝播を防ぐことができない。これは、以下の理
由による。
欠陥や不純物に起因する膜特性の劣化を低減できるが、
欠陥等の伝播を防ぐことができない。これは、以下の理
由による。
【０００８】すなわち、結晶成長では、基板あるいは下
層の結晶状態を反映しつつ膜が形成されるが、界面では
結晶成長の不連続性のために必ずしも下層あるいは基板
の欠陥が伝播するとは限らない。ところが、界面での不
連続性のために、界面で新たに欠陥が発生する場合があ
り、膜の連続性のために欠陥が残る。
層の結晶状態を反映しつつ膜が形成されるが、界面では
結晶成長の不連続性のために必ずしも下層あるいは基板
の欠陥が伝播するとは限らない。ところが、界面での不
連続性のために、界面で新たに欠陥が発生する場合があ
り、膜の連続性のために欠陥が残る。
【０００９】問題点（２）
格子定数が組成比により変化する化合物半導体膜を作成
する際、組成比の制御が膜質を決める要因の大きな部分
を占めている。特に、厚膜を成膜するときには基板と膜
の格子定数の差が、膜特性に大きく影響する。これは、
膜の厚さは基板の厚さと比較して十分に小さいため、基
板と膜の格子定数の差が膜中の歪となるからである。
する際、組成比の制御が膜質を決める要因の大きな部分
を占めている。特に、厚膜を成膜するときには基板と膜
の格子定数の差が、膜特性に大きく影響する。これは、
膜の厚さは基板の厚さと比較して十分に小さいため、基
板と膜の格子定数の差が膜中の歪となるからである。
【００１０】問題点（３）
一般に光通信に用いられている波長１．３μｍあるいは
１．５５μｍの光に対して感度を有する受光素子とし
て、ＩｎＰ基板上に形成されたＩｎＧａＡｓを光吸収層
とする構造が用いられている。この発光素子に光が入射
しない環境下で逆バイアスを印加した際に流れる電流、
いわゆる暗電流の値は、その構造だけでなく、ＩｎＧａ
Ａｓ膜中の歪や欠陥密度に依存して変化する。特に受光
素子のシャント抵抗は、結晶品質の良否で決まる。
１．５５μｍの光に対して感度を有する受光素子とし
て、ＩｎＰ基板上に形成されたＩｎＧａＡｓを光吸収層
とする構造が用いられている。この発光素子に光が入射
しない環境下で逆バイアスを印加した際に流れる電流、
いわゆる暗電流の値は、その構造だけでなく、ＩｎＧａ
Ａｓ膜中の歪や欠陥密度に依存して変化する。特に受光
素子のシャント抵抗は、結晶品質の良否で決まる。
【００１１】問題点（４）
半導体エピタキシャル成長膜を利用したデバイス構造内
には欠陥の伝播を抑える構造がない。デバイス構造内の
欠陥の伝播を抑える構造は、デバイス構造そのものを変
更する必要があるが、一方、デバイス構造そのものを変
更すると、デバイス特性まで変化するので、簡単にはデ
バイス構造を変更できない。
には欠陥の伝播を抑える構造がない。デバイス構造内の
欠陥の伝播を抑える構造は、デバイス構造そのものを変
更する必要があるが、一方、デバイス構造そのものを変
更すると、デバイス特性まで変化するので、簡単にはデ
バイス構造を変更できない。
【００１２】問題点（５）
結晶欠陥は、半導体エピタキシャル成長膜をデバイスに
応用したときの信頼性に悪影響を及ぼす。
応用したときの信頼性に悪影響を及ぼす。
【００１３】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、その目的は、化合物半導体の結晶
成長時、あるいはデバイスプロセスで発生する化合物半
導体結晶膜内の欠陥の密度を低減することで、半導体エ
ピタキシャル成長膜を用いたデバイスの特性を向上させ
ることにある。
してなされたもので、その目的は、化合物半導体の結晶
成長時、あるいはデバイスプロセスで発生する化合物半
導体結晶膜内の欠陥の密度を低減することで、半導体エ
ピタキシャル成長膜を用いたデバイスの特性を向上させ
ることにある。
【００１４】具体的には、本発明の目的は、欠陥密度を
低減した化合物半導体エピタキシャル成長膜を提供する
ことにある。
低減した化合物半導体エピタキシャル成長膜を提供する
ことにある。
【００１５】本発明の他の目的は、このような化合物半
導体エピタキシャル成長膜を用いた化合物半導体積層膜
構造を提供することにある。
導体エピタキシャル成長膜を用いた化合物半導体積層膜
構造を提供することにある。
【００１６】本発明のさらに他の目的は、このような化
合物半導体積層膜構造を用いた受光素子を提供すること
にある。
合物半導体積層膜構造を用いた受光素子を提供すること
にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、格子定
数が組成比に依存して変化する化合物半導体膜の結晶成
長において、組成比を膜厚方向に変化させることで膜に
不連続性をもたせる。例えば、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａ
Ａｓを形成する場合、ＩｎＧａＡｓ中におけるＩｎとＧ
ａの組成比を変動させる。一般に、組成比の変化は、結
晶の格子定数の周期的な変化となって現れる。
数が組成比に依存して変化する化合物半導体膜の結晶成
長において、組成比を膜厚方向に変化させることで膜に
不連続性をもたせる。例えば、ＩｎＰ基板上にＩｎＧａ
Ａｓを形成する場合、ＩｎＧａＡｓ中におけるＩｎとＧ
ａの組成比を変動させる。一般に、組成比の変化は、結
晶の格子定数の周期的な変化となって現れる。
【００１８】このように、周期的に結晶の格子定数を変
化させることで、超格子に類似した構造が実現され、欠
陥の伝播を防止することができる。さらに、この構造は
超格子ではないので、バンドギャップは周期的に変化し
ておらず、このような化合物半導体膜を用いてデバイス
を作製する場合に、従来のデバイス構造をそのまま使用
できる。
化させることで、超格子に類似した構造が実現され、欠
陥の伝播を防止することができる。さらに、この構造は
超格子ではないので、バンドギャップは周期的に変化し
ておらず、このような化合物半導体膜を用いてデバイス
を作製する場合に、従来のデバイス構造をそのまま使用
できる。
【００１９】これにより、基板あるいは下層からの欠陥
の伝播を制御するとともに、界面からの欠陥の伝播、さ
らに膜内で発生する欠陥の伝播を抑制できる。
の伝播を制御するとともに、界面からの欠陥の伝播、さ
らに膜内で発生する欠陥の伝播を抑制できる。
【００２０】本発明は以上のような考えに基づいてなさ
れたものであり、本発明の第１の態様は、組成比が膜厚
方向に周期的に変化している化合物半導体エピタキシャ
ル成長膜である。この場合、前記組成比の膜厚方向への
周期的な変化は、正弦波状とするのが好適である。
れたものであり、本発明の第１の態様は、組成比が膜厚
方向に周期的に変化している化合物半導体エピタキシャ
ル成長膜である。この場合、前記組成比の膜厚方向への
周期的な変化は、正弦波状とするのが好適である。
【００２１】本発明の第２の態様は、このようなエピタ
キシャル成長膜を含む化合物半導体積層膜構造である。
キシャル成長膜を含む化合物半導体積層膜構造である。
【００２２】このような化合物半導体積層膜構造の一例
は、第１導電型の化合物半導体基板と、前記化合物半導
体基板上に形成された第１導電型の化合物半導体バッフ
ァ層と、前記化合物半導体バッファ層上に形成されたア
ンドープ化合物半導体光吸収層と、前記化合物半導体光
吸収層上に形成された第１導電型の化合物半導体キャッ
プ層とを備え、前記化合物半導体光吸収層を構成する化
合物半導体の組成比は、この化合物半導体が前記化合物
半導体基板を構成する化合物半導体に格子整合するよう
な値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれた値を中心
に、膜厚方向に周期的に変化している。
は、第１導電型の化合物半導体基板と、前記化合物半導
体基板上に形成された第１導電型の化合物半導体バッフ
ァ層と、前記化合物半導体バッファ層上に形成されたア
ンドープ化合物半導体光吸収層と、前記化合物半導体光
吸収層上に形成された第１導電型の化合物半導体キャッ
プ層とを備え、前記化合物半導体光吸収層を構成する化
合物半導体の組成比は、この化合物半導体が前記化合物
半導体基板を構成する化合物半導体に格子整合するよう
な値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれた値を中心
に、膜厚方向に周期的に変化している。
【００２３】また、このような化合物半導体積層膜構造
の他の例は、第１導電型のＩｎＰ基板と、前記ＩｎＰ基
板上に形成された第１導電型のＩｎＰバッファ層と、前
記ＩｎＰバッファ層上に形成されたアンドープＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層と、前記ＩｎＧａＡｓ光吸収層上に形成さ
れた第１導電型のＩｎＰキャップ層とを備え、前記Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層を構成するＩｎおよびＧａの組成比
は、ＩｎＧａＡｓが基板を構成するＩｎＰに格子整合す
るような値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれた値を
中心に、膜厚方向に周期的に変化している。
の他の例は、第１導電型のＩｎＰ基板と、前記ＩｎＰ基
板上に形成された第１導電型のＩｎＰバッファ層と、前
記ＩｎＰバッファ層上に形成されたアンドープＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層と、前記ＩｎＧａＡｓ光吸収層上に形成さ
れた第１導電型のＩｎＰキャップ層とを備え、前記Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層を構成するＩｎおよびＧａの組成比
は、ＩｎＧａＡｓが基板を構成するＩｎＰに格子整合す
るような値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれた値を
中心に、膜厚方向に周期的に変化している。
【００２４】本発明の第３の態様は、受光素子である。
このような受光素子の一例は、ｎ型のＩｎＰ基板と、前
記ＩｎＰ基板上に形成されたｎ型のＩｎＰバッファ層
と、前記ＩｎＰバッファ層上に形成されたアンドープＩ
ｎＧａＡｓ光吸収層と、前記ＩｎＧａＡｓ光吸収層上に
形成されたｎ型のＩｎＰキャップ層とを備え、前記Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層を構成するＩｎおよびＧａの組成比
は、ＩｎＧａＡｓが基板を構成するＩｎＰに格子整合す
るような値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれた値を
中心に、膜厚方向に周期的に変化している。そして、前
記化合物半導体積層膜構造の上部に、Ｚｎ拡散領域を形
成し、このＺｎ拡散領域の上面にｐ型電極を形成し、前
記ｎ型ＩｎＰ基板の底面にｎ型電極を形成している。
このような受光素子の一例は、ｎ型のＩｎＰ基板と、前
記ＩｎＰ基板上に形成されたｎ型のＩｎＰバッファ層
と、前記ＩｎＰバッファ層上に形成されたアンドープＩ
