JP2694260B2 - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

Info

Publication number
JP2694260B2
JP2694260B2 JP3045991A JP4599191A JP2694260B2 JP 2694260 B2 JP2694260 B2 JP 2694260B2 JP 3045991 A JP3045991 A JP 3045991A JP 4599191 A JP4599191 A JP 4599191A JP 2694260 B2 JP2694260 B2 JP 2694260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
type inp
contact
inp layer
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3045991A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0715026A (ja
Inventor
勝利 榊原
Original Assignee
光計測技術開発株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 光計測技術開発株式会社 filed Critical 光計測技術開発株式会社
Priority to JP3045991A priority Critical patent/JP2694260B2/ja
Publication of JPH0715026A publication Critical patent/JPH0715026A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2694260B2 publication Critical patent/JP2694260B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はInPを用いた半導体素
子に利用する。特に、金属電極と半導体層との接触抵抗
の低減に関する。本発明は、特に受光素子で利用するに
適する。
【0002】
【従来の技術】受光素子の遮断周波数を大きくするに
は、容量の低減のために素子の微細化が必要である。し
かし、素子を微細化すると、オーミックの電極面積も小
さくなり、金属と半導体層との接触抵抗が大きくなる。
その結果、素子の直流抵抗が大きくなり、CR時定数も
大きくなって、遮断周波数は大きくならない。
【0003】このような課題を解決するため従来から、
pn接合の横方向から受光する素子や、基板側から受光
する素子が提案されている。横方向から受光する素子に
ついては、例えば、ボワーズ他、エレクトロニクス・レ
ターズ第22巻第905 頁、1986年 (J.E.Bowers et al., E
lectron.Lett. 22 9051986) に示されている。また、基
板側から受光する素子については、例えば、マキウチ
他、エレクトロニクス・レターズ第24巻第109 頁、1988
年 (M.Makiuchi et al., Electron.Lett. 24 1091988)
に示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、横方向から受
光する素子では、pn接合領域に実際に入射する光はわ
ずかであり、入射損が大きい欠点があった。また、基板
側から受光する素子では、基板を加工してマイクロレン
ズを形成する必要があるなど、製造工程が複雑となる欠
点があった。
【0005】本発明は、以上の課題を解決し、電極面積
が小さくても接触抵抗が小さい半導体素子を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子は、
p型InP層と金属電極との間に、このp型InP層か
ら金属電極に向かって混晶比xがほぼ0.47から0まで段
階的に変化するp型のGax In1-x Asコンタクト層
を備えたことを特徴とする。コンタクト層は、それぞれ
が臨界膜厚程度の厚さで形成された混晶比xの異なる複
数の層を含むことが望ましい。
【0007】
【作用】混晶比xが0.47のGax In1-x Asは、その
格子定数がInPの格子定数と実質的に等しく、InP
上へのエピタキシャル成長が可能である。このような層
をp型InP層上に成長させた後、混晶比xを段階的に
小さくして、エネルギバンドギャップのより小さなIn
As、すなわち混晶比x=0になるように成長させる。
混晶比xを小さくすれば格子定数も変化するが、各層の
膜厚を臨界膜厚程度にしておけば、転位の発生を防ぐこ
とができる。このようにして成長させたInAs層に金
属電極を接続する。InAs層と金属電極との接続によ
り、接触比抵抗を低く抑えることができ、表面キャリア
濃度を高めることができる。
【0008】
【実施例】図1は本発明第一実施例の半導体素子を示す
断面図である。以下の説明において「上」とは、基板に
対する結晶成長の方向をいう。
【0009】この半導体素子は、基板1上に形成された
+ 型InP層2と、このp+ 型InP層2に電気的に
接続される金属電極4とを備える。金属電極4として
は、p側の電極として従来から用いられている材料、例
えばAuZn/Auを用いる。ここで本実施例の特徴と
するところは、p+ 型InP層2と金属電極4との間
に、p+ 型InP層2から金属電極4に向かって混晶比
xがほぼ0.47から0まで段階的に変化するp型のGax
In1-x Asコンタクト層3を備える。このコンタクト
層3は、p+ 型Ga0.47In0.53As層31とp+ 型Ga
x In1-x As層32(x=0.47→0)とにより構成され
る。
【0010】コンタクト層3をp型にする方法として
は、p型不純物をドーピングしながら結晶成長させる方
法や、イオン注入、拡散法などの従来からの方法を用い
ることができる。
【0011】コンタクト層3は、それぞれ臨界膜厚程度
の厚さで形成された混晶比xの異なる複数の層を含む。
混晶比xを小さくすると、それに伴ってGax In1-x
Asのバンドギャップエネルギが小さくなる。具体的に
は、混晶比x=0.47のときのバンドギャップエネルギに
は0.72evであるのに対し、混晶比x=0のInAsでは
0.35eVである。このようにバンドギャップエネルギの小
さな層を本来金属と接触させたい半導体層の上に成長さ
せることにより、接触抵抗を低減できる。
【0012】コンタクト層3の効果を調べるため、比較
例1:半絶縁性InP基板上にp+ 型InP層を成長さ
せたもの、比較例2:半絶縁性InP基板上にp+ 型I
nP層を成長させ、さらに、p+ 型Ga0.47In0.53
s層を成長させたもの、実施例:半絶縁性InP基板上
にp+ 型InP層を成長させ、さらに混晶比xが0.47か
ら0に段階的に変化するp型Gax In1-x As層を成
長させたもののそれぞれについて、AuZn/Auとの
接触比抵抗と、表面キャリア濃度とを測定した。接触比
抵抗については、トランスミッションライン法により行
った。その結果は、 接触比抵抗(Ω・cm2 ) 表面キャリア濃度(cm-3) 比較例1 2.0×10-4 3.7×1018 比較例2 1.5×10-5 3×1019 実施例 1.5×10-6 3×1019 であった。すなわち、接触比抵抗を大幅に低減でき、コ
ンタクト層がない場合に比較して表面キャリア濃度を一
桁程度高めることができた。
【0013】接触比抵抗が低下するのは、表面キャリア
濃度が一桁程度高くなることに加えて、表面層のエネル
ギーバンドギャップが1/3 以下になるので、コンタクト
層と金属電極との接合部でトンネル電流が大きくなるた
めと考えられる。
【0014】図2は本発明の第二実施例を示す断面図で
あり、図3ないし図10はその製造方法を示す。この実施
例は本発明をPIN型の受光素子に実施したものであ
る。
【0015】この受光素子は、半絶縁性InP基板10上
にn+ 型InP層11、n- 型Ga0.47In0.53As層1
2、n- 型InP層13およびp+ 型InP層14がエピタ
キシャルに積層され、p+ 型InP層14の側から光が入
射する構造をもつ。n+ 型InP層11にはAuSn/A
u電極18が接続され、p+ 型InP層14にはp型Gax
In1-x Asコンタクト層15を介してAuZn/Au電
極19が接続される。
【0016】この受光素子の詳細な構造について、その
製造方法により説明する。
【0017】この受光素子を製造するには、まず、図3
に示すように、半絶縁性InP基板10上にn+ 型InP
層11、n- 型Ga0.47In0.53As層12、n- 型InP
層13およびp+ 型InP層14をエピタキシャルに成長さ
せ、さらに、コンタクト層15を成長させる。コンタクト
層15の上にはSiO2 膜16を堆積させる。
【0018】コンタクト層15については、最初にInP
と格子定数が実質的に等しいGaxIn1-x As(x=
0.47) をエピタキシャル成長させ、その後に、混晶比x
を段階的に小さくして、x=0のInAsまで成長させ
る。組成を変化させるとき、転位が生じないように、各
層の膜厚を臨界膜厚程度にする。また、コンタクト層15
をp型にするには、p型不純物をドーピングしながら結
晶成長させてもよく、イオン注入や拡散法を用いてもよ
い。
【0019】n+ 型InP層11ないしコンタクト層15の
結晶成長は、例えば成長圧力76Torrの減圧MOVPEに
より、 成長温度 (℃) ドーパント 膜厚 (μm) n+ 型InP層11 500 S 0.5 n- 型Ga0.47In0.53As層12 600 なし 0.3 n- 型InP層13 600 なし 0.2 p+ 型InP層14 600 Zn 0.1 コンタクト層15 Ga0.47In0.53As 600 Zn 0.03 Gax In1-x As 470 Zn 0.06 x=0.47からx=0 まで9段階 各膜厚は約7nm の条件で行う。
【0020】このようにして得られたエピタキシャル基
板に対して、図4、図5に示すように、二段階のメサエ
ッチングを行う。図4に示した第一段階のメサエッチン
グでは、半絶縁性InP基板10が露出するまでエッチン
グを行い、n+ 型InP層11からSiO2 膜16までの層
を含むメサを形成する。図5に示した第二段階のメサエ
ッチングでは、n+ 型InP層11を露出させ、n- 型G
0.47In0.53As層12からSiO2 膜16までの層を含
むメサを形成する。エッチング剤としては、3HCl+
3 PO3 および5H2 SO4 +H2 2 +H2 Oを用
いる。
【0021】二段のメサが形成された後、図6に示すよ
うに、プラズマ化学気相成長(p−CVD)法により全
面にSiO2 膜17を堆積させる。続いて、図7に示すよ
うに、SiO2 膜17のうちn+ 型InP層11の上面に形
成された部分に窓を開け、AuSn/Au電極18を蒸着
する。また、図8に示すように、コンタクト層15の上の
SiO2 膜16および17に窓を開け、AuZn/Au電極
19を蒸着する。
【0022】電極を蒸着した後、図9、図10に示すよう
に、電極部分を残して素子の表面にポリイミド20を塗布
し、このポリイミド20の上に、それぞれAuSn/Au
電極18、AuZn/Au電極19に接続されるCrAuパ
ッド21、22を形成する。
【0023】以上の実施例では、本発明を受光素子に実
施した例を示したが、InP系の素子であれば、半導体
レーザやトランジスタの場合にも本発明を同様に実施で
き、接触抵抗を低減できる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体素
子は、p型InP層と金属電極との間に、混晶比xが0.
47から0まで段階的に変化するp型のGax In1-x
sコンタクト層を設けることにより、p型InP層と金
属電極との直接接続の場合に比べて接触抵抗を約二桁低
減できる。したがって、素子を微細化してもCR時定数
の増加を抑えることができ、遮断周波数を大きくできる
効果がある。本発明は、特に受光素子の入射側の構造に
利用して特に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明第一実施例の半導体素子を示す断面
図。
【図2】 本発明の第二実施例を示す断面図。
【図3】 第二実施例の製造方法を示す図であり、結晶
成長工程を示す図。
【図4】 第二実施例の製造方法を示す図であり、第一
段階のメサエッチング工程を示す図。
【図5】 第二実施例の製造方法を示す図であり、第二
段階のメサエッチングを示す図。
【図6】 第二実施例の製造方法を示す図であり、p−
CVDによるSiO2膜形成工程を示す図。
【図7】 第二実施例の製造方法を示す図であり、n+
電極蒸着工程を示す図。
【図8】 第二実施例の製造方法を示す図であり、p+
電極蒸着工程を示す図。
【図9】 第二実施例の製造方法を示す図であり、ポリ
イミド塗布工程を示す図。
【図10】 第二実施例の製造方法を示す図であり、電極
パッド形成工程を示す図。
【符号の説明】
1 基板 2 p+ 型InP層 3 コンタクト層 31 p+ 型Ga0.47In0.53As層 32 p+ 型Gax In1-x As層 4 金属電極 10 半絶縁性InP基板 11 n+ 型InP層 12 n- 型Ga0.47In0.53As層 13 n- 型InP層 14 p+ 型InP層 15 コンタクト層 16、17 SiO2 膜 18 AuSn/Au電極 19 AuZn/Au電極 20 ポリイミド 21、22 CrAuパッド

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p型InP層と、このp型InP層に電
    気的に接続される金属電極と、前記p型InP層と前記
    金属電極との間に設けられこれらの間の接触抵抗を削減
    するコンタクト層とを備えた半導体素子において、 前記コンタクト層は、前記p型InP層から前記金属電
    極に向かって混晶比xがほぼ0.47から0まで段階的に変
    化するp型のGax In1-x Asにより形成されたこと
    を特徴とする半導体素子。
  2. 【請求項2】 コンタクト層は、それぞれが臨界膜厚程
    度の厚さで形成された混晶比xの異なる複数の層を含む
    請求項1記載の半導体素子。
  3. 【請求項3】 前記半導体素子は受光素子であり、前記
    p型InP層はその受光素子の光入射側の層である請求
    項1または2記載の半導体素子。
JP3045991A 1991-02-19 1991-02-19 半導体素子 Expired - Fee Related JP2694260B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3045991A JP2694260B2 (ja) 1991-02-19 1991-02-19 半導体素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3045991A JP2694260B2 (ja) 1991-02-19 1991-02-19 半導体素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0715026A JPH0715026A (ja) 1995-01-17
JP2694260B2 true JP2694260B2 (ja) 1997-12-24

Family

ID=12734603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3045991A Expired - Fee Related JP2694260B2 (ja) 1991-02-19 1991-02-19 半導体素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2694260B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3298436B2 (ja) * 1996-12-26 2002-07-02 松下電器産業株式会社 半導体装置
JP5195463B2 (ja) * 2009-01-27 2013-05-08 日本電気株式会社 半導体受光素子およびその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6262566A (ja) * 1985-09-12 1987-03-19 Fujitsu Ltd 光半導体装置
JPH02199825A (ja) * 1989-01-27 1990-08-08 Nec Corp 電極の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0715026A (ja) 1995-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2817995B2 (ja) ▲iii▼―▲v▼族化合物半導体ヘテロ構造基板および▲iii▼―▲v▼族化合物ヘテロ構造半導体装置
KR930009595B1 (ko) 반도체집적회로장치의 제조방법
JPH03293780A (ja) 半導体受光素子
US5952672A (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JPS62122183A (ja) 半導体装置
JP3086748B2 (ja) 高電子移動度トランジスタ
JP3177951B2 (ja) 電界効果トランジスタおよびその製造方法
JP4765211B2 (ja) pin型受光素子
JPS6058686A (ja) 光検出器及びその製造方法
US6784064B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and method of making heterojunction bipolar transistor
Takenaka et al. Diffusion layers formed in Si substrates during the epitaxial growth of BP and application to devices
JP2694260B2 (ja) 半導体素子
JP3843884B2 (ja) バイポーラトランジスタの製造方法
JP3368449B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPS61226973A (ja) アバランシエホトダイオ−ド
JPH0793428B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3211227B2 (ja) GaAs層の表面安定化方法、GaAs半導体装置の製造方法および半導体層の形成方法
JPH06333832A (ja) 化合物半導体薄膜の製造方法
JPH08264558A (ja) 化合物半導体装置とその製造方法
JPH06177487A (ja) 高抵抗埋込層の製造方法
JP2592929B2 (ja) 光電子集積回路の製造方法
JPH0577173B2 (ja)
JP2798927B2 (ja) 半導体受光装置及びその製造方法
JPH02306668A (ja) 量子細線を有する半導体装置及びその製造方法
JPS60227477A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080912

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees