JP2781097B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置及びその製
造方法に関し、特に異種導電性接合界面を有するIII −
V族化合物半導体装置及びその作製方法に関するもので
ある。
造方法に関し、特に異種導電性接合界面を有するIII −
V族化合物半導体装置及びその作製方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図5は例えば三菱電機技報Vol.62,No.11
(1988)pp28-31 に示された従来の異種導電性接合界面を
有するIII −V族化合物半導体装置の一例であるレーザ
ダイオード構造を示す断面図であり、図において、1は
その上にAlGaAs第1クラッド層2が形成されたn
−GaAs基板、3はp−AlGaAs活性層であり、
その上側にはp−AlGaAs第2クラッド層4が形成
されており、活性層3は該活性層3よりも屈折率の低い
上下2つのクラッド層により挟まれたものとなってい
る。また上記p−AlGaAs第2クラッド層4はその
上方においてストライプ状のリッジ形状を有するように
形成されており、リッジ形状の両側にはp−GaAsバ
ッファ層5及びn−GaAsブロック層6が埋め込み配
置されている。7はストライプ状の正電極8をオーミッ
ク接続させるためのp−GaAsコンタクト層である。
なお、上記p−GaAsバッファ層5は、p−AlGa
As第2クラッド層4の再成長端面が直接n−GaAs
ブロック層6に接触しないように導電型を徐々に変化さ
せ、電流ブロック特性を向上させる役割を果たす。また
9はn−GaAs基板1に設けられた負電極である。n
型,p型不純物はセレン(Se)及び亜鉛(Zn)が用
いられているものとする。
(1988)pp28-31 に示された従来の異種導電性接合界面を
有するIII −V族化合物半導体装置の一例であるレーザ
ダイオード構造を示す断面図であり、図において、1は
その上にAlGaAs第1クラッド層2が形成されたn
−GaAs基板、3はp−AlGaAs活性層であり、
その上側にはp−AlGaAs第2クラッド層4が形成
されており、活性層3は該活性層3よりも屈折率の低い
上下2つのクラッド層により挟まれたものとなってい
る。また上記p−AlGaAs第2クラッド層4はその
上方においてストライプ状のリッジ形状を有するように
形成されており、リッジ形状の両側にはp−GaAsバ
ッファ層5及びn−GaAsブロック層6が埋め込み配
置されている。7はストライプ状の正電極8をオーミッ
ク接続させるためのp−GaAsコンタクト層である。
なお、上記p−GaAsバッファ層5は、p−AlGa
As第2クラッド層4の再成長端面が直接n−GaAs
ブロック層6に接触しないように導電型を徐々に変化さ
せ、電流ブロック特性を向上させる役割を果たす。また
9はn−GaAs基板1に設けられた負電極である。n
型,p型不純物はセレン(Se)及び亜鉛(Zn)が用
いられているものとする。
【0003】次に動作について説明する。以上のように
構成されたレーザダイオードの正,負電極8,9にそれ
ぞれ正,負電圧を印加して、p−AlGaAs活性層3
とAlGaAs第1クラッド層2とによるPN接合を順
方向にバイアスすると、両側のクラッド層2,4からp
−AlGaAs活性層3へ高濃度の電子と正孔が注入さ
れる。この注入されたキャリアはAlGaAs第1クラ
ッド層2/p−AlGaAs活性層3/p−AlGaA
s第2クラッド層4におけるヘテロ接合界面におけるバ
リアによって閉じ込められ、活性層3でのみ効率よく再
結合される。そしてキャリアの再結合のために発生した
光の大部分は活性層3とその両側のクラッド層2,4と
の屈折率の差によって活性層3中に閉じ込められる。こ
のとき、発光領域はブロック層6による電流狭窄作用に
より活性層3の中央部分にのみに限定される。
構成されたレーザダイオードの正,負電極8,9にそれ
ぞれ正,負電圧を印加して、p−AlGaAs活性層3
とAlGaAs第1クラッド層2とによるPN接合を順
方向にバイアスすると、両側のクラッド層2,4からp
−AlGaAs活性層3へ高濃度の電子と正孔が注入さ
れる。この注入されたキャリアはAlGaAs第1クラ
ッド層2/p−AlGaAs活性層3/p−AlGaA
s第2クラッド層4におけるヘテロ接合界面におけるバ
リアによって閉じ込められ、活性層3でのみ効率よく再
結合される。そしてキャリアの再結合のために発生した
光の大部分は活性層3とその両側のクラッド層2,4と
の屈折率の差によって活性層3中に閉じ込められる。こ
のとき、発光領域はブロック層6による電流狭窄作用に
より活性層3の中央部分にのみに限定される。
【0004】次に以上のように構成されたレーザダイオ
ードの活性層3付近のセレン(Se)及び亜鉛(Zn)
のSIMSプロファイルを図6に、また図7にn型及び
p型キャリア濃度プロファイルを示す。図5に示すよう
なレーザダイオードはエピタキシャル成長法を用いて形
成され、AlGaAs第1クラッド層2を形成する際
に、n型不純物としてSeを1017cm-3レベル以上添加
し、GaとAsによる結晶形成に注目した場合、以下の
反応により、
ードの活性層3付近のセレン(Se)及び亜鉛(Zn)
のSIMSプロファイルを図6に、また図7にn型及び
p型キャリア濃度プロファイルを示す。図5に示すよう
なレーザダイオードはエピタキシャル成長法を用いて形
成され、AlGaAs第1クラッド層2を形成する際
に、n型不純物としてSeを1017cm-3レベル以上添加
し、GaとAsによる結晶形成に注目した場合、以下の
反応により、
【0005】
【化1】
【0006】本来Asが配置されるべき空孔(Vacancy)
VAsにセレンが配置され、n型として振る舞う。
VAsにセレンが配置され、n型として振る舞う。
【0007】一方、AlGaAs第1クラッド層2、及
びp−AlGaAs活性層3を形成する際に、p型不純
物としてZnを1017cm-3レベル以上添加し、同様にG
aとAsによる結晶配置に注目した場合、以下の反応に
より、
びp−AlGaAs活性層3を形成する際に、p型不純
物としてZnを1017cm-3レベル以上添加し、同様にG
aとAsによる結晶配置に注目した場合、以下の反応に
より、
【0008】
【化2】
【0009】本来Gaが配置されるべき空孔VGaに亜鉛
が配置され、p型として振る舞う。以上のようにしてP
N接合を作成するためにSe及びZnはともに1017cm
-3レベル以上の添加を行っているため、どうしてもPN
接合界面部分において相互拡散がおこり、PN接合面に
おけるキャリア濃度の急峻性が悪くなっていた。なお図
6及び図7において、(a.u.)は任意単位を意味す
る。
が配置され、p型として振る舞う。以上のようにしてP
N接合を作成するためにSe及びZnはともに1017cm
-3レベル以上の添加を行っているため、どうしてもPN
接合界面部分において相互拡散がおこり、PN接合面に
おけるキャリア濃度の急峻性が悪くなっていた。なお図
6及び図7において、(a.u.)は任意単位を意味す
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の異種導電性接合
界面を有するIII −V族化合物半導体装置は以上のよう
に構成されているので、ドーピングプロファイルの急峻
性,制御性が悪く、デバイス完成後の初期性能及び信頼
性が悪いなどの問題点があった。
界面を有するIII −V族化合物半導体装置は以上のよう
に構成されているので、ドーピングプロファイルの急峻
性,制御性が悪く、デバイス完成後の初期性能及び信頼
性が悪いなどの問題点があった。
【0011】そこで上記PN接合面のキャリア濃度の急
峻性を改善するものとして、例えば特開昭60−167417号
公報に示されるように、III 族とV族の成分比を変える
ことでノンドープにて半導体層のp,n型を制御した
り、特開平2-203520号公報,特開平3-4517号公報に示さ
れるように、III 族元素を含むガスとしてトリメチルガ
リウムを、またV族元素を含むガスとしてアルシンを用
いて気相成長法を行い、これらガスの供給比を制御して
カーボン原子をGa原子と結合させて取り込み、カーボ
ン原子をP型不純物として作用させることでキャリアプ
ロファイルを形成したり、また、特開昭63−143810号公
報に示されるように、III 族元素を含むガスとしてトリ
メチルガリウムを用い、V族元素を含むガスとしてアル
シン及びセレンを用いて気相成長を行い、カーボン原子
の取り込みによりP型領域を形成するとともに、As及
びセレンにより所望のキャリア濃度を有するN型領域を
形成してPN接合を形成するようにしたものがある。
峻性を改善するものとして、例えば特開昭60−167417号
公報に示されるように、III 族とV族の成分比を変える
ことでノンドープにて半導体層のp,n型を制御した
り、特開平2-203520号公報,特開平3-4517号公報に示さ
れるように、III 族元素を含むガスとしてトリメチルガ
リウムを、またV族元素を含むガスとしてアルシンを用
いて気相成長法を行い、これらガスの供給比を制御して
カーボン原子をGa原子と結合させて取り込み、カーボ
ン原子をP型不純物として作用させることでキャリアプ
ロファイルを形成したり、また、特開昭63−143810号公
報に示されるように、III 族元素を含むガスとしてトリ
メチルガリウムを用い、V族元素を含むガスとしてアル
シン及びセレンを用いて気相成長を行い、カーボン原子
の取り込みによりP型領域を形成するとともに、As及
びセレンにより所望のキャリア濃度を有するN型領域を
形成してPN接合を形成するようにしたものがある。
【0012】しかしながら上述したような方法では、導
電型を制御するために、III ,V族元素を供給するガス
の濃度比を変化させる等、成長条件を大幅に変更する必
要があり、PN接合面における結晶状態が良好でなかっ
たり、成長条件の変更時に基板の成長面において、空孔
がカーボンで充填されずにそのまま残ったりする等して
デバイスの特性が低下し、初期性能及び信頼性が充分で
ないという問題点があった。
電型を制御するために、III ,V族元素を供給するガス
の濃度比を変化させる等、成長条件を大幅に変更する必
要があり、PN接合面における結晶状態が良好でなかっ
たり、成長条件の変更時に基板の成長面において、空孔
がカーボンで充填されずにそのまま残ったりする等して
デバイスの特性が低下し、初期性能及び信頼性が充分で
ないという問題点があった。
【0013】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、急峻かつ精密に制御されたドー
ピングプロファイルを有するとともに、PN接合面にお
ける結晶成長が良好で、初期性能及び信頼性に優れたII
I −V族化合物半導体装置及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
ためになされたもので、急峻かつ精密に制御されたドー
ピングプロファイルを有するとともに、PN接合面にお
ける結晶成長が良好で、初期性能及び信頼性に優れたII
I −V族化合物半導体装置及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、半導体基板と、この半導体基板上に配設されN型
ドーパントとしてのカーボンおよびこのカーボンよりも
少ない量のVI族元素を含むIII −V族化合物半導体か
らなるN型半導体層と、このN型半導体層と異種導電性
接合面を介してN型半導体層上に配設されP型ドーパン
トとしてのカーボンを含むIII −V族化合物半導体から
なるP型半導体層と、を備えたものである。 さらに、V
I族元素をセレン、硫黄またはテルルとしたものであ
る。 さらに、III −V族化合物半導体をAl x Ga
1 - x As(0≦x<1)としたも のである。
置は、半導体基板と、この半導体基板上に配設されN型
ドーパントとしてのカーボンおよびこのカーボンよりも
少ない量のVI族元素を含むIII −V族化合物半導体か
らなるN型半導体層と、このN型半導体層と異種導電性
接合面を介してN型半導体層上に配設されP型ドーパン
トとしてのカーボンを含むIII −V族化合物半導体から
なるP型半導体層と、を備えたものである。 さらに、V
I族元素をセレン、硫黄またはテルルとしたものであ
る。 さらに、III −V族化合物半導体をAl x Ga
1 - x As(0≦x<1)としたも のである。
【0015】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、III 族元素を含む原料ガス、V族元素を含む原料ガ
スおよびP型ドーパントとしてのカーボンを供給し、半
導体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半導体の
P型半導体層を形成する工程と、P型半導体層を形成す
る工程と相互に連続する工程であって、III 族元素を含
む原料ガス、V族元素を含む原料ガス、N型ドーパント
としてのカーボン及びこのカーボンよりも少ない量のV
I族元素を含むガスを供給し、半導体基板上に気相成長
によりIII −V族化合物半導体からなるN型の半導体層
を形成する工程と、を含むものである。 さらに、VI族
元素をセレン、硫黄またはテルルとしたものである。 さ
らに、III 族元素をガリウムかまたはガリウムとアルミ
ニウムの両方とし、V族元素をヒ素としたものである。
は、III 族元素を含む原料ガス、V族元素を含む原料ガ
スおよびP型ドーパントとしてのカーボンを供給し、半
導体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半導体の
P型半導体層を形成する工程と、P型半導体層を形成す
る工程と相互に連続する工程であって、III 族元素を含
む原料ガス、V族元素を含む原料ガス、N型ドーパント
としてのカーボン及びこのカーボンよりも少ない量のV
I族元素を含むガスを供給し、半導体基板上に気相成長
によりIII −V族化合物半導体からなるN型の半導体層
を形成する工程と、を含むものである。 さらに、VI族
元素をセレン、硫黄またはテルルとしたものである。 さ
らに、III 族元素をガリウムかまたはガリウムとアルミ
ニウムの両方とし、V族元素をヒ素としたものである。
【0016】
【作用】この発明においては、N型ドーパントとしての
カーボンおよびこのカーボンよりも少ない量のVI族元
素を含むIII −V族化合物半導体からなるN型半導体層
と、このN型半導体層と異種導電性接合面を介してN型
半導体層上に配設されP型ドーパントとしてのカーボン
を含むIII −V族化合物半導体からなるP型半導体層
と、を備えたので、異種導電性接合面でのキャリアプロ
ファイルが急峻になる。 また、III 族元素を含む原料ガ
ス、V族元素を含む原料ガスおよびP型ドーパントとし
てのカーボンを供給し、半導体基板上に気相成長により
III −V族化合物半導体のP型半導体層を形成する工程
と、P型半導体層を形成する工程と相互に連続する工程
であって、III 族元素を含む原料ガス、V族元素を含む
原料ガス、N型ドーパントとしてのカーボン及びこのカ
ーボンよりも少ない量のVI族元素を含むガスを供給
し、半導体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半
導体からなるN型の半導体層を形成する工程と、を含む
もので、接合界面における相互拡散が少なく、キャリア
プロファイルを急峻にできる。
カーボンおよびこのカーボンよりも少ない量のVI族元
素を含むIII −V族化合物半導体からなるN型半導体層
と、このN型半導体層と異種導電性接合面を介してN型
半導体層上に配設されP型ドーパントとしてのカーボン
を含むIII −V族化合物半導体からなるP型半導体層
と、を備えたので、異種導電性接合面でのキャリアプロ
ファイルが急峻になる。 また、III 族元素を含む原料ガ
ス、V族元素を含む原料ガスおよびP型ドーパントとし
てのカーボンを供給し、半導体基板上に気相成長により
III −V族化合物半導体のP型半導体層を形成する工程
と、P型半導体層を形成する工程と相互に連続する工程
であって、III 族元素を含む原料ガス、V族元素を含む
原料ガス、N型ドーパントとしてのカーボン及びこのカ
ーボンよりも少ない量のVI族元素を含むガスを供給
し、半導体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半
導体からなるN型の半導体層を形成する工程と、を含む
もので、接合界面における相互拡散が少なく、キャリア
プロファイルを急峻にできる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の一実施例による半導体装置
の製造方法を図について説明する。図1は例えばPN接
合面を有するレーザダイオードの活性層近傍の結晶成長
を説明するための図であり、図1(a) は活性層近傍の層
構造を示し、図1(b) 〜(d) は各成長工程における分子
模型を示す図であり、説明を簡単にするためIII 族原子
としてGaを、またV族原子としてAsを用い、Alは
省略している。また図2はレーサダイオードの活性層近
傍の構造に対する構成元素のSIMSプロファイルであ
る。また図3はn型及びp型キャリア濃度プロファイル
を示す。ここでは微量添加するn型不純物としてSeを
用いた。
の製造方法を図について説明する。図1は例えばPN接
合面を有するレーザダイオードの活性層近傍の結晶成長
を説明するための図であり、図1(a) は活性層近傍の層
構造を示し、図1(b) 〜(d) は各成長工程における分子
模型を示す図であり、説明を簡単にするためIII 族原子
としてGaを、またV族原子としてAsを用い、Alは
省略している。また図2はレーサダイオードの活性層近
傍の構造に対する構成元素のSIMSプロファイルであ
る。また図3はn型及びp型キャリア濃度プロファイル
を示す。ここでは微量添加するn型不純物としてSeを
用いた。
【0018】以下製造方法について詳述すると、まず、
図1(a) のn−AlGaAs第1クラッド層20を形成
する際には、III 族材料としてトリメチルアルミニウム
及びトリメチルガリウムを、またV族材料としてアルシ
ンを用い、さらにN型不純物として水素化セレン(H 2
Se)ガス等を用いてセレンを1×1016cm-3添加し、
またトリメチルヒ素(TMAs)ガスや四塩化炭素(C
Cl 4 )ガス等を用いてカーボンを2×1017cm-3供給
し、圧力100Torr,成長温度800°の条件下で
気相成長を行うと以下の反応式により、
図1(a) のn−AlGaAs第1クラッド層20を形成
する際には、III 族材料としてトリメチルアルミニウム
及びトリメチルガリウムを、またV族材料としてアルシ
ンを用い、さらにN型不純物として水素化セレン(H 2
Se)ガス等を用いてセレンを1×1016cm-3添加し、
またトリメチルヒ素(TMAs)ガスや四塩化炭素(C
Cl 4 )ガス等を用いてカーボンを2×1017cm-3供給
し、圧力100Torr,成長温度800°の条件下で
気相成長を行うと以下の反応式により、
【0019】
【化3】
【0020】本来V族空孔に配置してP型不純物として
作用するカーボンが、図1(b) に示すように、V族空孔
にセレン(Se)が配置することでIII 族空孔に配置さ
れるようになり、N型不純物として作用するようにな
る。このときV族空孔に配置されるセレンの割合は1m
olに対し1017〜1018個であり、これとほぼ同様の
割合でIII 族空孔にカーボンが配置される。このように
して厚さ1.5μmのn−Al0.48Ga0.52As第1ク
ラッド層20が得られる。これはSeがV族空孔を占拠
することがカーボンを、通常は配置しにくいIII 族空孔
に引き寄せる駆動力となったためと考えられる。
作用するカーボンが、図1(b) に示すように、V族空孔
にセレン(Se)が配置することでIII 族空孔に配置さ
れるようになり、N型不純物として作用するようにな
る。このときV族空孔に配置されるセレンの割合は1m
olに対し1017〜1018個であり、これとほぼ同様の
割合でIII 族空孔にカーボンが配置される。このように
して厚さ1.5μmのn−Al0.48Ga0.52As第1ク
ラッド層20が得られる。これはSeがV族空孔を占拠
することがカーボンを、通常は配置しにくいIII 族空孔
に引き寄せる駆動力となったためと考えられる。
【0021】そしてp−AlGaAs活性層30を形成
する際には、上記水素化セレンの供給を停止し、トリメ
チルアルミガスの量を減少させる。すると以下の反応式
により、
する際には、上記水素化セレンの供給を停止し、トリメ
チルアルミガスの量を減少させる。すると以下の反応式
により、
【0022】
【化4】
【0023】反応気相中にセレン原子がなくなり、図1
(c) に示されるように、カーボン原子は本来配置される
べきV族空孔に配置されるようになり、P型不純物とし
て作用する。このときV族空孔に配置されるカーボンの
割合は1molに対し1017〜1018個である。このよ
うにして約300オングストロームのp−Al0.1 Ga
0.9 As活性層30が得られる。
(c) に示されるように、カーボン原子は本来配置される
べきV族空孔に配置されるようになり、P型不純物とし
て作用する。このときV族空孔に配置されるカーボンの
割合は1molに対し1017〜1018個である。このよ
うにして約300オングストロームのp−Al0.1 Ga
0.9 As活性層30が得られる。
【0024】次いでp−AlGaAs第2クラッド層4
0を形成する際には、トリメチルアルミガスの供給量を
再び増大させることにより、厚さ約1.5μmのp−A
l0. 48Ga0.52As第2クラッド層40が得られる。
0を形成する際には、トリメチルアルミガスの供給量を
再び増大させることにより、厚さ約1.5μmのp−A
l0. 48Ga0.52As第2クラッド層40が得られる。
【0025】図3からわかるように、以上のようにして
得られたレーサダイオードの活性層近傍のSIMSプロ
ファイルは、活性層30と第1クラッド層20とを境に
急峻に変化しており、これは形成工程中一定量にて供給
し続けたカーボンが、活性層30と第1クラッド層20
との界面を境に、第1クラッド層20ではP型不純物と
して作用し、活性層30,第2クラッド層40ではn型
不純物として作用している。
得られたレーサダイオードの活性層近傍のSIMSプロ
ファイルは、活性層30と第1クラッド層20とを境に
急峻に変化しており、これは形成工程中一定量にて供給
し続けたカーボンが、活性層30と第1クラッド層20
との界面を境に、第1クラッド層20ではP型不純物と
して作用し、活性層30,第2クラッド層40ではn型
不純物として作用している。
【0026】また、図4に示すように、AlGaAs中
に添加するセレン又はカーボンの量を増大させることで
任意にキャリア濃度を変化させることができることがわ
かる。またカーボン添加量をある程度大きくするとn型
キャリア濃度が減少し、カーボン本来のp型不純物の性
質が現れ、n型不純物としてカーボンを作用させるため
の添加量には最大値があることがわかる。
に添加するセレン又はカーボンの量を増大させることで
任意にキャリア濃度を変化させることができることがわ
かる。またカーボン添加量をある程度大きくするとn型
キャリア濃度が減少し、カーボン本来のp型不純物の性
質が現れ、n型不純物としてカーボンを作用させるため
の添加量には最大値があることがわかる。
【0027】このように本実施例によれば、V族空孔に
配置されてn型不純物として作用する不純物であるSe
をIII 族及びV族原子を含むガスと共に同時に少量添加
することで、セレンを添加しない場合と同量のカーボン
を添加した際に、p型不純物として作用していたカーボ
ンが、p型の場合と同レベルのn型不純物として作用す
るので、従来のようにIII −V族ガスの供給比を変化さ
せてP型不純物プロファイルを得るものに比べ、反応条
件の変化が極めて小さく、良好な結晶成長を行うことが
できる。また、p型及びn型導電性制御をともに拡散係
数の小さいカーボンの添加によって行うため、接合界面
における相互拡散が少なく、非常に急峻なキャリアプロ
ファイルを精密に設計通りに得ることができ、レーザダ
イオードの場合には、初期性能,信頼性ともに従来のも
のに比べて著しく改善される。
配置されてn型不純物として作用する不純物であるSe
をIII 族及びV族原子を含むガスと共に同時に少量添加
することで、セレンを添加しない場合と同量のカーボン
を添加した際に、p型不純物として作用していたカーボ
ンが、p型の場合と同レベルのn型不純物として作用す
るので、従来のようにIII −V族ガスの供給比を変化さ
せてP型不純物プロファイルを得るものに比べ、反応条
件の変化が極めて小さく、良好な結晶成長を行うことが
できる。また、p型及びn型導電性制御をともに拡散係
数の小さいカーボンの添加によって行うため、接合界面
における相互拡散が少なく、非常に急峻なキャリアプロ
ファイルを精密に設計通りに得ることができ、レーザダ
イオードの場合には、初期性能,信頼性ともに従来のも
のに比べて著しく改善される。
【0028】なお上記実施例では半導体装置の一例とし
て、AlGaAs系レーザダイオードを用いて説明した
が、例えば、HEMTやヘテロバイポーラトランジスタ
等のようにp/n接合界面を有する他のIII −V族化合
物半導体装置であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。
て、AlGaAs系レーザダイオードを用いて説明した
が、例えば、HEMTやヘテロバイポーラトランジスタ
等のようにp/n接合界面を有する他のIII −V族化合
物半導体装置であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。
【0029】また上記実施例では、III 族元素としてG
aを用い、V族元素としてAsを用いたが他のIII ,V
族元素であってもよく、さらにカーボン原子が配置され
る空孔を指定する際に微量用いる元素としてセレン以外
にテルル(Te)や硫黄(S)等を用いるようにしても
よい。
aを用い、V族元素としてAsを用いたが他のIII ,V
族元素であってもよく、さらにカーボン原子が配置され
る空孔を指定する際に微量用いる元素としてセレン以外
にテルル(Te)や硫黄(S)等を用いるようにしても
よい。
【0030】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置によれば、N型ドーパントとしてのカーボンおよびこ
のカーボンよりも少ない量のVI族元素を含むIII −V
族化合物半導体からなるN型半導体層と、このN型半導
体層と異種導電性接合面を介してN型半導体層上に配設
されP型ドーパントとしてのカーボンを含むIII −V族
化合物半導体からなるP型半導体層と、を備えたので、
異種導電性接合面でのキャリアプロファイルが急峻にな
り、初期性能および信頼性の優れた化合物半導体装置と
なるという効果がある。 また、この発明に係る半導体装
置の製造方法によれば、III 族元素を含む原料ガス、V
族元素を含む原料ガスおよびP型ドーパントとしてのカ
ーボンを供給し、半導体基板上に気相成長によりIII −
V族化合物半導体のP型半導体層を形成する工程と、P
型半導体層を形成する工程と相互に連続する工程であっ
て、III族元素を含む原料ガス、V族元素を含む原料ガ
ス、N型ドーパントとしてのカーボン及びこのカーボン
よりも少ない量のVI族元素を含むガスを供給し、半導
体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半導体から
なるN型の半導体層を形成する工程と、を含むもので、
接合界面における相互拡散が少なく、キャリアプロファ
イルを急峻にでき、初期性能および信頼性の優れた化合
物半導体装置を容易に得ることができる。
置によれば、N型ドーパントとしてのカーボンおよびこ
のカーボンよりも少ない量のVI族元素を含むIII −V
族化合物半導体からなるN型半導体層と、このN型半導
体層と異種導電性接合面を介してN型半導体層上に配設
されP型ドーパントとしてのカーボンを含むIII −V族
化合物半導体からなるP型半導体層と、を備えたので、
異種導電性接合面でのキャリアプロファイルが急峻にな
り、初期性能および信頼性の優れた化合物半導体装置と
なるという効果がある。 また、この発明に係る半導体装
置の製造方法によれば、III 族元素を含む原料ガス、V
族元素を含む原料ガスおよびP型ドーパントとしてのカ
ーボンを供給し、半導体基板上に気相成長によりIII −
V族化合物半導体のP型半導体層を形成する工程と、P
型半導体層を形成する工程と相互に連続する工程であっ
て、III族元素を含む原料ガス、V族元素を含む原料ガ
ス、N型ドーパントとしてのカーボン及びこのカーボン
よりも少ない量のVI族元素を含むガスを供給し、半導
体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半導体から
なるN型の半導体層を形成する工程と、を含むもので、
接合界面における相互拡散が少なく、キャリアプロファ
イルを急峻にでき、初期性能および信頼性の優れた化合
物半導体装置を容易に得ることができる。
【図1】この発明の一実施例による半導体装置(レーザ
ダイオード)の活性層近傍の構造を示す図である。
ダイオード)の活性層近傍の構造を示す図である。
【図2】この発明の一実施例による半導体装置(レーザ
ダイオード)の活性層近傍のSIMSプロファイルを示
す図である。
ダイオード)の活性層近傍のSIMSプロファイルを示
す図である。
【図3】この発明の一実施例による半導体装置(レーザ
ダイオード)の活性層近傍の構造に対するn型及びp型
キャリア濃度プロファイルを示す図である。
ダイオード)の活性層近傍の構造に対するn型及びp型
キャリア濃度プロファイルを示す図である。
【図4】この発明の一実施例による半導体装置のAlG
aAs中のカーボン添加量とキャリア濃度との関係を示
す図である。
aAs中のカーボン添加量とキャリア濃度との関係を示
す図である。
【図5】従来の半導体装置(レーザダイオード)の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図6】従来の半導体装置(レーザダイオード)の活性
層近傍のSe及びZnのSIMSプロファイルを示す図
である。
層近傍のSe及びZnのSIMSプロファイルを示す図
である。
【図7】従来の半導体装置(レーザダイオード)の活性
層近傍のn型及びp型キャリア濃度プロファイルを示す
図である。
層近傍のn型及びp型キャリア濃度プロファイルを示す
図である。
1 n−GaAs基板 2,20 n−AlGaAs第1クラッド層 3,30 p−AlGaAs活性層 4,40 p−AlGaAs第2クラッド層 5 p−GaAsバッファ層 6 n−GaAsブロック層 7 p−GaAsコンタクト層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/205 JICSTファイル(JOIS)
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体基板と、 この半導体基板上に配設され、N型ドーパントとしての
カーボンおよびこのカーボンよりも少ない量のVI族元
素を含むIII −V族化合物半導体からなるN型半導体層
と、 このN型半導体層と異種導電性接合面を介して前記N型
半導体層上に配設され、P型ドーパントとしてのカーボ
ンを含むIII −V族化合物半導体からなるP型半導体層
と、 を備えた半導体装置。 - 【請求項2】 VI族元素がセレン、硫黄またはテルル
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 III −V族化合物半導体がAl x Ga
1 - x As(0≦x<1)であることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項4】 III 族元素を含む原料ガス、V族元素を
含む原料ガスおよびP型ドーパントとしてのカーボンを
供給し、半導体基板上に気相成長によりIII−V族化合
物半導体のP型半導体層を形成する工程と、 P型半導体層を形成する工程と相互に連続する工程であ
って、III 族元素を含む原料ガス、V族元素を含む原料
ガス、N型ドーパントとしてのカーボン及びこのカーボ
ンよりも少ない量のVI族元素を含むガスを供給し、半
導体基板上に気相成長によりIII −V族化合物半導体か
らなるN型の半導体層を形成する工程と、 を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 VI族元素がセレン、硫黄またはテルル
であることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項6】 III 族元素がガリウムかまたはガリウム
とアルミニウムの両方で、V族元素がヒ素であることを
特徴とする請求項4又は請求項5に記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4046253A JP2781097B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
EP92113928A EP0553393B1 (en) | 1992-01-30 | 1992-08-13 | Semiconductor device and method for producing the semiconductor device |
DE69219100T DE69219100T2 (de) | 1992-01-30 | 1992-08-13 | Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
US07/928,746 US5315133A (en) | 1992-01-30 | 1992-08-13 | Compound semiconductor structure including p-type and n-type regions doped with carbon |
US08/216,022 US5387544A (en) | 1992-01-30 | 1994-03-21 | Method of making a semiconductor device including carbon as a dopant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4046253A JP2781097B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05217917A JPH05217917A (ja) | 1993-08-27 |
JP2781097B2 true JP2781097B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=12742018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4046253A Expired - Lifetime JP2781097B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5315133A (ja) |
EP (1) | EP0553393B1 (ja) |
JP (1) | JP2781097B2 (ja) |
DE (1) | DE69219100T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6618415B1 (en) | 1999-08-31 | 2003-09-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and fabricating method thereof |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5653801A (en) * | 1995-04-06 | 1997-08-05 | University Of Maryland Baltimore County | Method for reducing contamination in semiconductor by selenium doping |
JP3201305B2 (ja) | 1996-04-26 | 2001-08-20 | 住友電気工業株式会社 | Iii−v族化合物半導体結晶の製造方法 |
US6181723B1 (en) | 1997-05-07 | 2001-01-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device with both carbon and group II element atoms as p-type dopants and method for producing the same |
JP3596337B2 (ja) | 1998-03-25 | 2004-12-02 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
US6262465B1 (en) * | 1998-09-25 | 2001-07-17 | Picometrix, Inc. | Highly-doped P-type contact for high-speed, front-side illuminated photodiode |
US6815736B2 (en) | 2001-02-09 | 2004-11-09 | Midwest Research Institute | Isoelectronic co-doping |
US7260130B2 (en) * | 2003-03-31 | 2007-08-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method of fabricating the same |
US9076915B2 (en) | 2010-03-08 | 2015-07-07 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Boron, bismuth co-doping of gallium arsenide and other compounds for photonic and heterojunction bipolar transistor devices |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3617820A (en) * | 1966-11-18 | 1971-11-02 | Monsanto Co | Injection-luminescent diodes |
JPS60167417A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH0754805B2 (ja) * | 1986-12-08 | 1995-06-07 | 松下電器産業株式会社 | 化合物半導体の気相成長方法 |
JPH0812844B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1996-02-07 | 日本電気株式会社 | ▲iii▼−v族化合物半導体およびその形成方法 |
JP3013992B2 (ja) * | 1989-02-01 | 2000-02-28 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
JPH034517A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-10 | Toshiba Corp | 気相成長方法 |
US5168077A (en) * | 1989-03-31 | 1992-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a p-type compound semiconductor thin film containing a iii-group element and a v-group element by metal organics chemical vapor deposition |
JP2936617B2 (ja) * | 1990-02-08 | 1999-08-23 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の気相成長法 |
JPH042699A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 結晶成長方法 |
JPH04146680A (ja) * | 1990-10-08 | 1992-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | P型化合物半導体の製造方法、半導体発光装置及びその製造方法 |
US5270246A (en) * | 1991-06-18 | 1993-12-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor multi-layer film and semiconductor laser |
US5268582A (en) * | 1992-08-24 | 1993-12-07 | At&T Bell Laboratories | P-N junction devices with group IV element-doped group III-V compound semiconductors |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP4046253A patent/JP2781097B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-13 US US07/928,746 patent/US5315133A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-13 EP EP92113928A patent/EP0553393B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-13 DE DE69219100T patent/DE69219100T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-21 US US08/216,022 patent/US5387544A/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6618415B1 (en) | 1999-08-31 | 2003-09-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and fabricating method thereof |
US6940884B2 (en) | 1999-08-31 | 2005-09-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and fabricating method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0553393B1 (en) | 1997-04-16 |
DE69219100T2 (de) | 1997-11-13 |
US5315133A (en) | 1994-05-24 |
EP0553393A1 (en) | 1993-08-04 |
DE69219100D1 (de) | 1997-05-22 |
US5387544A (en) | 1995-02-07 |
JPH05217917A (ja) | 1993-08-27 |
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