ｎＧａＡｓ光吸収層と、前記ＩｎＧａＡｓ光吸収層上に
形成されたｎ型のＩｎＰキャップ層とを備え、前記Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層を構成するＩｎおよびＧａの組成比
は、ＩｎＧａＡｓが基板を構成するＩｎＰに格子整合す
るような値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれた値を
中心に、膜厚方向に周期的に変化している。そして、前
記化合物半導体積層膜構造の上部に、Ｚｎ拡散領域を形
成し、このＺｎ拡散領域の上面にｐ型電極を形成し、前
記ｎ型ＩｎＰ基板の底面にｎ型電極を形成している。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例として、一
般に光通信に用いられている波長１．３μｍあるいは
１．５５μｍの光に対して感度を有するｐｉｎ型受光素
子について説明する。
般に光通信に用いられている波長１．３μｍあるいは
１．５５μｍの光に対して感度を有するｐｉｎ型受光素
子について説明する。
【００２６】図１に、このｐｉｎ型受光素子を形成する
積層膜構造を模式的に示す。図１に示すように、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１０上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層１２、アンド
ープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、ｎ型ＩｎＰキャップ層
１６をＭＯＣＶＤ法により結晶成長した。この際、Ｉｎ
ＧａＡｓ層１４に対して本発明を適用した。ＩｎＰ基板
１０に対して、組成比がＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓの材料が
格子整合する。本実施例では膜厚方向に対し周期８０ｎ
ｍで、組成比を格子整合条件から±２％、すなわちＩｎ
0.54Ｇａ0.46ＡｓからＩｎ0.52Ｇａ0.48Ａｓ間を周期的
に変化させた。本実施例では組成比の変化は正弦波状と
なるように結晶成長条件を選択した。
積層膜構造を模式的に示す。図１に示すように、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１０上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層１２、アンド
ープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、ｎ型ＩｎＰキャップ層
１６をＭＯＣＶＤ法により結晶成長した。この際、Ｉｎ
ＧａＡｓ層１４に対して本発明を適用した。ＩｎＰ基板
１０に対して、組成比がＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓの材料が
格子整合する。本実施例では膜厚方向に対し周期８０ｎ
ｍで、組成比を格子整合条件から±２％、すなわちＩｎ
0.54Ｇａ0.46ＡｓからＩｎ0.52Ｇａ0.48Ａｓ間を周期的
に変化させた。本実施例では組成比の変化は正弦波状と
なるように結晶成長条件を選択した。
【００２７】成膜した材料のＸ線回折パターンを図２に
示す。回折パターンに周期構造に由来する明瞭なサテラ
イトピークが現れており、目的の構造が得られているこ
とがわかる。一方、低温フォトルミネッセンスの測定か
ら量子準位は形成されておらず、この構造は量子井戸構
造ではないことが分かっている。
示す。回折パターンに周期構造に由来する明瞭なサテラ
イトピークが現れており、目的の構造が得られているこ
とがわかる。一方、低温フォトルミネッセンスの測定か
ら量子準位は形成されておらず、この構造は量子井戸構
造ではないことが分かっている。
【００２８】次に、図３に示すように、図１の積層膜構
造にＺｎ拡散を行いＺｎ拡散領域１８を形成し、ｐｉｎ
接合を形成した。なお、周期構造の有無によるＩｎＰキ
ャップ層１６への拡散への影響は測定限界以下であっ
た。
造にＺｎ拡散を行いＺｎ拡散領域１８を形成し、ｐｉｎ
接合を形成した。なお、周期構造の有無によるＩｎＰキ
ャップ層１６への拡散への影響は測定限界以下であっ
た。
【００２９】Ｚｎ拡散領域１８にｐ型電極２０を、Ｉｎ
Ｐ基板の底面にｎ型電極２２を形成して、ｐｉｎ型受光
素子を完成した。
Ｐ基板の底面にｎ型電極２２を形成して、ｐｉｎ型受光
素子を完成した。
【００３０】このようなｐｉｎ型受光素子の暗所におけ
る電流電圧特性を評価した結果を図４に示す。図４に
は、比較のために、ＩｎＧａＡｓ層の組成比を周期構造
としなかったｐｉｎ型受光素子を従来例として示してい
る。本発明の構造を採用することで、暗電流は１／２程
度に低減できた。なお光感度特性の測定からは、本発明
と均一な組成のＩｎＧａＡｓを持つ従来のｐｉｎ受光素
子間で差異はなかった。
る電流電圧特性を評価した結果を図４に示す。図４に
は、比較のために、ＩｎＧａＡｓ層の組成比を周期構造
としなかったｐｉｎ型受光素子を従来例として示してい
る。本発明の構造を採用することで、暗電流は１／２程
度に低減できた。なお光感度特性の測定からは、本発明
と均一な組成のＩｎＧａＡｓを持つ従来のｐｉｎ受光素
子間で差異はなかった。
【００３１】
【発明の効果】本発明の受光素子によれば、暗電流を低
減できる。これは結晶中の欠陥密度の低減によると考え
られる。その結果、高温動作での信頼性が向上できる。
減できる。これは結晶中の欠陥密度の低減によると考え
られる。その結果、高温動作での信頼性が向上できる。
【００３２】従来のデバイス構造に、超格子構造を用い
ると、本発明のように欠陥は低減できるが、バンドギャ
ップが変わってしまうので、例えば、光感度特性などの
デバイス特性も変わってしまう。
ると、本発明のように欠陥は低減できるが、バンドギャ
ップが変わってしまうので、例えば、光感度特性などの
デバイス特性も変わってしまう。
【００３３】これに対し、本発明によれば、従来のデバ
イス構造で、ＩｎＧａＡｓ層に組成比が周期的に変化す
る構造を持たせるだけであり、従来のデバイス構造を変
更させる必要がない。したがって、デバイス特性が変化
するおそれはない。
イス構造で、ＩｎＧａＡｓ層に組成比が周期的に変化す
る構造を持たせるだけであり、従来のデバイス構造を変
更させる必要がない。したがって、デバイス特性が変化
するおそれはない。
【図１】ｐｉｎ型受光素子を形成する積層膜構造を模式
的に示す図である。
的に示す図である。
【図２】成膜した材料のＸ線回折パターンを示す図であ
る。
る。
【図３】ｐｉｎ型受光素子の模式断面図である。
【図４】ｐｉｎ型受光素子の暗所における電流電圧特性
を評価した結果を示す図である。
を評価した結果を示す図である。
１０ ｎ型ＩｎＰ基板
１２ ｎ型ＩｎＰバッファ層
１４ アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層
１６ ｎ型ＩｎＰキャップ層
１８ Ｚｎ拡散領域
２０ ｐ型電極
２２ ｎ型電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 駒場 信幸
大阪府大阪市中央区北浜４丁目７番28号
日本板硝子株式会社内
Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB17 AF04 BB12 DA58
5F049 MA04 MB07 NA05 NB01 PA04
PA09 SS04 WA01
5F052 DA05 DB01 JA08 KA05
Claims (7)
- 【請求項１】組成比が膜厚方向に周期的に変化している
化合物半導体エピタキシャル成長膜。 - 【請求項２】前記組成比の膜厚方向への周期的な変化
は、正弦波状である、請求項１に記載の化合物半導体エ
ピタキシャル成長膜。 - 【請求項３】請求項１または２に記載のエピタキシャル
成長膜を含む化合物半導体積層膜構造。 - 【請求項４】第１導電型の化合物半導体基板と、 前記化合物半導体基板上に形成された第１導電型の化合
物半導体バッファ層と、 前記化合物半導体バッファ層上に形成されたアンドープ
化合物半導体光吸収層と、 前記化合物半導体光吸収層上に形成された第１導電型の
化合物半導体キャップ層とを備え、 前記化合物半導体光吸収層を構成する化合物半導体の組
成比は、この化合物半導体が前記化合物半導体基板を構
成する化合物半導体に格子整合するような値に選ばれ、
前記組成比は、前記選ばれた値を中心に、膜厚方向に周
期的に変化している、化合物半導体積層膜構造。 - 【請求項５】第１導電型のＩｎＰ基板と、 前記ＩｎＰ基板上に形成された第１導電型のＩｎＰバッ
ファ層と、 前記ＩｎＰバッファ層上に形成されたアンドープＩｎＧ
ａＡｓ光吸収層と、 前記ＩｎＧａＡｓ光吸収層上に形成された第１導電型の
ＩｎＰキャップ層とを備え、 前記ＩｎＧａＡｓ光吸収層を構成するＩｎおよびＧａの
組成比は、ＩｎＧａＡｓが基板を構成するＩｎＰに格子
整合するような値に選ばれ、前記組成比は、前記選ばれ
た値を中心に、膜厚方向に周期的に変化している、化合
物半導体積層膜構造。 - 【請求項６】前記第１導電型は、ｎ型である、請求項５
に記載の化合物半導体積層膜構造。 - 【請求項７】請求項６に記載の化合物半導体積層膜構造
の上部に、Ｚｎ拡散領域を形成し、このＺｎ拡散領域の
上面にｐ型電極を形成し、前記ＩｎＰ基板の底面にｎ型
電極を形成したｐｉｎ型受光素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002091313A JP4170004B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 化合物半導体積層膜構造 |
| US10/401,215 US6815792B2 (en) | 2002-03-28 | 2003-03-27 | Epitaxially grown compound semiconductor film and compound semiconductor multi-layer structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002091313A JP4170004B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 化合物半導体積層膜構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003289152A true JP2003289152A (ja) | 2003-10-10 |
| JP4170004B2 JP4170004B2 (ja) | 2008-10-22 |
Family
ID=28449590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002091313A Expired - Lifetime JP4170004B2 (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | 化合物半導体積層膜構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6815792B2 (ja) |
| JP (1) | JP4170004B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014209390A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown iii-v materials based devices |
| JP2017160899A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 儀徴亜新科双環活塞環有限公司 | ピストンリング表面用ダイヤモンドライクカーボンコーティング層、ピストンリング及び製造プロセス |
| US9853107B2 (en) | 2014-03-28 | 2017-12-26 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11495631B2 (en) * | 2020-02-07 | 2022-11-08 | Sensors Unlimited, Inc. | Pin mesa diodes with over-current protection |
| JP7457886B2 (ja) | 2020-04-01 | 2024-03-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 積層バリスタおよびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5793585A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photoreceiving element |
| JPH05235396A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体受光装置 |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002091313A patent/JP4170004B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-03-27 US US10/401,215 patent/US6815792B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014209390A1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown iii-v materials based devices |
| GB2530195A (en) * | 2013-06-28 | 2016-03-16 | Intel Corp | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
| US9640622B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-05-02 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
| GB2530195B (en) * | 2013-06-28 | 2018-12-12 | Intel Corp | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
| US10181518B2 (en) | 2013-06-28 | 2019-01-15 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
| US10573717B2 (en) | 2013-06-28 | 2020-02-25 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
| US9853107B2 (en) | 2014-03-28 | 2017-12-26 | Intel Corporation | Selective epitaxially grown III-V materials based devices |
| JP2017160899A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 儀徴亜新科双環活塞環有限公司 | ピストンリング表面用ダイヤモンドライクカーボンコーティング層、ピストンリング及び製造プロセス |
| US11215283B2 (en) | 2016-03-08 | 2022-01-04 | ASIMCO Shuanghuan Piston Ring(YiZheng) Co., Ltd. | Diamond-like coating for piston ring surfaces, piston ring and processes for preparing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6815792B2 (en) | 2004-11-09 |
| US20030183896A1 (en) | 2003-10-02 |
| JP4170004B2 (ja) | 2008-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7196347B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| WO2014175128A1 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP4554526B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2001007379A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子 | |
| KR20070116080A (ko) | 금속 옥사이드 반도체 필름, 구조 및 방법 | |
| JP2010226067A (ja) | ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハ、赤外ＬＥＤ、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板の製造方法、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハの製造方法および赤外ＬＥＤの製造方法 | |
| US5471076A (en) | Semiconductor light-receiving device with graded layer | |
| KR101064400B1 (ko) | 고순도 산화 몰리브덴으로 형성된 광 디바이스 | |
| JP2003289152A (ja) | 化合物半導体エピタキシャル成長膜および化合物半導体膜構造 | |
| JP3652977B2 (ja) | 半導体受光装置およびその製造方法 | |
| Mosca et al. | Multilayer (Al, Ga) N structures for solar-blind detection | |
| JP2000151023A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP5355768B2 (ja) | 半導体積層構造の製造方法 | |
| US20140130731A1 (en) | Use of surfactants to control island size and density | |
| US20100270547A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2689919B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPS63140588A (ja) | 半導体発光装置 | |
| Sakai et al. | Metal organic chemical vapor deposition growth and characterization of AlInN-based Schottky ultraviolet photodiodes on AlN template | |
| JP5173673B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2004158528A (ja) | ＺｎＳｅ系発光素子の構造 | |
| JP3218582B2 (ja) | ＧａＩｎＡｓフォトダイオード | |
| JPH0897518A (ja) | 半導体発光素子 | |
| Merrell et al. | Use of surfactants to control island size and density | |
| JP2014110399A (ja) | 受光デバイス、半導体ウエハ、その製造方法、およびセンシング装置 | |
| JP2005109507A (ja) | エピタキシャル構成素子層列の製造方法および光電半導体チップ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041027 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071018 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071030 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071221 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080321 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080507 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080703 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080703 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080805 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080806 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4170004 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20170815 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |