JP3196418B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関し、
特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた発光素子その
他の半導体装置に適用して好適なものである。
特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた発光素子その
他の半導体装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
【０００３】本出願人は、このような要求を満たすべく
鋭意研究を行った結果、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一
種であるＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の
材料として用いた、青色ないし緑色で発光が可能な半導
体レーザーを提案した（例えば、特願平４−２２９３５
６号）。この半導体レーザーにおいては、ｎ型ＧａＡｓ
基板上にｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、活性層および
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層から成るレーザー構造が
形成され、さらにｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層上にｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層が形成されている。そして、こ
のｐ型ＺｎＳｅコンタクト層上にｐ側電極が形成されて
いるとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面にｎ側電極が形
成されている。
鋭意研究を行った結果、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一
種であるＺｎＭｇＳＳｅ系化合物半導体をクラッド層の
材料として用いた、青色ないし緑色で発光が可能な半導
体レーザーを提案した（例えば、特願平４−２２９３５
６号）。この半導体レーザーにおいては、ｎ型ＧａＡｓ
基板上にｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、活性層および
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層から成るレーザー構造が
形成され、さらにｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層上にｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層が形成されている。そして、こ
のｐ型ＺｎＳｅコンタクト層上にｐ側電極が形成されて
いるとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面にｎ側電極が形
成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体レーザーにお
いては、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層に対するｐ側電極の
接触抵抗が高く、良好なオーム性接触が得られないとい
う問題がある。これは、ＺｎＳｅ中にｐ型不純物をドー
ピングすることにより得られるキャリア濃度は最大でも
〜１０17ｃｍ-3程度と低いことや、ｐ型ＺｎＳｅに対し
て良好なオーム性接触を得ることができる電極材料が現
状では見つかっていないことなどの理由による。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた半導体レーザーにお
いては、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層に対するｐ側電極の
接触抵抗が高く、良好なオーム性接触が得られないとい
う問題がある。これは、ＺｎＳｅ中にｐ型不純物をドー
ピングすることにより得られるキャリア濃度は最大でも
〜１０17ｃｍ-3程度と低いことや、ｐ型ＺｎＳｅに対し
て良好なオーム性接触を得ることができる電極材料が現
状では見つかっていないことなどの理由による。
【０００５】上述のＺｎＳｅ中へのｐ型不純物のドーピ
ングに関しては、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）法に
よる測定結果から、ｐ型不純物自体としては１０18〜１
０19ｃｍ-3程度までドーピング可能であるが、このｐ型
不純物のドーピング濃度により決まる不純物レベルのデ
ィープ化により、ドーピングされたｐ型不純物のうちの
一部のみが活性化されて有効キャリアを供給するアクセ
プタとして働くに過ぎないため、上述のように低いキャ
リア濃度しか得られないのである。図４はその様子を示
すものであり、ｐ型不純物としてのＮのドーピング濃度
［Ｎ］を増大させていっても、有効キャリア濃度、すな
わちＮA −ＮD （ただし、ＮA はアクセプタ濃度、ＮD
はドナー濃度）は約４×１０17ｃｍ-3で飽和してしまう
ことがわかる。
ングに関しては、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）法に
よる測定結果から、ｐ型不純物自体としては１０18〜１
０19ｃｍ-3程度までドーピング可能であるが、このｐ型
不純物のドーピング濃度により決まる不純物レベルのデ
ィープ化により、ドーピングされたｐ型不純物のうちの
一部のみが活性化されて有効キャリアを供給するアクセ
プタとして働くに過ぎないため、上述のように低いキャ
リア濃度しか得られないのである。図４はその様子を示
すものであり、ｐ型不純物としてのＮのドーピング濃度
［Ｎ］を増大させていっても、有効キャリア濃度、すな
わちＮA −ＮD （ただし、ＮA はアクセプタ濃度、ＮD
はドナー濃度）は約４×１０17ｃｍ-3で飽和してしまう
ことがわかる。
【０００６】そこで、上述の問題を解決するために、上
記特願平４−２２９３５６号においては、ＺｎＴｅ中に
は１０19ｃｍ-3程度の濃度までアクセプタをドーピング
することが可能であり、Ａｕなどの金属を用いて良好な
オーム性接触を得ることができることなどに着目して、
ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層上にｐ型ＺｎＴｅコンタクト
層を形成し、このｐ型ＺｎＴｅコンタクト層上にｐ側電
極を形成することにより、ｐ側電極の接触抵抗の低減を
図る技術についても開示されている。
記特願平４−２２９３５６号においては、ＺｎＴｅ中に
は１０19ｃｍ-3程度の濃度までアクセプタをドーピング
することが可能であり、Ａｕなどの金属を用いて良好な
オーム性接触を得ることができることなどに着目して、
ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層上にｐ型ＺｎＴｅコンタクト
層を形成し、このｐ型ＺｎＴｅコンタクト層上にｐ側電
極を形成することにより、ｐ側電極の接触抵抗の低減を
図る技術についても開示されている。
【０００７】しかしながら、図５に示すように、ｐ型Ｚ
ｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの接合の界面においては、価電
子帯に約０．５ｅＶの大きさのバンド不連続が存在す
る。そして、ｐ型ＺｎＳｅの価電子帯はｐ型ＺｎＴｅに
向かって下に曲がっており、この下に凸の価電子帯の変
化は、ｐ側電極からこのｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ接
合に注入される正孔に対してポテンシャル障壁として働
く。このため、上述のようにｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
上にｐ側電極を形成しても良好なオーム性接触は得られ
ず、従って良好な電圧−電流特性は得られていない。な
お、図５においては、ｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅ
のフェルミ準位は価電子帯の頂上に一致すると近似して
いる。
ｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの接合の界面においては、価電
子帯に約０．５ｅＶの大きさのバンド不連続が存在す
る。そして、ｐ型ＺｎＳｅの価電子帯はｐ型ＺｎＴｅに
向かって下に曲がっており、この下に凸の価電子帯の変
化は、ｐ側電極からこのｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ接
合に注入される正孔に対してポテンシャル障壁として働
く。このため、上述のようにｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
上にｐ側電極を形成しても良好なオーム性接触は得られ
ず、従って良好な電圧−電流特性は得られていない。な
お、図５においては、ｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅ
のフェルミ準位は価電子帯の頂上に一致すると近似して
いる。
【０００８】従って、この発明の目的は、接合界面にお
いて価電子帯にバンド不連続が存在する第１のｐ型のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体との接合の電圧−電流特性を良好にすること
ができる半導体装置を提供することにある。
いて価電子帯にバンド不連続が存在する第１のｐ型のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体との接合の電圧−電流特性を良好にすること
ができる半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体（５）と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
（６）との接合を有し、接合の界面において第１のｐ型
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（５）の価電子帯の頂上の
エネルギーは第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
（６）の価電子帯の頂上のエネルギーよりも低い半導体
装置において、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
（５）のうちの界面の近傍の部分の不純物濃度は他の部
分の不純物濃度よりも高くなっているとともに、第１の
ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（５）側に形成される
接合の空乏層内に第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体から成る量子井戸層および第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体から成る障壁層を有する多重量子井戸層
（９）が設けられ、それぞれの量子井戸層の厚さはそれ
ぞれの量子井戸層の量子準位が第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体（５）および第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体（６）の価電子帯の頂上のエネルギーとほ
ぼ等しくなるように設定されていることを特徴とするも
のである。
に、この発明は、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体（５）と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
（６）との接合を有し、接合の界面において第１のｐ型
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（５）の価電子帯の頂上の
エネルギーは第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
（６）の価電子帯の頂上のエネルギーよりも低い半導体
装置において、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
（５）のうちの界面の近傍の部分の不純物濃度は他の部
分の不純物濃度よりも高くなっているとともに、第１の
ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（５）側に形成される
接合の空乏層内に第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体から成る量子井戸層および第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体から成る障壁層を有する多重量子井戸層
（９）が設けられ、それぞれの量子井戸層の厚さはそれ
ぞれの量子井戸層の量子準位が第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体（５）および第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体（６）の価電子帯の頂上のエネルギーとほ
ぼ等しくなるように設定されていることを特徴とするも
のである。
【００１０】この発明による半導体装置の好適な一実施
形態においては、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体のうちの接合の界面の近傍の部分の不純物濃度は、界
面に向かって連続的に増大するように設定される。
形態においては、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体のうちの接合の界面の近傍の部分の不純物濃度は、界
面に向かって連続的に増大するように設定される。
【００１１】この発明による半導体装置の好適な一実施
形態においては、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体はｐ型ＺｎＳｅであり、第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体はｐ型ＺｎＴｅであり、ｐ型ＺｎＳｅのうち
のｐ型ＺｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの接合の界面の近傍の
部分の不純物濃度は他の部分の不純物濃度よりも高くな
っているとともに、ｐ型ＺｎＳｅ側に形成される接合の
空乏層内にｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層およびｐ型
ＺｎＳｅから成る障壁層を有する多重量子井戸層が設け
られ、それぞれの量子井戸層の厚さはそれぞれの量子井
戸層の量子準位がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価
電子帯の頂上のエネルギーとほぼ等しくなるように設定
されている。
形態においては、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体はｐ型ＺｎＳｅであり、第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体はｐ型ＺｎＴｅであり、ｐ型ＺｎＳｅのうち
のｐ型ＺｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの接合の界面の近傍の
部分の不純物濃度は他の部分の不純物濃度よりも高くな
っているとともに、ｐ型ＺｎＳｅ側に形成される接合の
空乏層内にｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層およびｐ型
ＺｎＳｅから成る障壁層を有する多重量子井戸層が設け
られ、それぞれの量子井戸層の厚さはそれぞれの量子井
戸層の量子準位がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価
電子帯の頂上のエネルギーとほぼ等しくなるように設定
されている。
【００１２】この発明による半導体装置の好適な一実施
形態においては、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体および第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体中のｐ
型不純物として、高濃度ドーピングによりディープレベ
ルを形成する不純物であるＮが用いられる。
形態においては、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体および第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体中のｐ
型不純物として、高濃度ドーピングによりディープレベ
ルを形成する不純物であるＮが用いられる。
【００１３】この発明による半導体装置の典型的な実施
形態においては、半導体装置は半導体レーザーや発光ダ
イオードのような発光素子である。
形態においては、半導体装置は半導体レーザーや発光ダ
イオードのような発光素子である。
【００１４】
【作用】上述のように構成されたこの発明による半導体
装置によれば、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
のうちの接合の界面の近傍の部分の不純物濃度が他の部
分の不純物濃度よりも高くなっていることにより、第１
のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体側に形成される接合
の空乏層の幅を小さくすることができる。このため、正
孔が接合をトンネル効果などにより容易に通ることがで
きることから、接合を流れる電流量を増大させることが
できる。
装置によれば、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
のうちの接合の界面の近傍の部分の不純物濃度が他の部
分の不純物濃度よりも高くなっていることにより、第１
のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体側に形成される接合
の空乏層の幅を小さくすることができる。このため、正
孔が接合をトンネル効果などにより容易に通ることがで
きることから、接合を流れる電流量を増大させることが
できる。
【００１５】さらに、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物
半導体側に形成される接合の空乏層内に第２のｐ型のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体から成る量子井戸層および第１
のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る障壁層を有
する多重量子井戸層が設けられ、それぞれの量子井戸層
の厚さはそれぞれの量子井戸層の量子準位が第１のｐ型
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体および第２のｐ型のＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の価電子帯の頂上のエネルギーとほ
ぼ等しくなるように設定されていることから、これらの
量子準位を介した共鳴トンネル効果により、接合を正孔
が容易に通ることができる。
半導体側に形成される接合の空乏層内に第２のｐ型のＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体から成る量子井戸層および第１
のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る障壁層を有
する多重量子井戸層が設けられ、それぞれの量子井戸層
の厚さはそれぞれの量子井戸層の量子準位が第１のｐ型
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体および第２のｐ型のＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体の価電子帯の頂上のエネルギーとほ
ぼ等しくなるように設定されていることから、これらの
量子準位を介した共鳴トンネル効果により、接合を正孔
が容易に通ることができる。
【００１６】以上により、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体と
の接合の界面における価電子帯のバンド不連続によるポ
テンシャル障壁を実効的になくすことができ、これによ
って良好な電圧−電流特性を得ることができる。そし
て、この半導体装置が半導体レーザーや発光ダイオード
のようなｐｎ接合を用いた発光素子である場合には、こ
のｐｎ接合の立ち上がり電圧の低減を図ることができ
る。
合物半導体と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体と
の接合の界面における価電子帯のバンド不連続によるポ
テンシャル障壁を実効的になくすことができ、これによ
って良好な電圧−電流特性を得ることができる。そし
て、この半導体装置が半導体レーザーや発光ダイオード
のようなｐｎ接合を用いた発光素子である場合には、こ
のｐｎ接合の立ち上がり電圧の低減を図ることができ
る。
【００１７】特に、第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体がｐ型ＺｎＳｅであり、第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体がｐ型ＺｎＴｅである場合、すなわちｐ型
ＺｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの接合を有する半導体装置に
おいては、ｐ型ＺｎＴｅ上にｐ側電極を形成することに
より、良好なオーム性接触を得ることができ、これによ
って良好な電圧−電流特性を得ることができる。
導体がｐ型ＺｎＳｅであり、第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体がｐ型ＺｎＴｅである場合、すなわちｐ型
ＺｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの接合を有する半導体装置に
おいては、ｐ型ＺｎＴｅ上にｐ側電極を形成することに
より、良好なオーム性接触を得ることができ、これによ
って良好な電圧−電流特性を得ることができる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例による
半導体レーザーを示す。
照しながら説明する。図１はこの発明の一実施例による
半導体レーザーを示す。
【００１９】図１に示すように、この一実施例による半
導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳｉ
がドーピングされた例えば（１００）面方位のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドーピ
ングされたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２、活性層
３、例えばｐ型不純物としてＮがドーピングされたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層４、例えばｐ型不純物として
Ｎがドーピングされたｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５およ
び例えばｐ型不純物としてＮがドーピングされたｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６が順次積層されている。そして、
ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層７上に例えばＡｕやＡｕ／Ｐ
ｄから成るｐ側電極７が形成されているとともに、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面に例えばＩｎから成るｎ側電極８
が形成されている。符号９はｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合部においてｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層５側に形成される空乏層内に形
成されたｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）層を示すが、これについては後に詳細に説明する。
導体レーザーにおいては、例えばｎ型不純物としてＳｉ
がドーピングされた例えば（１００）面方位のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１上に、例えばｎ型不純物としてＣｌがドーピ
ングされたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２、活性層
３、例えばｐ型不純物としてＮがドーピングされたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層４、例えばｐ型不純物として
Ｎがドーピングされたｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５およ
び例えばｐ型不純物としてＮがドーピングされたｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６が順次積層されている。そして、
ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層７上に例えばＡｕやＡｕ／Ｐ
ｄから成るｐ側電極７が形成されているとともに、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面に例えばＩｎから成るｎ側電極８
が形成されている。符号９はｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合部においてｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層５側に形成される空乏層内に形
成されたｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）層を示すが、これについては後に詳細に説明する。
【００２０】この一実施例において、ｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層５からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６にわたる部
分のＮのドーピング濃度［Ｎ］のプロファイルは、図２
に示すようになっている。すなわち、図２に示すよう
に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５中のＮのドーピング濃
度［Ｎ］は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層６との接合の界面から所定距離（ｐ型Ｚ
ｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６と
の接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５側に形成
される空乏層の幅とほぼ等しい）離れた部分までは一定
となっている。この部分の［Ｎ］は、例えば、有効キャ
リア濃度が飽和する値、すなわち約４×１０17ｃｍ-3に
選ばれる（図４参照）。一方、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト
層５のうちのこのｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６との接合の界面から上記所定距離
内の部分の［Ｎ］は接合の界面に向かって連続的に増大
している。そして、接合の界面において［Ｎ］は階段的
に増大し、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中の［Ｎ］はこ
の値を有する。このｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中の
［Ｎ］は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５中の［Ｎ］に比
べて十分に高い値、例えば約２×１０18ｃｍ-3に選ばれ
る（図４参照）。この程度の［Ｎ］の値に対しては、ｐ
型ＺｎＴｅコンタクト層６中のキャリア濃度は未飽和で
ある。
タクト層５からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６にわたる部
分のＮのドーピング濃度［Ｎ］のプロファイルは、図２
に示すようになっている。すなわち、図２に示すよう
に、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５中のＮのドーピング濃
度［Ｎ］は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層６との接合の界面から所定距離（ｐ型Ｚ
ｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６と
の接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５側に形成
される空乏層の幅とほぼ等しい）離れた部分までは一定
となっている。この部分の［Ｎ］は、例えば、有効キャ
リア濃度が飽和する値、すなわち約４×１０17ｃｍ-3に
選ばれる（図４参照）。一方、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト
層５のうちのこのｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６との接合の界面から上記所定距離
内の部分の［Ｎ］は接合の界面に向かって連続的に増大
している。そして、接合の界面において［Ｎ］は階段的
に増大し、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中の［Ｎ］はこ
の値を有する。このｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中の
［Ｎ］は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５中の［Ｎ］に比
べて十分に高い値、例えば約２×１０18ｃｍ-3に選ばれ
る（図４参照）。この程度の［Ｎ］の値に対しては、ｐ
型ＺｎＴｅコンタクト層６中のキャリア濃度は未飽和で
ある。
【００２１】この場合、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５の
うちのこのｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅ
コンタクト層６との接合の界面から上記所定距離内の部
分の［Ｎ］の値はキャリア濃度が飽和する値を超えてお
り、Ｎの不純物レベルはディープ化しているが、このデ
ィープレベルにトラップされた正孔はｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層６側に落ち込ませることが可能である。従っ
て、図２に示すようなＮの変調ドーピングにより、ｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層５側の空乏層の幅を小さくするこ
とができると同時に、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中の
［Ｎ］を高くすることができることにより、半導体レー
ザーに流すことができる電流量を増大させることが可能
である。
うちのこのｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅ
コンタクト層６との接合の界面から上記所定距離内の部
分の［Ｎ］の値はキャリア濃度が飽和する値を超えてお
り、Ｎの不純物レベルはディープ化しているが、このデ
ィープレベルにトラップされた正孔はｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層６側に落ち込ませることが可能である。従っ
て、図２に示すようなＮの変調ドーピングにより、ｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層５側の空乏層の幅を小さくするこ
とができると同時に、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中の
［Ｎ］を高くすることができることにより、半導体レー
ザーに流すことができる電流量を増大させることが可能
である。
【００２２】ここで、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ
型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合部においてｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層５側に形成される空乏層の幅の計算例
を示すと、次の通りである。
型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合部においてｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層５側に形成される空乏層の幅の計算例
を示すと、次の通りである。
【００２３】すでに述べたように、ｐ型ＺｎＳｅコンタ
クト層５中のキャリア濃度は５×１０17ｃｍ-3程度、ｐ
型ＺｎＴｅコンタクト層６中のキャリア濃度は１０19ｃ
ｍ-3程度とすることができる。一方、ｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合の界
面における価電子帯には、約０．５ｅＶの大きさのバン
ド不連続が存在する（図５参照）。このようなｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との
接合の価電子帯には、接合がステップ接合であるとする
と、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５側に Ｗ＝（２εφT ／ｑＮA ）1/2 （１） の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、ｑは
電子の電荷の絶対値、εはＺｎＳｅの誘電率、φT はｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
６との接合の界面における価電子帯の不連続の大きさ
（約０．５ｅＶ）を表す。
クト層５中のキャリア濃度は５×１０17ｃｍ-3程度、ｐ
型ＺｎＴｅコンタクト層６中のキャリア濃度は１０19ｃ
ｍ-3程度とすることができる。一方、ｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合の界
面における価電子帯には、約０．５ｅＶの大きさのバン
ド不連続が存在する（図５参照）。このようなｐ型Ｚｎ
Ｓｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との
接合の価電子帯には、接合がステップ接合であるとする
と、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５側に Ｗ＝（２εφT ／ｑＮA ）1/2 （１） の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、ｑは
電子の電荷の絶対値、εはＺｎＳｅの誘電率、φT はｐ
型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
６との接合の界面における価電子帯の不連続の大きさ
（約０．５ｅＶ）を表す。
【００２４】いま、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５のうち
の接合の界面の近傍の高濃度ドーピング部を除いた部分
のアクセプタ濃度ＮA が５×１０17ｃｍ-3、高濃度ドー
ピング部のアクセプタ濃度ＮA が平均的に見てその２倍
の１×１０18ｃｍ-3であるとし、（１）式を用いてこの
場合のＷを計算すると、Ｗ＝２３ｎｍとなる。これに対
して、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５のうちの接合の界面
の近傍の部分に高濃度ドーピング部が設けられていない
場合のＷは約３２ｎｍである。すなわち、ｐ型ＺｎＳｅ
コンタクト層５のうちの接合の界面の近傍の部分に高濃
度ドーピング部が設けられていることによって、この高
濃度ドーピング部が設けられていない場合に比べて空乏
層の幅Ｗは約９ｎｍ小さくなっている。このように空乏
層の幅Ｗが小さくなっていることにより、ｐ型ＺｎＳｅ
コンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合
を正孔がトンネル効果により通りやすくなる。
の接合の界面の近傍の高濃度ドーピング部を除いた部分
のアクセプタ濃度ＮA が５×１０17ｃｍ-3、高濃度ドー
ピング部のアクセプタ濃度ＮA が平均的に見てその２倍
の１×１０18ｃｍ-3であるとし、（１）式を用いてこの
場合のＷを計算すると、Ｗ＝２３ｎｍとなる。これに対
して、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５のうちの接合の界面
の近傍の部分に高濃度ドーピング部が設けられていない
場合のＷは約３２ｎｍである。すなわち、ｐ型ＺｎＳｅ
コンタクト層５のうちの接合の界面の近傍の部分に高濃
度ドーピング部が設けられていることによって、この高
濃度ドーピング部が設けられていない場合に比べて空乏
層の幅Ｗは約９ｎｍ小さくなっている。このように空乏
層の幅Ｗが小さくなっていることにより、ｐ型ＺｎＳｅ
コンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合
を正孔がトンネル効果により通りやすくなる。
【００２５】一方、すでに述べたように、この一実施例
においては、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層６との接合部においてｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層５側に形成される空乏層内に、ｐ型ＺｎＴｅか
ら成る量子井戸層とｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層とを交
互に積層した構造のｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９
が設けられている。このｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層９は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層６との接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタク
ト層５側に形成される空乏層内に、ｐ型ＺｎＴｅから成
る量子井戸層を介在させることによって形成されたもの
と言うこともできる。この場合、ｐ型ＺｎＳｅから成る
障壁層の厚さＬB は一定であるが、ｐ型ＺｎＴｅから成
る量子井戸層の厚さＬW はｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５
からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６に向かって段階的に厚
くなっている。具体的には、このｐ型ＺｎＴｅから成る
量子井戸層の厚さＬW は次のように設定される。
においては、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層６との接合部においてｐ型ＺｎＳｅコン
タクト層５側に形成される空乏層内に、ｐ型ＺｎＴｅか
ら成る量子井戸層とｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層とを交
互に積層した構造のｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９
が設けられている。このｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層９は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコ
ンタクト層６との接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタク
ト層５側に形成される空乏層内に、ｐ型ＺｎＴｅから成
る量子井戸層を介在させることによって形成されたもの
と言うこともできる。この場合、ｐ型ＺｎＳｅから成る
障壁層の厚さＬB は一定であるが、ｐ型ＺｎＴｅから成
る量子井戸層の厚さＬW はｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５
からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６に向かって段階的に厚
くなっている。具体的には、このｐ型ＺｎＴｅから成る
量子井戸層の厚さＬW は次のように設定される。
【００２６】まず、ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層の
両側をｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層によりはさんだ構造
の単一量子井戸におけるｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸
の幅ＬW に対して第１量子準位Ｅ1 がどのように変化す
るかを有限障壁の井戸型ポテンシャルに対する量子力学
的計算により求めた。ただし、この計算では、量子井戸
層および障壁層における電子の質量としてｐ型ＺｎＳｅ
およびｐ型ＺｎＴｅ中の正孔の有効質量ｍh を想定して
０．６ｍ0 （ｍ0 ：電子の静止質量）を用い、また井戸
の深さは０．５ｅＶとした。この計算結果から、ｐ型Ｚ
ｎＴｅから成る量子井戸の幅ＬW を小さくすることによ
って、量子井戸内に形成される第１量子準位Ｅ1 を低く
することができることがわかる。そこで、この一実施例
においては、このことを利用してｐ型ＺｎＴｅから成る
量子井戸層の厚さＬW を変化させる。
両側をｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層によりはさんだ構造
の単一量子井戸におけるｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸
の幅ＬW に対して第１量子準位Ｅ1 がどのように変化す
るかを有限障壁の井戸型ポテンシャルに対する量子力学
的計算により求めた。ただし、この計算では、量子井戸
層および障壁層における電子の質量としてｐ型ＺｎＳｅ
およびｐ型ＺｎＴｅ中の正孔の有効質量ｍh を想定して
０．６ｍ0 （ｍ0 ：電子の静止質量）を用い、また井戸
の深さは０．５ｅＶとした。この計算結果から、ｐ型Ｚ
ｎＴｅから成る量子井戸の幅ＬW を小さくすることによ
って、量子井戸内に形成される第１量子準位Ｅ1 を低く
することができることがわかる。そこで、この一実施例
においては、このことを利用してｐ型ＺｎＴｅから成る
量子井戸層の厚さＬW を変化させる。
【００２７】すなわち、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５と
ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合の界面からｐ型Ｚ
ｎＳｅコンタクト層５側に幅Ｗにわたって生じるバンド
の曲がりは、この接合の界面からの距離ｘの二次関数 φ（ｘ）＝φT ｛１−（ｘ／Ｗ）｝2 （２） で与えられる。従って、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層９の設計は、（２）式に基づいて、ｐ型ＺｎＴｅから
成る量子井戸層のそれぞれに形成される第１量子準位Ｅ
1 がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価電子帯の頂上
のエネルギーとほぼ一致し、しかも互いにほぼ等しくな
るようにＬW を変化させることにより行うことができ
る。実用的には、この一致は、熱エネルギー〜ｋＴ
（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）程度の範囲内で
の一致であれば問題ない。
ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合の界面からｐ型Ｚ
ｎＳｅコンタクト層５側に幅Ｗにわたって生じるバンド
の曲がりは、この接合の界面からの距離ｘの二次関数 φ（ｘ）＝φT ｛１−（ｘ／Ｗ）｝2 （２） で与えられる。従って、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ
層９の設計は、（２）式に基づいて、ｐ型ＺｎＴｅから
成る量子井戸層のそれぞれに形成される第１量子準位Ｅ
1 がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型ＺｎＴｅの価電子帯の頂上
のエネルギーとほぼ一致し、しかも互いにほぼ等しくな
るようにＬW を変化させることにより行うことができ
る。実用的には、この一致は、熱エネルギー〜ｋＴ
（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）程度の範囲内で
の一致であれば問題ない。
【００２８】図３は、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層
９におけるｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層の幅ＬB を２ｎ
ｍとした場合の量子井戸幅ＬW の設計例を示す。ただ
し、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５中のアクセプタ濃度Ｎ
A は５×１０17ｃｍ-3としている。また、ｐ型ＺｎＴｅ
コンタクト層６に向かって徐々にドーピング濃度［Ｎ］
を増大させ、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９中の平
均ドーピング濃度［Ｎ］を１×１０18ｃｍ-3としてい
る。さらに、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中のアクセプ
タ濃度ＮA は１×１０19ｃｍ-3としている。図３に示す
ように、この場合には、合計で５個ある量子井戸の幅Ｌ
W を、その第１量子準位Ｅ1 がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型
ＺｎＴｅのフェルミ準位と一致するように、ｐ型ＺｎＳ
ｅコンタクト層５からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６に向
かって、ＬW ＝０．３ｎｍ、０．４ｎｍ、０．６ｎｍ、
０．９ｎｍ、１．６ｎｍと変化させている。
９におけるｐ型ＺｎＳｅから成る障壁層の幅ＬB を２ｎ
ｍとした場合の量子井戸幅ＬW の設計例を示す。ただ
し、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５中のアクセプタ濃度Ｎ
A は５×１０17ｃｍ-3としている。また、ｐ型ＺｎＴｅ
コンタクト層６に向かって徐々にドーピング濃度［Ｎ］
を増大させ、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９中の平
均ドーピング濃度［Ｎ］を１×１０18ｃｍ-3としてい
る。さらに、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６中のアクセプ
タ濃度ＮA は１×１０19ｃｍ-3としている。図３に示す
ように、この場合には、合計で５個ある量子井戸の幅Ｌ
W を、その第１量子準位Ｅ1 がｐ型ＺｎＳｅおよびｐ型
ＺｎＴｅのフェルミ準位と一致するように、ｐ型ＺｎＳ
ｅコンタクト層５からｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６に向
かって、ＬW ＝０．３ｎｍ、０．４ｎｍ、０．６ｎｍ、
０．９ｎｍ、１．６ｎｍと変化させている。
【００２９】上述のようにｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５
とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合部においてｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層５側に形成される空乏層内にｐ型
ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９が設けられていることに
より、このｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９のそれぞ
れの量子井戸の第１量子準位Ｅ1 を介した共鳴トンネル
効果により、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層６との間のポテンシャル障壁が実効的に
なくなり、従ってｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６との接合を正孔が容易に流れるこ
とができる。
とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６との接合部においてｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層５側に形成される空乏層内にｐ型
ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９が設けられていることに
より、このｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９のそれぞ
れの量子井戸の第１量子準位Ｅ1 を介した共鳴トンネル
効果により、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴ
ｅコンタクト層６との間のポテンシャル障壁が実効的に
なくなり、従ってｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６との接合を正孔が容易に流れるこ
とができる。
【００３０】次に、上述のように構成されたこの一実施
例による半導体レーザーの製造方法について説明する。
例による半導体レーザーの製造方法について説明する。
【００３１】図１に示すように、まず、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によ
り、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２、活性層３、ｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層４、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト
層５、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９およびｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６を順次エピタキシャル成長させ
る。ここで、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９の形成
は、ＭＢＥ装置における分子線のシャッターの開閉だけ
で容易に行うことが可能である。
板１上に、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によ
り、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２、活性層３、ｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層４、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト
層５、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９およびｐ型Ｚ
ｎＴｅコンタクト層６を順次エピタキシャル成長させ
る。ここで、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９の形成
は、ＭＢＥ装置における分子線のシャッターの開閉だけ
で容易に行うことが可能である。
【００３２】このＭＢＥ法によるエピタキシャル成長に
おいては、例えば、Ｚｎ原料としては純度９９．９９９
９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純度９９．９％の
Ｍｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９９９％のＺｎＳ
を用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９９９９％のＳｅ
を用いる。また、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２のｎ
型不純物としてのＣｌのドーピングは例えば純度９９．
９９９９％のＺｎＣｌ2 をドーパントとして用いて行
い、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層４、ｐ型ＺｎＳｅコ
ンタクト層５、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９およ
びｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６のｐ型不純物としてのＮ
のドーピングは例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）を用いたプラズマガンにより発生されたＮ2 プラズ
マを照射することにより行う。
おいては、例えば、Ｚｎ原料としては純度９９．９９９
９％のＺｎを用い、Ｍｇ原料としては純度９９．９％の
Ｍｇを用い、Ｓ原料としては９９．９９９９％のＺｎＳ
を用い、Ｓｅ原料としては純度９９．９９９９％のＳｅ
を用いる。また、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２のｎ
型不純物としてのＣｌのドーピングは例えば純度９９．
９９９９％のＺｎＣｌ2 をドーパントとして用いて行
い、ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層４、ｐ型ＺｎＳｅコ
ンタクト層５、ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９およ
びｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６のｐ型不純物としてのＮ
のドーピングは例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）を用いたプラズマガンにより発生されたＮ2 プラズ
マを照射することにより行う。
【００３３】この場合、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５、
ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９およびｐ型ＺｎＴｅ
コンタクト層６へのＮのドーピング時には、図２に示す
ようなドーピング濃度［Ｎ］のプロファイルを得るため
に、図２中の破線で示すように、［Ｎ］のプロファイル
に沿った形でプラズマガンの投入電力を変化させる。こ
のプラズマガンを用いたｐ型不純物のドーピングにおい
ては、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層６との接合の界面の近傍におけるドーピング量
およびディープレベルを比較的容易に制御することが可
能である。
ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層９およびｐ型ＺｎＴｅ
コンタクト層６へのＮのドーピング時には、図２に示す
ようなドーピング濃度［Ｎ］のプロファイルを得るため
に、図２中の破線で示すように、［Ｎ］のプロファイル
に沿った形でプラズマガンの投入電力を変化させる。こ
のプラズマガンを用いたｐ型不純物のドーピングにおい
ては、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層６との接合の界面の近傍におけるドーピング量
およびディープレベルを比較的容易に制御することが可
能である。
【００３４】この後、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層６上に
ｐ側電極７を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の
裏面にｎ側電極８を形成して、目的とする半導体レーザ
ーを完成させる。
ｐ側電極７を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の
裏面にｎ側電極８を形成して、目的とする半導体レーザ
ーを完成させる。
【００３５】以上のように、この一実施例による半導体
レーザーによれば、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５のうち
のこのｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層６との接合の界面の近傍の部分のＮのドーピン
グ濃度［Ｎ］が他の部分に比べて高くなっていることに
よりこの接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５側
に形成される空乏層の幅を小さくすることができ、この
ためこの接合を正孔がトンネル効果により通りやすくな
る。さらに、この接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタク
ト層５側に形成される空乏層内にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳ
ｅＭＱＷ層９が設けられていることにより、この接合に
おけるポテンシャル障壁を実効的になくすことができ
る。
レーザーによれば、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５のうち
のこのｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５とｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層６との接合の界面の近傍の部分のＮのドーピン
グ濃度［Ｎ］が他の部分に比べて高くなっていることに
よりこの接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタクト層５側
に形成される空乏層の幅を小さくすることができ、この
ためこの接合を正孔がトンネル効果により通りやすくな
る。さらに、この接合部においてｐ型ＺｎＳｅコンタク
ト層５側に形成される空乏層内にｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳ
ｅＭＱＷ層９が設けられていることにより、この接合に
おけるポテンシャル障壁を実効的になくすことができ
る。
【００３６】以上により、電圧−電流特性が良好な青色
ないし緑色で発光が可能な半導体レーザーを実現するこ
とができる。
ないし緑色で発光が可能な半導体レーザーを実現するこ
とができる。
【００３７】以上、この発明の一実施例につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
【００３８】例えば、上述の一実施例においては、この
発明を半導体レーザーに適用した場合について説明した
が、この発明は、発光ダイオードに適用することも可能
であり、より一般的には、接合界面において価電子帯に
バンド不連続が存在するｐ−ｐ接合を有する各種の半導
体装置に適用することが可能である。
発明を半導体レーザーに適用した場合について説明した
が、この発明は、発光ダイオードに適用することも可能
であり、より一般的には、接合界面において価電子帯に
バンド不連続が存在するｐ−ｐ接合を有する各種の半導
体装置に適用することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体装置によれば、接合界面において価電子帯にバンド
不連続が存在する第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体との接合の
電圧−電流特性を良好にすることができる。
導体装置によれば、接合界面において価電子帯にバンド
不連続が存在する第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体との接合の
電圧−電流特性を良好にすることができる。
【図１】この発明の一実施例による半導体レーザーを示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】この発明の一実施例による半導体レーザーにお
けるｐ型ＺｎＳｅコンタクト層からｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層にわたる部分のＮのドーピング濃度［Ｎ］のプロ
ファイルの一例を示すグラフである。
けるｐ型ＺｎＳｅコンタクト層からｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層にわたる部分のＮのドーピング濃度［Ｎ］のプロ
ファイルの一例を示すグラフである。
【図３】この発明の一実施例による半導体レーザーにお
けるｐ型ＺｎＳｅコンタクト層からｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層にわたる部分のエネルギーバンド図である。
けるｐ型ＺｎＳｅコンタクト層からｐ型ＺｎＴｅコンタ
クト層にわたる部分のエネルギーバンド図である。
【図４】ＺｎＳｅ中の有効キャリア濃度とＺｎＳｅ中へ
のＮのドーピング濃度との関係を示すグラフである。
のＮのドーピング濃度との関係を示すグラフである。
【図５】ｐ型ＺｎＳｅ／ｐ型ＺｎＴｅ接合のエネルギー
バンド図である。
バンド図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ３ 活性層 ４ ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 ５ ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層 ６ ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極 ９ ｐ型ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−5920（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97505（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140670（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−120611（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−191657（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00
Claims (5)
- 【請求項１】 第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
と第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体との接合を有
し、上記接合の界面において上記第１のｐ型のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体の価電子帯の頂上のエネルギーは上記
第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の価電子帯の頂
上のエネルギーよりも低い半導体装置において、 上記第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のうちの上
記界面の近傍の部分の不純物濃度は他の部分の不純物濃
度よりも高くなっているとともに、 上記第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体側に形成さ
れる上記接合の空乏層内に上記第２のｐ型のＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体から成る量子井戸層および上記第１のｐ
型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る障壁層を有する
多重量子井戸層が設けられ、それぞれの上記量子井戸層
の厚さはそれぞれの上記量子井戸層の量子準位が上記第
１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体および上記第２の
ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の価電子帯の頂上のエ
ネルギーとほぼ等しくなるように設定されていることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 上記不純物濃度は上記界面に向かって連
続的に増大することを特徴とする請求項１記載の半導体
装置。 - 【請求項３】 上記第１のｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体はｐ型ＺｎＳｅであり、上記第２のｐ型のＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体はｐ型ＺｎＴｅであり、 上記ｐ型ＺｎＳｅのうちの上記ｐ型ＺｎＳｅと上記ｐ型
ＺｎＴｅとの接合の界面の近傍の部分の不純物濃度は他
の部分の不純物濃度よりも高くなっているとともに、 上記ｐ型ＺｎＳｅ側に形成される上記接合の空乏層内に
上記ｐ型ＺｎＴｅから成る量子井戸層および上記ｐ型Ｚ
ｎＳｅから成る障壁層を有する多重量子井戸層が設けら
れ、それぞれの上記量子井戸層の厚さはそれぞれの上記
量子井戸層の量子準位が上記ｐ型ＺｎＳｅおよび上記ｐ
型ＺｎＴｅの価電子帯の頂上のエネルギーとほぼ等しく
なるように設定されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 上記不純物はＮであることを特徴とする
請求項１、２または３記載の半導体装置。 - 【請求項５】 上記半導体装置は発光素子であることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11767893A JP3196418B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 半導体装置 |
| KR1019930010375A KR100292308B1 (ko) | 1992-06-19 | 1993-06-09 | 반도체장치 |
| TW082104836A TW230850B (ja) | 1992-06-19 | 1993-06-17 | |
| DE69313033T DE69313033T2 (de) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Lichtemittierende Vorrichtung |
| EP93109802A EP0574947B1 (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Light emitting device |
| US08/078,037 US5471067A (en) | 1992-06-19 | 1993-06-18 | Semiconductor metal contacting structure and a light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11767893A JP3196418B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 半導体装置 |
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