JP2653471B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2653471B2
JP2653471B2 JP12748288A JP12748288A JP2653471B2 JP 2653471 B2 JP2653471 B2 JP 2653471B2 JP 12748288 A JP12748288 A JP 12748288A JP 12748288 A JP12748288 A JP 12748288A JP 2653471 B2 JP2653471 B2 JP 2653471B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、電流注入効率の
良い発光ダイオード、低雑音の光検出器及び電流増幅率
の高いトランジスタに関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a light emitting diode having a high current injection efficiency, a low noise photodetector, and a transistor having a high current amplification factor.

〔従来技術〕(Prior art)

従来、ZnS,ZnSe,ZnTe等のII−VI族化合物半導体から
なる発光ダイオードがある。例えば、第7図に示すよう
に、不純物濃度が1013〜014cm-3のP形ZnSe層1と不純
物濃度が1016cm-3のN形ZnSe層2とからなるZnSe発光ダ
イオードがある。第7A図及び第7B図は、第7図のZnSe発
光ダイオードのエネルギーダイヤグラムであり、第7A図
はゼロバイアス時のエネルギーダイヤグラム、第7B図は
正バイアス時のエネルギーダイヤグラムである。
Conventionally, there is a light emitting diode made of a II-VI compound semiconductor such as ZnS, ZnSe, and ZnTe. For example, as shown in FIG. 7, there is a ZnSe light emitting diode impurity concentration of from 10 13 ~0 14 P-type ZnSe layer in cm -3 1 and the impurity concentration of 10 16 cm -3 of N-type ZnSe layer 2 which . 7A and 7B are energy diagrams of the ZnSe light emitting diode of FIG. 7, FIG. 7A is an energy diagram at zero bias, and FIG. 7B is an energy diagram at positive bias.

また、化合物半導体を用いた増倍型の光検出器があ
る。例えば、第8図に示すように、p+・GaAs層3とi・
GaAs層4とn+・GaAs層5とからなるGaAsアバランシェフ
ォトダイオードがある。第8A図は、第8図のGaAsアバラ
ンシェフォトダイオードのエネルギーダイヤグラムであ
る。
There is a multiplication type photodetector using a compound semiconductor. For example, as shown in FIG. 8, p + · GaAs layer 3 and the i ·
There is a GaAs avalanche photodiode composed of a GaAs layer 4 and an n + GaAs layer 5. FIG. 8A is an energy diagram of the GaAs avalanche photodiode of FIG.

また、化合物半導体を用いた電流増幅器がある。例え
ば、第9図に示すように、エミッタにN形GaAlAs層6、
ベースにP形GaAs層7、コレクタにN形GaAs層8を用い
たヘテロバイポーラトランジスタがある。第9A図は、第
9図のヘテロバイポーラトランジスタのエネルギーダイ
ヤグラムである。
There is a current amplifier using a compound semiconductor. For example, as shown in FIG. 9, an N-type GaAlAs layer 6 is
There is a hetero bipolar transistor using a P-type GaAs layer 7 as a base and an N-type GaAs layer 8 as a collector. FIG. 9A is an energy diagram of the heterobipolar transistor of FIG.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前記従来のII−VI族化合物半導体を用
いた発光ダイオードでは、II−VI族化合物半導体におい
て、注入効率の良い発光ダイオードを作製することはで
きないという問題があった。その理由は、高濃度・低抵
抗のP形及びN形II−VI族化合物半導体層を得ることが
難しいからである。例えば、ZnS,ZnSeは青色、ZnTeは緑
色の発光素子材料であるが、ZnS,ZnSeにおいてはP形
層、ZnTeにおいてはN形層を得ることが困難であった。
However, the conventional light-emitting diode using a II-VI compound semiconductor has a problem in that a light-emitting diode having good injection efficiency cannot be manufactured in the II-VI compound semiconductor. The reason is that it is difficult to obtain high-concentration, low-resistance P-type and N-type II-VI compound semiconductor layers. For example, ZnS and ZnSe are blue and ZnTe are green light emitting element materials, but it was difficult to obtain a P-type layer for ZnS and ZnSe and an N-type layer for ZnTe.

例えば、第7図のZnSe発光ダイオードにおいては、第
7A図に示すように、不純物濃度が1013〜1014cm-3のP形
ZnSe層1,不純物濃度が1016cm-3のN形ZnSe層2、特に、
P形ZnSe層1のキャリア濃度が低いため、PN接合の空乏
層幅が大きく、少数キャリアの再結合効率が悪い。
For example, in the ZnSe light emitting diode of FIG.
As shown in FIG. 7A, a P-type with an impurity concentration of 10 13 to 10 14 cm -3
ZnSe layer 1, N-type ZnSe layer 2 having an impurity concentration of 10 16 cm -3 ,
Since the carrier concentration of the P-type ZnSe layer 1 is low, the width of the depletion layer of the PN junction is large and the recombination efficiency of minority carriers is poor.

また、前記従来の化合物半導体を用いた増倍型の光検
出器において、電子と正孔の電離係数の比が1に近いた
め、雑音特性,応答速度に満足のいくものが得られない
という問題があった。
Further, in the conventional multiplication type photodetector using a compound semiconductor, since the ratio of the ionization coefficient between electrons and holes is close to 1, a satisfactory noise characteristic and response speed cannot be obtained. was there.

例えば、第8図のGaAsアバランシェフォトダイオード
においては、第8A図に示すように、電子による電離係数
と正孔による電離係数がほぼ等しく、正のフィードバッ
クループができ、全系は不安定となり、検出器の雑音特
性や応答特性が損われる。
For example, in the GaAs avalanche photodiode shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8A, the ionization coefficient due to electrons and the ionization coefficient due to holes are almost equal, a positive feedback loop is formed, and the whole system becomes unstable. The noise characteristics and response characteristics of the device are impaired.

また、前記従来の化合物半導体を用いた増幅器、例え
ば、第9図のヘテロバイポーラトランジスタでは、第9A
図に示すように、N形GaAlAs層6からなるエミッタ領域
のバンドギャップエネルギーがP形GaAs層7からなるベ
ース領域,N形GaAs層8からなるコレクタ領域より大きい
ため、N形GaAlAs層6からなるエミッタに流れ込む正孔
流を防止でき、P形GaAs層7からなるベース領域の不純
物濃度を高くすることができるが、GaAlAsのGaAsの価電
子帯不連続の値が0.06eVと小さく、P形GaAs層7からな
るベース領域の不純物濃度が高い時、ベース領域のP形
GaAs層7からエミッタ領域のN形GaAlAs層6への正孔流
入が避けられず、電流増幅率が低下するという問題があ
った。例えば1018cm-3以上になると、N形GaAs層8から
なるエミッタ領域への正孔流入が無視できなくなり電流
増幅率の低下につながった。
Further, in the amplifier using the conventional compound semiconductor, for example, in the heterobipolar transistor of FIG.
As shown in the figure, the bandgap energy of the emitter region composed of the N-type GaAlAs layer 6 is larger than that of the base region composed of the P-type GaAs layer 7 and the collector region composed of the N-type GaAs layer 8. The hole flow into the emitter can be prevented, and the impurity concentration in the base region composed of the P-type GaAs layer 7 can be increased. However, the valence band discontinuity of GaAs of GaAlAs is as small as 0.06 eV, and the P-type GaAs When the impurity concentration in the base region composed of the layer 7 is high, the P-type
There is a problem that holes flow from the GaAs layer 7 to the N-type GaAlAs layer 6 in the emitter region is inevitable, and the current amplification factor is reduced. For example, when it is 10 18 cm −3 or more, the inflow of holes into the emitter region composed of the N-type GaAs layer 8 cannot be ignored, leading to a decrease in current amplification factor.

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
である。
The present invention has been made to solve the above problems.

本発明の目的は、化合物半導体を用いた半導体装置に
おいて、電流注入効率を高くすることができる技術を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique capable of increasing current injection efficiency in a semiconductor device using a compound semiconductor.

本発明の他の目的は、電流注入効率の高い化合物半導
体を用いた発光用半導体装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a light emitting semiconductor device using a compound semiconductor having high current injection efficiency.

本発明の他の目的は、低雑音で応答の早い化合物半導
体を用いた光検出用半導体装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device for photodetection using a compound semiconductor with low noise and high response.

本発明の他の目的は、電流増幅率の高い化合物半導体
を用いた電流増幅用半導体装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a current amplification semiconductor device using a compound semiconductor having a high current amplification factor.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記目的を達成するため、本願の第1の発明の半導体
装置は、10Åないし50Åの膜厚のアンドープII−VI族化
合物半導体層と、10Åないし50Åの膜厚のN形不純物が
ドープされたIII−V族化合物半導体層とが交互に積層
された第1の積層体と、10Åないし50Åの膜厚のアンド
ープII−VI族化合物半導体層と、10Åないし50Åの膜厚
のP形不純物がドープされたIII−V族化合物半導体層
とが交互に積層された第2の積層体と、前記第1の積層
体と第2の積層体との間に形成されるアンドープII−VI
族化合物半導体層とから構成されることを主な特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to a first aspect of the present invention comprises an undoped II-VI compound semiconductor layer having a thickness of 10 to 50 ° and a III-type impurity doped with an N-type impurity having a thickness of 10 to 50 °. A first stacked body in which -V group compound semiconductor layers are alternately stacked; an undoped II-VI group compound semiconductor layer having a thickness of 10 to 50 mm; and a P-type impurity having a thickness of 10 to 50 mm. A second stacked body in which the group III-V compound semiconductor layers are alternately stacked, and an undoped II-VI formed between the first stacked body and the second stacked body.
It is mainly characterized by being composed of a group III compound semiconductor layer.

第2の発明の半導体装置は、P形不純物がドープされ
たIII−V族化合物半導体層と、N形不純物がドープさ
れたIII−V族化合物半導体層と、前記P形不純物がド
ープされたIII−V族化合物半導体層と前記N形不純物
がドープされたIII−V族化合物半導体層との間に形成
される、所定膜厚のアンドープII−VI族化合物半導体層
と所定膜厚のアンドープIII−V族化合物半導体層とが
交互に積層された積層体とから構成されることを主な特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising a group III-V compound semiconductor layer doped with a P-type impurity, a group III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity, and a group III doped with the P-type impurity. A predetermined thickness of an undoped II-VI compound semiconductor layer and a predetermined thickness of an undoped III- formed between the group V compound semiconductor layer and the III-V compound semiconductor layer doped with the N-type impurity; The main feature is that it is composed of a group V compound semiconductor layer and a stacked body alternately stacked.

第3の発明の半導体装置は、所定膜厚のアンドープII
−VI族化合物半導体層と、所定膜厚のN形不純物がドー
プされたIII−V族化合物半導体層とが交互に積層され
た積層体と、N形不純物がドープされたIII−V族化合
半導体層と、前記積層体と前記N形不純物がドープされ
たIII−V族化合半導体層との間に形成されるP形不純
物がドープされたIII−V族化合物半導体層とから構成
されることを主な特徴とする。
A semiconductor device according to a third aspect of the present invention provides an
A stacked body in which a group-VI compound semiconductor layer and a group III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity having a predetermined thickness are alternately stacked, and a group III-V compound semiconductor doped with an N-type impurity And a P-type impurity-doped III-V compound semiconductor layer formed between the layered product and the N-type impurity-doped III-V compound semiconductor layer. Main features.

〔作用〕[Action]

前記手段によれば、中央のアンドープII−VI族化合物
半導体層を、アンドープII−VI族化合物半導体層とN形
不純物がドープされたIII−V族化合物半導体層とが交
互に積層された第1の積層体と、アンドープII−VI族化
合物半導体層とP形不純物がドープされたIII−V族化
合物半導体層とが交互に積層された第2の積層体とで挟
み込むようにしたので、前記各積層体により高濃度、低
抵抗のP形半導体層およびN形半導体層を形成でき、当
該各積層体から中央のアンドープII−VI族化合物半導体
層への効率良く少数キャリアを注入することができるの
で、注入効率の高い可視光発光ダイオードを得ることが
できる。
According to the means, a central undoped II-VI compound semiconductor layer is formed as a first undoped II-VI compound semiconductor layer and a III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity are alternately stacked. And a second stacked body in which an undoped II-VI compound semiconductor layer and a III-V compound semiconductor layer doped with a P-type impurity are alternately stacked. Since a high-concentration, low-resistance P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer can be formed by the stacked body, minority carriers can be efficiently injected from each of the stacked bodies into the central undoped II-VI compound semiconductor layer. Thus, a visible light emitting diode with high injection efficiency can be obtained.

前記手段によれば、中央のアンドープII−VI族化合物
半導体層とアンドープIII−V族化合物半導体層とが交
互に積層された積層体を、P形不純物がドープされたII
I−V族化合物半導体層と、N形不純物がドープされたI
II−V族化合物半導体層とで挟み込むようにしたので、
大きな電界を印加した場合、II−VI族化合物半導体層と
III−V族化合物半導体層の大きな価電子帯不連続によ
って、正孔のイオン化率が電子と比べ大きくなるので、
低雑音のアバランシェフォトダイオードを得ることがで
きる。
According to the above means, a stacked body in which a central undoped II-VI compound semiconductor layer and an undoped III-V compound semiconductor layer are alternately stacked is converted into a P-type doped II.
Group IV compound semiconductor layer and N-type doped I
Since it was sandwiched between the II-V compound semiconductor layers,
When a large electric field is applied, the II-VI compound semiconductor layer
Due to the large valence band discontinuity of the group III-V compound semiconductor layer, the ionization rate of holes becomes larger than that of electrons.
An avalanche photodiode with low noise can be obtained.

前記手段によれば、中央のP形不純物がドープされた
III−V族化合物半導体層を、N形不純物がドープされ
たIII−V族化合半導体層と、アンドープII−VI族化合
物半導体層とN形不純物がドープされたIII−V族化合
物半導体層とが交互に積層された積層体とで挟み込むよ
うにしたので、II−VI族化合物半導体層とIII−V族化
合物半導体層の大きな価電子帯不連続によって、中央の
P形不純物がドープされたIII−V族化合物半導体層か
ら、II−VI族化合物半導体層とIII−V族化合物半導体
層を交互に積層した積層体への正孔注入を防ぐことがで
きるで、高い電流増幅率を持つヘテロバイポーラトラン
ジスタを得ることができる。
According to the means, the central P-type impurity is doped
The III-V compound semiconductor layer is composed of a III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity, an undoped II-VI compound semiconductor layer and a III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity. Since it is sandwiched between the stacked layers alternately stacked, the large valence band discontinuity of the II-VI group compound semiconductor layer and the III-V group compound semiconductor layer causes the central P-type impurity to be doped with III-type impurity. It is possible to prevent a hole injection from a group V compound semiconductor layer into a stacked body in which a II-VI compound semiconductor layer and a III-V compound semiconductor layer are alternately stacked, and a hetero bipolar transistor having a high current amplification factor. Can be obtained.

〔発明の実施例〕(Example of the invention)

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

第1図は、本発明の第一の実施例の化合物半導体を用
いた半導体装置の概略構成を説明するための説明図であ
り、第2A図(ゼロバイアス時)及び第2B図(正バイアス
時)は、第1図の半導体装置のエネルギーダイヤグラム
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a semiconductor device using a compound semiconductor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A (at zero bias) and FIG. 2B (at positive bias) () Is an energy diagram of the semiconductor device of FIG.

第一の実施例の半導体装置は、第1図に示すように、
P形半導体層(イ)とN形半導体層(ロ)とでII−VI族
化合物半導体層(ハ)を挟み込んだ構造になっている。
The semiconductor device according to the first embodiment, as shown in FIG.
The structure is such that a II-VI group compound semiconductor layer (C) is sandwiched between a P-type semiconductor layer (A) and an N-type semiconductor layer (B).

前記P形半導体層(イ)は、20Å程度の厚さのアンド
ープZnSe層11と、20Å程度の厚さでキャリア濃度1×10
19cm-3程度のZnドープp・GaAs層12とを、交互に積層し
た積層体からなっており、平均キャリア濃度は5×1018
cm-3程度である。
The P-type semiconductor layer (a) has an undoped ZnSe layer 11 having a thickness of about 20 ° and a carrier concentration of 1 × 10 2 having a thickness of about 20 °.
It is made of a laminate in which Zn-doped p-GaAs layers 12 of about 19 cm -3 are alternately laminated, and the average carrier concentration is 5 × 10 18
cm- 3 .

前記N形半導体層(ロ)は、20Å程度の厚さのアンド
ープZnSe層11と、20Å程度の厚さでキャリア濃度1×10
19cm-3のSeドープn・GaAs層13とを、交互に積層した積
層体からなっており、平均キャリア濃度は5×1018cm-3
程度である。
The N-type semiconductor layer (b) has an undoped ZnSe layer 11 having a thickness of about 20 ° and a carrier concentration of 1 × 10 2 having a thickness of about 20 °.
It is composed of a laminate in which Se-doped n-GaAs layers 13 of 19 cm -3 are alternately laminated, and the average carrier concentration is 5 × 10 18 cm -3.
It is about.

前記II−VI族化合物半導体層(ハ)は、50〜100Å程
度の厚さのアンドープZnSe層からなっている。
The II-VI compound semiconductor layer (C) is composed of an undoped ZnSe layer having a thickness of about 50 to 100 °.

第1図,第2A図及び第2B図に示すように、Znドープp
・GaAs層12のGaAsとアンドープZnSe層11のZnSeとの大き
な価電子帯不連続ΔEvは1.4eV(ΔEv=1.4eV)になり、
これによりZnドープp・GaAs層12及びアンドープZnSe層
11の膜厚が50Å以下と薄い場合、ミニバンドが形成され
る。一方、伝導帯は不連続値が小さく(ΔEc<0.1e
V)、ミニバンドは形成されない。そして、第2B図のよ
うに正バイアスを印加すると、中央のアンドープZnSe層
からなるII−VI族化合物半導体層(ハ)にN形半導体層
(ロ)から電子が注入され、P形半導体層(イ)の正孔
ミニバンドから正孔が注入される。その時、N形半導体
層(ロ)とP形半導体層(イ)は共に高濃度(5×1018
cm-3)であるので、キャリアが効率良く注入されて発光
する。
As shown in FIGS. 1, 2A and 2B, the Zn-doped p
The large valence band discontinuity ΔEv between GaAs of the GaAs layer 12 and ZnSe of the undoped ZnSe layer 11 is 1.4 eV (ΔEv = 1.4 eV),
As a result, the Zn-doped p-GaAs layer 12 and the undoped ZnSe layer
When the film thickness of 11 is as thin as 50 ° or less, a mini band is formed. On the other hand, the conduction band has a small discontinuity value (ΔEc <0.1e
V), no mini band is formed. When a positive bias is applied as shown in FIG. 2B, electrons are injected from the N-type semiconductor layer (B) into the II-VI group compound semiconductor layer (C) composed of the undoped ZnSe layer at the center, and the P-type semiconductor layer ( Holes are injected from the hole mini-band of b). At this time, both the N-type semiconductor layer (B) and the P-type semiconductor layer (A) have a high concentration (5 × 10 18).
cm −3 ), carriers are efficiently injected to emit light.

ここで、ZnSe層とGaAs層とが交互に積層された構造に
おいて、それぞれの膜厚が50Å以下と薄いことが必要条
件である。なお、中央のアンドープZnSe層からなるII−
VI族化合物半導体層(ハ)がない場合も、発光ダイオー
ド(LED)として動作可能で、その場合発光波長は伝導
帯、正孔ミニバンド間のエネルギーキャップ差に相当す
る。
Here, in a structure in which ZnSe layers and GaAs layers are alternately stacked, it is a necessary condition that the thickness of each layer is as thin as 50 ° or less. It should be noted that the central undoped ZnSe layer II-
Even without the group VI compound semiconductor layer (c), it can operate as a light emitting diode (LED), in which case the emission wavelength corresponds to the energy cap difference between the conduction band and the hole mini band.

第3図は、本発明の第二の実施例の化合物半導体を用
いた半導体装置の概略構成を説明するための説明図であ
り、第4図は、第3図の半導体装置のエネルギーダイヤ
グラムである。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a semiconductor device using a compound semiconductor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an energy diagram of the semiconductor device of FIG. .

第二の実施例の半導体装置は、第3図に示すように、
P形半導体層(ニ)とN形半導体層(ホ)によりII−VI
族化合物半導体層とIII−V族化合物半導体層が交互に
積層された積層体層(ヘ)を挟み込んだ構造になってい
る。
The semiconductor device of the second embodiment is, as shown in FIG.
II-VI by P-type semiconductor layer (d) and N-type semiconductor layer (e)
It has a structure in which a stacked body layer (f) in which group III compound semiconductor layers and group III-V compound semiconductor layers are alternately stacked is sandwiched.

前記P形半導体層(ニ)は、p+・GaAs層からなってい
る。
The P-type semiconductor layer (d) is composed of a p + GaAs layer.

前記N形半導体層(ホ)は、N+・GaAs層からなってい
る。
The N-type semiconductor layer (e) is composed of an N + GaAs layer.

前記II−VI族化合物半導体層とIII−V族化合物半導
体層が交互に積層された積層体(ヘ)は、500Å程度の
厚さのアンドープZnSe層14と、500Å程度の厚さのアン
ドープGaAs層15とを、交互に積層した積層体からなって
いる。
The laminate (f) in which the II-VI group compound semiconductor layers and the III-V group compound semiconductor layers are alternately laminated has an undoped ZnSe layer 14 having a thickness of about 500 ° and an undoped GaAs layer having a thickness of about 500 °. 15 are alternately stacked.

そして、第3図及び第4図に示すように、正孔がZnSe
層からGaAs層へ流入する際、ポテンシャルエネルギーが
運動エネルギーに急激に変換されて、キャリア温度が急
激に上昇する。この時、イオン化が激しく生じる。この
効果は、正孔に対してのみ有効であるので、イオン化率
比を上げ、低雑音のアバランシェフォトダイオードを得
ることができる。
Then, as shown in FIG. 3 and FIG.
When flowing from the layer to the GaAs layer, the potential energy is rapidly converted to kinetic energy and the carrier temperature rises sharply. At this time, severe ionization occurs. Since this effect is effective only for holes, the ratio of ionization rate can be increased and an avalanche photodiode with low noise can be obtained.

第5図は、本発明の第三の実施例の化合物半導体を用
いた半導体装置の概略構成を説明するための説明図であ
り、第6図は、第5図の半導体装置のエネルギーダイヤ
グラムである。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a semiconductor device using a compound semiconductor according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an energy diagram of the semiconductor device of FIG. .

第三の実施例の半導体装置は、第5図に示すように、
II−VI族化合物半導体層とIII−V族化合物半導体層が
交互に積層された積層体(ト)とN形半導体層(チ)に
よりP形半導体層(リ)を挟み込んだ構造になってい
る。
The semiconductor device according to the third embodiment has a structure as shown in FIG.
It has a structure in which a P-type semiconductor layer (R) is sandwiched between a stacked body (G) in which II-VI group compound semiconductor layers and III-V group compound semiconductor layers are alternately stacked and an N-type semiconductor layer (H). .

前記II−VI族化合物半導体層とIII−V族化合物半導
体層が交互に積層された積層体(ト)は、100Å程度の
厚さのアンドープZnSe層16と100Å程度の厚さのN形不
純物をドープしたN形GaAs層17とを交互に積層した積層
体からなっており、エミッタを構成している。
The stacked body (g) in which the II-VI group compound semiconductor layers and the III-V group compound semiconductor layers are alternately stacked includes an undoped ZnSe layer 16 having a thickness of about 100 ° and an N-type impurity having a thickness of about 100 °. It is composed of a laminate in which doped N-type GaAs layers 17 are alternately laminated, and constitutes an emitter.

前記N形半導体層(チ)は、N形GaAsからなってお
り、コレクタを構成している。
The N-type semiconductor layer (H) is made of N-type GaAs and constitutes a collector.

前記P形半導体層(リ)は、高濃度(1×1019cm-3
のP形GaAsからなっており、ベースを構成している。
The P-type semiconductor layer has a high concentration (1 × 10 19 cm −3 ).
Of P-type GaAs, and constitutes a base.

第5図及び第6図に示すように、エミッタ層とベース
層の価電子帯不連続は、1.4eVと大きく、ベースを1×1
019cm-3の高濃度にしても、ベースからエミッタへの正
孔注入は無視できる。このことにより、電流増幅率は従
来の構造と比べ大幅に改善された。
As shown in FIGS. 5 and 6, the valence band discontinuity between the emitter layer and the base layer is as large as 1.4 eV, and the base is 1 × 1
Even at a high concentration of 0 19 cm -3 , hole injection from the base to the emitter is negligible. As a result, the current gain was greatly improved as compared with the conventional structure.

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
As mentioned above, although the present invention was explained concretely based on an example, the present invention is not limited to the above-mentioned example.
It goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明したように、本発明によれば、中央のアン
ドープII−VI族化合物半導体層を、アンドープII−VI族
化合物半導体層とN形不純物がドープされたIII−V族
化合物半導体層とが交互に積層された第1の積層体と、
アンドープII−VI族化合物半導体層とP形不純物がドー
プされたIII−V族化合物半導体層とが交互に積層され
た第2の積層体とで挟み込むようにしたので、前記各積
層体により高濃度、低抵抗のP形半導体層およびN形半
導体層を形成でき、当該各積層体から中央のアンドープ
II−VI族化合物半導体層へ効率良く少数キャリアを注入
することができるので、注入効率の高い可視光発光ダイ
オードを得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the central undoped II-VI compound semiconductor layer includes the undoped II-VI compound semiconductor layer and the III-V compound semiconductor layer doped with the N-type impurity. First stacked bodies alternately stacked;
Since the undoped II-VI group compound semiconductor layer and the III-V group compound semiconductor layer doped with a P-type impurity are sandwiched by the second stacked body which is alternately stacked, a high density , A low-resistance P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer can be formed.
Since minority carriers can be efficiently injected into the II-VI compound semiconductor layer, a visible light emitting diode with high injection efficiency can be obtained.

また、中央のアンドープII−VI族化合物半導体層とア
ンドープIII−V族化合物半導体層とが交互に積層され
た積層体を、P形不純物がドープされたIII−V族化合
物半導体層と、N形不純物がドープされたIII−V族化
合物半導体層とで挟み込むようにしたので、大きな電界
を印加した場合、II−VI族化合物半導体層とIII−V族
化合物半導体層の大きな価電子帯不連続によって、正孔
のイオン化率が電子と比べ大きくなるので、低雑音のア
バランシェフォトダイオードを得ることが可能となる。
Further, a stacked body in which a central undoped II-VI compound semiconductor layer and an undoped III-V compound semiconductor layer are alternately stacked is formed by a III-V compound semiconductor layer doped with a P-type impurity and an N-type compound semiconductor layer. Since it is sandwiched between the III-V compound semiconductor layer doped with impurities, when a large electric field is applied, the large valence band discontinuity of the II-VI compound semiconductor layer and the III-V compound semiconductor layer causes Since the ionization rate of holes is larger than that of electrons, a low-noise avalanche photodiode can be obtained.

また、中央のP形不純物がドープされたIII−V族化
合物半導体層を、N形不純物がドープされたIII−V族
化合半導体層と、アンドープII−VI族化合物半導体層と
N形不純物がドープされたIII−V族化合物半導体層と
が交互に積層された積層体とで挟み込むようにしたの
で、II−VI族化合物半導体層とIII−V族化合物半導体
層の大きな価電子帯不連続によって、中央のP形不純物
がドープされたIII−V族化合物半導体層から、II−VI
族化合物半導体層とIII−V族化合物半導体層を交互に
積層した積層体への正孔注入を防ぐことができるので、
高い電流増幅率を持つヘテロバイポーラトランジスタを
得ることが可能となる。
Further, a III-V compound semiconductor layer doped with a P-type impurity at the center, a III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity, an undoped II-VI compound semiconductor layer and an N-type impurity are doped. And the III-V compound semiconductor layer is sandwiched between the stacked layers alternately stacked, so that the large valence band discontinuity of the II-VI compound semiconductor layer and the III-V compound semiconductor layer causes From the III-V compound semiconductor layer doped with the central P-type impurity, II-VI
Holes can be prevented from being injected into a stacked body in which group III compound semiconductor layers and group III-V compound semiconductor layers are alternately stacked.
It is possible to obtain a hetero bipolar transistor having a high current amplification factor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の第一の実施例の化合物半導体を用い
た半導体装置の概略構成を説明するための説明図、 第2A図及び第2B図は、第1図の半導体装置のエネルギー
ダイヤグラム、 第3図は、本発明の第二の実施例の化合物半導体を用い
た半導体装置の概略構成を説明するための説明図、 第4図は、第3図の半導体装置のエネルギーダイヤグラ
ム、 第5図は、本発明の第三の実施例化合物半導体を用いた
半導体装置の概略構成を説明するための説明図、 第6図は、第5図の半導体装置のエネルギーダイヤグラ
ム、 第7図,第7A図,第7B図,第8図,第8A図,第9図,第
9A図は、従来の化合物半導体を用いた半導体装置の問題
点を説明するための説明図である。 図中、(イ),(ニ),(リ)……P形半導体層、
(ロ),(ホ),(チ)……N形半導体層、(ハ)……
II−VI族化合物半導体層、(ヘ),(ト)……積層体
層、11……アンドープZnSe層、12……ZnドープP形GaAs
層、13……Seドープn・GaAs層、14……アンドープZnSe
層、15……アンドープGaAs層、16……アンドープZnSe
層、17……N形GaAs層。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a semiconductor device using a compound semiconductor according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 2A and 2B are energy diagrams of the semiconductor device of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a semiconductor device using a compound semiconductor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is an energy diagram of the semiconductor device of FIG. FIG. 3 is an explanatory view for explaining a schematic configuration of a semiconductor device using a compound semiconductor according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is an energy diagram of the semiconductor device in FIG. 5, FIG. 7, FIG. FIG. 7, FIG. 7B, FIG. 8, FIG. 8A, FIG.
FIG. 9A is an explanatory diagram for describing a problem of a semiconductor device using a conventional compound semiconductor. In the figure, (A), (D), (R) ... P-type semiconductor layer,
(B), (e), (h) N-type semiconductor layer, (c)
II-VI group compound semiconductor layer, (f), (g) ... laminated layer, 11 ... undoped ZnSe layer, 12 ... Zn-doped P-type GaAs
Layer, 13 ... Se-doped n-GaAs layer, 14 ... Undoped ZnSe
Layer, 15 undoped GaAs layer, 16 undoped ZnSe
Layer 17, 17 N-type GaAs layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/107 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location H01L 31/107

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】10Åないし50Åの膜厚のアンドープII−VI
族化合物半導体層と、10Åないし50Åの膜厚のN形不純
物がドープされたIII−V族化合物半導体層とが交互に
積層された第1の積層体と、10Åないし50Åの膜厚のア
ンドープII−VI族化合物半導体層と、10Åないし50Åの
膜厚のP形不純物がドープされたIII−V族化合物半導
体層とが交互に積層された第2の積層体と、前記第1の
積層体と第2の積層体との間に形成されるアンドープII
−VI族化合物半導体層とから構成されることを特徴とす
る半導体装置。
1. An undoped II-VI film having a thickness of 10 ° to 50 °.
A first stacked body in which a group III compound semiconductor layer and a group III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity with a thickness of 10 to 50 degrees are alternately stacked; A second stacked body in which a group-VI compound semiconductor layer and a group III-V compound semiconductor layer doped with a P-type impurity having a thickness of 10 to 50 degrees are alternately stacked; Undope formed between the second laminate and the second laminate II
And a group VI compound semiconductor layer.
【請求項2】P形不純物がドープされたIII−V族化合
物半導体層と、N形不純物がドープされたIII−V族化
合物半導体層と、前記P形不純物がドープされたIII−
V族化合物半導体層と前記N形不純物がドープされたII
I−V族化合物半導体層との間に形成される、所定膜厚
のアンドープII−VI族化合物半導体層と所定膜厚のアン
ドープIII−V族化合物半導体層とが交互に積層された
積層体とから構成されることを特徴とする半導体装置。
2. A group III-V compound semiconductor layer doped with a P-type impurity, a group III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity, and a group III-V compound semiconductor doped with the P-type impurity.
Group V compound semiconductor layer and the N-type impurity-doped II
A stacked body formed between an IV group compound semiconductor layer and an undoped II-VI compound semiconductor layer having a predetermined thickness and an undoped III-V compound semiconductor layer having a predetermined thickness alternately stacked; A semiconductor device comprising:
【請求項3】所定膜厚のアンドープII−VI族化合物半導
体層と、所定膜厚のN形不純物がドープされたIII−V
族化合物半導体層とが交互に積層された積層体と、N形
不純物がドープされたIII−V族化合半導体層と、前記
積層体と前記N形不純物がドープされたIII−V族化合
半導体層との間に形成されるP形不純物がドープされた
III−V族化合物半導体層とから構成されることを特徴
とする半導体装置。
3. An undoped II-VI compound semiconductor layer having a predetermined thickness and a III-V doped with an N-type impurity having a predetermined thickness.
A stacked body in which group III compound semiconductor layers are alternately stacked, a group III-V compound semiconductor layer doped with an N-type impurity, and a group III-V compound semiconductor layer doped with the stacked body and the N-type impurity Is doped with a P-type impurity formed between
A semiconductor device comprising a III-V compound semiconductor layer.
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