JP3138623B2 - Structure and semiconductor device using the same - Google Patents

Structure and semiconductor device using the same

Info

Publication number
JP3138623B2
JP3138623B2 JP07248199A JP24819995A JP3138623B2 JP 3138623 B2 JP3138623 B2 JP 3138623B2 JP 07248199 A JP07248199 A JP 07248199A JP 24819995 A JP24819995 A JP 24819995A JP 3138623 B2 JP3138623 B2 JP 3138623B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor
intermetallic compound
superlattice structure
substrate
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
JP07248199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0992932A (en
Inventor
雅芳 角野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP07248199A priority Critical patent/JP3138623B2/en
Publication of JPH0992932A publication Critical patent/JPH0992932A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3138623B2 publication Critical patent/JP3138623B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超格子構造及びそれ
を用いた半導体素子に関し、特に半導体素子の金属電極
のオーミックコンタクト技術と半導体素子の集積化及び
高機能化技術とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superlattice structure and a semiconductor device using the same, and more particularly, to an ohmic contact technology for a metal electrode of the semiconductor device and a technology for integrating and improving the functions of the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体レーザ励起用、計測用、通信用、コ
ンパクトディスク用の半導体レーザダイオード(LD:
Laser Diode)素子等の半導体発光素子を高
出力化、高機能化させるために、半導体素子を半導体基
板に垂直な方向にかつ電気的に直列に接続(直列接続)
させて積層することが試みられている。
2. Description of the Related Art Semiconductor laser diodes (LDs) for pumping solid-state lasers, measuring, communicating, and compact disks.
In order to increase the output and function of a semiconductor light emitting device such as a laser diode device, the semiconductor device is electrically connected in series in a direction perpendicular to the semiconductor substrate (series connection).
Attempts have been made to stack them.

【0003】この半導体素子を直列接続させて積層する
方法のうち最も簡単な方法として、高出力化のために複
数の半導体レーザ素子をハンダ付けして貼り合わせる方
法がある。この方法に関しては、「1.5μm帯アイセ
ーフパルスLDの大出力特性」(玉貫岳正他、1994
年秋季第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、
p.964)(講演番号21p−S−16)に、有機金
属気相エピタキシャル(MOVPE:Metalorg
anic Vapor Phase Epitaxy)
成長法を用いて作製された高出力のLD素子の電流−光
出力特性が報告されている。
One of the simplest methods of stacking semiconductor devices by connecting them in series is a method of soldering and bonding a plurality of semiconductor laser devices to increase the output. This method is described in “Large output characteristics of 1.5 μm band eye-safe pulse LD” (Takemasa Tamanuki et al., 1994).
Proceedings of the 55th Federation of Applied Physics-related Lectures
p. 964) (lecture number 21p-S-16), metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE: Metalorg).
anic Vapor Phase Epitaxy)
A current-light output characteristic of a high-output LD element manufactured by using a growth method has been reported.

【0004】そこで報告されたLD素子は、LD素子用
のウエハの半分を裏面研磨によって薄膜化してから通常
のLD素子化プロセスを行い、そこから劈開して切出し
たLD素子を、残り半分のLD素子用のウエハから切出
して作製したLD素子の上にハンダ付けで貼り合わせて
作製された二段スタック構成のLD素子である。
[0004] In the LD device reported there, a half of the wafer for the LD device is thinned by polishing the back surface, and then a normal LD device forming process is performed. This is a two-stage stacked LD element manufactured by bonding by soldering onto an LD element manufactured by cutting out from an element wafer.

【0005】このLD素子は、図20に示すように、T
i/Au300と、n−InP基板301と、n−In
Pクラッド層302と、InGaAsP−SCH−5Q
W303と、p−InPクラッド層304と、p−In
GaAsコンタクト層305と、SiO2 306と、T
i/Pt/Au307とを積層してなる半導体素子、及
びTi/Au308と、n−InP基板309と、n−
InPクラッド層310と、InGaAsP−SCH−
5QW311と、p−InPクラッド層312と、p−
InGaAsコンタクト層313と、SiO2 314
と、Ti/Pt/Au315とを積層してなる半導体素
子をハンダ319で貼り合わせている。
[0005] As shown in FIG.
i / Au 300, n-InP substrate 301, and n-In
P cladding layer 302 and InGaAsP-SCH-5Q
W303, p-InP cladding layer 304, p-In
GaAs contact layer 305, SiO2 306, T
i / Pt / Au 307, a semiconductor element formed by laminating i / Pt / Au 307, Ti / Au 308, n-InP substrate 309,
InP cladding layer 310 and InGaAsP-SCH-
5QW 311, p-InP cladding layer 312, p-
InGaAs contact layer 313 and SiO2 314
And a semiconductor element formed by laminating Ti / Pt / Au 315 are bonded with solder 319.

【0006】InGaAsP−SCH−5QW303,
311はQ1.55μm(5×3.7nm)ウエル層3
16及びQ1.2μm(8nm)バリア層317を交互
に積層して構成されている。
[0006] InGaAsP-SCH-5QW303,
311 is a Q1.55 μm (5 × 3.7 nm) well layer 3
16 and Q1.2 μm (8 nm) barrier layers 317 are alternately stacked.

【0007】上記の二段スタック構成によって発光領域
を接近させることで、それらLD素子の総光出力を単一
のLD素子の光出力のおよそ2倍に増大させることがで
きる。
By making the light emitting regions closer by the above-described two-stage stack structure, the total light output of these LD elements can be increased to approximately twice the light output of a single LD element.

【0008】LD素子を半導体基板面内にアレイ状に並
べて集積化することも可能であるが、ビーム間隔が10
0μm程度に大きくなってしまうので、集光のための装
置が必要となってしまう。したがって、半導体素子を半
導体基板に垂直な方向に積層させる技術が重要となる。
Although it is possible to integrate the LD elements by arranging them in an array on the surface of the semiconductor substrate, a beam interval of 10
Since it becomes as large as about 0 μm, a device for condensing light is required. Therefore, a technique of stacking semiconductor elements in a direction perpendicular to the semiconductor substrate is important.

【0009】一般に、半導体素子と金属層とを連続して
エピタキシャル成長させることができれば、半導体素子
を電気的に直列接続させて半導体基板に垂直な方向に集
積化することが、より簡単に実現可能になると思われ
る。しかしながら、半導体と金属とは格子定数が大きく
異なるため、一般に、その実現が非常に困難である。
In general, if a semiconductor device and a metal layer can be continuously grown epitaxially, it is easier and more feasible to electrically connect the semiconductor devices in series and integrate them in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. It seems to be. However, since the lattice constant of a semiconductor differs greatly from that of a metal, it is generally very difficult to realize the same.

【0010】しかしながら、近年、将来の金属量子井戸
デバイス及び金属ベース・トランジスタ等の単一の電子
デバイスへの応用を目的とし、分子線エピタキシャル
(MBE:Molecular Beam Epita
xy)法によって、GaAs基板上にNiAl、CoA
l等の薄膜の金属間化合物をエピタキシャル成長させる
研究が進められている。これらの金属間化合物はNi、
Co等の遷移金属とAl等のIII 族金属からなる化合物
である。
However, in recent years, for the purpose of application to a single electronic device such as a metal quantum well device and a metal-based transistor in the future, a molecular beam epitaxy (MBE) has been proposed.
xy) method, NiAl and CoA are formed on a GaAs substrate.
Research for epitaxially growing an intermetallic compound of a thin film such as l has been advanced. These intermetallic compounds are Ni,
It is a compound composed of a transition metal such as Co and a Group III metal such as Al.

【0011】これらの金属間化合物の結晶構造はCsC
l型であり、GaAs、InP等のIII −V化合物半導
体の閃亜鉛鉱型結晶構造とは異なっている。しかしなが
ら、これらの金属間化合物の格子定数はGaAsあるい
はInPの格子定数の1/2にほぼ等しいため、GaA
sあるいはInP上へのエピタキシャル成長が可能であ
る。AlAs上にエピタキシャル成長させたNiAlの
原子配置を図23に示す。
The crystal structure of these intermetallic compounds is CsC
It is an l-type and is different from a zinc blende type crystal structure of a III-V compound semiconductor such as GaAs or InP. However, since the lattice constant of these intermetallic compounds is almost equal to 1/2 of the lattice constant of GaAs or InP,
Epitaxial growth on s or InP is possible. FIG. 23 shows the atomic arrangement of NiAl epitaxially grown on AlAs.

【0012】図22(a)はこれらの代表的な金属間化
合物及び半導体基板の格子定数の分布を数直線上に図示
したものである。この図に示すように、GaAs、Al
As、CoAl、NiAl、InP、NiIn0.24Al
0.76、CoIn0.365 Al0.635 、InAs、NiIn
0.71Al0.29、CoIn0.835 Al0.165 、CoIn、
NiInの順に大きくなっている。
FIG. 22 (a) shows the distribution of lattice constants of these typical intermetallic compounds and semiconductor substrates on a number line. As shown in this figure, GaAs, Al
As, CoAl, NiAl, InP, NiIn 0.24 Al
0.76 , CoIn 0.365 Al 0.635 , InAs, NiIn
0.71 Al 0.29 , CoIn 0.835 Al 0.165 , CoIn,
It increases in the order of NiIn.

【0013】この図においてはInP基板、GaAs基
板あるいはInAs基板に格子整合すると思われる3元
金属間化合物の組成も示してある。
FIG. 1 also shows the composition of a ternary intermetallic compound which is considered to be lattice-matched to an InP substrate, a GaAs substrate or an InAs substrate.

【0014】上述したように、半導体基板上の金属間化
合物薄膜の結晶成長は異種原子構造のヘテロエピタキシ
ャル成長なので、従来と異なる成長条件や結晶成長技術
が必要となる。
As described above, the crystal growth of an intermetallic compound thin film on a semiconductor substrate is a heteroepitaxial growth of a heteroatom structure, and therefore requires different growth conditions and crystal growth techniques from the prior art.

【0015】金属間化合物を用いて複数の半導体素子の
積層を行った従来の例としては、「Electrica
l and optical characteriz
ation of back−to−back Sch
ottky (Al,Ga)As/NiAl/(Al,
Ga)As molecular beam epit
axially grown double−hete
rostructure diodes」(T.L.C
heeks他、アプライドフィジックスレター誌、56
巻(11)、P.1043、March,1990)に
記載された、MBE法で成長させたGaAs/AlAs
/NiAl/AlAs/GaAsのダブルヘテロ構造を
有する背面共有型のショットキーダイオードがある。
A conventional example in which a plurality of semiconductor elements are stacked using an intermetallic compound is described in "Electrica".
l and optical characters
ation of back-to-back Sch
ottky (Al, Ga) As / NiAl / (Al,
Ga) As molecular beam epit
axially double double-hete
Structured Diodes "(TLC
Heeks et al., Applied Physics Letter, 56
Volume (11), P.E. 1043, March, 1990), GaAs / AlAs grown by the MBE method.
There is a back-shared Schottky diode having a double heterostructure of / NiAl / AlAs / GaAs.

【0016】このショットキーダイオードは、図19に
示すように、n+ GaAs substrateと、n
+ GaAsと、n−type GaAsと、AlAs
と、NiAlと、TiAuを積層した部分と、NiAl
上にn−type GaAsとn+ GaAsとを積層し
た部分とから構成されている。
As shown in FIG. 19, this Schottky diode has an n + GaAs substrate and an n + GaAs substrate.
+ GaAs, n-type GaAs, and AlAs
And a portion where NiAl and TiAu are laminated, and NiAl
It is composed of a portion on which n-type GaAs and n + GaAs are stacked.

【0017】但し、この構造はNiAl層及び半導体の
2つの界面の品質の違いをショットキーダイオードを用
いて評価するための実験的な構造であり、実用的な効果
を狙った新しい素子ではない。
However, this structure is an experimental structure for evaluating the difference in quality between the two interfaces of the NiAl layer and the semiconductor by using a Schottky diode, and is not a new element aiming at a practical effect.

【0018】上記の如く、半導体基板上の金属間化合物
薄膜のエピタキシャル成長は可能となっているが、半導
体層と金属間化合物層とのオーミックな接触は達成され
ていない。オーミックな接触がとれないと、金属/半導
体界面のショットキーバリアによって、接触した素子に
電流が流れなかったり、素子の駆動電圧の増大による素
子劣化が生じたりする。
As described above, although epitaxial growth of an intermetallic compound thin film on a semiconductor substrate is possible, ohmic contact between the semiconductor layer and the intermetallic compound layer has not been achieved. If ohmic contact cannot be made, a Schottky barrier at the metal / semiconductor interface causes no current to flow through the contacted element, or causes element deterioration due to an increase in the drive voltage of the element.

【0019】通常のIII −V族化合物半導体においては
金属合金の電極材料や高熱処理によるアロイ化、半導体
コンタクト層の高濃度ドーピング等のオーミックな接触
を実現するための手法がほぼ確立している。しかしなが
ら、II−VI族化合物半導体は300℃以上の高熱に弱
く、高濃度ドーピングが難しく、バンドギャップが大き
い等の性質があるため、現状のII−VI族半導体を用いた
緑青色発光素子ではp電極のオーミックな接触が大きな
課題となっている。
With respect to ordinary group III-V compound semiconductors, techniques for realizing ohmic contact such as metal alloy electrode materials, alloying by high heat treatment, and high concentration doping of semiconductor contact layers have been almost established. However, II-VI group compound semiconductors are susceptible to high heat of 300 ° C. or more, are difficult to dope at a high concentration, and have properties such as a large band gap. Ohmic contact of the electrodes is a major issue.

【0020】「ZnTe/ZnSe多重量子井戸構造を
用いたp型ZnSeに対するオーミックコンタクト」
(桶江井太他、1993年春季第54回応用物理学関係
連合講演会講演予稿集、p.257)(講演番号29p
−ZL−17)には、p型のZnTe/ZnSe多重量
子井戸構造を用いて、量子準位を介した共鳴トンネル電
流を利用することによってp型ZnSeに対する良好な
オーミック接触を達成していることが報告されている。
この報告にあるp型ZnSe半導体及び電極の界面近傍
のバンド構造を図18に示す。
"Ohmic contact to p-type ZnSe using ZnTe / ZnSe multiple quantum well structure"
(Ita Okee et al., Proceedings of the 54th Joint Lecture on Applied Physics, Spring 1993, p. 257) (lecture number 29p)
-ZL-17) requires that a p-type ZnTe / ZnSe multiple quantum well structure be used to achieve good ohmic contact with p-type ZnSe by utilizing a resonant tunneling current via a quantum level. Have been reported.
FIG. 18 shows the band structure near the interface between the p-type ZnSe semiconductor and the electrode reported in this report.

【0021】上記の例は半導体と半導体の超格子構造と
を用いて良好なオーミック接触を達成した例であるが、
ZnTeとZnSeとは大きな格子不整合があるので、
素子の信頼性までを含めると、上述したような問題が完
全に解決されたとはいえない。
The above example is an example of achieving good ohmic contact using a semiconductor and a semiconductor superlattice structure.
Because of the large lattice mismatch between ZnTe and ZnSe,
Including the reliability of the element, it cannot be said that the above-mentioned problem has been completely solved.

【0022】「Infra−red AlGaAs a
nd visible AlGaInP laserd
iode stack」(D.P.Bour他、エレク
トロニクスレターズ、October,1993、Vo
l.29No.21、P.1855)には、半導体基板
に垂直な方向にLD素子をエピタキシャル成長で積層さ
せた例が掲載されている。
"Infra-red AlGaAs a
nd visible AlGaInP laserd
iode stack "(DP Bour et al., Electronics Letters, October, 1993, Vo
l. 29 No. 21, p. 1855) discloses an example in which LD elements are stacked by epitaxial growth in a direction perpendicular to a semiconductor substrate.

【0023】この2波長レーザは、図21に示すよう
に、substrate Nコンタクト400と、Ga
As:Si基板401と、Al0.8 Ga0.2 AsNクラ
ッド層402と、60Å GaAs or InGaA
s QW,Al0.4 Ga0.6 As SCH403と、A
0.8 Ga0.2 AsPクラッド層404と、GaAsP
+ キャップ層405と、Pコンタクト416とを積層し
た部分と、GaAsP+キャップ層405の上にAl
0.5 In0.5 PN−etch stop406と、Al
0.5 In0.5 PP−etch stop407と、Ga
AsN408と、Nコンタクト415とを積層した部分
と、GaAsN408の上にAl0.5 In0.5 PNクラ
ッド層409と、80Å Ga0.4 In0.6 PQW,
(Al0.6 Ga0.4 0.5 In0.5 P SCH410
と、Al0.5 In0.5 PPクラッド層411と、Al
0.5 In0.5 PPバリア減少層412と、GaAsP+
キャップ層413と、Pコンタクト414とを積層した
部分とから構成されている。
As shown in FIG. 21, this two-wavelength laser has a substrate N contact 400 and a Ga
As: Si substrate 401, Al 0.8 Ga 0.2 AsN cladding layer 402, 60 ° GaAs or InGaAs
s QW, Al 0.4 Ga 0.6 As SCH 403 and A
l 0.8 Ga 0.2 AsP cladding layer 404 and GaAsP
+ Cap layer 405, a portion where a P contact 416 is stacked, and a GaAsP + cap layer 405 with Al
0.5 In 0.5 PN-etch stop 406 and Al
0.5 In 0.5 PP-etch stop 407 and Ga
A portion where AsN 408 and an N contact 415 are stacked, an Al 0.5 In 0.5 PN cladding layer 409 on GaAs N 408, and 80 ° Ga 0.4 In 0.6 PQW,
(Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P SCH410
, Al 0.5 In 0.5 PP clad layer 411, Al
0.5 In 0.5 PP barrier reduction layer 412 and GaAsP +
It is composed of a portion where a cap layer 413 and a P contact 414 are laminated.

