JP2959933B2 - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
- Publication number
- JP2959933B2 JP2959933B2 JP5209976A JP20997693A JP2959933B2 JP 2959933 B2 JP2959933 B2 JP 2959933B2 JP 5209976 A JP5209976 A JP 5209976A JP 20997693 A JP20997693 A JP 20997693A JP 2959933 B2 JP2959933 B2 JP 2959933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- stack
- layer
- thickness
- layers
- 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 - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 8
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/021—Silicon based substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3201—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures incorporating bulkstrain effects, e.g. strain compensation, strain related to polarisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3223—IV compounds
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10S428/922—Static electricity metal bleed-off metallic stock
- Y10S428/923—Physical dimension
- Y10S428/924—Composite
- Y10S428/925—Relative dimension specified
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12528—Semiconductor component
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12632—Four or more distinct components with alternate recurrence of each type component
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12674—Ge- or Si-base component
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光電気素子に関し、特
に、ひずみ層エピタキシャル半導体多層ミラーを有する
光電子素子に関する。
に、ひずみ層エピタキシャル半導体多層ミラーを有する
光電子素子に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体多層ミラーは様々な素子に使用さ
れている。例えば、面発光レーザである。一般的にこれ
らのミラーは、第1半導体材料と第2半導体材料の層を
交互に積層した層から構成され、その各層の光学厚さ
は、λ/4である。この「光学厚さ」とは、実際の厚さ
と波長λにおけるその材料の屈折率を乗算したものであ
る。多層光学素子の理論については公知である。例え
ば、M.BornとE.Wolfの「光学理論」と題する論文(Perg
amon Press 1975年の第5版51-70頁、特に66-70頁に記
載される)を参照のこと。この文献は周期的層状媒体に
ついて開示している。
れている。例えば、面発光レーザである。一般的にこれ
らのミラーは、第1半導体材料と第2半導体材料の層を
交互に積層した層から構成され、その各層の光学厚さ
は、λ/4である。この「光学厚さ」とは、実際の厚さ
と波長λにおけるその材料の屈折率を乗算したものであ
る。多層光学素子の理論については公知である。例え
ば、M.BornとE.Wolfの「光学理論」と題する論文(Perg
amon Press 1975年の第5版51-70頁、特に66-70頁に記
載される)を参照のこと。この文献は周期的層状媒体に
ついて開示している。
【0003】第1半導体の上に第2半導体を無欠陥エピ
タキシャル成長(格子整合)が可能な場合とは、この第
2半導体層の厚さが、いわゆる「限界厚さ」LCを超え
ない場合である。このひずみ材料は「仮像(pseudomorp
hic)」状態と称される。これに関しては、米国特許第
4861393号を参照のこと。この厚さLCは、特に
第1半導体材料と第2半導体材料との間の格子常数差に
依存する。図1においては、Si/GexSi1-xの場合
は、図1に示すように、x=0.1の場合は、LCは約5μm
である。図1のカーブは、x≧0.16についての測定値に
基づき、x<0.16の場合は外挿した。
タキシャル成長(格子整合)が可能な場合とは、この第
2半導体層の厚さが、いわゆる「限界厚さ」LCを超え
ない場合である。このひずみ材料は「仮像(pseudomorp
hic)」状態と称される。これに関しては、米国特許第
4861393号を参照のこと。この厚さLCは、特に
第1半導体材料と第2半導体材料との間の格子常数差に
依存する。図1においては、Si/GexSi1-xの場合
は、図1に示すように、x=0.1の場合は、LCは約5μm
である。図1のカーブは、x≧0.16についての測定値に
基づき、x<0.16の場合は外挿した。
【0004】格子整合とLCとの関係が存在するという
ことは、それぞれの光学厚さがλ/4であるSi/Ge
xSi1-xの層のスタックが、Siの上に欠陥(すなわ
ち、転位)無しに成長し、このスタックの全厚さLC以
下で、スタックの平均成分が適切な場合のみである。例
えば、λ=1.3μmの場合には、Siに対して適切な実際
の層は、92.8nmで、Ge0.25Si0.75に対しては89.0nm
である。Si/Ge0.25Si0.75のλ/4スタック(1.
3μm放射に対し)の平均成分は約Ge0.122Si
0.878で、すなわち<x>=0.122で、このスタックに対
して、LCは約2.25μmである。Siの上のSi/Ge
0.25Si0.75の仮像λ/4スタックは、最大12層対を
含むことができる。
ことは、それぞれの光学厚さがλ/4であるSi/Ge
xSi1-xの層のスタックが、Siの上に欠陥(すなわ
ち、転位)無しに成長し、このスタックの全厚さLC以
下で、スタックの平均成分が適切な場合のみである。例
えば、λ=1.3μmの場合には、Siに対して適切な実際
の層は、92.8nmで、Ge0.25Si0.75に対しては89.0nm
である。Si/Ge0.25Si0.75のλ/4スタック(1.
3μm放射に対し)の平均成分は約Ge0.122Si
0.878で、すなわち<x>=0.122で、このスタックに対
して、LCは約2.25μmである。Siの上のSi/Ge
0.25Si0.75の仮像λ/4スタックは、最大12層対を
含むことができる。
【0005】より厚いスタックは応力を解放する転位を
含む。光電子素子及び他の半導体素子においては、転位
の存在は好ましくないことは明かである。一方、前に説
明したように、仮像の従来の多層ミラーは比較的少ない
層の数を含み、それ故に、低屈折率で比較的効率の低い
素子となっていた。
含む。光電子素子及び他の半導体素子においては、転位
の存在は好ましくないことは明かである。一方、前に説
明したように、仮像の従来の多層ミラーは比較的少ない
層の数を含み、それ故に、低屈折率で比較的効率の低い
素子となっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】効率的な光電子素子の
重要性に鑑みると、第1半導体基板の上に従来技術より
も、より多くの層からなる仮像多層第2/第1の半導体
層スタックを製造することは好ましいことである。従っ
て、本発明の目的はこのような多層半導体素子を形成す
ることである。
重要性に鑑みると、第1半導体基板の上に従来技術より
も、より多くの層からなる仮像多層第2/第1の半導体
層スタックを製造することは好ましいことである。従っ
て、本発明の目的はこのような多層半導体素子を形成す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明においては、エピ
タキシャル成長したひずみ層半導体スタックは、従来の
λ/4仮像スタックに比較して、より厚い仮像スタック
が可能なように設計しうることである。この発見は、例
えば、事実上転位を含まない素子(これは、従って層対
の数が同じ非仮像ミラーを含む従来の素子よりもよりリ
ーク電流が低い)を製造でき、さらに、あるいは従来の
ミラーよりもより多くの層対(それ故に、より高い反射
性)を含む仮像ミラーを有する素子を製造できる。非対
称ミラーが使用される場合、すなわち、一つの半導体の
層の光学厚さがλ/4以下で、他の半導体の層の光学厚
さがλ/4以上(全部の厚さがλ/2で、より一般的に
いえば、一つの半導体層の厚さはpλ/4以下で、他の
半導体層の厚さはpλ/4以上で、そのトータルの厚さ
はpλ/2であり、ここで、pは3以上の奇数である。
タキシャル成長したひずみ層半導体スタックは、従来の
λ/4仮像スタックに比較して、より厚い仮像スタック
が可能なように設計しうることである。この発見は、例
えば、事実上転位を含まない素子(これは、従って層対
の数が同じ非仮像ミラーを含む従来の素子よりもよりリ
ーク電流が低い)を製造でき、さらに、あるいは従来の
ミラーよりもより多くの層対(それ故に、より高い反射
性)を含む仮像ミラーを有する素子を製造できる。非対
称ミラーが使用される場合、すなわち、一つの半導体の
層の光学厚さがλ/4以下で、他の半導体の層の光学厚
さがλ/4以上(全部の厚さがλ/2で、より一般的に
いえば、一つの半導体層の厚さはpλ/4以下で、他の
半導体層の厚さはpλ/4以上で、そのトータルの厚さ
はpλ/2であり、ここで、pは3以上の奇数である。
【0008】本発明では、半導体基板(例えば、Si、
InP、GaAs、他のIII−VあるいはII−VI族半
導体)とこの基板の上にエピタキシャル成長した半導体
層のスタックとを含む。本発明は特許請求の範囲の請求
項1に記載したとうりである。
InP、GaAs、他のIII−VあるいはII−VI族半
導体)とこの基板の上にエピタキシャル成長した半導体
層のスタックとを含む。本発明は特許請求の範囲の請求
項1に記載したとうりである。
【0009】この基板材は、半導体層の一つと同一の半
導体材料である(必ずしもそのようにする必要はない
が)。この多層スタックは、第1/第2の半導体層の同
一対をN個含む。その条件、例えば(t1n1)+(t2
n2)=λ/2の条件は±5%、あるいはさらに正確に
は±3%以内の実験的精度でもって満足する必要があ
る。従来の(λ/4)スタックに比較して、この層の厚
さは、基板とスタックとの間の有効格子常数の差を減少
するように選択されるべきである。例えば、Si上の非
対称のSi/GexSi1-xスタックの場合においては、
GexSi1-x層の光学厚さはλ/4以下で、Si層の厚
さはλ/4以上である。本発明は他のひずみ層半導体
係、例えばIII−V族あるいはII−VI族半導体(例、
InPの上のGaxIn1-xAsxP1-x、ここではx≠0.
47)にも応用できる。
導体材料である(必ずしもそのようにする必要はない
が)。この多層スタックは、第1/第2の半導体層の同
一対をN個含む。その条件、例えば(t1n1)+(t2
n2)=λ/2の条件は±5%、あるいはさらに正確に
は±3%以内の実験的精度でもって満足する必要があ
る。従来の(λ/4)スタックに比較して、この層の厚
さは、基板とスタックとの間の有効格子常数の差を減少
するように選択されるべきである。例えば、Si上の非
対称のSi/GexSi1-xスタックの場合においては、
GexSi1-x層の光学厚さはλ/4以下で、Si層の厚
さはλ/4以上である。本発明は他のひずみ層半導体
係、例えばIII−V族あるいはII−VI族半導体(例、
InPの上のGaxIn1-xAsxP1-x、ここではx≠0.
47)にも応用できる。
【0010】
【実施例】以下に本発明について、Si基板の上にGe
xSi1-x多層スタック(0<x≦1)が形成された実施
例について説明する。表1は、層厚の計算値(tGeSiと
tSi)と平均成分(<x>)、準安定限界厚さ(<x>
におけるLC)、20対スタック(20周期における
T)のスタック厚さ、自立型20対スタックのピーク反
射率と、Si内に埋め込んだ同一の20対スタックのピ
ーク反射率(20周期におけるR)を様々なデュティサ
イクルに対し示し、λ=1.3μm、x=0.25(GexSi
1-x/Siの)の場合を示した。このデュティサイクル
は、100×tGeSi/(tSi+tGeSi)を意味する。表1
に示すように、Si上のGexSi1-x/Si層の20対
スタックの繰り返し条件下では、デュティサイクルは40
%以下の場合に仮像となる。
xSi1-x多層スタック(0<x≦1)が形成された実施
例について説明する。表1は、層厚の計算値(tGeSiと
tSi)と平均成分(<x>)、準安定限界厚さ(<x>
におけるLC)、20対スタック(20周期における
T)のスタック厚さ、自立型20対スタックのピーク反
射率と、Si内に埋め込んだ同一の20対スタックのピ
ーク反射率(20周期におけるR)を様々なデュティサ
イクルに対し示し、λ=1.3μm、x=0.25(GexSi
1-x/Siの)の場合を示した。このデュティサイクル
は、100×tGeSi/(tSi+tGeSi)を意味する。表1
に示すように、Si上のGexSi1-x/Si層の20対
スタックの繰り返し条件下では、デュティサイクルは40
%以下の場合に仮像となる。
【表1】
【0011】図2は、表1の最後二つのカラムのデータ
を示したもので、カーブ20は、Ge0.25Si0.75/S
iスタックの自立型20対の反射率を表わし、カーブ2
1は、このスタックがSiに埋め込まれたカーブを示し
ている。同図から分かるように、Siの屈折率が高いた
めに、Si埋め込み型のスタックのピーク反射率は、自
立型スタックよりも遥かに小さい。またカーブ21は、
デュティサイクルが50%から離れるにつれて、最初はゆ
っくりと減少する。従来のN対の非同一スタックと同一
のピーク反射率を有する仮像(同一)のスタックを成長
させる。
を示したもので、カーブ20は、Ge0.25Si0.75/S
iスタックの自立型20対の反射率を表わし、カーブ2
1は、このスタックがSiに埋め込まれたカーブを示し
ている。同図から分かるように、Siの屈折率が高いた
めに、Si埋め込み型のスタックのピーク反射率は、自
立型スタックよりも遥かに小さい。またカーブ21は、
デュティサイクルが50%から離れるにつれて、最初はゆ
っくりと減少する。従来のN対の非同一スタックと同一
のピーク反射率を有する仮像(同一)のスタックを成長
させる。
【0012】図3は本発明の素子の関連する部分を示
す。すなわち、シリコン系pin光検知器デイオード3
0は、検知効率を高めるために半導体層のスタック32
を有する。この半導体層のスタック32は、半導体基板
31の上にエピタキシャル成長して、N個の同一の非対
称のn+GexSi1-x/Si層(321、322)の対
を含む。各層対の光学厚さはλ/2となるように、その
厚さtを選択する。Nとxはそのスタックの厚さがLC
以下となるように(すなわち、スタックが仮像となるよ
うに)選択されて、スタックは所望の反射率を有する。
例えば、λ=1.3μmで、この半導体層のスタック32
は、厚さがそれぞれ53.4nmと130nmであるGe0.3Si
0.7/Si層の対を20層含む。表1に示すように、この
場合のLCは20μm、スタックの厚さは約3.66μmで、こ
のスタックのピーク反射率は約35%である。
す。すなわち、シリコン系pin光検知器デイオード3
0は、検知効率を高めるために半導体層のスタック32
を有する。この半導体層のスタック32は、半導体基板
31の上にエピタキシャル成長して、N個の同一の非対
称のn+GexSi1-x/Si層(321、322)の対
を含む。各層対の光学厚さはλ/2となるように、その
厚さtを選択する。Nとxはそのスタックの厚さがLC
以下となるように(すなわち、スタックが仮像となるよ
うに)選択されて、スタックは所望の反射率を有する。
例えば、λ=1.3μmで、この半導体層のスタック32
は、厚さがそれぞれ53.4nmと130nmであるGe0.3Si
0.7/Si層の対を20層含む。表1に示すように、この
場合のLCは20μm、スタックの厚さは約3.66μmで、こ
のスタックのピーク反射率は約35%である。
【0013】この本発明の素子は、さらにn+Si層3
3、吸収ひずみ層超格子34、n-Si層35を有す
る。この超格子は、Ge0.6Si0.4(6nm)とSi(29n
m)とを交互に20周期含む。従来の接点36と36’
を形成して、この接点36’はリング接点で、光37が
その素子に入るようにする。好ましくはn+Si層3
3、吸収ひずみ層超格子34、n-Si層35は同一の
厚さで、その組合せ光学厚さはpλ/2(pは奇数)
で、共鳴キャビティを生成する。これについては、例え
ば、R.Kuchibhotlaの「共鳴キャビティを有するGaA
s−ベースの光ダイオード」(「光技術レータ論文集
(IEEE Photonics Technology Letters)」、Vol.3
(4),354頁)と題する論文と、さらに、A.G.Dentaiの
「InP−ベースp−i−nダイオード」(「電子レー
タ(Electronics Letters)」論文集、Vol.27(23),212
5頁)と題する論文に開示されている。
3、吸収ひずみ層超格子34、n-Si層35を有す
る。この超格子は、Ge0.6Si0.4(6nm)とSi(29n
m)とを交互に20周期含む。従来の接点36と36’
を形成して、この接点36’はリング接点で、光37が
その素子に入るようにする。好ましくはn+Si層3
3、吸収ひずみ層超格子34、n-Si層35は同一の
厚さで、その組合せ光学厚さはpλ/2(pは奇数)
で、共鳴キャビティを生成する。これについては、例え
ば、R.Kuchibhotlaの「共鳴キャビティを有するGaA
s−ベースの光ダイオード」(「光技術レータ論文集
(IEEE Photonics Technology Letters)」、Vol.3
(4),354頁)と題する論文と、さらに、A.G.Dentaiの
「InP−ベースp−i−nダイオード」(「電子レー
タ(Electronics Letters)」論文集、Vol.27(23),212
5頁)と題する論文に開示されている。
【0014】図3の半導体素子は、この基板を通過する
光を受信するよう変形できる。本発明は上記の光ダイオ
ード以外にも応用できる。本発明はひずみ層半導体材料
の多層スタックを含む光半導体素子、あるいは光電子半
導体素子にも使用できる。このような素子は面発光レー
ザ、あるいは米国特許第5088099号に開示された
ような素子で、その反射素子はひずみ層を含むものであ
る。
光を受信するよう変形できる。本発明は上記の光ダイオ
ード以外にも応用できる。本発明はひずみ層半導体材料
の多層スタックを含む光半導体素子、あるいは光電子半
導体素子にも使用できる。このような素子は面発光レー
ザ、あるいは米国特許第5088099号に開示された
ような素子で、その反射素子はひずみ層を含むものであ
る。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、特許請求の範囲の請
求項1の記載の要件(a)と(b)とを満足するよう第
2/第1の半導体層材料とその厚さを選択することによ
り、より多くの交互半導体スタックを基板の上に形成で
き、素子効率、応答特性の良い多層半導体素子を形成す
ることができる。
求項1の記載の要件(a)と(b)とを満足するよう第
2/第1の半導体層材料とその厚さを選択することによ
り、より多くの交互半導体スタックを基板の上に形成で
き、素子効率、応答特性の良い多層半導体素子を形成す
ることができる。
【図1】Si基板上のGexSi1-xに対する成分パラメ
ータxの関数としてのLCを表わすグラフである。
ータxの関数としてのLCを表わすグラフである。
【図2】デュティサイクルの関数として、Si/Ge
0.25Si0.75の20対のスタックのピーク反射率の計算
上のカーブである。
0.25Si0.75の20対のスタックのピーク反射率の計算
上のカーブである。
【図3】本発明の半導体素子の模式図で、非対称仮像ひ
ずみ層スタックを含む光検知ダイオードを表わす図であ
る。
ずみ層スタックを含む光検知ダイオードを表わす図であ
る。
31 半導体基板 32 半導体層のスタック 33 n+Si層 34 吸収ひずみ層超格子 35 n-Si層 36 接点 36’ 接点 37 光 321 第1半導体層 322 第2半導体層
フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド リー ウィント アメリカ合衆国 07081 ニュージャー ジー スプリングフィールド、ヘンショ ー アヴェニュー 53 (56)参考文献 特開 昭62−69687(JP,A) 特開 平2−120802(JP,A) 特開 昭55−38011(JP,A) 特開 平1−129122(JP,A) 特開 昭60−198790(JP,A) 特開 昭63−9163(JP,A) 特開 平3−46384(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/10 H01S 3/18
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板(31)と、この半導体基板
の上にエピタキシャル成長した半導体層のスタック(3
2)とからなる半導体素子において、 前記スタックは、エピタキシャル的に成長した複数の第
1半導体層(321)と第2半導体層(322)を交互
に有し、 前記第1半導体層(321)と第2半導体層(322)
は、それぞれ厚さが、t1とt2で、屈折率が、波長λに
対し、n1とn2で、 波長λで半導体基板(31)の上のスタックは反射性を
有し、準安定限界厚さがLCとすると、 (a) (t1n1)≠(t2n2)、(t1n1)+(t2
n2)=pλ/2、 ここで、pは奇数とする。 (b) 前記スタックの厚さは、前記LC以下であるこ
とを特徴とする半導体素子。 - 【請求項2】 p=1で、半導体基板材料(31)は、
第2半導体層(322)の材料と同一化学成分であるこ
とを特徴とする請求項1の半導体素子。 - 【請求項3】 前記半導体基板材料は、Si、III−V
族、II−VI族半導体からなるグループから選択された
材料であることを特徴とする請求項2の半導体素子。 - 【請求項4】 前記半導体基板材料は、Siで、前記第
1半導体層(321)材料は、GexSi1-x(0<x≦
1)であることを特徴とする請求項3の半導体素子。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/924,275 US5244749A (en) | 1992-08-03 | 1992-08-03 | Article comprising an epitaxial multilayer mirror |
US924275 | 1992-08-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06163976A JPH06163976A (ja) | 1994-06-10 |
JP2959933B2 true JP2959933B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=25450000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5209976A Expired - Lifetime JP2959933B2 (ja) | 1992-08-03 | 1993-08-03 | 半導体素子 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5244749A (ja) |
EP (1) | EP0582407B1 (ja) |
JP (1) | JP2959933B2 (ja) |
DE (1) | DE69331177T2 (ja) |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5323416A (en) * | 1993-08-20 | 1994-06-21 | Bell Communications Research, Inc. | Planarized interference mirror |
US5937274A (en) * | 1995-01-31 | 1999-08-10 | Hitachi, Ltd. | Fabrication method for AlGaIn NPAsSb based devices |
JP3691544B2 (ja) * | 1995-04-28 | 2005-09-07 | アジレント・テクノロジーズ・インク | 面発光レーザの製造方法 |
DE19614774C2 (de) * | 1996-04-03 | 2000-01-13 | Joachim Sukmanowski | Reflektorvorrichtung und ihre Verwendung in Dünnschicht-Solarzellen |
DE19720629A1 (de) * | 1997-05-16 | 1998-11-19 | Scherrer Inst Paul | Polarisationsempfindlicher Lichtwandler |
US6110607A (en) * | 1998-02-20 | 2000-08-29 | The Regents Of The University Of California | High reflectance-low stress Mo-Si multilayer reflective coatings |
US5960024A (en) | 1998-03-30 | 1999-09-28 | Bandwidth Unlimited, Inc. | Vertical optical cavities produced with selective area epitaxy |
US6493373B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6487231B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US5991326A (en) | 1998-04-14 | 1999-11-23 | Bandwidth9, Inc. | Lattice-relaxed verticle optical cavities |
US6493371B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6487230B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-11-26 | Bandwidth 9, Inc | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6535541B1 (en) | 1998-04-14 | 2003-03-18 | Bandwidth 9, Inc | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6760357B1 (en) | 1998-04-14 | 2004-07-06 | Bandwidth9 | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6493372B1 (en) | 1998-04-14 | 2002-12-10 | Bandwidth 9, Inc. | Vertical cavity apparatus with tunnel junction |
US6226425B1 (en) | 1999-02-24 | 2001-05-01 | Bandwidth9 | Flexible optical multiplexer |
US6233263B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-05-15 | Bandwidth9 | Monitoring and control assembly for wavelength stabilized optical system |
US6275513B1 (en) | 1999-06-04 | 2001-08-14 | Bandwidth 9 | Hermetically sealed semiconductor laser device |
US6680496B1 (en) * | 2002-07-08 | 2004-01-20 | Amberwave Systems Corp. | Back-biasing to populate strained layer quantum wells |
JP4092570B2 (ja) * | 2003-07-23 | 2008-05-28 | セイコーエプソン株式会社 | 光素子およびその製造方法、光モジュール、ならびに光モジュールの駆動方法 |
DE102005013640A1 (de) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Atmel Germany Gmbh | Halbleiter-Photodetektor und Verfahren zum Herstellen desselben |
JP4300245B2 (ja) * | 2006-08-25 | 2009-07-22 | キヤノン株式会社 | 多層膜反射鏡を備えた光学素子、面発光レーザ |
WO2014190189A2 (en) | 2013-05-22 | 2014-11-27 | Shih-Yuan Wang | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
WO2017112747A1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-29 | W&Wsens Devices, Inc. | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
US10700225B2 (en) | 2013-05-22 | 2020-06-30 | W&Wsens Devices, Inc. | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
US10446700B2 (en) | 2013-05-22 | 2019-10-15 | W&Wsens Devices, Inc. | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
US11121271B2 (en) | 2013-05-22 | 2021-09-14 | W&WSens, Devices, Inc. | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
US10468543B2 (en) | 2013-05-22 | 2019-11-05 | W&Wsens Devices, Inc. | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices |
JP6534888B2 (ja) * | 2015-07-30 | 2019-06-26 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | 面型光検出器 |
US11114822B2 (en) * | 2019-08-27 | 2021-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor element |
JP2021114594A (ja) * | 2019-08-27 | 2021-08-05 | 株式会社東芝 | 光半導体素子 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4205329A (en) * | 1976-03-29 | 1980-05-27 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Periodic monolayer semiconductor structures grown by molecular beam epitaxy |
JPS5538011A (en) * | 1978-09-08 | 1980-03-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacturing of semiconductor light-receiving device |
NL8301215A (nl) * | 1983-04-07 | 1984-11-01 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van electromagnetische straling. |
JPS6081887A (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-09 | Rohm Co Ltd | 面発光レ−ザおよびその製造方法 |
JPS6081888A (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-09 | Rohm Co Ltd | 面発光レ−ザおよびその製造方法 |
US4861393A (en) * | 1983-10-28 | 1989-08-29 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Semiconductor heterostructures having Gex Si1-x layers on Si utilizing molecular beam epitaxy |
JPS6097684A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-31 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ |
JPS61137388A (ja) * | 1984-12-10 | 1986-06-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
JPS6269687A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-03-30 | Toshiba Corp | 半導体受光素子 |
JPH0740619B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1995-05-01 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レ−ザ装置 |
JPS62211784A (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-17 | Nippon Gakki Seizo Kk | 表示制御装置 |
JPH0666519B2 (ja) * | 1986-08-14 | 1994-08-24 | 東京工業大学長 | 超格子構造体 |
DE3785407T2 (de) * | 1986-09-11 | 1993-07-29 | American Telephone & Telegraph | Geordnete schichten enthaltende halbleitervorrichtung. |
NL8602653A (nl) * | 1986-10-23 | 1988-05-16 | Philips Nv | Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
JPH01129122A (ja) * | 1987-11-16 | 1989-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | シヨツトキー・バリア型赤外線検知器 |
DE3852180T2 (de) * | 1987-12-23 | 1995-04-06 | British Telecomm | Halbleiterheterostruktur. |
JP2719368B2 (ja) * | 1988-10-31 | 1998-02-25 | ホーヤ株式会社 | 多層膜表面反射鏡 |
JPH02156589A (ja) * | 1988-12-08 | 1990-06-15 | Nec Corp | 面発光半導体レーザ |
JPH02170486A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-02 | Hitachi Ltd | 半導体発光装置 |
US4999842A (en) * | 1989-03-01 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Quantum well vertical cavity laser |
US4991179A (en) * | 1989-04-26 | 1991-02-05 | At&T Bell Laboratories | Electrically pumped vertical cavity laser |
JP2646799B2 (ja) * | 1989-12-21 | 1997-08-27 | 日本電気株式会社 | 半導体多層膜 |
JP2586671B2 (ja) * | 1990-01-30 | 1997-03-05 | 日本電気株式会社 | 半導体多層膜 |
US5012486A (en) * | 1990-04-06 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Vertical cavity semiconductor laser with lattice-mismatched mirror stack |
US5068868A (en) * | 1990-05-21 | 1991-11-26 | At&T Bell Laboratories | Vertical cavity surface emitting lasers with electrically conducting mirrors |
JPH0442589A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Fuji Electric Co Ltd | 面発光半導体レーザ素子 |
US5063569A (en) * | 1990-12-19 | 1991-11-05 | At&T Bell Laboratories | Vertical-cavity surface-emitting laser with non-epitaxial multilayered dielectric reflectors located on both surfaces |
US5088099A (en) * | 1990-12-20 | 1992-02-11 | At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising a laser adapted for emission of single mode radiation having low transverse divergence |
-
1992
- 1992-08-03 US US07/924,275 patent/US5244749A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-07-22 EP EP93305782A patent/EP0582407B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-07-22 DE DE69331177T patent/DE69331177T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-03 JP JP5209976A patent/JP2959933B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0582407B1 (en) | 2001-11-21 |
DE69331177D1 (de) | 2002-01-03 |
EP0582407A3 (en) | 1997-03-12 |
JPH06163976A (ja) | 1994-06-10 |
DE69331177T2 (de) | 2002-07-04 |
EP0582407A2 (en) | 1994-02-09 |
US5244749A (en) | 1993-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2959933B2 (ja) | 半導体素子 | |
JP3425185B2 (ja) | 半導体素子 | |
JPH04219984A (ja) | 光子装置用の4元ii−vi族材料 | |
US6576490B2 (en) | Method for micro-fabricating a pixelless infrared imaging device | |
JPH1065244A (ja) | 可飽和ブラッグ反射器構造とその製造方法 | |
JPH05299689A (ja) | 面入出力光電融合素子 | |
CA2156333C (en) | Optoelectronic devices utilizing multiple quantum well pin structures and a process for fabricating the same | |
US5056889A (en) | Optical device including a grating | |
US20070003697A1 (en) | Lattice-matched AllnN/GaN for optoelectronic devices | |
US6853661B2 (en) | Gain-coupled semiconductor laser device lowering blue shift | |
JP2806089B2 (ja) | 半導体多重歪量子井戸構造 | |
KR100276623B1 (ko) | 응력보상형 반도체 레이저 | |
US5872016A (en) | Process of making an optoelectronic devices utilizing multiple quantum well pin structures | |
JPS62291184A (ja) | 半導体受光装置 | |
JPH06326409A (ja) | 面発光素子 | |
US6534838B1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
JP3097939B2 (ja) | 面発光半導体レーザ | |
Yanase et al. | Surfactant effect of Bi on InAs quantum dot laser diode | |
JP2847205B2 (ja) | 半導体導波路型受光素子 | |
GB2247346A (en) | A method of forming a semiconductor device | |
JPH0685316A (ja) | 半導体発光装置 | |
JPH06196821A (ja) | 面発光型光半導体装置 | |
KR20070010695A (ko) | 고출력 파장변환 반도체 레이저 | |
JP2002050794A (ja) | 半導体多層膜反射鏡及び半導体発光素子 | |
Scheffer et al. | Growth and characterization of AlGaAs/GaAs Bragg reflectors for non-linear optoelectronic devices |