JP2757915B2 - Ii−vi族半導体デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Ii−vi族半導体デバイス及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として半導体レ
ーザ,光検出素子,MISFET,HEMT等として適
用されると共に、IB金属及びII−VI族半導体から成る
高抵抗層を有するII−VI族半導体デバイス及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のII−VI族半導体デバイス
の一例である半導体レーザにおける電流狭窄構造に関連
する技術としては、例えば1991年刊行の[APPL
EDPHYSICS LETTER/第59巻の127
2頁]に記載されているように、半導体素材にポリイミ
ドを用いて利得導波型レーザを構成したものが挙げられ
る。又、その他の関連技術としては、1994年刊行の
[ELECTRONICS LETTERS/第30巻
の568頁]や同年刊行の[APPLED PHYSI
CS LETTER/第63巻の2315頁]に記載さ
れているように、キャップ層やクラッド層をストライプ
状にエッチング除去し、そこに高抵抗材料やZnSを埋
め込んで電流狭窄構造を形成することによって埋め込み
型半導体レーザを構成したものが挙げられる。
【0003】因みに、半導体レーザに関連する構造的技
術の別例としては、例えば特開昭63−166284号
公報に開示された半導体レーザ装置及びその製造方法等
が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した利得導波型レ
ーザの場合、活性層付近で電流が広がるため、電流狭窄
構造として電流の狭窄を充分に計り得ないという問題が
ある。
【0005】又、埋め込み型半導体レーザの場合には、
半導体レーザ部をエッチングして埋め込むため、工程数
が多くなる上、マスクの正確な目合わせが必要であり、
量産化が難しいという問題がある。
【0006】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、電流の狭窄を充分
に計り得るII−VI族半導体を含む電流狭窄構造の高抵抗
層を有するII−VI族半導体デバイスとそれを少ない工程
数で簡便に作製し得る製造方法とを提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、II−VI
族半導体及びIB金属であるCu,Ag,Auのうちの
少なくとも一つが接触・合金化されて成る高抵抗層を有
して所用の回路として作製されたII−VI族半導体デバイ
スが得られる。
【0008】又、本発明によれば、上記II−VI族半導体
デバイスに属される半導体レーザであって、高抵抗層が
電流狭窄構造を成すように設けられた半導体レーザが得
られる。
【0009】一方、本発明によれば、II−VI族半導体結
晶にIB金属であるCu,Ag,Auのうちの少なくと
も一つを接触・合金化して高抵抗層を形成してII−VI族
半導体デバイスと成す高抵抗層形成工程と、II−VI族半
導体デバイスに所用の回路を電極形成により設ける回路
形成工程とを含むII−VI族半導体デバイスの製造方法が
得られる。
【0010】更に、本発明によれば、II−VI族半導体デ
バイスの製造方法の適用により得られる半導体レーザの
製造方法であって、高抵抗層形成工程では、高抵抗層を
電流狭窄構造を成すように形成する半導体レーザの製造
方法が得られる。
【0011】
【作用】一般にII−VI族半導体結晶及びIB金属(C
u,Ag,Au)は反応性に富み、低温の熱処理で容易
に合金化する。本発明のII−VI族半導体デバイスが有す
る合金化された高抵抗層には、多数の格子欠陥が形成さ
れるために高抵抗となる。この高抵抗層が形成される領
域は、IB金属が拡散される領域に限られるため、IB
金属をパターン形成することによって任意のパターンで
高抵抗層領域を形成できる。IB金属のII−VI族半導体
に対する反応性は、Cuが最も強く、Ag,Auの順で
小さくなるため、II−VI族半導体デバイスとしての種類
及びその製造工程で必要とされる温度に適じてCu,A
g,Auの使い分けができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明のII
−VI族半導体デバイス及びその製造方法について、図面
を参照して詳細に説明する。
【0013】最初に、本発明のII−VI族半導体デバイス
の概要について簡単に説明する。このII−VI族半導体デ
バイスは、II−VI族半導体及びIB金属であるCu,A
g,Auのうちの少なくとも一つが接触・合金化されて
成る高抵抗層を有して所用の回路として作製されたもの
である。ここでのII−VI族半導体デバイスの一例として
半導体レーザが挙げられるが、半導体レーザでは高抵抗
層が電流狭窄構造を成すように設けられたものとなる。
【0014】このようなII−VI族半導体デバイスを製造
する場合、その製造方法としては、II−VI族半導体結晶
にIB金属であるCu,Ag,Auのうちの少なくとも
一つを接触・合金化して高抵抗層を形成してII−VI族半
導体デバイスと成す高抵抗層形成工程と、II−VI族半導
体デバイスに所用の回路を電極形成により設ける回路形
成工程とを実施すれば良い。又、特にII−VI族半導体デ
バイスとして半導体レーザを製造する場合、その製造方
法としては、高抵抗層形成工程で高抵抗層を電流狭窄構
造を成すように形成すれば良い。
【0015】そこで、以下は幾つかの実施例を挙げ、II
−VI族半導体デバイスの製造方法を具体的に説明する。
【0016】[実施例1]実施例1では、II−VI族半導
体デバイスとして電子デバイスであるMISFETを製
造した。図1は、本発明の実施例1に係る電子デバイス
であるMISFETの製造方法を説明するために示した
もので、同図(a)はその製造工程の前期工程における
側面断面図に関するもの,同図(b)はその製造工程の
中期工程における側面断面図に関するもの,同図(c)
はその製造工程の後期工程における側面断面図に関する
ものである。
【0017】ここでは、先ず図1(a)に示されるよう
に、MBE法によりi−GaAs基板1上に厚さ2μm
のi−ZnSe層2と、厚さ200nmのn−ZnSe
層3とをこの順でエピタキシャル成長させて設けた後、
真空蒸着によりn−ZnSe層3上に厚さ30nmのC
uを蒸着してからフォトリソグラフィ技術により幅1.
5μmのCu層4を形成した。
【0018】次に、高抵抗層形成工程として、このウェ
ハを窒素雰囲気中200℃の温度条件下でアニールする
ことにより、n−ZnSe層3上にあったCu層4を拡
散させ、図1(b)に示されるように、n−ZnSe層
3中に高抵抗層5を埋設形成した。
【0019】更に、回路形成工程として、高抵抗層5上
を含むn−ZnSe層3上に金を蒸着して図1(c)に
示されるように、ドレイン電極6,ゲート電極7,及び
ソース電極8を形成してMISFETを作製した。
【0020】このMISFETでは、ドレイン電極6及
びソース電極8の間に電圧を印加すると電流が流れ、ゲ
ート電極7の電圧が変化されることにより、その電流変
化によるFET動作が得られる。
【0021】尚、この実施例1では、電子デバイスとし
てMISFETを作製する場合を説明したが、HEMT
等の半導体デバイスであっても同様に作製できる。又、
実施例1では、各層を成す半導体素材としてZnSeを
用いた場合を説明したが、これに代えて例えばZnSS
e,MgZnSSe等を用いたり、或いはInP基板上
に対してZnCdSe等を用いて層構成するようにして
も良い。更に、実施例1ではIB金属材料としてCuを
用いた場合を説明したが、これに限らず更にAg,Au
の少なくとも一つを加えて合金化したり、或いはCuに
Ag,Auを代用しても良い。
【0022】[実施例2]実施例2では、II−VI族半導
体デバイスとして光検出素子を製造した。図2は、本発
明の実施例2に係る光検出素子の製造方法を説明するた
めに示したもので、同図(a)はその製造工程の前期工
程における側面断面図に関するもの,同図(b)はその
製造工程の中期工程における側面断面図に関するもの,
同図(c)はその製造工程の後期工程における側面断面
図に関するものである。
【0023】ここでは、先ず図2(a)に示されるよう
に、MBE法によりp−GaAs基板9上にキャリア密
度が1×1018/cm3 で厚さが1μmのp−ZnSe
層10と、キャリア密度が5×1015/cm3 で厚さが
3μmのp- −ZnSe層11と、キャリア密度が1×
1018/cm3 で厚さが1μmのn−ZnSe層12と
をこの順でエピタキシャル成長させて設けた後、真空蒸
着法によりn−ZnSe層12上にAgを蒸着してから
フォトリソグラフィ技術により内径300μmの窓を有
するAg層13をパターン形成した。
【0024】次に、高抵抗層形成工程として、このウェ
ハを窒素雰囲気中350℃の温度条件下でアニールする
ことにより、n−ZnSe層12上にあったAg層13
を拡散させ、図2(b)に示されるように、n−ZnS
e層12中に高抵抗層14を埋設形成した。
【0025】更に、図2(c)に示されるように、回路
形成工程として、高抵抗層14上を含むn−ZnSe層
12上には内径250μmの窓を有するAu電極15
を,p−GaAs基板9の裏面上にはAuGe電極16
をそれぞれ形成して光検出素子を作製した。
【0026】この光検出素子では、逆バイアス電圧を印
加して光を入力すると電流が容易に流れ、暗電流の少な
い光検出素子が得られる。
【0027】尚、この実施例2では、各層を成す半導体
素材としてZnSeを用いた場合を説明したが、これに
代えてZnSSe,MgZnSSe等を用いたり、或い
はInP基板上に対してZnCdSe等を用いて層構成
するようにしても良い。又、IB金属材料としてAgを
用いた場合を説明したが、これに限らず更にCu,Au
の少なくとも一つを加えて合金化したり、或いはAgに
Cu,Auを代用しても良い。
【0028】[実施例3]実施例3では、II−VI族半導
体デバイスとして半導体レーザを製造した。図3は、本
発明の実施例3に係る半導体レーザの製造方法を説明す
るために示したもので、同図(a)はその製造工程の前
期工程における側面断面図に関するもの,同図(b)は
その製造工程の後期工程における側面断面図に関するも
のである。
【0029】ここでは、先ず図3(a)に示されるよう
に、MBE法によりn−GaAs基板17上に塩素濃度
が5×1017で厚さが1.5μmの塩素ドープZn0.
92Mg0.08S0.12Se0.88から成るn型
クラッド層18と、厚さが0.1μmのZnSeから成
る活性層19と、窒素濃度が1×1017で厚さが1μm
の窒素ドープZn0.92Mg0.08S0.12Se
0.88から成るp型クラッド層20と、窒素濃度が1
×1018で厚さが0.05μmの窒素ドープZnSeT
eから成るコンタクト層21とをこの順でエピタキシャ
ル成長させて設けた後、真空蒸着法によりコンタクト層
21上に厚さ200nmのCuを蒸着してからストライ
プ状にエッチングしてCu層22をパターン形成し、更
にCu層22を含むコンタクト層21上にAuを蒸着し
てAu電極23を形成した。
【0030】次に、高抵抗層形成工程として、このウェ
ハを窒素雰囲気中200℃の温度条件下でアニールする
ことにより、コンタクト層21上にあったCu層22を
コンタクト層21中及びp型クラッド層20中に拡散さ
せて高抵抗化し、図3(b)に示されるように、コンタ
クト層21中及びp型クラッド層20中には高抵抗層2
4を電流狭窄構造を成すように埋設形成した。又、この
ときに平行して回路形成工程として、n−GaAs基板
17の裏面上にはInを蒸着してIn電極25を形成し
て半導体レーザを作製した。
【0031】この半導体レーザでは、電流の供給に際し
て電流20mAで発振し、横モードを制御したレーザ光
が得られる。
【0032】因みに、温度条件200℃のアニールでは
Cu層22のみが拡散してAu電極23は拡散しないた
め、Cu層22に接した領域のみが高抵抗となる。又、
Au電極23の形成にはマスクの目合わせは必要なく、
容易にして簡便に半導体レーザが得られる。更に、高抵
抗層24の深さは蒸着するCu層22の厚さにより制御
することができる。
【0033】尚、この実施例3では、レーザ材料として
ZnMgSSe系のものを用いた場合を説明したが、こ
れに限らずZnMgCdSe系等の他のII−VI族半導体
材料系のものを用いても良い。又、実施例3では、基板
としてn型GaAsを用いた場合を説明したが、p型G
aAs基板を用いたレーザやZnSe基板等の他の材料
による基板を用いても良い。更に、IB金属材料として
Cuを用いると共に、電極材料にAuを用いた場合を説
明したが、これに限らず更にCuやAuに対して他のI
B金属(CuではAgやAuであり、AuではCuやA
g)の少なくとも一つを加えて合金化したり、或いはC
uやAuにそれぞれ他のIB金属(CuではAgやAu
であり、AuではCuやAg)を代用しても良い。
【0034】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明によれば、電
流の狭窄を充分に計り得るII−VI族半導体を含む電流狭
窄構造の高抵抗層を有するII−VI族半導体デバイスを少
ない工程数で簡便に作製し得るようになる。特に、II−
VI族半導体デバイスとして半導体レーザを製造する場合
には、電極形成にマスクの目合わせが不要となる上、高
抵抗層の深さを蒸着するIB金属層の厚さで制御できる
ため、容易にして簡便に作製可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る電子デバイスであるM
ISFETの製造方法を説明するために示したもので、
(a)はその製造工程の前期工程における側面断面図に
関するもの,(b)はその製造工程の中期工程における
側面断面図に関するもの,(c)はその製造工程の後期
工程における側面断面図に関するものである。
【図2】本発明の実施例2に係る光検出素子の製造方法
を説明するために示したもので、(a)はその製造工程
の前期工程における側面断面図に関するもの,(b)は
その製造工程の中期工程における側面断面図に関するも
の,(c)はその製造工程の後期工程における側面断面
図に関するものである。
【図3】本発明の実施例3に係る半導体レーザの製造方
法を説明するために示したもので、(a)はその製造工
程の前期工程における側面断面図に関するもの,(b)
はその製造工程の後期工程における側面断面図に関する
ものである。
【符号の説明】
1 i−GaAs基板 2 i−ZnSe層 3,12 n−ZnSe層 4,22 Cu層 5,14,24 高抵抗層 6 ドレイン電極 7 ゲート電極 8 ソース電極 9 p−GaAs基板 10 p−ZnSe層 11 p- −ZnSe層 13 Ag層 15,23 Au電極 16 AuGe電極 17 n−GaAs基板 18 nクラッド層 19 活性層 20 pクラッド層 21 pコンタクト層 25 In電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−8461(JP,A) 特開 平7−7220(JP,A) 特開 昭58−128743(JP,A) 特開 昭55−128824(JP,A) 特開 昭48−47768(JP,A) 特開 平8−222804(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 H01L 21/322 H01L 33/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 II−VI族半導体及びIB金属であるC
    u,Ag,Auのうちの少なくとも一つが接触・合金化
    されて成る高抵抗層を有して所用の回路として作製され
    たことを特徴とするII−VI族半導体デバイス。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のII−VI族半導体デバイス
    に属される半導体レーザであって、前記高抵抗層が電流
    狭窄構造を成すように設けられたことを特徴とする半導
    体レーザ。
  3. 【請求項3】 II−VI族半導体結晶にIB金属であるC
    u,Ag,Auのうちの少なくとも一つを接触・合金化
    して高抵抗層を形成してII−VI族半導体デバイスと成す
    高抵抗層形成工程と、前記II−VI族半導体デバイスに所
    用の回路を電極形成により設ける回路形成工程とを含む
    ことを特徴とするII−VI族半導体デバイスの製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のII−VI族半導体デバイス
    の製造方法の適用により得られる半導体レーザの製造方
    法であって、前記高抵抗層形成工程では、前記高抵抗層
    を電流狭窄構造を成すように形成することを特徴とする
    半導体レーザの製造方法。
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