【0024】このLD素子はAlGaAs系LDとAl
GaInP系LDとをAlInP高抵抗層を間にいれて
積層成長させ、中間に2つの電極を新たに設けた構造を
している。これによって、独立に制御できる2μm程度
の間隔しか離れていない2つの波長の異なるレーザビー
ムが得られる。
This LD element is composed of an AlGaAs LD and an Al
It has a structure in which a GaInP-based LD is stacked and grown with an AlInP high-resistance layer in between, and two electrodes are newly provided in the middle. As a result, laser beams of two different wavelengths that can be independently controlled and that are separated by only about 2 μm are obtained.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
素子では、複数の半導体レーザ素子ウェハを裏面研磨に
よって薄膜化してからLD素子化し、それらをハンダ付
けで貼り合わせる手法の場合、半導体基板裏面の研磨や
ハンダ付けに手間がかかるだけでなく、共振器長を揃え
た劈開や貼り合わせ位置の調整等が難しいので、量産に
は不向きである。
In the above-mentioned conventional semiconductor device, in the case of a method in which a plurality of semiconductor laser device wafers are thinned by polishing the back surface to form LD devices and then bonded by soldering, a method of forming the semiconductor wafer on the back surface of the semiconductor substrate is required. It is not suitable for mass production because polishing and soldering are troublesome, and it is difficult to adjust the cleavage and bonding positions with the same resonator length.

【0026】また、半導体基板裏面の研磨では2μm程
度の薄さにすることはできず、3つ以上の半導体素子を
貼り合わせると、レーザビームの間隔が離れ過ぎてしま
うため、計測等の実用においては適さない。貼り合わせ
による3つ以上の半導体素子の集積化や量子化は困難な
ので、さらなる高出力化は難しい。
In addition, when the back surface of the semiconductor substrate is polished, the thickness cannot be made as thin as about 2 μm. When three or more semiconductor elements are bonded together, the distance between laser beams becomes too large. Is not suitable. Since it is difficult to integrate and quantize three or more semiconductor elements by bonding, it is difficult to further increase the output.

【0027】そこで、半導体素子と金属間化合物層とを
連続して成長させ、半導体素子を電気的に直列接続させ
ることができれば、半導体素子の集積化が容易となる。
しかしながら、これら二元の金属間化合物の格子定数は
半導体基板の格子定数の1/2と値が若干異なる。
Therefore, if the semiconductor element and the intermetallic compound layer can be continuously grown and the semiconductor element can be electrically connected in series, the integration of the semiconductor element becomes easy.
However, the value of the lattice constant of these binary intermetallic compounds is slightly different from 1 / of the lattice constant of the semiconductor substrate.

【0028】図22(b)は金属間化合物の半導体基板
に対する格子不整合度を現したものである。図におい
て、室温のGaAs基板上のCoAlで+1.2%、N
iAlで+2.1%、CoInで+8.3%、NiIn
で+9.2%の格子不整合がある。
FIG. 22B shows the degree of lattice mismatch between the intermetallic compound and the semiconductor substrate. In the figure, + 1.2% for CoAl on a GaAs substrate at room temperature, N
+ 2.1% for iAl, + 8.3% for CoIn, NiIn
There is a + 9.2% lattice mismatch.

【0029】また、InP基板上のCoAlで−2.5
%、NiAlで−1.6%、CoInで+4.4%、N
iInで+5.2%の格子不整合があり、InAs基板
上のCoAlで−5.6%、NiAlで−4.7%、C
oInで+1.1%、NiInで+1.9%の格子不整
合がある。
Further, CoAl on the InP substrate is -2.5%.
%, -1.6% for NiAl, + 4.4% for CoIn, N
There is a lattice mismatch of + 5.2% for iIn, -5.6% for CoAl, -4.7% for NiAl, C
There is a lattice mismatch of + 1.1% for oIn and + 1.9% for NiIn.

【0030】このため、多層成長時等で臨界膜厚を越え
て金属間化合物を成長させた場合には結晶に転移が発生
して増殖し、結晶格子が緩和し、結晶品質が著しく低下
してしまう。
For this reason, when the intermetallic compound is grown beyond the critical film thickness during multi-layer growth or the like, the crystal undergoes a transition and proliferates, the crystal lattice is relaxed, and the crystal quality is significantly reduced. I will.

【0031】また、格子整合した金属間化合物を用いて
も、金属/半導体界面のショットキーバリアによって、
接続した半導体素子に電流が流れなかったり、半導体素
子の駆動電圧が増大して界面に高電界がかかり、素子劣
化が生じやすくなるという問題が考えられる。
Even when a lattice-matched intermetallic compound is used, the Schottky barrier at the metal / semiconductor interface can cause
There is a problem that a current does not flow through the connected semiconductor element, or a driving voltage of the semiconductor element increases, a high electric field is applied to the interface, and the element is likely to deteriorate.

【0032】半導体基板に垂直な方向にLDと高抵抗層
とを交互にエピタキシャル成長させてLDを積層させた
構造では、半導体基板に垂直な方向にLD素子を積層し
ているが、個々のLD素子は直列接続されていないの
で、高出力化には向いていない。
In a structure in which LDs and high-resistance layers are alternately epitaxially grown in a direction perpendicular to the semiconductor substrate and the LDs are stacked, the LD elements are stacked in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. Since they are not connected in series, they are not suitable for high output.

【0033】この方法の場合、エッチングや電極プロセ
スの手間のほかに、電流狭窄の困難、ビーム形状の制
御、レーザビームが垂直に揃っていないこと、2つ以上
の素子の積層ではプロセスにかかる手間が増大するとい
う問題がある。
In this method, in addition to the labor of etching and electrode processing, difficulty in current confinement, control of the beam shape, non-perpendicularity of the laser beam, and the labor required for laminating two or more elements. Is increased.

【0034】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、発光素子の信頼性を大きく向上させることがで
き、光デバイスや電子デバイス、及び光電融合デバイス
の高機能化を実現することができる超格子構造を提供す
ることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to greatly improve the reliability of the light emitting element, and to realize highly functional optical devices, electronic devices, and photoelectric fusion devices. It is to provide a superlattice structure that can be used.

【0035】本発明の他の目的は、半導体レーザの高出
力化や多波長化、及び大波長帯域化を図ることができる
超格子構造を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a superlattice structure capable of increasing the output, increasing the wavelength, and increasing the wavelength band of a semiconductor laser.

【0036】本発明の別の目的は、レーザの高出力化を
図ることができ、量産化及び低コスト化が可能な半導体
素子を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device which can increase the output of a laser, and can be mass-produced and reduced in cost.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】本発明の構造体は、金属
間化合物結晶と半導体結晶とを交互に組合せ、前記金属
間化合物結晶からなる金属間化合物層及び前記半導体結
晶からなる半導体層の厚さと、前記金属間化合物層の真
空準位と、前記半導体層の伝導帯及び価電子帯のエネル
ギ準位とを入射電子又は正孔の一方の透過波が位相を強
め合うように構成した超格子構造体を有し、前記超格子
構造体は、半導体層と、前記金属間化合物結晶の厚膜と
の間に挿入され、前記金属間化合物結晶の厚膜が半導体
基板と格子整合していることを特徴とする
The structure of the present invention comprises a metal.
The intermetallic compound crystal and the semiconductor crystal are alternately combined, and the metal
An intermetallic compound layer comprising intermetallic compound crystals and the semiconductor
The thickness of the semiconductor layer composed of the crystal and the trueness of the
The empty level and the energy of the conduction band and the valence band of the semiconductor layer
The transmitted level of one of the incident electrons or holes intensifies the phase
A superlattice structure configured to mate
The structure includes a semiconductor layer and a thick film of the intermetallic compound crystal.
The thick film of the intermetallic compound crystal is inserted between the semiconductor
It is characterized by lattice matching with the substrate .

【0038】[0038]

【0039】また、前記半導体結晶からなる半導体層の
導電型をn型又はp型のいずれか一方としたことを特徴
とする。
Further, the semiconductor layer made of the semiconductor crystal is of an n-type or p-type conductivity.

【0040】また導電型がn型の半導体層を含む前記超
格子構造体と、導電型がp型の半導体層を含む前記超格
子構造体とが、前記金属間化合物結晶の厚膜を挟んで配
置されていることを特徴とする。
In addition, the above-mentioned ultra-conductive type including an n-type semiconductor layer
A superlattice comprising a lattice structure and a p-type semiconductor layer;
And a child structure with the thick film of the intermetallic compound crystal interposed therebetween.
It is characterized by being placed.

【0041】[0041]

【0042】前記半導体基板がInP基板であり、前記
InP基板と格子整合する金属間化合物がNiIn 0.24
Al 0.76 又はCoIn 0.365 Al 0.635 のいずれかであ
ることを特徴とする
The semiconductor substrate is an InP substrate,
The intermetallic compound that lattice-matches with the InP substrate is NiIn 0.24
Der any of the Al 0.76 or CoIn 0.365 Al 0.635
It is characterized by that .

【0043】前記半導体基板がInAs基板であり、前
記InAs基板と格子整合する金属間化合物がNiIn
0.71 Al 0.29 又はCoIn 0.835 Al 0.165 のいずれか
であることを特徴とする
The semiconductor substrate is an InAs substrate,
The intermetallic compound that lattice-matches with the InAs substrate is NiIn.
0.71 any of the Al 0.29 or CoIn 0.835 Al 0.165
It is characterized by being .

【0044】[0044]

【0045】また金属間化合物層及び半導体層の少なく
とも一方の層厚を徐々に可変させた構造を有することを
特徴とする。
Further, the number of intermetallic compound layers and semiconductor layers is small.
Both have a structure in which the thickness of one layer is gradually varied.
Features.

【0046】また金属間化合物と隣接する少なくとも一
つの半導体層をバンドギャップの異なる複数の半導体層
で構成した構造を有することを特徴とする。
In addition, at least one adjacent to the intermetallic compound
One semiconductor layer into multiple semiconductor layers with different band gaps
Characterized by having a structure constituted by:

【0047】また少なくとも一つの金属間化合物層をそ
の組成及び構成元素の少なくとも一方が異なる複数の金
属間化合物層で構成した構造を有することを特徴とす
る。
Also, at least one intermetallic compound layer is provided.
A plurality of golds different in at least one of the composition and constituent elements of
Characterized by having a structure composed of intergeneric compound layers
You.

【0048】本発明による第1の半導体素子は、上記の
超格子構造体のうちの少なくとも一つの超格子構造体
を、半導体素子の半導体部と電極との間に有している。
A first semiconductor device according to the present invention has at least one superlattice structure among the above superlattice structures between a semiconductor portion of a semiconductor device and an electrode.

【0049】本発明による第2の半導体素子は、上記の
超格子構造体のうちの少なくとも一つの超格子構造体
と、同一構造の半導体素子とを交互に組合せて半導体基
板に垂直な方向に積層・集積している。
The second semiconductor element according to the present invention is formed by alternately combining at least one of the above superlattice structures and a semiconductor element having the same structure and stacking them in a direction perpendicular to the semiconductor substrate.・ Accumulated.

【0050】本発明による第3の半導体素子は、上記の
超格子構造体のうちの少なくとも一つの超格子構造体
と、半導体素子とを交互に組合せて半導体基板に垂直な
方向に積層・集積した半導体素子において、積層される
半導体素子のうちの少なくとも一つの半導体素子の層構
造が他の少なくとも一つの半導体素子と異なるようにし
ている。
A third semiconductor device according to the present invention is formed by alternately combining at least one of the above-described superlattice structures and a semiconductor device, and laminating and integrating them in a direction perpendicular to the semiconductor substrate. In the semiconductor element, a layer structure of at least one semiconductor element among the stacked semiconductor elements is different from at least one other semiconductor element.

【0051】本発明による第4の半導体素子は、上記の
超格子構造体のうちの少なくとも一つの超格子構造体
と、高抵抗の半導体層及び半導体素子の一方とを交互に
組合せて半導体基板に垂直な方向に積層・集積した半導
体素子において、構成半導体素子のうちの少なくとも一
つの半導体素子の構造が他の少なくとも一つの半導体素
子と異なり、かつ積層された半導体素子のうちの少なく
とも一つの半導体素子を電気的に独立して駆動するため
の構造を有している。
A fourth semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor substrate formed by alternately combining at least one of the above superlattice structures with one of a high-resistance semiconductor layer and a semiconductor device. In a semiconductor element stacked and integrated in a vertical direction, the structure of at least one semiconductor element among constituent semiconductor elements is different from at least one other semiconductor element, and at least one semiconductor element among stacked semiconductor elements. Are electrically driven independently.

【0052】[0052]

【発明の実施の態様】まず、本発明の作用について以下
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the operation of the present invention will be described below.

【0053】本発明による構造体は、例えば、図3
(a)に示すように、n型半導体/n型超格子構造体/
金属間化合物層/p型超格子構造体/p型半導体という
順序で構成されている。
The structure according to the present invention is, for example, shown in FIG.
As shown in (a), n-type semiconductor / n-type superlattice structure /
The structure is in the order of intermetallic compound layer / p-type superlattice structure / p-type semiconductor.

【0054】すなわち、本発明による構造体はn−In
0.53Ga0.47As半導体層1と、n+ −In0.53Ga
0.47Asコンタクト層2と、NiIn0.24Al0.76ウエ
ル層3及びn−In0.53Ga0.47Asバリア層4を交互
に組合せてなるn型超格子構造体と、NiIn0.24Al
0.76バルク層(金属間化合物層)5と、p−In0.53
0.47Asバリア層6及びNiIn0.24Al0.76ウエル
層7を交互に組合せてなるp型超格子構造体と、p+
In0.53Ga0.47Asコンタクト層8と、p−In0.53
Ga0.47As半導体層9とから構成されている。
That is, the structure according to the present invention is n-In
0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 1 and n + -In 0.53 Ga
An n-type superlattice structure in which 0.47 As contact layer 2, NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 3 and n-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 4 are alternately combined, and NiIn 0.24 Al
0.76 bulk layer (intermetallic compound layer) 5 and p-In 0.53 G
and p-type superlattice structure formed by combining alternately a 0.47 As barrier layer 6 and NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 7, p + -
In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 8 and p-In 0.53
And a Ga 0.47 As semiconductor layer 9.

【0055】本発明による構造体ではこれらn型超格子
構造体及びp型超格子構造体を、金属間化合物層及び半
導体層の厚さと、金属間化合物層の真空準位と、半導体
層の伝導帯及び価電子帯のエネルギ準位とが入射電子ま
たは正孔の透過波が位相を強め合うように構成してい
る。
In the structure according to the present invention, the n-type superlattice structure and the p-type superlattice structure are defined by the thickness of the intermetallic compound layer and the semiconductor layer, the vacuum level of the intermetallic compound layer, and the conduction of the semiconductor layer. The energy levels of the band and the valence band are configured so that the transmitted waves of the incident electrons or holes reinforce the phases.

【0056】上記のような共鳴トンネルの効果は金属と
半導体との界面でのショットキーバリアを実質的になく
すので、金属と半導体とのオーミックな接触を実現でき
る。また、上記の超格子構造体において、金属間化合物
層あるいは半導体層の層厚を連続的に変化させた構造の
超格子構造体を用いることで、透過するキャリアのエネ
ルギ帯幅をより拡大することができ、接触界面の近傍層
の低抵抗化を図ることができる。
The effect of the resonance tunnel as described above substantially eliminates the Schottky barrier at the interface between the metal and the semiconductor, so that an ohmic contact between the metal and the semiconductor can be realized. Further, in the above-described superlattice structure, by using a superlattice structure having a structure in which the thickness of the intermetallic compound layer or the semiconductor layer is continuously changed, the energy band width of transmitted carriers can be further increased. Thus, the resistance of the layer near the contact interface can be reduced.

【0057】さらに、半導体から金属への組成変化が平
均的に見てなだらかになるので、界面でのショットキー
バリアを低減させる効果がある。さらにまた、金属間化
合物層5はInP基板と格子整合しているので、臨界膜
厚を制限なく厚くすることができるので、金属層の低抵
抗化に有利である。
Furthermore, since the composition change from semiconductor to metal becomes smoother on average, there is an effect of reducing the Schottky barrier at the interface. Furthermore, since the intermetallic compound layer 5 is lattice-matched with the InP substrate, the critical film thickness can be increased without limitation, which is advantageous for reducing the resistance of the metal layer.

【0058】上記の構造体に電圧をかけた場合、図3
(b)に示すように、金属間化合物層5で電子16とホ
ール17とが発生し、電子16はキャリアの共鳴トンネ
ル効果19によってInP基板に格子整合したNiIn
Alウエル層3及びn型InGaAsバリア層4からな
るn型超格子構造体を通り抜け、透過電子波14がn型
InGaAs半導体層1に至る。
When a voltage is applied to the above structure, FIG.
As shown in (b), electrons 16 and holes 17 are generated in the intermetallic compound layer 5, and the electrons 16 are NiIn lattice-matched to the InP substrate by the resonant tunneling effect 19 of carriers.
Through the n-type superlattice structure composed of the Al well layer 3 and the n-type InGaAs barrier layer 4, the transmitted electron wave 14 reaches the n-type InGaAs semiconductor layer 1.

【0059】同様に、ホール17はキャリアの共鳴トン
ネル効果20によってInP基板に格子整合したp型I
nGaAsバリア層6及びNiInAlウエル層7から
なるp型超格子構造体を通り抜け、透過ホール15がp
型InGaAs半導体層9に至る。その結果、n型In
GaAs半導体層1からp型InGaAs半導体層9に
電流18が流れる。
Similarly, the holes 17 are p-type I lattice-matched to the InP substrate by the resonant tunneling effect 20 of carriers.
After passing through the p-type superlattice structure composed of the nGaAs barrier layer 6 and the NiInAl well layer 7, the transmission hole 15
To the InGaAs type semiconductor layer 9. As a result, n-type In
A current 18 flows from the GaAs semiconductor layer 1 to the p-type InGaAs semiconductor layer 9.

【0060】これに対し、従来の構造体は、図17
(a)に示すように、n型半導体/金属層/p型半導体
という順序で構成されている。すなわち、従来の構造体
はn型半導体層21と金属間化合物層22とp型半導体
層23とから構成されている。
On the other hand, the conventional structure shown in FIG.
As shown in (a), the semiconductor device is configured in the order of n-type semiconductor / metal layer / p-type semiconductor. That is, the conventional structure includes the n-type semiconductor layer 21, the intermetallic compound layer 22, and the p-type semiconductor layer 23.

【0061】この構造体に電圧をかけた場合、金属間化
合物層22で発生した電子16及びホール17は金属と
半導体との界面でのショットキーバリア24のために反
射波25となり、金属間化合物層22に閉じ込められて
しまうので、電流はほとんど流れない。尚、図3(b)
及び図17(b)において、11は伝導帯、12はフェ
ルミレベル、13は価電子帯である。
When a voltage is applied to this structure, the electrons 16 and holes 17 generated in the intermetallic compound layer 22 become reflected waves 25 due to the Schottky barrier 24 at the interface between the metal and the semiconductor, and the intermetallic compound Since current is trapped in the layer 22, almost no current flows. FIG. 3 (b)
17B, reference numeral 11 denotes a conduction band, 12 denotes a Fermi level, and 13 denotes a valence band.

【0062】上述した如く、本発明の超格子構造体を用
いることで、金属層とn型半導体層とのオーミックな接
触、あるいは金属層とp型半導体層とのオーミックな接
触が実現できる。
As described above, by using the superlattice structure of the present invention, an ohmic contact between the metal layer and the n-type semiconductor layer or an ohmic contact between the metal layer and the p-type semiconductor layer can be realized.

【0063】また、本発明によるn型超格子構造体/金
属間化合物層/p型超格子構造体の構造体を用いること
によって、金属間化合物層を介してn型半導体層とp型
半導体層との直列接続が実現できる。
Further, by using the structure of the n-type superlattice structure / intermetallic compound layer / p-type superlattice structure according to the present invention, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are interposed via the intermetallic compound layer. Can be connected in series.

【0064】したがって、本発明の超格子構造体と、同
一半導体基板上にエピタキシャル成長可能な複数の発光
素子や受光素子等の光デバイス及び電子デバイス等の半
導体素子とを交互に積層させることで、電気的にオーミ
ックに直列接続させた半導体集積素子が実現できる。
Therefore, by alternately stacking the superlattice structure of the present invention and a plurality of optical devices such as light-emitting devices and light-receiving devices and semiconductor devices such as electronic devices that can be epitaxially grown on the same semiconductor substrate, A semiconductor integrated element which is connected in series ohmically can be realized.

【0065】金属間化合物層と半導体基板との間の結晶
格子不整合を補償するための、かつ半導体基板と異なる
格子定数を有した半導体層を有する超格子構造体とする
ことによって、超格子構造体の歪み量の総計を無視でき
る程度に小さく抑えることができるので、この超格子構
造体と交互に積層される半導体素子層の結晶品質を低下
させない作用がある。
A superlattice structure having a semiconductor layer for compensating for crystal lattice mismatch between the intermetallic compound layer and the semiconductor substrate and having a lattice constant different from that of the semiconductor substrate is provided. Since the total amount of body strain can be suppressed to a negligible level, the crystal quality of the semiconductor element layers alternately stacked with the superlattice structure is not reduced.

【0066】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図1(a)は本発明の第1の実施例の構
成を示す断面図である。図において、本発明の第1の実
施例による構造体はn−In0.53Ga0.47As半導体層
1と、n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層2と、
NiIn0.24Al0.76ウエル層(以下、ウエル層とす
る)3及びn−In0.53Ga0.47Asバリア層(以下、
バリア層とする)4を交互に組合せてなるn型超格子構
造体と、NiIn0.24Al0.76バルク層(金属間化合物
層)5とを順次積層した構造を有するInP基板上の超
格子構造体である。尚、上記の成長層を逆の順番で積層
した構造も可能である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a sectional view showing the configuration of the first embodiment of the present invention. In the figure, a structure according to a first embodiment of the present invention comprises an n-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 1, an n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 2,
NiIn 0.24 Al 0.76 well layer (hereinafter referred to as well layer) 3 and n-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer (hereinafter referred to as “well layer”).
A superlattice structure on an InP substrate having a structure in which an n-type superlattice structure formed by alternately combining 4) and a NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer (intermetallic compound layer) 5 are sequentially laminated. is there. Note that a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible.

【0067】すなわち、本発明の第1の実施例による構
造体はn型半導体/n型超格子構造体/金属間化合物層
のInP基板上に格子整合した超格子構造体である。
That is, the structure according to the first embodiment of the present invention is a superlattice structure in which an n-type semiconductor / n-type superlattice structure / intermetallic compound layer is lattice-matched on an InP substrate .

【0068】図1(b)は図1(a)のバンド構造図で
ある。図において、ウエル層3の真空準位と、バリア層
4の伝導帯11と価電子帯13とのエネルギ準位、ある
いはウエル層3とバリア層4とにおける電子16の有効
質量に対してウエル層3とバリア層4との厚さを、透過
電子波14が位相を強め合うように設計されている。こ
れによって、金属層とn型半導体層とのオーミックな接
触を実現することができる。
FIG. 1B is a band structure diagram of FIG. 1A. In the figure, the vacuum level of the well layer 3 and the energy level of the conduction band 11 and the valence band 13 of the barrier layer 4 or the effective mass of the electrons 16 in the well layer 3 and the barrier layer 4 are compared with the well layer. The thickness of the barrier layer 4 and the thickness of the barrier layer 4 are designed so that the transmitted electron wave 14 strengthens the phase. Thereby, an ohmic contact between the metal layer and the n-type semiconductor layer can be realized.

【0069】上記の超格子構造体及び半導体素子は分子
線エピタキシャル法(MBE)、ガスソースMBE法、
有機金属MBE法あるいは有機金属気相成長(MOVP
E)法等の成長法、または成長層の種族の異なる構成原
子を交互に供給して成長させるマイグレーション・エン
ハンスト・エピタキシ(MEE:MigrationE
nhancet Epitaxy)法、原子層エピタキ
シ(ALE:Atomic Layer Epitax
y)法等の薄膜成長法を用いて作製することができる。
以下に記載する超格子構造体及び半導体素子は上記と同
様にして作成されるものとする。
The above-mentioned superlattice structure and semiconductor element are formed by molecular beam epitaxy (MBE), gas source MBE,
Metalorganic MBE or metalorganic vapor phase epitaxy (MOVP
E) method, or migration enhanced epitaxy (MEE: Migration E) in which different constituent atoms of the growth layer are alternately supplied and grown.
nhancet Epitaxy method, ALE (Atomic Layer Epitaxy)
It can be manufactured using a thin film growth method such as the y) method.
The superlattice structure and the semiconductor element described below are manufactured in the same manner as described above.

【0070】金属間化合物層のMEE法(あるいはAL
E法)においては、金属間化合物層を構成するInやA
l等のIII 族原子とNi等の遷移金属とを交互に半導体
基板に供給して成長させる。また、III −V化合物半導
体層のMEE法(あるいはALE法)においては、III
族原子とV族原子とを交互に半導体基板に供給して成長
させる。これらの供給サイクルは1分から2分程度であ
る。
The MEE method (or AL
E)), In and A constituting the intermetallic compound layer
Group III atoms such as 1 and transition metals such as Ni are alternately supplied to the semiconductor substrate for growth. In the MEE method (or the ALE method) of the III-V compound semiconductor layer, III
Group atoms and group V atoms are alternately supplied to the semiconductor substrate for growth. These supply cycles are on the order of one to two minutes.

【0071】以下、上記の超格子構造体や半導体素子を
実現するための金属間化合物層及びIII −V族(あるい
は、II−VI族)化合物半導体層のヘテロ構造作製のため
の具体的な成長方法について説明する。
Hereinafter, specific growth for forming a heterostructure of an intermetallic compound layer and a III-V (or II-VI) compound semiconductor layer for realizing the above-described superlattice structure or semiconductor element will be described. The method will be described.

【0072】III −V族(あるいは、II−VI族)化合物
半導体層の次に金属間化合物層を成長させる際には、半
導体層の表面を1種類あるいは複数の種類のIII 族(あ
るいは、II族)の単原子層で覆い、成長室のV族(ある
いは、VI族)の背景圧力を3×10-9torr以下に十
分落とし、金属間化合物層の遷移金属(NiやCo等)
を1原子層成長させてから、金属間化合物層を成長させ
る。
When the intermetallic compound layer is grown next to the group III-V (or group II-VI) compound semiconductor, one or more types of group III (or group II) are formed on the surface of the semiconductor layer. Group), the background pressure of the group V (or group VI) in the growth chamber is sufficiently reduced to 3 × 10 −9 torr or less, and the transition metals (Ni, Co, etc.) of the intermetallic compound layer are covered.
Is grown in one atomic layer, and then the intermetallic compound layer is grown.

【0073】金属間化合物層の成長温度は、通常、ME
E成長ならば350℃程度、MBE成長ならば450℃
程度で行う。但し、格子整合系の金属間化合物層におい
て、250℃程度の成長温度でMEE成長させた例があ
る。
The growth temperature of the intermetallic compound layer is usually
About 350 ° C for E growth, 450 ° C for MBE growth
Do about. However, there is an example in which the MEE is grown at a growth temperature of about 250 ° C. in the lattice-matched intermetallic compound layer.

【0074】逆に、金属間化合物層の次にIII −V族化
合物半導体層を成長させる場合には、金属間化合物層成
長後、遷移金属(NiやCo等)を1原子層成長(遷移
金属終端化)させる。金属間化合物層が格子不整合系で
あれば、その後、3次元成長を抑制するために100℃
くらいの低温でIII −V族(あるいは、II−VI族)化合
物半導体層を厚さ数nmほどMEE成長させてから、3
50℃前後(あるいは、300℃前後)の成長温度で、
III −V族(あるいは、II−VI族)化合物半導体層をM
EE成長させる。金属間化合物層が格子整合系であれ
ば、その後の成長を成長温度450℃程度のMBE成長
で行ってもよい。
Conversely, when a group III-V compound semiconductor layer is grown next to the intermetallic compound layer, after growing the intermetallic compound layer, one atomic layer of transition metal (Ni, Co, etc.) is grown (transition metal). Termination). If the intermetallic compound layer is lattice-mismatched, then 100 ° C. to suppress three-dimensional growth
After growing a III-V (or II-VI) compound semiconductor layer to a thickness of several nm by MEE at a low temperature,
At a growth temperature of around 50 ° C (or around 300 ° C),
III-V (or II-VI) compound semiconductor layer
EE growth. If the intermetallic compound layer is a lattice matching system, the subsequent growth may be performed by MBE growth at a growth temperature of about 450 ° C.

【0075】図2(a)は本発明の第2の実施例の構成
を示す断面図である。図において、本発明の第2の実施
例による構造体はNiIn0.24Al0.76バルク層5と、
p−In0.53Ga0.47Asバリア層(以下、バリア層と
する)6及びNiIn0.24Al0.76ウエル層(以下、ウ
エル層とする)7を交互に組合せてなるp型超格子構造
体と、p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層8と、
p−In0.53Ga0.47As半導体層9とを順次積層した
構造を有するInP基板上の超格子構造体である。尚、
上記の成長層を逆の順番で積層した構造も可能である。
FIG. 2A is a sectional view showing the structure of the second embodiment of the present invention. In the figure, a structure according to a second embodiment of the invention comprises a NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 5,
p-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layers (hereinafter referred to as barrier layer) 6 and NiIn 0.24 Al 0.76 well layers (hereinafter referred to as the well layer) 7 formed by combining alternately p-type superlattice structure, p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 8,
This is a superlattice structure on an InP substrate having a structure in which p-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layers 9 are sequentially laminated. still,
A structure in which the above growth layers are stacked in the reverse order is also possible.

【0076】すなわち、本発明の第2の実施例による構
造体は金属間化合物層/p型超格子構造体/p型半導体
のInP基板上に格子整合した超格子構造体である。
That is, the structure according to the second embodiment of the present invention is a superlattice structure lattice-matched on an InP substrate of an intermetallic compound layer / p-type superlattice structure / p-type semiconductor .

【0077】図2(b)は図2(a)のバンド構造図で
ある。図において、ウエル層7の真空準位と、バリア層
6の伝導帯11と価電子帯13とのエネルギ準位、ある
いはウエル層7とバリア層6とにおけるホール17の有
効質量に対してウエル層7とバリア層6との厚さを、透
過ホール波15が位相を強め合うように設計されてい
る。これによって、金属層とp型半導体層とのオーミッ
クな接触を実現することができる。
FIG. 2 (b) is a band structure diagram of FIG. 2 (a). In the figure, the well level is determined with respect to the vacuum level of the well layer 7 and the energy level of the conduction band 11 and the valence band 13 of the barrier layer 6 or the effective mass of the hole 17 in the well layer 7 and the barrier layer 6. The thickness of the barrier layer 6 and the thickness of the barrier layer 6 are designed so that the transmission hole wave 15 reinforces the phase. Thereby, ohmic contact between the metal layer and the p-type semiconductor layer can be realized.

【0078】図3(a)は本発明の第3の実施例の構成
を示す断面図である。図において、本発明の第3の実施
例による構造体はn−In0.53Ga0.47As半導体層1
と、n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層2と、ウ
エル層3及びバリア層4を交互に組合せてなるn型超格
子構造体と、NiIn0.24Al0.76バルク層5と、バリ
ア層6及びウエル層7を交互に組合せてなるp型超格子
構造体と、p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層8
と、p−In0.53Ga0.47As半導体層9とを順次積層
した構造を有するInP基板上の超格子構造体である。
尚、上記の成長層を逆の順番で積層した構造も可能であ
る。
FIG. 3A is a sectional view showing the structure of the third embodiment of the present invention. In the figure, a structure according to a third embodiment of the present invention is an n-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 1.
, An n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 2, an n-type superlattice structure in which a well layer 3 and a barrier layer 4 are alternately combined, a NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 5, a barrier layer 6 and a well A p-type superlattice structure in which layers 7 are alternately combined, and ap + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 8
And a p-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 9 in this order.
Note that a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible.

【0079】すなわち、本発明の第3の実施例による構
造体はn型半導体/n型超格子構造体/金属間化合物層
/p型超格子構造体/p型半導体のInP基板に格子整
合した超格子構造体である。
That is, the structure according to the third embodiment of the present invention is lattice-matched to the n-type semiconductor / n-type superlattice structure / intermetallic compound layer / p-type superlattice structure / p-type semiconductor InP substrate. It is a super lattice structure .

【0080】図3(b)は図3(a)のバンド構造図で
ある。図において、ウエル層3の真空準位と、バリア層
4の伝導帯11と価電子帯13とのエネルギ準位、ある
いはウエル層3とバリア層4とにおける電子16の有効
質量に対してウエル層3とバリア層4との厚さを、透過
電子波14が位相を強め合うように設計されている。
FIG. 3 (b) is a band structure diagram of FIG. 3 (a). In the figure, the vacuum level of the well layer 3 and the energy level of the conduction band 11 and the valence band 13 of the barrier layer 4 or the effective mass of the electrons 16 in the well layer 3 and the barrier layer 4 are compared with the well layer. The thickness of the barrier layer 4 and the thickness of the barrier layer 4 are designed so that the transmitted electron wave 14 strengthens the phase.

【0081】同様に、ウエル層7の真空準位と、バリア
層6の伝導帯11と価電子帯13とのエネルギ準位、あ
るいはウエル層7とバリア層6とにおけるホール17の
有効質量に対してウエル層7とバリア層6との厚さを、
透過ホール波15が位相を強め合うように設計されてい
る。これによって、金属間化合物層を介したn型半導体
層とp型半導体層との直列接続を実現することができ
る。
Similarly, with respect to the vacuum level of well layer 7 and the energy level of conduction band 11 and valence band 13 of barrier layer 6 or the effective mass of hole 17 in well layer 7 and barrier layer 6. The thickness of the well layer 7 and the barrier layer 6
The transmission hole wave 15 is designed to reinforce the phase. As a result, serial connection of the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer via the intermetallic compound layer can be realized.

【0082】本発明の第4の実施例は、上述した本発明
の第3の実施例による超格子構造体において、NiIn
0.24Al0.76金属間化合物層とn型のIn0.53Ga0.47
As半導体層との間に、10原子層以下の厚さのn型の
In0.52Al0.48As半導体層を挿入した構造を有する
超格子構造体、あるいはNiIn0.24Al0.76金属間化
合物層とp型のIn0.53Ga0.47As半導体層との間
に、10原子層以下の厚さのp型のIn0.52Al0.48
s半導体層を挿入した構造を有しかつ金属間化合物層に
隣接する少なくとも1つの半導体層をバンドギャップの
異なる複数の半導体層で構成した構造を有する超格子構
造体である。
The fourth embodiment of the present invention is directed to a superlattice structure according to the third embodiment of the present invention described above.
0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer and n-type In 0.53 Ga 0.47
A superlattice structure having a structure in which an n-type In 0.52 Al 0.48 As semiconductor layer having a thickness of 10 atomic layers or less is inserted between As semiconductor layers, or a NiIn 0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer and a p-type A p-type In 0.52 Al 0.48 A having a thickness of 10 atomic layers or less between the In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer.
A superlattice structure having a structure in which an s-semiconductor layer is inserted and having a structure in which at least one semiconductor layer adjacent to an intermetallic compound layer is composed of a plurality of semiconductor layers having different band gaps.

【0083】すなわち、本発明の第4の実施例による構
造体では、金属間化合物層に含まれるIII 族原子の種類
が同一であり、半導体基板に格子整合したIII −V族化
合物半導体層でその金属間化合物層を挟んだことを特徴
とする超格子構造体である。
That is, in the structure according to the fourth embodiment of the present invention, the type of the group III atom contained in the intermetallic compound layer is the same, and the type of the group III-V compound semiconductor layer lattice-matched to the semiconductor substrate is the same. A superlattice structure having an intermetallic compound layer interposed therebetween .

【0084】本発明の第5の実施例は、上記の本発明の
第4の実施例による超格子構造体において、NiIn
0.24Al0.76金属間化合物層とn型のIn0.52Al0.48
As半導体層との間に、10原子層以下の厚さのn型の
In0.24Al0.76As半導体層を挿入した構造を有する
超格子構造体、あるいはNiIn0.24Al0.76金属間化
合物層とp型のIn0.52Al0.48As半導体層との間
に、10原子層以下の厚さのp型のIn0.24Al0.76
s半導体層を挿入した構造を有しかつ金属間化合物層に
隣接する少なくとも1つの半導体層をバンドギャップの
異なる複数の半導体層で構成した構造を有する超格子構
造体である。
The fifth embodiment of the present invention relates to the superlattice structure according to the fourth embodiment of the present invention, wherein the NiIn
0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer and n-type In 0.52 Al 0.48
A superlattice structure having a structure in which an n-type In 0.24 Al 0.76 As semiconductor layer having a thickness of 10 atomic layers or less is inserted between As semiconductor layers, or a NiIn 0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer and a p-type A p-type In 0.24 Al 0.76 A having a thickness of 10 atomic layers or less between the In 0.52 Al 0.48 As semiconductor layer.
A superlattice structure having a structure in which an s-semiconductor layer is inserted and having a structure in which at least one semiconductor layer adjacent to an intermetallic compound layer is composed of a plurality of semiconductor layers having different band gaps.

【0085】すなわち、本発明の第5の実施例による構
造体では、金属間化合物層に含まれるIII 族原子の種類
とそのIII 族原子の組成比とが同一であるIII −V族化
合物半導体層でその金属間化合物層を挟んだことを特徴
とする超格子構造体である。
That is, in the structure according to the fifth embodiment of the present invention, the III-V compound semiconductor layer in which the type of group III atoms contained in the intermetallic compound layer and the composition ratio of the group III atoms are the same. And a superlattice structure having the intermetallic compound layer interposed therebetween .

【0086】図4(a)は本発明の第6の実施例の構成
を示す断面図である。図において、本発明の第6の実施
例による構造体はn−In0.53Ga0.47As半導体層5
1と、n+ −InX Ga1-X As歪補償コンタクト層
(X≧0.6)52と、Ni0.5 Al0.5 ウエル層53
及びn−InY Ga1-Y Asバリア層(Y≧0.6)5
4を交互に組合せてなるn型超格子構造体と、Ni0.5
Al0.5 金属間化合物層55とを順次積層した構造を有
している。尚、上記の成長層を逆の順番で積層した構造
も可能である。
FIG. 4A is a sectional view showing the structure of the sixth embodiment of the present invention. In the figure, the structure according to the sixth embodiment of the present invention is an n-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 5.
1, an n + -In x Ga 1 -x As strain compensating contact layer (X ≧ 0.6) 52, a Ni 0.5 Al 0.5 well layer 53
And n-In Y Ga 1-Y As barrier layer (Y ≧ 0.6) 5
4 is alternately combined with an n-type superlattice structure, and Ni 0.5
It has a structure in which an Al 0.5 intermetallic compound layer 55 is sequentially laminated. Note that a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible.

【0087】但し、Ni0.5 Al0.5 金属間化合物層5
5は臨界膜厚以内の層厚である。
However, the Ni 0.5 Al 0.5 intermetallic compound layer 5
5 is a layer thickness within the critical film thickness .

【0088】図4(b)は図4(a)のバンド構造図で
ある。図において、Ni0.5 Al0.5 ウエル層(−1.
6%の引張歪)(以下、ウエル層とする)53とn−I
YGa1-Y Asバリア層(圧縮歪)(以下、バリア層
とする)54との超格子構造体は透過電子波14が位相
を強め合うようにウエル層53とバリア層54との層厚
を設計している。
FIG. 4B is a band structure diagram of FIG. 4A. In the figure, a Ni 0.5 Al 0.5 well layer (−1.
6% tensile strain) (hereinafter referred to as a well layer) 53 and n-I
The superlattice structure with the n Y Ga 1-Y As barrier layer (compressive strain) (hereinafter referred to as a barrier layer) 54 is a layer of the well layer 53 and the barrier layer 54 such that the transmitted electron waves 14 strengthen the phase. The thickness is designed.

【0089】図4(c)は図4(a)の歪分布図であ
る。図において、本発明の第6の実施例による超格子構
造体ではウエル層53の層厚と引張歪量の絶対値との積
がバリア層54の層厚と圧縮歪量との積に等しくなる
(歪補償の条件)ように、バリア層54の圧縮歪量ある
いはIn組成Yが決定されている。
FIG. 4C is a strain distribution diagram of FIG. 4A. In the figure, in the superlattice structure according to the sixth embodiment of the present invention, the product of the thickness of the well layer 53 and the absolute value of the tensile strain is equal to the product of the thickness of the barrier layer 54 and the compressive strain. As described above (strain compensation condition), the amount of compressive strain or the In composition Y of the barrier layer 54 is determined.

【0090】但し、バリア層54のバンドギャップはI
n組成Yに依存しているので、ウエル層53とバリア層
54との層厚とバリア層54のIn組成Yは、透過電子
波14が位相を強め合うという条件と歪補償の条件とを
同時に満たすように決定されている。
However, the band gap of the barrier layer 54 is I
Since the thickness of the well layer 53 and the barrier layer 54 and the In composition Y of the barrier layer 54 depend on the n composition Y, the condition that the transmitted electron wave 14 strengthens the phase and the condition of the strain compensation are simultaneously satisfied. It has been decided to meet.

【0091】同様に、n+ −InX Ga1-X As歪補償
コンタクト層52はNi0.5 Al0.5 金属間化合物層5
5の歪を補償し、臨界膜厚を越えることがないように定
められた組成Xと膜厚とを有している。
Similarly, the n + -In x Ga 1 -x As strain compensating contact layer 52 is composed of the Ni 0.5 Al 0.5 intermetallic compound layer 5.
5 has a composition X and a film thickness determined so as not to exceed the critical film thickness.

【0092】上述した如く、金属間化合物層が半導体基
板との間に結晶格子不整合を有する場合でも、組合わせ
る半導体層に反対の歪を加えて歪補償することによっ
て、超格子構造体全体の歪量をエピタキシャル成長にお
いて無視できる程度に小さくすることができる。
As described above, even when the intermetallic compound layer has a crystal lattice mismatch with the semiconductor substrate, by applying the opposite strain to the combined semiconductor layer and compensating the strain, the entire superlattice structure can be compensated. The amount of strain can be made negligibly small in epitaxial growth.

【0093】また、n+ −InX Ga1-X As歪補償コ
ンタクト層52やバリア層54に圧縮歪を加えると、バ
ンドギャップが無歪みの時より減少し、ショットキーバ
リアが減少するので、半導体層と金属間化合物層とのオ
ーミックな接触が実現しやすくなる。
When compressive strain is applied to the n + -In x Ga 1 -x As strain compensating contact layer 52 and the barrier layer 54, the band gap becomes smaller than when no strain is applied, and the Schottky barrier is reduced. Ohmic contact between the semiconductor layer and the intermetallic compound layer is easily realized.

【0094】図5(a)は本発明の第7の実施例の構成
を示す断面図である。図において、本発明の第7の実施
例による構造体はp−In0.53Ga0.47As半導体層6
1と、p+ −InX Ga1-X As歪補償コンタクト層
(X≧0.6)62と、Ni0.5 Al0.5 ウエル層(以
下、ウエル層とする)63及びp−InY Ga1-Y As
バリア層(Y≧0.6)(以下、バリア層とする)64
を交互に組合せてなるp型超格子構造体と、Ni0.5
0.5 金属間化合物層65とを順次積層した構造を有し
ている。尚、上記の成長層を逆の順番で積層した構造も
可能である。
FIG. 5A is a sectional view showing the structure of the seventh embodiment of the present invention. In the figure, the structure according to the seventh embodiment of the present invention is a p-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 6.
1, ap + -In x Ga 1 -x As strain compensation contact layer (X ≧ 0.6) 62, a Ni 0.5 Al 0.5 well layer (hereinafter referred to as a well layer) 63 and p-In Y Ga 1-Y As
Barrier layer (Y ≧ 0.6) (hereinafter referred to as barrier layer) 64
And p-type superlattice structure formed by combining alternately, Ni 0.5 A
l has sequentially laminated structure and 0.5 intermetallic compound layer 65. Note that a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible.

【0095】但し、Ni0.5 Al0.5 金属間化合物層6
5は臨界膜厚以内の層厚である。
However, the Ni 0.5 Al 0.5 intermetallic compound layer 6
5 is a layer thickness within the critical film thickness .

【0096】図5(b)は図5(a)のバンド構造図で
ある。図において、ウエル層(−1.6%の引張歪)6
3とバリア層(圧縮歪)64との超格子構造体は透過ホ
ール波15が位相を強め合うようにウエル層63とバリ
ア層64との層厚を設計している。
FIG. 5B is a band structure diagram of FIG. 5A. In the figure, the well layer (-1.6% tensile strain) 6
The layer thickness of the well layer 63 and the barrier layer 64 is designed so that the transmission hole wave 15 reinforces the phase of the superlattice structure including the barrier layer 3 and the barrier layer (compression strain) 64.

【0097】図5(c)は図5(a)の歪分布図であ
る。図において、本発明の第7の実施例による超格子構
造体ではウエル層63の層厚と引張歪量の絶対値との積
がバリア層64の層厚と圧縮歪量との積に等しくなる
(歪補償の条件)ように、バリア層64の圧縮歪量ある
いはIn組成Yが決定されている。
FIG. 5C is a strain distribution diagram of FIG. 5A. In the figure, in the superlattice structure according to the seventh embodiment of the present invention, the product of the thickness of the well layer 63 and the absolute value of the tensile strain is equal to the product of the thickness of the barrier layer 64 and the compressive strain. The amount of compressive strain or the In composition Y of the barrier layer 64 is determined as described above (strain compensation condition).

【0098】但し、バリア層64のバンドギャップはI
n組成Yに依存しているので、ウエル層63とバリア層
64との層厚とバリア層64のIn組成Yは、透過ホー
ル波15が位相を強め合うという条件と歪補償の条件と
を同時に満たすように決定されている。
However, the band gap of the barrier layer 64 is I
Since the thickness of the well layer 63 and the barrier layer 64 and the In composition Y of the barrier layer 64 depend on the n composition Y, the condition that the transmission hole wave 15 reinforces the phase and the condition of the strain compensation are simultaneously satisfied. It has been decided to meet.

【0099】同様に、p+ −InX Ga1-X As歪補償
コンタクト層62はNi0.5 Al0.5 金属間化合物層6
5の歪を補償し、臨界膜厚を越えることがないように定
められた組成Xと膜厚とを有している。
Similarly, the p + -In x Ga 1 -x As strain compensating contact layer 62 is composed of the Ni 0.5 Al 0.5 intermetallic compound layer 6.
5 has a composition X and a film thickness determined so as not to exceed the critical film thickness.

【0100】本発明の第8の実施例は、上記の本発明の
第7の実施例による超格子構造体において、Ni0.5
0.5 金属間化合物層65をInP基板に格子整合する
NiIn0.24Al0.76金属間化合物層に、p+ −InX
Ga1-X As歪補償コンタクト層62をp+ −In0.53
Ga0.47As半導体層に置き換えた構造を有し、かつI
nP基板と格子整合するNiIn0.24Al0.76及びCo
In0.365 Al0.635のいずれかからなる金属間化合物
層と半導体層との間の結晶格子不整合を補償するため
の、半導体基板と異なる格子定数を有する半導体層を含
む超格子構造体である。
The eighth embodiment of the present invention is directed to a superlattice structure according to the seventh embodiment of the present invention, wherein the Ni 0.5 A
The l 0.5 intermetallic compound layer 65 NiIn 0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer which is lattice matched to the InP substrate, p + -In X
The Ga 1-x As strain compensation contact layer 62 is formed by p + -In 0.53
It has a structure replaced with a Ga 0.47 As semiconductor layer, and
NiIn 0.24 Al 0.76 and Co lattice-matched with nP substrate
A superlattice structure including a semiconductor layer having a lattice constant different from that of a semiconductor substrate for compensating for crystal lattice mismatch between an intermetallic compound layer made of any one of In 0.365 Al 0.635 and a semiconductor layer .

【0101】すなわち、本発明の第8の実施例による超
格子構造体は、超格子構造体の金属間化合物ウエル層に
歪層、バルクの金属間化合物層に無歪みの層を用いるこ
とを特徴としている。これによって、超格子構造体の歪
量を減らせるので、結晶の品質が向上し、バリア層64
に圧縮歪を加えると、バンドギャップが無歪みの時より
減少し、ショットキーバリアが減少するので、半導体層
と金属間化合物層とのオーミックな接触が実現しやすく
なる。
That is, the superlattice structure according to the eighth embodiment of the present invention is characterized in that a strained layer is used as the intermetallic compound well layer and a non-strained layer is used as the bulk intermetallic compound layer of the superlattice structure. And As a result, the amount of distortion of the superlattice structure can be reduced, so that the crystal quality is improved and the barrier layer 64 is improved.
When compressive strain is applied, the band gap is reduced as compared with the case where no strain is applied, and the Schottky barrier is reduced, so that ohmic contact between the semiconductor layer and the intermetallic compound layer is easily realized.

【0102】図6(a)は本発明の第9の実施例の構成
を示す断面図である。図において、本発明の第9の実施
例による構造体はn−In0.53Ga0.47As半導体層7
1と、n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層72
と、各々の層厚が相互に連続的に変化するNiIn0.24
Al0.76ウエル層(以下、ウエル層とする)73及びn
−In0.53Ga0.47Asバリア層(以下、バリア層とす
る)74を交互に組合せてなる超格子構造体と、NiI
0.24Al0.76バルク層75とを順次積層した構造を有
している。
FIG. 6A is a sectional view showing the structure of the ninth embodiment of the present invention. In the figure, the structure according to the ninth embodiment of the present invention is an n-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 7.
1 and n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 72
And NiIn 0.24 in which each layer thickness changes continuously with each other
Al 0.76 well layer (hereinafter referred to as well layer) 73 and n
A superlattice structure in which -In 0.53 Ga 0.47 As barrier layers (hereinafter referred to as barrier layers) 74 are alternately combined;
It has a structure in which n 0.24 Al 0.76 bulk layers 75 are sequentially laminated.

【0103】尚、上記の成長層を逆の順番で積層した構
造も可能である。
Incidentally, a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible .

【0104】図6(b)は図6(a)の超格子構造体の
ウエル層73及びバリア層74の層厚の変化を示す図で
ある。本発明の第9の実施例による超格子構造体は隣接
するウエル層73及びバリア層74の層厚の和が一定
で、ウエル層73の層厚をNiIn0.24Al0.76ウエル
層の層厚変化線76に沿って連続的に増大させ、かつバ
リア層74の層厚をn−In0.53Ga0.47Asバリア層
の層厚変化線77に沿って連続的に減少させることで、
ウエル層73及びバリア層74の層厚を相互に連続的に
変化させた構造を有している。
FIG. 6B is a diagram showing changes in the thicknesses of the well layer 73 and the barrier layer 74 of the superlattice structure of FIG. 6A. In the superlattice structure according to the ninth embodiment of the present invention, the sum of the thicknesses of the adjacent well layer 73 and the barrier layer 74 is constant, and the thickness of the well layer 73 is changed to the thickness change line of the NiIn 0.24 Al 0.76 well layer. By continuously increasing along the line 76 and decreasing the thickness of the barrier layer 74 continuously along the layer thickness change line 77 of the n-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer,
It has a structure in which the thicknesses of the well layer 73 and the barrier layer 74 are continuously changed.

【0105】金属間化合物層あるいは半導体層の層厚を
連続的に変化させた構造の超格子構造体を用いること
で、透過するキャリアのエネルギ帯幅をより拡大するこ
とができ、接触界面の近傍層の低抵抗化が図れる。ま
た、半導体から金属への組成変化が平均的に見てなだら
かになるので、界面でのショットキーバリアを低減させ
る効果もある。
By using a superlattice structure having a structure in which the thickness of the intermetallic compound layer or the semiconductor layer is continuously changed, the energy band width of the transmitted carriers can be further increased, and the vicinity of the contact interface can be increased. The resistance of the layer can be reduced. Further, since the composition change from semiconductor to metal becomes smoother on average, there is also an effect of reducing the Schottky barrier at the interface.

【0106】図7(a)は本発明の第10の実施例の構
成を示す断面図であり、図7(b)は図7(a)のバン
ド構造図である。これらの図において、本発明の第10
の実施例による構造体はn+ GaAs81と、n−Ga
AsY 1-Y 歪補償コンタクト層(Y≧0.6)(引張
歪)82と、n−AlAsスペーサ層83とCo0.5
0.5 ウエル層(圧縮歪)84とn−AlAsスペーサ
層83とn−GaAsX 1-X バリア層(X≧0.6)
(引張歪)85とを交互に組合せてなる超格子構造体
と、AlAsスペーサ層83と、Co0.5 Al0.5
(圧縮歪)86とを順次積層した構造を有している。
FIG. 7A is a sectional view showing the structure of the tenth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a band structure diagram of FIG. 7A. In these figures, the tenth aspect of the present invention is shown.
The structure according to the embodiment of the present invention has n + GaAs 81 and n-Ga
As Y P 1 -Y strain compensation contact layer (Y ≧ 0.6) (tensile strain) 82, n-AlAs spacer layer 83 and Co 0.5 A
l 0.5 well layers (compression strain) 84 and n-AlAs spacer layer 83 and the n-GaAs X P 1-X barrier layer (X ≧ 0.6)
(Tensile strain) 85 are alternately combined, a superlattice structure, an AlAs spacer layer 83, and a Co 0.5 Al 0.5 layer (compressive strain) 86 are sequentially laminated.

【0107】尚、上記の成長層を逆の順番で積層した構
造も可能である。
It is to be noted that a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible.

【0108】すなわち、本発明の第10の実施例による
超格子構造体は、金属間化合物(Co0.5 Al0.5 ウエ
ル層84)と隣接する半導体層をバンドギャップの異な
る複数の半導体層(n−AlAsスペーサ層83,n−
GaAsX 1-X バリア層85)で構成した構造を有し
ている。
That is, in the superlattice structure according to the tenth embodiment of the present invention, the semiconductor layer adjacent to the intermetallic compound (Co 0.5 Al 0.5 well layer 84) is formed of a plurality of semiconductor layers (n-AlAs) having different band gaps. Spacer layer 83, n-
It has a structure composed of a GaAs X P 1-X barrier layer 85).

【0109】しかも、本発明の第10の実施例による超
格子構造体は、電子の透過波の位相が強め合う条件と引
張歪層(n−GaAsX 1-X バリア層85)と圧縮歪
層(Co0.5 Al0.5 ウエル層84)との歪補償の条件
を同時に満たすように、Co0.5 Al0.5 ウエル層84
やn−GaAsX 1-X バリア層85、及びn−AlA
sスペーサ層83の層厚と、n−GaAsX 1-X バリ
ア層85のAs組成比Xとが定められ、かつ臨界膜厚を
越えることがないように歪補償された構造を有してい
る。
Moreover, the superlattice structure according to the tenth embodiment of the present invention is characterized by the condition that the phase of the transmitted wave of electrons is strengthened, the tensile strain layer (n-GaAs X P 1 -X barrier layer 85) and the compressive strain. so as to satisfy the layer condition of the distortion compensation of the (Co 0.5 Al 0.5 well layer 84) at the same time, Co 0.5 Al 0.5 well layers 84
And n-GaAs X P 1 -x barrier layer 85 and n-AlA
The thickness of the s spacer layer 83 and the As composition ratio X of the n-GaAs X P 1 -x barrier layer 85 are determined, and have a structure in which strain is compensated so as not to exceed the critical film thickness. I have.

【0110】本発明の第10の実施例による超格子構造
体では、Co0.5 Al0.5 ウエル層84とn−GaAs
X 1-X バリア層85との間に数原子層のn−AlAs
スペーサ層83を挟んでいるので、成長の確立されたC
0.5 Al0.5 /AlAsヘテロ界面とGaAsX
1-X /AlAsヘテロ界面とが得られる。また、n−A
lAsスペーサ層83はほぼGaAs基板に格子整合し
ているので、引張歪層(n−GaAsX 1-X バリア層
85)と圧縮歪層(Co0.5 Al0.5 ウエル層84)と
の界面での急激な歪変化を和らげる働きがある。
In the superlattice structure according to the tenth embodiment of the present invention, the Co 0.5 Al 0.5 well layer 84 and the n-GaAs
N-AlAs of several atomic layers between the X P 1-X barrier layer 85
Since the spacer layer 83 is interposed therebetween, the growth of the C
o 0.5 Al 0.5 / AlAs hetero interface with GaAs X P
A 1-X / AlAs heterointerface is obtained. Also, nA
Since the lAs spacer layer 83 is substantially lattice-matched to the GaAs substrate, the interface between the tensile strain layer (n-GaAs X P 1 -x barrier layer 85) and the compressive strain layer (Co 0.5 Al 0.5 well layer 84). It has a function to mitigate sudden distortion change.

【0111】図8は本発明の第11の実施例の構成を示
す断面図である。図において、本発明の第11の実施例
による構造体はp−InP90と、p−In0.53Ga
0.47Asスペーサ層91とp+ −InX Ga1-X Asバ
リア層(X≧0.6)(圧縮歪)92とp−In0.53
0.47Asスペーサ層91とからなる半導体層、及びN
iIn0.24Al0.76スペーサ層93とNi0.5 Al0.5
ウエル層(引張歪)94とNiIn0.24Al0.76スペー
サ層93とからなる金属間化合物層を交互に組合せてな
る超格子構造体と、NiIn0.24Al0.76バルク層95
とを順次積層した構造を有している。
FIG. 8 is a sectional view showing the structure of the eleventh embodiment of the present invention. In the figure, the structure according to an eleventh embodiment of the present invention is a p-InP90, p-In 0.53 Ga
0.47 As spacer layer 91, p + -In x Ga 1 -x As barrier layer (X ≧ 0.6) (compression strain) 92 and p-In 0.53 G
a 0.47 As semiconductor layer composed of As spacer layer 91 and N
iIn 0.24 Al 0.76 spacer layer 93 and Ni 0.5 Al 0.5
A superlattice structure in which intermetallic compound layers composed of well layers (tensile strain) 94 and NiIn 0.24 Al 0.76 spacer layers 93 are alternately combined; and a NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 95
Are sequentially laminated.

【0112】尚、上記の成長層を逆の順番で積層した構
造も可能である。
It is to be noted that a structure in which the above-described growth layers are stacked in the reverse order is also possible .

【0113】すなわち、本発明の第11の実施例による
超格子構造体は、金属間化合物層を組成あるいは構成元
素が異なる複数の金属間化合物層(NiIn0.24Al
0.76スペーサ層93,Ni0.5 Al0.5 ウエル層94)
で構成した構造を有している。
That is, in the superlattice structure according to the eleventh embodiment of the present invention, the intermetallic compound layer is composed of a plurality of intermetallic compound layers (NiIn 0.24 Al
0.76 spacer layer 93, Ni 0.5 Al 0.5 well layer 94)
It has the structure constituted by.

【0114】しかも、本発明の第11の実施例による超
格子構造体は、ホールの透過波の位相が強め合う条件と
圧縮歪層(p+ −InX Ga1-X Asバリア層92)と
引張歪層(Ni0.5 Al0.5 ウエル層94)との歪補償
の条件を同時に満たすように、p+ −InX Ga1-X
sバリア層92、Ni0.5 Al0.5 ウエル層94、p−
In0.53Ga0.47Asスペーサ層91、NiIn0.24
0.76スペーサ層93の層厚と、p+ −InX Ga1-X
Asバリア層92のIn組成比Xとが定められ、かつ臨
界膜厚を越えることがないように歪補償された構造を有
している。
Moreover, in the superlattice structure according to the eleventh embodiment of the present invention, the condition that the phase of the transmitted wave of the hole is strengthened, the compression strain layer (p + -In x Ga 1 -x As barrier layer 92) and P + -In x Ga 1 -x A is set so as to simultaneously satisfy the conditions for strain compensation with the tensile strain layer (Ni 0.5 Al 0.5 well layer 94).
s barrier layer 92, Ni 0.5 Al 0.5 well layer 94, p−
In 0.53 Ga 0.47 As spacer layer 91, NiIn 0.24 A
l 0.76 spacer layer 93 thickness and p + -In x Ga 1 -x
The In barrier layer 92 has a structure in which the In composition ratio X is determined and the strain is compensated so as not to exceed the critical film thickness.

【0115】本発明の第11の実施例による超格子構造
体では、p+ −InX Ga1-X Asバリア層92とNi
0.5 Al0.5 ウエル層94との間に、格子整合層である
p−In0.53Ga0.47Asスペーサ層91とNiIn
0.24Al0.76スペーサ層93とを挟んだ構造なので、半
導体層と金属間化合物層との界面がともに格子整合した
半導体層と金属間化合物層との界面である。
In the superlattice structure according to the eleventh embodiment of the present invention, the p + -In x Ga 1 -x As barrier layer 92 and the Ni
Between 0.5 Al 0.5 well layers 94, and the p-In 0.53 Ga 0.47 As spacer layer 91 is lattice-matched layer NiIn
Since the structure sandwiches the 0.24 Al 0.76 spacer layer 93, the interface between the semiconductor layer and the intermetallic compound layer is the interface between the semiconductor layer and the intermetallic compound layer that are both lattice-matched.

【0116】また、本発明の第11の実施例による超格
子構造体では、半導体層と金属間化合物層との異種結晶
構造界面が格子整合しているので、双方の結晶の品質が
向上する。さらに、共鳴トンネル効果に加えて、p+
InX Ga1-X Asバリア層92に圧縮比が加えられる
ので、バンドギャップが無歪みの時より減少し、ショッ
トキーバリアが減少するため、半導体層と金属間化合物
層とのオーミックな接触がより実現しやすくなる。
Further, in the superlattice structure according to the eleventh embodiment of the present invention, since the interface between the different crystal structures of the semiconductor layer and the intermetallic compound layer is lattice-matched, the quality of both crystals is improved. Furthermore, in addition to the resonance tunnel effect, p +
Since a compression ratio is applied to the In x Ga 1 -x As barrier layer 92, the band gap is reduced from that when there is no distortion, and the Schottky barrier is reduced, so that the ohmic contact between the semiconductor layer and the intermetallic compound layer is reduced. It is easier to realize.

【0117】さらにまた、本発明の第11の実施例によ
る超格子構造体の構造は、臨界膜厚を越えることがない
ように歪補償された構造であり、格子整合層であるp−
In0.53Ga0.47Asスペーサ層91及びNiIn0.24
Al0.76スペーサ層93は圧縮歪層(p+ −InX Ga
1-X Asバリア層92)と引張歪層(Ni0.5 Al0.5
ウエル層94)との界面での急激な歪変化を和らげる働
きがあるので、歪による結晶の劣化を回避することがで
きる。
Further, the structure of the superlattice structure according to the eleventh embodiment of the present invention is a structure in which the strain is compensated so as not to exceed the critical film thickness, and the p-type lattice matching layer is formed.
In 0.53 Ga 0.47 As spacer layer 91 and NiIn 0.24
The Al 0.76 spacer layer 93 is formed of a compression strain layer (p + -In x Ga).
1-X As barrier layer 92) and tensile strained layer (Ni 0.5 Al 0.5
Since it has a function of alleviating a sudden change in strain at the interface with the well layer 94), deterioration of the crystal due to strain can be avoided.

【0118】図9は本発明の第12の実施例による半導
体素子の構成を示す断面図である。図において、本発明
の第12の実施例による半導体素子はIn電極100
と、n−InP基板101と、n−InAlAs/n−
InPバッファ層102と、n−Cd0.52Zn0.48Se
格子整合層103と、n−MgZnCdSe(0.4μ
m組成)クラッド層104と、n−MgZnCdSe
(0.5μm組成)ガイド層105と、un−Cd0.52
Zn0.48Se活性層106と、p−MgZnCdSe
(0.5μm組成)ガイド層107と、p−MgZnC
dSe(0.4μm組成)クラッド層108と、p+
Cd0.52Zn0.48Seコンタクト層109と、p−Cd
0.52Zn0.48Se/NiIn0.24Al0.76超格子構造体
110と、NiIn0.24Al0.76金属間化合物層111
と、Au電極112とを積層してなるInP基板に格子
整合したII−VI族化合物半導体レーザ素子である。つま
り、本発明の第12の実施例による半導体素子では、本
発明で規定された超格子構造体を、半導体素子の半導体
部と電極との間に有している。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention has an In electrode 100
, N-InP substrate 101, and n-InAlAs / n-
InP buffer layer 102 and n-Cd 0.52 Zn 0.48 Se
The lattice matching layer 103 and n-MgZnCdSe (0.4 μm
m composition) cladding layer 104 and n-MgZnCdSe
(0.5 μm composition) Guide layer 105 and un-Cd 0.52
Zn 0.48 Se active layer 106 and p-MgZnCdSe
(0.5 μm composition) Guide layer 107 and p-MgZnC
dSe (0.4 μm composition) cladding layer 108 and p +
Cd 0.52 Zn 0.48 Se contact layer 109 and p-Cd
0.52 Zn 0.48 Se / NiIn 0.24 Al 0.76 superlattice structure 110 and NiIn 0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer 111
II-VI compound semiconductor laser device lattice-matched to an InP substrate formed by laminating an Au electrode 112 with an InP substrate. That is, the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention has the superlattice structure defined by the present invention between the semiconductor portion of the semiconductor device and the electrode.

【0119】但し、p−Cd0.52Zn0.48Se/NiI
0.24Al0.76超格子構造体110はp型半導体と金属
間化合物層との超格子構造体である。
However, p-Cd 0.52 Zn 0.48 Se / NiI
The n 0.24 Al 0.76 superlattice structure 110 is a superlattice structure of a p-type semiconductor and an intermetallic compound layer .

【0120】以下、本発明の第12の実施例による半導
体素子(LD)の作製方法の一例について説明する。II
I −V族化合物半導体成長用の成長室でn−InP基板
101上にn−InAlAs/n−InPバッファ層1
02を予め成長させたウエハを、II−VI族化合物半導体
成長用のMBE成長室に入れる。
Hereinafter, an example of a method for fabricating a semiconductor device (LD) according to the twelfth embodiment of the present invention will be described. II
An n-InAlAs / n-InP buffer layer 1 is formed on an n-InP substrate 101 in a growth chamber for growing an IV group compound semiconductor.
Then, the wafer on which No. 02 has been grown is put into an MBE growth chamber for growing a II-VI compound semiconductor.

【0121】このMBE成長室で、ウエハ上にn−Cd
0.52Zn0.48Se格子整合層103と、n−MgZnC
dSeクラッド層104と、n−MgZnCdSeガイ
ド層105と、un−Cd0.52Zn0.48Se活性層10
6と、p−MgZnCdSeガイド層107と、p−M
gZnCdSeクラッド層108と、p−Cd0.52Zn
0.48Seコンタクト層109とからなるInP基板に格
子整合したII−VI族化合物半導体LDの構造を順次積層
する。
In the MBE growth chamber, n-Cd
0.52 Zn 0.48 Se lattice matching layer 103 and n-MgZnC
dSe cladding layer 104, n-MgZnCdSe guide layer 105, un-Cd 0.52 Zn 0.48 Se active layer 10
6, p-MgZnCdSe guide layer 107, p-M
gZnCdSe cladding layer 108 and p-Cd 0.52 Zn
The structure of the II-VI compound semiconductor LD lattice-matched to the InP substrate composed of the 0.48 Se contact layer 109 is sequentially laminated.

【0122】その後に、このII−VI族化合物半導体LD
の構造の上にp−Cd0.52Zn0.48Se/NiIn0.24
Al0.76超格子構造体110と、NiIn0.24Al0.76
金属間化合物層111とを成長させる。
Thereafter, the II-VI compound semiconductor LD
P-Cd 0.52 Zn 0.48 Se / NiIn 0.24
Al 0.76 superlattice structure 110 and NiIn 0.24 Al 0.76
The intermetallic compound layer 111 is grown.

【0123】このウエハをMBE成長室の外に取出し、
ウエハのp側にAu電極112をスパッタ等の蒸着法で
取付け、n側にIn電極100を取付ける。このように
して得られたウエハを適当なサイズに劈開してレーザの
共振器面を出し、ヒートシンクに融着することで、本発
明の第12の実施例による半導体素子(LD)を作製す
る。
This wafer is taken out of the MBE growth chamber,
An Au electrode 112 is mounted on the p side of the wafer by vapor deposition such as sputtering, and an In electrode 100 is mounted on the n side. The semiconductor device (LD) according to the twelfth embodiment of the present invention is manufactured by cleaving the wafer obtained in this manner to an appropriate size to expose a laser cavity surface and fusing it to a heat sink.

【0124】本発明の第12の実施例によるII−VI族化
合物半導体LDの本体の構造は、InP基板にクラッド
層が格子整合していれば、上記のII−VI族化合物半導体
LD以外のII−VI族化合物半導体LD構造、あるいはII
I −V族化合物半導体LD構造であってもよい。
The structure of the main body of the II-VI compound semiconductor LD according to the twelfth embodiment of the present invention is different from that of the II-VI compound semiconductor LD other than the above-described II-VI compound semiconductor LD if the cladding layer is lattice-matched to the InP substrate. -Group VI compound semiconductor LD structure, or II
It may have an IV group semiconductor LD structure.

【0125】また、本発明の第12の実施例による半導
体素子はInP基板を用いているが、半導体基板として
はInPに限らず、GaAs基板やInAs基板等のII
I −V族化合物半導体基板、ZnSe基板等のII−VI族
化合物半導体基板、あるいはSi基板等の半導体基板上
の半導体に適用できる。
Although the semiconductor element according to the twelfth embodiment of the present invention uses an InP substrate, the semiconductor substrate is not limited to InP, but may be a GaAs substrate or an InAs substrate.
The present invention can be applied to a semiconductor on a semiconductor substrate such as an II-VI compound semiconductor substrate such as an IV group compound semiconductor substrate, a ZnSe substrate, or a Si substrate.

【0126】本発明の第13の実施例は、上記の本発明
の第12の実施例による半導体素子の超格子構造体11
0の代わりに、p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト
層と、p−In0.53Ga0.47As/NiIn0.24Al
0.76超格子構造体とを用いた半導体レーザ素子である。
The thirteenth embodiment of the present invention relates to the superlattice structure 11 of the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention.
Instead of 0, p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer and p-In 0.53 Ga 0.47 As / NiIn 0.24 Al
This is a semiconductor laser device using a 0.76 superlattice structure.

【0127】p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層
及びp−In0.53Ga0.47As/NiIn0.24Al0.76
超格子構造体は、III −V族化合物半導体成長用の成長
室で300℃以下の低温でMEE成長させるならば、II
−VI族化合物半導体LDの成長層を損なわずに積層でき
る。
P + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer and p-In 0.53 Ga 0.47 As / NiIn 0.24 Al 0.76
If the superlattice structure is grown by MEE at a low temperature of 300 ° C. or less in a growth chamber for growing a III-V compound semiconductor, II
-It can be laminated without damaging the growth layer of the group VI compound semiconductor LD.

【0128】本発明の第13の実施例による半導体素子
の超格子構造体の半導体バリア層においては、II−VI族
化合物半導体を用いているが、III −V族化合物半導体
の方がII−VI族化合物半導体よりもショットキーバリア
が低いので、オーミック接触が得られやすい。
Although the semiconductor barrier layer of the superlattice structure of the semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention uses a II-VI compound semiconductor, the III-V compound semiconductor uses a II-VI compound semiconductor. Since the Schottky barrier is lower than that of the group III compound semiconductor, ohmic contact is easily obtained.

【0129】図10は本発明の第14の実施例による半
導体素子の構成を示す断面図である。図において、本発
明の第14の実施例による半導体素子は本発明による超
格子構造体と、同一構造の半導体素子とを交互に組合せ
て半導体基板に垂直な方向に積層集積した半導体素子で
ある。ここで、本発明の第14の実施例による半導体素
子は特許請求の範囲の請求項13に規定される半導体素
子である。
FIG. 10 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention is a semiconductor device in which a superlattice structure according to the present invention and semiconductor devices having the same structure are alternately combined and stacked and integrated in a direction perpendicular to a semiconductor substrate. Here, the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention is the semiconductor device defined in claim 13 of the claims.

【0130】すなわち、本発明の第14の実施例による
半導体素子はn側電極120と、n−InP基板121
と、n−InPバッファ層122と、第1LD138
と、超格子構造体139と、第2LD140と、p−I
0.53Ga0.47Asコンタクト層128と、p+ −In
0.53Ga0.47Asコンタクト層129と、p側電極13
7とからなる半導体LDである。
That is, the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention comprises an n-side electrode 120 and an n-InP substrate 121.
, N-InP buffer layer 122 and first LD 138
, Superlattice structure 139, second LD 140, p-I
n 0.53 Ga 0.47 As contact layer 128 and p + -In
0.53 Ga 0.47 As contact layer 129 and p-side electrode 13
7 is a semiconductor LD.

【0131】第1LD138及び第2LD140は構造
が同一であり、n−InPクラッド層123と、n−I
nGaAsPガイド層124と、un−InGaAs活
性層125と、p−InGaAsPガイド層126と、
p−InPクラッド層127とからなる。
The first LD 138 and the second LD 140 have the same structure, and include an n-InP cladding layer 123 and an n-I
an nGaAsP guide layer 124, an un-InGaAs active layer 125, a p-InGaAsP guide layer 126,
and a p-InP cladding layer 127.

【0132】図11は図10の超格子構造体139の構
成を示す断面図である。図において、超格子構造体13
9はp−In0.53Ga0.47Asコンタクト層128と、
+−In0.53Ga0.47Asコンタクト層129と、N
iIn0.24Al0.76ウエル層130及びp−In0.53
0.47Asバリア層131を交互に組合せてなる超格子
構造体と、NiIn0.24Al0.76バルク層132と、n
−In0.53Ga0.47Asバリア層133及びNiIn
0.24Al0.76ウエル層134を交互に組合せてなる超格
子構造体と、n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層
135とからなる超格子構造体[図1(a)に示す本発
明の第3の実施例による超格子構造体と同一の超格子構
造体]と、n−In0.53Ga0.47As/n−InP超格
子バッファ層136とからなっている。
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of the superlattice structure 139 of FIG. In the figure, the superlattice structure 13
9 is a p-In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 128;
p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 129 and N
iIn 0.24 Al 0.76 well layer 130 and p-In 0.53 G
a 0.47 As barrier layer 131, a superlattice structure alternately combined, a NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 132,
-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 133 and NiIn
0.24 and Al 0.76 well layer 134 formed by combining alternately superlattice structure, n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 135. consisting superlattice structure [FIGS. 1 (a) to indicate a third of the present invention the same superlattice structure] superlattice structure according to the embodiment consists of n-in 0.53 Ga 0.47 as / n-InP superlattice buffer layer 136..

【0133】本発明の第15の実施例による半導体素子
は、上記の本発明の第14の実施例による半導体素子の
単体LDと超格子構造体139を任意の数(例えば、k
個)だけ交互に積層した構造、すなわちn側電極/n−
InP基板/第1LD/超格子構造体139/第2LD
/超格子構造体139/第3LD/超格子構造体139
/第4LD/……/超格子構造体139/第kのLD/
p側電極となる構造の半導体LD素子である。
In the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention, the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention includes a single LD and an arbitrary number of superlattice structures 139 (for example, k
), That is, an n-side electrode / n−
InP substrate / first LD / superlattice structure 139 / second LD
/ Superlattice structure 139 / third LD / superlattice structure 139
/ 4th LD /.../ superlattice structure 139 / kth LD /
This is a semiconductor LD element having a structure to be a p-side electrode.

【0134】本発明の第14の実施例による半導体素子
は2個の同一のLDを半導体基板に垂直な方向に積層・
集積した半導体LD素子である。しかしながら、超格子
構造体139はn−InP基板121に格子整合してい
るので、本発明の第15の実施例による半導体素子のよ
うにLDを任意の数だけ積層した半導体LD素子の作製
が可能である。
In the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention, two identical LDs are stacked in a direction perpendicular to the semiconductor substrate.
It is an integrated semiconductor LD device. However, since the superlattice structure 139 is lattice-matched to the n-InP substrate 121, it is possible to manufacture a semiconductor LD device in which an arbitrary number of LDs are stacked like the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention. It is.

【0135】図12は本発明の第16の実施例による半
導体素子の構成を示す断面図である。図において、本発
明の第16の実施例による半導体素子は図10に示す本
発明の第14の実施例による半導体素子において、超格
子構造体139を歪補償型の超格子構造体147で置き
換えた半導体素子であり、同一構成要素には同一符号を
付してある。
FIG. 12 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a sixteenth embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor device according to a sixteenth embodiment of the present invention is the same as the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention shown in FIG. 10, except that the superlattice structure 139 is replaced by a strain-compensated superlattice structure 147. It is a semiconductor element, and the same components are denoted by the same reference numerals .

【0136】図13は図12の超格子構造体147の構
成を示す断面図である。図において、超格子構造体14
7はp−In0.53Ga0.47Asコンタクト層128と、
+−In0.53Ga0.47Asコンタクト層129と、N
iAlウエル層(引張歪)142及びp−InX Ga
1-X Asバリア層(X≧0.6)(圧縮歪)143を交
互に組合せてなる超格子構造体と、NiIn0.24Al
0.76バルク層(格子整合層)144と、n−InX Ga
1-X Asバリア層(X≧0.6)(圧縮歪)145及び
NiAlウエル層(引張歪)146を交互に組合せてな
る超格子構造体と、n+ −In0.53Ga0.47Asコンタ
クト層135とからなる超格子構造体と、n−In0.53
Ga0.47As/n−InP超格子バッファ層136とか
らなっている。
FIG. 13 is a sectional view showing the structure of the superlattice structure 147 of FIG. In the figure, the superlattice structure 14
7 is a p-In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 128;
p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 129 and N
iAl well layer (tensile strain) 142 and p-In x Ga
A superlattice structure in which 1-X As barrier layers (X ≧ 0.6) (compression strain) 143 are alternately combined, and NiIn 0.24 Al
0.76 bulk layer (lattice matching layer) 144 and n-In x Ga
A superlattice structure in which 1-X As barrier layers (X ≧ 0.6) (compression strain) 145 and NiAl well layers (tensile strain) 146 are alternately combined, and an n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 135 And a superlattice structure consisting of n-In 0.53
Ga 0.47 As / n-InP superlattice buffer layer 136.

【0137】本発明の第16の実施例による半導体素子
の超格子構造体は、図4(a)に示す本発明の第6の実
施例による超格子構造体及び図5(a)に示す本発明の
第7の実施例による超格子構造体を、図13に示すよう
に組合せた超格子構造体である。
The superlattice structure of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention comprises a superlattice structure according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 4A and a superlattice structure shown in FIG. FIG. 13 shows a superlattice structure obtained by combining the superlattice structure according to the seventh embodiment of the present invention as shown in FIG.

【0138】本発明の第17の実施例による半導体素子
は、上記の本発明の第16の実施例による半導体素子の
単体LDと超格子構造体147を任意の数(例えば、k
個)だけ交互に積層した構造、すなわちn側電極/n−
InP基板/第1LD/超格子構造体147/第2LD
/超格子構造体147/第3LD/超格子構造体147
/第4LD/……/超格子構造体147/第kのLD/
p側電極となる構造の半導体LD素子である。
In the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention, the LD and the superlattice structure 147 of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention are provided in an arbitrary number (for example, k
), That is, an n-side electrode / n−
InP substrate / first LD / superlattice structure 147 / second LD
/ Superlattice structure 147 / third LD / superlattice structure 147
/ 4th LD /.../ superlattice structure 147 / kth LD /
This is a semiconductor LD element having a structure to be a p-side electrode.

【0139】本発明の第16の実施例による半導体素子
は2個の同一のLDを半導体基板に垂直な方向に積層集
積した半導体LD素子である。しかしながら、超格子構
造体147は歪補償構造によりn−InP基板121に
対する平均の歪量がほぼゼロであるので、本発明の第1
7の実施例による半導体素子のようにLDを任意の数だ
け積層した半導体LD素子の作製が可能である。
The semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention is a semiconductor LD device in which two identical LDs are stacked and integrated in a direction perpendicular to a semiconductor substrate. However, since the superlattice structure 147 has an average amount of strain of almost zero with respect to the n-InP substrate 121 due to the strain compensation structure, the first structure of the present invention
Like the semiconductor device according to the seventh embodiment, a semiconductor LD device in which an arbitrary number of LDs are stacked can be manufactured.

【0140】図14は本発明の第18の実施例による半
導体素子の構成を示す断面図である。図において、本発
明の第18の実施例による半導体素子は超格子構造体の
うちの少なくとも一つの超格子構造体と半導体素子とを
交互に組合せて半導体基板に垂直な方向に積層・集積し
た半導体素子において、積層された半導体素子のうちの
少なくとも一つの半導体素子の層構造が他の半導体素子
のうちの少なくとも一つの半導体素子と異なる半導体素
子である。
FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor device according to an eighteenth embodiment of the present invention is a semiconductor device in which at least one superlattice structure of a superlattice structure and a semiconductor device are alternately combined and stacked and integrated in a direction perpendicular to a semiconductor substrate. In the element, at least one of the stacked semiconductor elements has a different layer structure from at least one of the other semiconductor elements.

【0141】すなわち、本発明の第18の実施例による
半導体素子はn側電極150と、n−GaAs基板15
1と、n−GaAsバッファ層152と、第1LD17
0と、超格子構造体171と、第2LD172と、p−
GaAsコンタクト層158と、p+ −GaAsコンタ
クト層159と、p側電極169とからなる半導体LD
である。
That is, the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention comprises an n-side electrode 150 and an n-GaAs substrate 15.
1, the n-GaAs buffer layer 152, and the first LD 17
0, superlattice structure 171, second LD 172, p-
A semiconductor LD including a GaAs contact layer 158, a p + -GaAs contact layer 159, and a p-side electrode 169
It is.

【0142】第1LD170及び第2LD171は構造
が同一であり、n−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層1
53と、n−Al0.3 Ga0.7 Asガイド層154と、
InGaAs/GaAs DQW活性層(波長0.98
μm)155と、p−Al0.3 Ga0.7 Asガイド層1
56と、p−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層157と
からなる。
The first LD 170 and the second LD 171 have the same structure, and have an n-Al 0.7 Ga 0.3 As cladding layer 1.
53, an n-Al 0.3 Ga 0.7 As guide layer 154,
InGaAs / GaAs DQW active layer (wavelength 0.98
μm) 155 and p-Al 0.3 Ga 0.7 As guide layer 1
56 and a p-Al 0.7 Ga 0.3 As clad layer 157.

【0143】InGaAs/GaAs DQW活性層1
55はn−GaAs(20nm)、i−GaAs(30
nm)、In0.2 Ga0.8 As(8nm)ウエル層、n
−GaAsバリア層(14nm)、In0.2 Ga0.8
s(8nm)ウエル層、i−GaAs(20nm)、p
−GaAs(30nm)からなるダブル量子井戸構造
(DQW:Double Quantum Well)
であり、発振波長は0.98μmである。
InGaAs / GaAs DQW Active Layer 1
55 is n-GaAs (20 nm), i-GaAs (30
nm), In 0.2 Ga 0.8 As (8 nm) well layer, n
-GaAs barrier layer (14 nm), In 0.2 Ga 0.8 A
s (8 nm) well layer, i-GaAs (20 nm), p
-Double quantum well structure (DQW: Double Quantum Well) made of GaAs (30 nm)
And the oscillation wavelength is 0.98 μm.

【0144】図15は図14の超格子構造体171の構
成を示す断面図である。図において、超格子構造体17
1はp−GaAsコンタクト層158と、p+ −GaA
sコンタクト層159と、p+ −GaAsX1-X 歪補
償コンタクト層(X≧0.6)(引張歪)160と、C
0.5 Al0.5 ウエル層(圧縮歪)161及びp−Ga
AsY1-Y バリア層(Y≧0.6)(引張歪)162
を交互に組合せてなる超格子構造体とCo0.5 Al0.5
バルク層(圧縮歪)163とn−GaAsY1-Y バリ
ア層(引張歪)164及びCo0.5 Al0.5 ウエル層
(圧縮歪)165を交互に組合せてなる超格子構造体と
+ −GaAsX1-X 歪補償コンタクト層(引張歪)
166とからなる超格子構造体と、n−GaAsバッフ
ァ層167とからなっている。ここで、超格子構造体1
71GaAs基板上の超格子構造体である。
FIG. 15 is a sectional view showing the structure of the superlattice structure 171 of FIG. In the figure, the superlattice structure 17
1 is a p-GaAs contact layer 158 and p + -GaAs
s contact layer 159, p + -GaAs X P 1 -x strain compensation contact layer (X ≧ 0.6) (tensile strain) 160, C
o 0.5 Al 0.5 well layer (compression strain) 161 and p-Ga
As Y P 1 -Y barrier layer (Y ≧ 0.6) (tensile strain) 162
Super lattice structure formed by combining alternately body and Co 0.5 Al 0.5
A superlattice structure composed of alternating combinations of a bulk layer (compressive strain) 163, an n-GaAs Y P 1 -Y barrier layer (tensile strain) 164 and a Co 0.5 Al 0.5 well layer (compressive strain) 165, and n + -GaAs X P 1-X distortion compensation contact layer (tensile strain)
166, and an n-GaAs buffer layer 167. Here, the superlattice structure 1
Reference numeral 71 denotes a superlattice structure on a GaAs substrate .

【0145】本発明の第18の実施例による半導体素子
の超格子構造体171は、図7(a)に示す本発明の第
10の実施例による超格子構造体のように、Co0.5
0.5 ウエル層161とp−GaAsY 1-Y バリア層
162との間、あるいはn−GaAsY 1-Y バリア層
164とCo0.5 Al0.5 ウエル層165との間に数原
子層のn型あるいはp型のAlAsスペーサ層を挿入し
た構造の超格子構造体を用いることも可能である。
[0145] 18 superlattice structure 171 of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, as a superlattice structure according to a tenth embodiment of the present invention shown in FIG. 7 (a), Co 0.5 A
between the 0.5 well layer 161 and the p-GaAs Y P 1 -Y barrier layer 162 or between the n-GaAs Y P 1 -Y barrier layer 164 and the Co 0.5 Al 0.5 well layer 165 It is also possible to use a superlattice structure having a structure in which a type or p-type AlAs spacer layer is inserted.

【0146】本発明の第19の実施例による半導体素子
は、上記の本発明の第18の実施例による半導体素子の
単体LDと超格子構造体171を任意の数(例えば、k
個)だけ交互に積層した構造、すなわちn側電極/n−
InP基板/第1LD/超格子構造体171/第2LD
/超格子構造体171/第3LD/超格子構造体171
/第4LD/……/超格子構造体171/第kのLD/
p側電極となる構造の半導体LD素子である。
The semiconductor device according to the nineteenth embodiment of the present invention comprises an arbitrary number (for example, k) of a single LD of the semiconductor device and the superlattice structure 171 according to the eighteenth embodiment of the present invention.
), That is, an n-side electrode / n−
InP substrate / first LD / superlattice structure 171 / second LD
/ Superlattice structure 171 / third LD / superlattice structure 171
/ 4th LD /.../ superlattice structure 171 / kth LD /
This is a semiconductor LD element having a structure to be a p-side electrode.

【0147】本発明の第18の実施例による半導体素子
は2個の同一のLDを半導体基板に垂直な方向に積層・
集積した半導体LD素子である。しかしながら、超格子
構造体171は歪補償構造によりn−GaAs基板15
1に対する平均の歪量がほぼゼロであるので、本発明の
第19の実施例による半導体素子のようにLDを任意の
数だけ積層した半導体LD素子の作製が可能である。
In the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention, two identical LDs are stacked in a direction perpendicular to the semiconductor substrate.
It is an integrated semiconductor LD device. However, the superlattice structure 171 has an n-GaAs substrate 15
Since the average amount of strain with respect to 1 is almost zero, it is possible to manufacture a semiconductor LD device in which an arbitrary number of LDs are stacked like the semiconductor device according to the nineteenth embodiment of the present invention.

【0148】本発明の第20の実施例による半導体素子
は、上記の本発明の第19の実施例によるGaAs基板
上の半導体LD素子において、第1LDをAlGaAs
系LDとし、第2LDをAlGaInP系LDとし、第
3LDをZnSe系LDとし、さらに夫々の材料系のL
Dの活性層の構造を変えたLDを本発明による超格子構
造体と交互に積層させ、発振波長1μmから0.4μm
までの広い波長域を連続的に網羅する多波長あるいは連
続波長の高機能LD素子である。ここで、本発明の第2
0の実施例による半導体素子は特許請求の範囲の請求項
14に規定される半導体素子である。
The semiconductor device according to the twentieth embodiment of the present invention is the same as the above-described semiconductor LD device on a GaAs substrate according to the nineteenth embodiment of the present invention, except that the first LD is formed of AlGaAs.
System LD, the second LD is an AlGaInP system LD, the third LD is a ZnSe system LD, and each material system L
The LD having the structure of the active layer D is alternately laminated with the superlattice structure according to the present invention, and the oscillation wavelength is from 1 μm to 0.4 μm.
This is a multi-function or continuous-wave high-performance LD element that continuously covers a wide wavelength range up to. Here, the second aspect of the present invention
The semiconductor device according to the zeroth embodiment is the semiconductor device defined in claim 14 of the appended claims.

【0149】本発明の第21の実施例による半導体素子
は、InGaAlAs系LDあるいはInGaAsP系
LD等のInP基板上の半導体LD素子において、活性
層の材料を、様々な組成のInGaAs、InAsP、
InGaAsPあるいはInAsと変え、さらに量子井
戸幅を変化させることで、LDの量子井戸活性層のバン
ド構造を変化させたLDを本発明による超格子構造体と
交互に積層させ、発振波長2μmから1μmまでの広い
波長域を連続的に網羅する多波長あるいは連続波長の高
機能LD素子である。
The semiconductor device according to the twenty-first embodiment of the present invention is a semiconductor LD device on an InP substrate such as an InGaAlAs LD or an InGaAsP LD, wherein the material of the active layer is made of InGaAs, InAsP of various compositions,
By changing to InGaAsP or InAs, and further changing the quantum well width, the LD in which the band structure of the quantum well active layer of the LD is changed is alternately laminated with the superlattice structure according to the present invention, and the oscillation wavelength is from 2 μm to 1 μm. Multi-wavelength or continuous wavelength high-performance LD element that continuously covers a wide wavelength range .

【0150】図16は本発明の第22の実施例による半
導体素子の構成を示す断面図である。図において、本発
明の第22の実施例による半導体素子は、本発明による
超格子構造体と、高抵抗の半導体層あるいは半導体素子
とを交互に組合せて半導体基板に垂直な方向に積層・集
積した半導体素子において、構成半導体素子のうちの少
なくとも一つの半導体素子の層構造が他の半導体素子の
うちの少なくとも一つの半導体素子と異なり、かつ積層
された半導体素子のうちの少なくとも一つの半導体素子
を電気的に独立に駆動するための構造を有する半導体素
子である。
FIG. 16 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to the twenty-second embodiment of the present invention. In the figure, a semiconductor device according to a twenty-second embodiment of the present invention is formed by alternately combining a superlattice structure according to the present invention and a high-resistance semiconductor layer or a semiconductor device and laminating and integrating them in a direction perpendicular to a semiconductor substrate. In the semiconductor device, the layer structure of at least one of the constituent semiconductor devices is different from that of at least one of the other semiconductor devices, and at least one of the stacked semiconductor devices is electrically connected. Is a semiconductor element having a structure for independent driving.

【0151】すなわち、本発明の第22の実施例による
半導体素子はn側電極(第1LD)180と、n−In
P基板181と、第1LD205と、第1超格子構造体
206と、InAlAs絶縁層190と、第2超格子構
造体207と、n−InGaAs/n−InP超格子バ
ッファ層195と、第2LD208と、p−In0.53
0.47Asコンタクト層201と、p+ −In0.53Ga
0.47Asコンタクト層202と、p側電極(第2LD)
203とからなる半導体LDにおいて、第1LD205
と第2LD208とを独立に駆動するためのp側電極
(第1LD)204とn側電極(第2LD)192とを
備えた半導体LD素子である。
That is, the semiconductor device according to the twenty-second embodiment of the present invention comprises an n-side electrode (first LD) 180 and an n-In
A P substrate 181, a first LD 205, a first superlattice structure 206, an InAlAs insulating layer 190, a second superlattice structure 207, an n-InGaAs / n-InP superlattice buffer layer 195, and a second LD 208. , P-In 0.53 G
a 0.47 As contact layer 201 and p + -In 0.53 Ga
0.47 As contact layer 202 and p-side electrode (second LD)
203, a first LD 205
And a second LD 208. The semiconductor LD element includes a p-side electrode (first LD) 204 and an n-side electrode (second LD) 192 for independently driving the second LD 208 and the second LD 208.

【0152】第1LD205はn−InPクラッド層1
82と、n−InGaAsPガイド層183と、InG
aAsP/InGaAsP−MQW(多重量子井戸)活
性層(波長1.3μm)184と、p−InGaAsP
ガイド層185と、p−InPクラッド層186とから
なる半導体LDである。
The first LD 205 is the n-InP cladding layer 1
82, n-InGaAsP guide layer 183, and InG
aAsP / InGaAsP-MQW (multiple quantum well) active layer (wavelength: 1.3 μm) 184 and p-InGaAsP
This is a semiconductor LD including a guide layer 185 and a p-InP clad layer 186.

【0153】第2LD208はn−InPクラッド層1
96と、n−InGaAsPガイド層197と、InG
aAsP/InGaAsP−MQW(多重量子井戸)活
性層(波長1.55μm)198と、p−InGaAs
Pガイド層199と、p−InPクラッド層200とか
らなる半導体LDである。
The second LD 208 is the n-InP cladding layer 1
96, n-InGaAsP guide layer 197, and InG
aAsP / InGaAsP-MQW (multiple quantum well) active layer (wavelength 1.55 μm) 198 and p-InGaAs
The semiconductor LD includes a P guide layer 199 and a p-InP clad layer 200.

【0154】第1超格子構造体206はp+ −In0.53
Ga0.47Asコンタクト層187と、NiIn0.24Al
0.76/p−In0.53Ga0.47As超格子層188と、N
iIn0.24Al0.76バルク層189とからなるp型超格
子構造体[図2(a)に示す本発明の第2の実施例によ
るp型超格子構造体]である。
The first superlattice structure 206 has p + -In 0.53
Ga 0.47 As contact layer 187 and NiIn 0.24 Al
0.76 / p-In 0.53 Ga 0.47 As superlattice layer 188 and N
This is a p-type superlattice structure [a p-type superlattice structure according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2A] composed of an iIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 189.

【0155】第2超格子構造体207はNiIn0.24
0.76/n−In0.53Ga0.47As超格子層193と、
+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層194とから
なるn型超格子構造体[図1(a)に示す本発明の第1
の実施例によるn型超格子構造体]である。
The second superlattice structure 207 is made of NiIn 0.24 A
l 0.76 / n-In 0.53 Ga 0.47 As superlattice layer 193;
An n-type superlattice structure comprising an n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 194 [the first embodiment of the present invention shown in FIG.
N-type superlattice structure according to Example 1).

【0156】[0156]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超格子構
造体を用いることで、金属層とn型半導体層、あるいは
金属層とp型半導体層とのオーミックな接触を実現する
ことができる。
As described above, by using the superlattice structure of the present invention, an ohmic contact between a metal layer and an n-type semiconductor layer or between a metal layer and a p-type semiconductor layer can be realized. .

【0157】本発明の金属電極層は高品質のエピタキシ
ャル層であり、しかも格子整合した金属間化合物層と半
導体層とからなる超格子構造体を用いている。したがっ
て、III −V族及びII−VI族半導体発光素子のオーミッ
ク接触の問題を改善し、III−V族及びII−VI族半導体
LED(Light Emitting Diode)
あるいはLD等の発光素子の信頼性を大きく向上させる
ことができる。
The metal electrode layer of the present invention is a high-quality epitaxial layer, and uses a superlattice structure composed of a lattice-matched intermetallic compound layer and a semiconductor layer. Therefore, the problem of ohmic contact between III-V and II-VI semiconductor light emitting devices is improved, and III-V and II-VI semiconductor LEDs (Light Emitting Diodes) are improved.
Alternatively, the reliability of a light emitting element such as an LD can be greatly improved.

【0158】また、本発明のn型超格子構造体/金属間
化合物層/p型超格子構造体の構造体を用いることによ
って、金属間化合物層を介したn型半導体層とp型半導
体層との直列接続を実現することができる。したがっ
て、本発明の超格子構造体と、同一基板上にエピタキシ
ャル成長可能な複数の発光素子とを交互に積層させ、電
気的にオーミックに直列接続させた半導体発光集積素子
を実現することができる。これによって、今までにない
半導体レーザの高出力化や多波長化、及び大波長帯域化
を図ることが可能となる。
Further, by using the structure of the n-type superlattice structure / intermetallic compound layer / p-type superlattice structure of the present invention, the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer via the intermetallic compound layer are provided. Can be connected in series. Therefore, it is possible to realize a semiconductor light-emitting integrated device in which the superlattice structure of the present invention and a plurality of light-emitting devices that can be epitaxially grown on the same substrate are alternately stacked and electrically electrically connected in series. As a result, it is possible to achieve a higher output, a larger wavelength, and a wider wavelength band of the semiconductor laser than ever before.

【0159】本発明による半導体レーザ素子は、従来例
によるLDのハンダによる貼り付け手法に生ずる手間や
困難がなく、複数のレーザを従来よりも多く集積するこ
とができるので、さらなるレーザの高出力化を図ること
ができる。しかも、ビーム間隔が狭いため、直接ロッド
レンズ等を用いてファイバに入射させることもでき、合
波器が不要になるとともに、光源−ファイバ間の損失の
低減が可能となる。
The semiconductor laser device according to the present invention does not require the trouble and difficulty of the conventional method of attaching an LD by soldering, and a plurality of lasers can be integrated more than before, so that a higher laser output can be achieved. Can be achieved. In addition, since the beam interval is narrow, the light can be directly incident on the fiber using a rod lens or the like, so that a multiplexer is not required and the loss between the light source and the fiber can be reduced.

【0160】また、レーザの個数も減るので、それらの
実装が簡単化し、外部制御回路も少なくてすむ。しか
も、このレーザは構造が単純であるので、素子化に伴う
複雑なエッチングプロセスが不要となり、一括成長のた
めに工数が少なく量産向きであり、低コスト化が可能で
ある。
Further, since the number of lasers is reduced, their mounting is simplified and the number of external control circuits is reduced. In addition, since the laser has a simple structure, a complicated etching process accompanying the device is not required, and the number of steps is small because of batch growth, so that it is suitable for mass production and cost reduction is possible.

【0161】本発明による独立に駆動できる多波長LD
は、従来例に比べて個々のLD素子の内部において均等
に電流が流れるので、上のLDと下のLDとの発光領域
が揃っているという利点がある。したがって、多波長の
レーザ光を1本の光ファイバに導入しやすく、波長多重
光通信を容易に実現することができる。
Multi-wavelength LD that can be driven independently according to the present invention
Has an advantage that the light emitting regions of the upper LD and the lower LD are aligned because the current flows uniformly inside each LD element as compared with the conventional example. Therefore, multi-wavelength laser light can be easily introduced into one optical fiber, and wavelength multiplexing optical communication can be easily realized.

【0162】本発明による超格子構造体によって、同基
板上に成長可能な複数の半導体発光素子、受光素子、変
調器等の光デバイス及びトランジスタ等の電子デバイス
の直列接続した積層が可能になる。その結果、光デバイ
スや電子デバイス、及び光電融合デバイスの高機能化を
実現することができる。
The superlattice structure according to the present invention enables a serial connection of a plurality of semiconductor light emitting elements, light receiving elements, optical devices such as modulators, and electronic devices such as transistors, which can be grown on the same substrate. As a result, the functions of the optical device, the electronic device, and the optoelectronic device can be enhanced.

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

【図1】(a)は本発明の第1の実施例の構成を示す断
面図、(b)は(a)のバンド構造図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a band structure diagram of FIG.

【図2】(a)は本発明の第2の実施例の構成を示す断
面図、(b)は(a)のバンド構造図である。
FIG. 2A is a sectional view showing a configuration of a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a band structure diagram of FIG.

【図3】(a)は本発明の第3の実施例の構成を示す断
面図、(b)は(a)のバンド構造図である。
FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a third embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a band structure diagram of FIG.

【図4】(a)は本発明の第6の実施例の構成を示す断
面図、(b)は(a)のバンド構造図、(c)は(a)
の歪分布図である。
FIG. 4A is a sectional view showing a configuration of a sixth embodiment of the present invention, FIG. 4B is a band structure diagram of FIG. 4A, and FIG.
FIG. 4 is a strain distribution diagram of FIG.

【図5】(a)は本発明の第7の実施例の構成を示す断
面図、(b)は(a)のバンド構造図、(c)は(a)
の歪分布図である。
5A is a sectional view showing a configuration of a seventh embodiment of the present invention, FIG. 5B is a band structure diagram of FIG. 5A, and FIG. 5C is a diagram of FIG.
FIG. 4 is a strain distribution diagram of FIG.

【図6】(a)は本発明の第9の実施例の構成を示す断
面図、(b)は(a)の超格子構造体のウエル層及びバ
リア層の層厚の変化を示す図である。
FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a view illustrating changes in the thicknesses of a well layer and a barrier layer of the superlattice structure of FIG. is there.

【図7】(a)は本発明の第10の実施例の構成を示す
断面図、(b)は(a)のバンド構造図である。
FIG. 7A is a cross-sectional view showing a configuration of a tenth embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a band structure diagram of FIG.

【図8】本発明の第11の実施例の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of an eleventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第12の実施例による半導体素子の構
成を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第14の実施例による半導体素子の
構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図11】図10の超格子構造体の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of the superlattice structure of FIG.

【図12】本発明の第16の実施例による半導体素子の
構成を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a sixteenth embodiment of the present invention.

【図13】図12の超格子構造体の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the superlattice structure of FIG.

【図14】本発明の第18の実施例による半導体素子の
構成を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to an eighteenth embodiment of the present invention.

【図15】図14の超格子構造体の構成を示す断面図で
ある。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of the superlattice structure of FIG.

【図16】本発明の第22の実施例による半導体素子の
構成を示す断面図である。
FIG. 16 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a twenty-second embodiment of the present invention.

【図17】(a)は従来例の構成を示す断面図、(b)
は(a)のバンド構造図である。
17A is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional example, and FIG.
FIG. 3A is a band structure diagram of FIG.

【図18】従来例の半導体超格子構造体を用いた半導体
発光素子の半導体/電極の界面近傍のバンド構造を示す
図である。
FIG. 18 is a diagram showing a band structure near a semiconductor / electrode interface of a semiconductor light emitting device using a conventional semiconductor superlattice structure.

【図19】従来の金属間化合物層を有する半導体素子の
断面層構造図と電流−電圧特性とを示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a sectional layer structure diagram and a current-voltage characteristic of a conventional semiconductor device having an intermetallic compound layer.

【図20】従来の二段スタック型半導体レーザの構造を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing the structure of a conventional two-stage stacked semiconductor laser.

【図21】従来の2波長半導体レーザの構造を示す断面
図である。
FIG. 21 is a sectional view showing the structure of a conventional two-wavelength semiconductor laser.

【図22】(a)は金属間化合物及び半導体基板の格子
定数を示す図、(b)は金属間化合物の半導体基板に対
する格子不整合度を示す図である。
22A is a diagram showing the lattice constant of an intermetallic compound and a semiconductor substrate, and FIG. 22B is a diagram showing the degree of lattice mismatch between the intermetallic compound and the semiconductor substrate.

【図23】NiAl/AlAsヘテロ界面の原子配置を
示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing an atomic arrangement of a NiAl / AlAs hetero interface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n−In0.53Ga0.47As半導体層 2 n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 3 NiIn0.24Al0.76ウエル層 4 n−In0.53Ga0.47Asバリア層 5 NiIn0.24Al0.76バルク層 6 p−In0.53Ga0.47Asバリア層 7 NiIn0.24Al0.76ウエル層 8 p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 9 p−In0.53Ga0.47As半導体層 11 伝導帯 12 フェルミレベル 13 価電子帯 14 透過電子波 15 透過ホール波 16 電子 17 ホール 19 キャリアの共鳴トンネル効果 51 n−In0.53Ga0.47As半導体層 52 n+ −InX Ga1-X As歪補償コンタクト層 53 Ni0.5 Al0.5 ウエル層 54 n−InY Ga1-Y Asバリア層 55 Ni0.5 Al0.5 金属間化合物層 61 p−In0.53Ga0.47As半導体層 62 p+ −InX Ga1-X As歪補償コンタクト層 63 Ni0.5 Al0.5 ウエル層 64 p−InY Ga1-Y Asバリア層 65 Ni0.5 Al0.5 金属間化合物層 71 n−In0.53Ga0.47As半導体層 72 n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 73 NiIn0.24Al0.76ウエル層 74 n−In0.53Ga0.47Asバリア層 75 NiIn0.24Al0.76バルク層 76 NiIn0.24Al0.76ウエル層の層厚変化線 77 n−In0.53Ga0.47Asバリア層の層厚変化線 81 n+ GaAs 82 n−GaAsY 1-Y 歪補償コンタクト層(引張
歪) 83 n−AlAsスペーサ層 84 Co0.5 Al0.5 ウエル層(圧縮歪) 85 n−GaAsX 1-X バリア層(引張歪) 86 Co0.5 Al0.5 層(圧縮歪) 90 p−InP 91 p−In0.53Ga0.47Asスペーサ層 92 p+ −InX Ga1-X Asバリア層(圧縮歪) 93 NiIn0.24Al0.76スペーサ層 94 Ni0.5 Al0.5 ウエル層(引張歪) 95 NiIn0.24Al0.76バルク層 100 In電極 101 n−InP基板 102 n−InAlAs/n−InPバッファ層 103 n−Cd0.52Zn0.48Se格子整合層 104 n−MgZnCdSe(0.4μm組成)クラ
ッド層 105 n−MgZnCdSe(0.5μm組成)ガイ
ド層 106 un−Cd0.52Zn0.48Se活性層 107 p−MgZnCdSe(0.5μm組成)ガイ
ド層 108 p−MgZnCdSe(0.4μm組成)クラ
ッド層 109 p−Cd0.52Zn0.48Seコンタクト層 110 p−Cd0.52Zn0.48Se/NiIn0.24Al
0.76超格子構造体 111 NiIn0.24Al0.76金属間化合物層 112 Au電極 120 n側電極 121 n−InP基板 122 n−InPバッファ層 123 n−InPクラッド層 124 n−InGaAsPガイド層 125 InGaAs活性層 126 p−InGaAsPガイド層 127 p−InPクラッド層 128 p−In0.53Ga0.47sコンタクト層 129 p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 130 NiIn0.24Al0.76ウエル層 131 p−In0.53Ga0.47Asバリア層 132 NiIn0.24Al0.76バルク層 133 n−In0.53Ga0.47Asバリア層 134 NiIn0.24Al0.76ウエル層 135 n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 136 n−In0.53Ga0.47As/n−InP超格子
バッファ 137 p側電極 138 第1LD 139 超格子構造体 140 第2LD 142 NiAlウエル層(引張歪) 143 p−InX Ga1-X Asバリア層(圧縮歪) 144 NiIn0.24Al0.76バルク層(格子整合層) 145 n−InX Ga1-X Asバリア層(圧縮歪) 146 NiAlウエル層(引張歪) 147 超格子構造体 150 n側電極 151 n−GaAs基板 152 n−GaAsバッファ層 153 n−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層 154 n−Al0.3 Ga0.7 Asガイド層 155 InGaAs/GaAs DQW活性層(波長
0.98μm) 156 p−Al0.3 Ga0.7 Asガイド層 157 p−Al0.7 Ga0.3 Asクラッド層 158 p−GaAsコンタクト層 159 p+ −GaAsコンタクト層 160 p+ −GaAsX 1-X 歪補償コンタクト層
(引張歪) 161 Co0.5 Al0.5 ウエル層(圧縮歪) 162 p−GaAsY 1-Y バリア層(引張歪) 163 Co0.5 Al0.5 バルク層(圧縮歪) 164 n−GaAsY 1-Y バリア層(引張歪) 165 Co0.5 Al0.5 ウエル層(圧縮歪) 166 n+ −GaAsX 1-X 歪補償コンタクト層
(引張歪) 167 n−GaAsバッファ 169 p側電極 170 第1LD 171 超格子構造体 172 第2LD 180 n側電極(第1LD) 181 n−InP基板 182 n−InPクラッド層 183 n−InGaAsPガイド層 184 InGaAsP/InGaAsP多重量子井戸
活性層 185 p−InGaAsPガイド層 186 p−InPクラッド層 187 p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 188 NiIn0.24Al0.76/p−In0.53Ga0.47
As超格子層 189 NiIn0.24Al0.76バルク層 190 InAlAs絶縁層 191 NiIn0.24Al0.76金属間化合物層 192 n側電極(第2LD) 193 NiIn0.24Al0.76/n−In0.53Ga0.47
As超格子層 194 n+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 195 n−InGaAs/n−InP超格子バッファ
層 196 n−InPクラッド層 197 n−InGaAsPガイド層 198 InGaAsP/InGaAsP多重量子井戸
活性層 199 p−InGaAsPガイド層 200 p−InPクラッド層 201 p−In0.53Ga0.47Asコンタクト層 202 p+ −In0.53Ga0.47Asコンタクト層 203 p側電極(第2LD) 204 p側電極(第1LD) 205 第1LD 206 第1超格子構造体 207 第2超格子構造体 208 第2LD
Reference Signs List 1 n-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 2 n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 3 NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 4 n-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 5 NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 6 p-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 7 NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 8 p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 9 p-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 11 conduction band 12 Fermi level 13 valence band 14 transmitted electron wave 15 transmission hole Wave 16 Electron 17 Hole 19 Carrier Resonant Tunneling Effect 51 n-In 0.53 Ga 0.47 As Semiconductor Layer 52 n + -In X Ga 1 -x As Strain Compensation Contact Layer 53 Ni 0.5 Al 0.5 Well Layer 54 n- In Y Ga 1-Y As barrier layer 55 Ni 0.5 Al 0.5 intermetallic compound layer 61 p-In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 6 p + -In X Ga 1-X As distortion compensation contact layer 63 Ni 0. 5 Al 0. 5 well layer 64 p-In Y Ga 1- Y As barrier layer 65 Ni 0.5 Al 0.5 intermetallic compound layer 71 n-an In 0.53 Ga 0.47 As semiconductor layer 72 n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 73 NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 74 n-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 75 NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 76 NiIn 0.24 Al 0.76 well layer the thickness change line 77 n-in 0.53 Ga 0.47 As barrier layers in the layer thickness change line 81 n + GaAs 82 n-GaAs Y P 1-Y distortion compensation contact layer (tensile strain) 83 n-AlAs spacer layer 84 Co 0.5 Al 0.5 well layer (compressive strain) 85 n-GaAs X P 1 -X barrier layer (tensile strain) 86 Co 0.5 Al 0.5-layer (compressive strain) 90 p-InP 91 p- In 0.53 Ga 0.47 s spacer layer 92 p + -In X Ga 1- X As barrier layer (compressive strain) 93 NiIn 0.24 Al 0.76 spacer layer 94 Ni 0.5 Al 0.5 well layers (tensile strain) 95 NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 100 an In electrode 101 n -InP substrate 102 n-InAlAs / n-InP buffer layer 103 n-Cd 0.52 Zn 0.48 Se lattice matching layer 104 n-MgZnCdSe (0.4 μm composition) cladding layer 105 n-MgZnCdSe (0.5 μm composition) guide layer 106 un -Cd 0.52 Zn 0.48 Se active layer 107 p-MgZnCdSe (0.5 μm composition) guide layer 108 p-MgZnCdSe (0.4 μm composition) cladding layer 109 p-Cd 0.52 Zn 0.48 Se contact layer 110 p-Cd 0.52 Zn 0.48 Se / NiIn 0.24 Al
0.76 superlattice structure 111 NiIn 0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer 112 Au electrode 120 n-side electrode 121 n-InP substrate 122 n-InP buffer layer 123 n-InP cladding layer 124 n-InGaAsP guide layer 125 InGaAs active layer 126 p -InGaAsP guide layer 127 p-InP cladding layer 128 p-In 0.53 Ga 0.47 s contact layer 129 p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 130 NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 131 p-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 132 NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 133 n-In 0.53 Ga 0.47 As barrier layer 134 NiIn 0.24 Al 0.76 well layer 135 n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 136 n-In 0.53 Ga 0.47 As / n-InP superlattice buffer 137 p Side power Pole 138 First LD 139 Superlattice structure 140 Second LD 142 NiAl well layer (tensile strain) 143 p-In x Ga 1 -x As barrier layer (compressive strain) 144 NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer (lattice matching layer) 145 n -In x Ga 1 -x As barrier layer (compressive strain) 146 NiAl well layer (tensile strain) 147 Superlattice structure 150 n-side electrode 151 n-GaAs substrate 152 n-GaAs buffer layer 153 n-Al 0.7 Ga 0.3 As Cladding layer 154 n-Al 0.3 Ga 0.7 As guide layer 155 InGaAs / GaAs DQW active layer (wavelength 0.98 μm) 156 p-Al 0.3 Ga 0.7 As guide layer 157 p-Al 0.7 Ga 0.3 As clad layer 158 p-GaAs contact layer 159 p + -GaAs contact layer 160 p + -GaAs X P 1- X distortion compensation co Contact layer (tensile strain) 161 Co 0.5 Al 0.5 well layers (compression strain) 162 p-GaAs Y P 1 -Y barrier layer (tensile strain) 163 Co 0.5 Al 0.5 bulk layer (compressive strain) 164 n-GaAs Y P 1 -Y barrier layer (tensile strain) 165 Co 0.5 Al 0.5 well layers (compression strain) 166 n + -GaAs X P 1 -X distortion compensation contact layer (tensile strain) 167 n-GaAs buffer 169 p-side electrode 170 first 1LD 171 Superlattice structure 172 Second LD 180 n-side electrode (first LD) 181 n-InP substrate 182 n-InP cladding layer 183 n-InGaAsP guide layer 184 InGaAsP / InGaAsP multiple quantum well active layer 185 p-InGaAsP guide layer 186 p- InP cladding layer 187 p + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 188 NiIn 0.24 A 0.76 / p-In 0.53 Ga 0.47
As superlattice layer 189 NiIn 0.24 Al 0.76 bulk layer 190 InAlAs insulating layer 191 NiIn 0.24 Al 0.76 intermetallic compound layer 192 n-side electrode (second LD) 193 NiIn 0.24 Al 0.76 / n-In 0.53 Ga 0.47
As superlattice layer 194 n + -In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 195 n-InGaAs / n-InP superlattice buffer layer 196 n-InP clad layer 197 n-InGaAsP guide layer 198 InGaAsP / InGaAsP multiple quantum well active layer 199 p -InGaAsP guide layer 200 p-InP cladding layer 201 p-In0.53Ga0.47As contact layer 202 p + -In0.53Ga0.47As contact layer 203 p-side electrode (second LD) 204 p-side electrode (first LD) 205 first LD 206 First superlattice structure 207 Second superlattice structure 208 Second LD

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−314852(JP,A) 特開 平6−298595(JP,A) 特開 平6−283807(JP,A) 特開 平7−183614(JP,A) 特開 平6−350198(JP,A) 特開 平6−283806(JP,A) 1994年(平6)秋季第55回応用物理学 会予稿集 19p−MK−17 p.207 Appl.Phys.Lett.61 [26](1992)P.3160−3162 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-314852 (JP, A) JP-A-6-298595 (JP, A) JP-A-6-283807 (JP, A) 183614 (JP, A) JP-A-6-350198 (JP, A) JP-A-6-283806 (JP, A) 1994 (Heisei 6) The 55th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics 19p-MK-17p . 207 Appl. Phys. Lett. 61 [26] (1992) p. 3160−3162

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属間化合物結晶と半導体結晶とを交互に
組合せ、前記金属間化合物結晶からなる金属間化合物層
及び前記半導体結晶からなる半導体層の厚さと、前記金
属間化合物層の真空準位と、前記半導体層の伝導帯及び
価電子帯のエネルギ準位とを入射電子又は正孔の一方の
透過波が位相を強め合うように構成した超格子構造体
有し、前記超格子構造体は、半導体層と、前記金属間化
合物結晶の厚膜との間に挿入され、前記金属間化合物結
晶の厚膜が半導体基板と格子整合していることを特徴と
する構造体。
An intermetallic compound crystal and a semiconductor crystal are alternately combined, and the thickness of the intermetallic compound layer composed of the intermetallic compound crystal and the semiconductor layer composed of the semiconductor crystal, and the vacuum level of the intermetallic compound layer When, a superlattice structure in which one of the transmitted wave energy of the conduction band and the valence band level and the incident electrons or holes configured constructively the phase of said semiconductor layer
Wherein the superlattice structure comprises a semiconductor layer and the intermetallic
Between the thick film of the compound crystal and the intermetallic compound
Characterized by the fact that the thick crystal film is lattice-matched with the semiconductor substrate.
The structure to do.
【請求項2】請求項1記載の構造体であって、前記半導
体結晶からなる半導体層の導電型をn型又はp型のいず
れか一方としたことを特徴とする構造体。
2. The structure of claim 1 , wherein said semiconductor is
Structure a semiconductor layer conductivity type consisting of a body crystal is characterized in that as one of the n-type or p-type.
【請求項3】導電型がn型の半導体層を含む請求項1
載の超格子構造体と、導電型がp型の半導体層を含む
求項1記載の超格子構造体とが、前記金属間化合物結晶
の厚膜を挟んで配置されていることを特徴とする構造
3. The conductivity type superlattice structure according to claim 1 comprising an n-type semiconductor layer of, conductivity type including a p-type semiconductor layer of
Motomeko 1 superlattice structure according, characterized in that it is arranged across the thick film of the intermetallic compound crystal structure
Body .
【請求項4】請求項3記載の構造体であって、前記半導
体基板がInP基板であり、前記InP基板と格子整合
する金属間化合物がNiIn0.24Al0.76 又はCoIn
0.365 Al0.635 のいずれかであることを特徴とする構
造体
4. The structure according to claim 3 , wherein said semiconductor is
The substrate is an InP substrate, and lattice-matched with the InP substrate.
The intermetallic compound is NiIn 0.24 Al 0.76 or CoIn
Structure which is characterized in that either 0.365 Al 0.635
Structure .
【請求項5】請求項3記載の構造体であって、前記半導
体基板がInAs基板であり、前記InAs基板と格子
整合する金属間化合物がNiIn0.71Al0.29 又はCo
In0.835 Al0.165 のいずれかであることを特徴とす
る構造体
5. The structure according to claim 3 , wherein the semiconductor is
The body substrate is an InAs substrate, and the InAs substrate and the lattice
The matching intermetallic compound is NiIn 0.71 Al 0.29 or Co
It is characterized in that either an In 0.835 Al 0.165
Structure .
【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の超格子構
造体は、前記金属間化合物層又は前記半導体層の少なく
とも一方の層厚を徐々に可変させた構造を有することを
特徴とする構造体
6. A superlattice structure according to claim 1,
Zotai is structure characterized by having a progressively variable is not structured at least one of the layer thickness of the intermetallic compound layer or the semiconductor layer.
【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の超格子構
造体は、前記金属間化合物層と隣接する半導体層をバン
ドギャップの異なる複数の半導体層で構成した構造を有
することを特徴とする構造体
7. The superlattice structure according to claim 1,
Structure Zotai is characterized by having a structure composed of a plurality of semiconductor layers having different band gaps of the semiconductor layer adjacent to the intermetallic compound layer.
【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の超格子構
造体は、その組成及び構成元素の少なくとも一方が前記
金属間化合物結晶の厚膜と異なる複数の金属間化合物層
で構成した構造を有することを特徴とする構造体
8. The superlattice structure according to claim 1,
The structure has at least one of its composition and constituent elements described above.
Structure characterized by having the structure composed of a plurality of intermetallic compound layer different from the thick film of the intermetallic compound crystal.
【請求項9】請求項1〜8のいずれかに記載の構造体
半導体素子の半導体部と電極との間に有することを特徴
とする半導体素子。
9. A semiconductor device comprising the structure according to claim 1 between a semiconductor portion and an electrode of the semiconductor device.
【請求項10】請求項1〜8のいずれかに記載の構造体
、半導体素子とを交互に組合せて半導体基板に垂直な
方向に積層・集積したことを特徴とする半導体素子。
10. A structure according to any one of claims 1 to 8.
And a semiconductor element alternately combined and stacked and integrated in a direction perpendicular to the semiconductor substrate.
【請求項11】請求項1〜8のいずれかに記載の構造体
、半導体素子とを交互に組合せて半導体基板に垂直な
方向に積層・集積した半導体素子であって、前記積層・
集積した半導体素子のうち少なくとも一つの半導体素子
の層構造が、他の半導体素子の層構造と異なるようにし
たことを特徴とする半導体素子。
11. A structure according to any one of claims 1 to 8.
And a semiconductor element alternately combined and stacked and integrated in a direction perpendicular to the semiconductor substrate, wherein the stacked
A semiconductor element, wherein a layer structure of at least one of the integrated semiconductor elements is different from a layer structure of another semiconductor element.
【請求項12】請求項1〜8のいずれかに記載の構造体
、高抵抗の半導体層及び半導体素子の一方とを交互に
組合せて半導体基板に垂直な方向に積層・集積した半導
体素子であって、前記積層・集積した半導体素子のう
、少なくとも1つの半導体素子の構造が他の半導体
素子の層構造と異なり、かつ、前記高抵抗の半導体層に
よって半導体素子が電気的に独立して駆動する構造を有
することを特徴とする半導体素子。
12. A structure according to any one of claims 1 to 8.
When, a one and a semiconductor device obtained by laminating and stacking in a direction perpendicular to the semiconductor substrate in combination with alternating semiconductor layers and a semiconductor element of high resistance of the semiconductor element in which the laminated-integrated, at least one semiconductor element Unlike the layer structure and layer structure of another semiconductor device, and the semiconductor layer of the high resistance
Therefore, the semiconductor element has a structure in which the semiconductor element is electrically driven independently.
JP07248199A 1995-09-27 1995-09-27 Structure and semiconductor device using the same Expired - Fee Related JP3138623B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07248199A JP3138623B2 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Structure and semiconductor device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07248199A JP3138623B2 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Structure and semiconductor device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0992932A JPH0992932A (en) 1997-04-04
JP3138623B2 true JP3138623B2 (en) 2001-02-26

Family

ID=17174677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07248199A Expired - Fee Related JP3138623B2 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Structure and semiconductor device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3138623B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5170954B2 (en) * 2005-07-11 2013-03-27 三菱電機株式会社 Semiconductor laser device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06314852A (en) * 1993-04-28 1994-11-08 Nec Corp Super-lattice electrode structure of metal and semiconductor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1994年(平6)秋季第55回応用物理学会予稿集 19p−MK−17 p.207
Appl.Phys.Lett.61[26](1992)P.3160−3162

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0992932A (en) 1997-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5381434A (en) High-temperature, uncooled diode laser
JP2839077B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor light emitting device
US5583878A (en) Semiconductor optical device
JPH0418476B2 (en)
JP3052552B2 (en) Surface emitting semiconductor laser
US4794606A (en) Opto-electronic device
JP2009545865A (en) LED semiconductor substrate
US7141829B2 (en) Semiconductor laser device with antimony and crystal growth method
US20210408767A1 (en) O-band silicon-based high-speed semiconductor laser diode for optical communication and its manufacturing method
US4941025A (en) Quantum well semiconductor structures for infrared and submillimeter light sources
JP2003017812A (en) Semiconductor laser element
US4933728A (en) Semiconductor optical device
US6768137B2 (en) Laminated semiconductor substrate and optical semiconductor element
JP4641230B2 (en) Optical semiconductor device
JP4045639B2 (en) Semiconductor laser and semiconductor light emitting device
US5644587A (en) Semiconductor laser device
JPH03236276A (en) Optical functional element
JP3138623B2 (en) Structure and semiconductor device using the same
JP3242958B2 (en) Optical semiconductor device
US20030235224A1 (en) Strained quantum-well structure having ternary-alloy material in both quantum-well layers and barrier layers
US20080247434A1 (en) Semiconductor light-emitting device
JPH11354884A (en) Semiconductor laser and its manufacturing method
JPH08288586A (en) 2mum band semiconductor laser
US5640409A (en) Semiconductor laser
JP2876543B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990316

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071208

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081208

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees