JP3461611B2 - Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族化合物半導体
装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、接触抵
抗の小さい電極構造に特徴を有するII−VI族化合物半導
体装置及びその製造方法に関し、特にオーミック接触を
可能とする電極層を有するII−VI族化合物半導体装置及
びその製造方法に関する。
装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、接触抵
抗の小さい電極構造に特徴を有するII−VI族化合物半導
体装置及びその製造方法に関し、特にオーミック接触を
可能とする電極層を有するII−VI族化合物半導体装置及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、II−VI族化合物半導体装置に
用いる電極の構造として種々のものが検討されてきた。
例えば、HaaseらはＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ及びこれらの合金の
電極材料としての可能性を調べている（“Short wavele
ngth II-VI laser diodes ”，Inst. Phys. Conf. Ser.
No.120 p.9)。しかしながら、II−VI族化合物半導体に
対してオーミック接触の得られる電極材料は見つかって
いない。
用いる電極の構造として種々のものが検討されてきた。
例えば、HaaseらはＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ａ
ｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ及びこれらの合金の
電極材料としての可能性を調べている（“Short wavele
ngth II-VI laser diodes ”，Inst. Phys. Conf. Ser.
No.120 p.9)。しかしながら、II−VI族化合物半導体に
対してオーミック接触の得られる電極材料は見つかって
いない。
【０００３】このようなことから、一般的にＡｕが電極
用の金属として用いられているが、例えばＡｕはｐ型Ｚ
ｎＳｅに対して電位障壁約1.2eVを持つショットキー接
合を形成し、オーミック接触が得られていない。そこ
で、例えばｐ型ＺｎＳｅに対するオーミック接触を得る
ために、電極とｐ型ＺｎＳｅの間にＣｄＳｅ層やＨｇＳ
ｅ層である低接触エネルギー障壁中間層をエピタキシャ
ル成長させる方法や、コンタクト層としてｐ型ＺｎＴｅ
を用い、ｐ型ＺｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの間にｐ型Ｚｎ
ＳｅＴｅ傾斜組成層又はｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ歪超格
子層の中間層を用いる方法が考えられている。大塚ら
は、Ａｕ／ｐ−ＣｄＳｅのオーミック接触を確認し、Ａ
ｕ／ｐ−ＣｄＳｅ／ｐ−ＺｎＳｅのオーミック接触の可
能性について報告している（"p-CdSeの作製と評価"、大
塚 他、第５４回応物予稿集、p.255）。また、Lansari
らは、ｐ型ＺｎＳｅ上にＭＢＥ法により低接触エネルギ
ー障壁中間層としてＨｇＳｅを成長し、Ａｕを電極用の
金属として用いることで良好なオーミック接触を得てい
る("Improved ohmic contact for p-type ZnSe and rel
ated p-on-n diode", Y.Lansari et.al, Appl. Phys. L
ett. 61 p.2554)。また、Fanらにより("Graded bandgap
ohc contact to p-ZnSe", Y.Fan et.al, Appl. Phys.
Lett. 61 p.3160) 、あるいはHieiらにより("Ohmic con
tact to p-type ZnSe using ZnTe/ZnSe multiquantum w
ells", F.Hiei et.al, Electronics Lett. 29 p.878)、
コンタクト層としてｐ型ＺｎＴｅを用い、ｐ型ＺｎＳｅ
とｐ型ＺｎＴｅとの間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ傾斜組成層又
はｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ歪超格子層の中間層を用いる
方法で、オーミック接触の実現が報告されている。
用の金属として用いられているが、例えばＡｕはｐ型Ｚ
ｎＳｅに対して電位障壁約1.2eVを持つショットキー接
合を形成し、オーミック接触が得られていない。そこ
で、例えばｐ型ＺｎＳｅに対するオーミック接触を得る
ために、電極とｐ型ＺｎＳｅの間にＣｄＳｅ層やＨｇＳ
ｅ層である低接触エネルギー障壁中間層をエピタキシャ
ル成長させる方法や、コンタクト層としてｐ型ＺｎＴｅ
を用い、ｐ型ＺｎＳｅとｐ型ＺｎＴｅとの間にｐ型Ｚｎ
ＳｅＴｅ傾斜組成層又はｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ歪超格
子層の中間層を用いる方法が考えられている。大塚ら
は、Ａｕ／ｐ−ＣｄＳｅのオーミック接触を確認し、Ａ
ｕ／ｐ−ＣｄＳｅ／ｐ−ＺｎＳｅのオーミック接触の可
能性について報告している（"p-CdSeの作製と評価"、大
塚 他、第５４回応物予稿集、p.255）。また、Lansari
らは、ｐ型ＺｎＳｅ上にＭＢＥ法により低接触エネルギ
ー障壁中間層としてＨｇＳｅを成長し、Ａｕを電極用の
金属として用いることで良好なオーミック接触を得てい
る("Improved ohmic contact for p-type ZnSe and rel
ated p-on-n diode", Y.Lansari et.al, Appl. Phys. L
ett. 61 p.2554)。また、Fanらにより("Graded bandgap
ohc contact to p-ZnSe", Y.Fan et.al, Appl. Phys.
Lett. 61 p.3160) 、あるいはHieiらにより("Ohmic con
tact to p-type ZnSe using ZnTe/ZnSe multiquantum w
ells", F.Hiei et.al, Electronics Lett. 29 p.878)、
コンタクト層としてｐ型ＺｎＴｅを用い、ｐ型ＺｎＳｅ
とｐ型ＺｎＴｅとの間にｐ型ＺｎＳｅＴｅ傾斜組成層又
はｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ歪超格子層の中間層を用いる
方法で、オーミック接触の実現が報告されている。
【０００４】更に、Lim らによりLi3Nを拡散することで
オーミック接触が得られている( “Highly conductive
p-type ZnSe formation using Li3N diffusion”,S.W.L
im et al.,Extended Abstracts of SSDM,1994 p.967 ）
オーミック接触が得られている( “Highly conductive
p-type ZnSe formation using Li3N diffusion”,S.W.L
im et al.,Extended Abstracts of SSDM,1994 p.967 ）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
II−VI族化合物半導体に対するオーミック接触を得る方
法は、いずれも十分に満足できるものではなく、例え
ば、上記方法には以下のような問題がある。ＣｄＳｅを
用いる方法では、ＣｄＳｅ自身のアクセプター濃度が１
×１０17cm -3と小さいため、接触抵抗の低減が困難とな
る。ＨｇＳｅを用いる方法では、素子作製工程におい
て、例えば他の層の形成に用いるＭＢＥ装置を共用した
場合、Ｈｇ原子が他の層中に混入されるため、素子特性
が劣化する。これに対し、ＨｇＳｅ成長のための専用Ｍ
ＢＥ装置を設けると生産性が乏しくなる。また、ＨｇＳ
ｅは化学的・物理的安定性に乏しい。
II−VI族化合物半導体に対するオーミック接触を得る方
法は、いずれも十分に満足できるものではなく、例え
ば、上記方法には以下のような問題がある。ＣｄＳｅを
用いる方法では、ＣｄＳｅ自身のアクセプター濃度が１
×１０17cm -3と小さいため、接触抵抗の低減が困難とな
る。ＨｇＳｅを用いる方法では、素子作製工程におい
て、例えば他の層の形成に用いるＭＢＥ装置を共用した
場合、Ｈｇ原子が他の層中に混入されるため、素子特性
が劣化する。これに対し、ＨｇＳｅ成長のための専用Ｍ
ＢＥ装置を設けると生産性が乏しくなる。また、ＨｇＳ
ｅは化学的・物理的安定性に乏しい。
【０００６】ＺｎＴｅを用いる方法では、ＺｎＳｅと大
きく格子定数が違うため膜中に残留する応力による素子
特性劣化への影響が考えられ、またＺｎＴｅのキャリア
濃度の最適化も難しい。なお、格子定数は、上記いずれ
の中間層でもＺｎＳｅと大きく異なっており、同様に歪
みの問題が生じ、さらにはエピタキシャル成長されなけ
ればならないため、生産性が低くなる。
きく格子定数が違うため膜中に残留する応力による素子
特性劣化への影響が考えられ、またＺｎＴｅのキャリア
濃度の最適化も難しい。なお、格子定数は、上記いずれ
の中間層でもＺｎＳｅと大きく異なっており、同様に歪
みの問題が生じ、さらにはエピタキシャル成長されなけ
ればならないため、生産性が低くなる。
【０００７】また、Ｌｉ3 Ｎを拡散する場合、拡散温度
が４７０℃と高いため、素子構造にこの方法を適用した
場合、素子特性が劣化することが考えられ、さらにＬｉ
原子は極めて拡散しやすいことから、経時的な素子特性
の劣化を引き起こす。更に、上記方法で用いられるＡｕ
電極は、密着性等の機械的強度に劣る。そこで、II−VI
族化合物半導体の中でも特にｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ
1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体に対してオーミ
ック接触を得ることのできる新たな電極構造を創り出す
べく検討を行った。
が４７０℃と高いため、素子構造にこの方法を適用した
場合、素子特性が劣化することが考えられ、さらにＬｉ
原子は極めて拡散しやすいことから、経時的な素子特性
の劣化を引き起こす。更に、上記方法で用いられるＡｕ
電極は、密着性等の機械的強度に劣る。そこで、II−VI
族化合物半導体の中でも特にｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ
1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体に対してオーミ
ック接触を得ることのできる新たな電極構造を創り出す
べく検討を行った。
【０００８】さて、図８は、金属とｐ型ＺｎＳｅとの間
の電位障壁φBをパラメータとして、ｐ型ＺｎＳｅと金
属によるショットキー接合の接触抵抗のイオン化不純物
濃度依存性を示す図である。図７は、金属とｐ型ＺｎＳ
ｅとの接触界面でのショットキー障壁の厚さＷを説明す
るためのバンドモデル図である。なお、φBは式φB＝χ
s＋Ｅg −φM から導き出すことができる。式中χs は
半導体の電子親和力、Ｅg は半導体のバンドギャップ、
φM は金属の仕事関数をそれぞれ示しており、これらの
関係を図１０に示す。図８は、熱放出トンネル電流を考
慮したYuのモデル( “Electron Tunneling and Contact
Resistance of Metal-Si Contact Barrier ”,A.Y.C.Y
u,Solid State Electronics Vol.13,p239(1970))を用い
て計算によって求めたものであるが、この結果から、イ
オン化不純物濃度が大きくなるにつれて接触抵抗が小さ
くなることが分かる。これは、図８に示すショットキー
障壁の厚さＷがイオン化不純物濃度の増加に伴い小さく
なり、その結果トンネル電流が急激に増加することによ
る。
の電位障壁φBをパラメータとして、ｐ型ＺｎＳｅと金
属によるショットキー接合の接触抵抗のイオン化不純物
濃度依存性を示す図である。図７は、金属とｐ型ＺｎＳ
ｅとの接触界面でのショットキー障壁の厚さＷを説明す
るためのバンドモデル図である。なお、φBは式φB＝χ
s＋Ｅg −φM から導き出すことができる。式中χs は
半導体の電子親和力、Ｅg は半導体のバンドギャップ、
φM は金属の仕事関数をそれぞれ示しており、これらの
関係を図１０に示す。図８は、熱放出トンネル電流を考
慮したYuのモデル( “Electron Tunneling and Contact
Resistance of Metal-Si Contact Barrier ”,A.Y.C.Y
u,Solid State Electronics Vol.13,p239(1970))を用い
て計算によって求めたものであるが、この結果から、イ
オン化不純物濃度が大きくなるにつれて接触抵抗が小さ
くなることが分かる。これは、図８に示すショットキー
障壁の厚さＷがイオン化不純物濃度の増加に伴い小さく
なり、その結果トンネル電流が急激に増加することによ
る。
【０００９】このようなことは、金属／ｐ型ＺｎXＭｇ
1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）界面、金属
／中間層界面あるいは中間層／ｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳ
ｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）界面に関しても共通
にいえることであり、例えば、図８と同じ図を作成する
と、同一の電位障壁パラメータに対して接触抵抗が一桁
程度異なるだけであり、その傾向は同じになる。
1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）界面、金属
／中間層界面あるいは中間層／ｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳ
ｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）界面に関しても共通
にいえることであり、例えば、図８と同じ図を作成する
と、同一の電位障壁パラメータに対して接触抵抗が一桁
程度異なるだけであり、その傾向は同じになる。
【００１０】すなわち、ｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ
1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層表面でのイオ
ン化不純物濃度を大きくしこの上に金属電極が形成され
た構造を用いれば、オーミック接触が得られる。しかし
ながら、ｐ型のＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦１）半導体膜はＭＢＥ法でしか形成できず、イ
オン化不純物濃度も１０17cm-3台を得るのが精々である
というのが現状であり、オーミック接触が得られる程イ
オン化不純物濃度の大きい膜は形成できなかった。
1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層表面でのイオ
ン化不純物濃度を大きくしこの上に金属電極が形成され
た構造を用いれば、オーミック接触が得られる。しかし
ながら、ｐ型のＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦１）半導体膜はＭＢＥ法でしか形成できず、イ
オン化不純物濃度も１０17cm-3台を得るのが精々である
というのが現状であり、オーミック接触が得られる程イ
オン化不純物濃度の大きい膜は形成できなかった。
【００１１】更に、特開平５−２５９５０９号公報で
は、中間層がＺｎＣｄＳｅ及びＺｎＨｇＳｅに限定され
ており、かつ中間層の製造方法がＭＢＥ法により堆積し
ているので生産性に乏しかった。以上に鑑み、本発明
は、イオン化不純物濃度の大きいｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳY
Ｓｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を直接形
成せずに接触抵抗の小さい電極がえられるII−VI族化合
物半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。
は、中間層がＺｎＣｄＳｅ及びＺｎＨｇＳｅに限定され
ており、かつ中間層の製造方法がＭＢＥ法により堆積し
ているので生産性に乏しかった。以上に鑑み、本発明
は、イオン化不純物濃度の大きいｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳY
Ｓｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を直接形
成せずに接触抵抗の小さい電極がえられるII−VI族化合
物半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層を有し、該半導体層上に半導
体層を構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素
との化合物からなる中間層を有し、中間層上に添加物元
素及び添加物元素と共晶金属を形成する金属の両方を含
んでなる電極層を有することを特徴とするII−VI族化合
物半導体装置が提供される。
ば、半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層を有し、該半導体層上に半導
体層を構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素
との化合物からなる中間層を有し、中間層上に添加物元
素及び添加物元素と共晶金属を形成する金属の両方を含
んでなる電極層を有することを特徴とするII−VI族化合
物半導体装置が提供される。
【００１３】
【００１４】本発明に使用できる半導体基板は、特に限
定されないが、例えばＧａＡｓ等が挙げられる。また、
使用する半導体基板の導電型は、特に限定されず、ｎ型
でもｐ型でもよい。本発明の半導体装置は、例えば発光
ダイオード、図５に示すような半導体レーザ等の装置と
して使用することができる。これら装置は、基板上に半
導体層が積層されて構成される装置であって、その半導
体層としてｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦１）半導体層を有している。半導体層の最上層
には電極層が形成されており、この電極層が、 Ｃｄ又はＴｅからなる構成元素とこの構成元素と共晶
合金を形成しうる金属を含んでなる構造、 半導体層を構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加
物元素との化合物からなる中間層上に、添加物元素との
間に共晶合金を形成しうる金属を含んでなる電極層から
なる積層構造 となっているものである。
定されないが、例えばＧａＡｓ等が挙げられる。また、
使用する半導体基板の導電型は、特に限定されず、ｎ型
でもｐ型でもよい。本発明の半導体装置は、例えば発光
ダイオード、図５に示すような半導体レーザ等の装置と
して使用することができる。これら装置は、基板上に半
導体層が積層されて構成される装置であって、その半導
体層としてｐ型ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦１）半導体層を有している。半導体層の最上層
には電極層が形成されており、この電極層が、 Ｃｄ又はＴｅからなる構成元素とこの構成元素と共晶
合金を形成しうる金属を含んでなる構造、 半導体層を構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加
物元素との化合物からなる中間層上に、添加物元素との
間に共晶合金を形成しうる金属を含んでなる電極層から
なる積層構造 となっているものである。
【００１５】半導体層は、１層又は複数層の積層体であ
ってもよい。例えば、半導体レーザーにおいては、Ｚｎ
ＳＳｅからなるバッファ層、ＺｎＭｇＳＳｅからなるク
ラッド層、ＺｎＳＳｅからなる光導波路層、ＺｎＣｄＳ
ｅからなる活性層、ＺｎＳＳｅからなる光導波路層、Ｚ
ｎＭｇＳＳｅからなるクラッド層、ＺｎＳｅからなるコ
ンタクト層を有する積層体が、本発明の限定されない半
導体層の具体例として挙げられる。また、使用する半導
体層の導電型は、特に限定されず、ｎ型でもｐ型でもよ
い。
ってもよい。例えば、半導体レーザーにおいては、Ｚｎ
ＳＳｅからなるバッファ層、ＺｎＭｇＳＳｅからなるク
ラッド層、ＺｎＳＳｅからなる光導波路層、ＺｎＣｄＳ
ｅからなる活性層、ＺｎＳＳｅからなる光導波路層、Ｚ
ｎＭｇＳＳｅからなるクラッド層、ＺｎＳｅからなるコ
ンタクト層を有する積層体が、本発明の限定されない半
導体層の具体例として挙げられる。また、使用する半導
体層の導電型は、特に限定されず、ｎ型でもｐ型でもよ
い。
【００１６】半導体層としては、例えばＺｎＳ（Ｘ＝
１、Ｙ＝１）、ＭｇＳ（Ｘ＝０、Ｙ＝１）、ＺｎＳｅ
（Ｘ＝１、Ｙ＝０）、ＭｇＳｅ（Ｘ＝０、Ｙ＝０）、Ｚ
ｎＳYＳｅ1-Y（Ｘ＝１、０＜Ｙ＜１）、ＭｇＳYＳｅ1-Y
（Ｘ＝０、０＜Ｙ＜１）、ＺｎXＭｇ1-XＳ（０＜Ｘ＜
１、Ｙ＝１）、ＺｎXＭｇ1-XＳｅ（０＜Ｘ＜１、Ｙ＝
０）、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜
１）が挙げられる。これらの半導体層のうち好ましいの
は、コンタクト層として最もよく用いられるＺｎＳｅ、
ＧａＡｓと格子整合したＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93及びＧａＡ
ｓと格子整合し、かつバンドギャップエネルギーが３．
０ｅＶ以下で実効アクセプタ濃度Ｎａ−Ｎｄが１０17cm
-3以上のＺｎＭｇＳＳｅ等である。その膜厚は、特に限
定されるものではなく、半導体装置の用途などにより適
宜調整することができる。
１、Ｙ＝１）、ＭｇＳ（Ｘ＝０、Ｙ＝１）、ＺｎＳｅ
（Ｘ＝１、Ｙ＝０）、ＭｇＳｅ（Ｘ＝０、Ｙ＝０）、Ｚ
ｎＳYＳｅ1-Y（Ｘ＝１、０＜Ｙ＜１）、ＭｇＳYＳｅ1-Y
（Ｘ＝０、０＜Ｙ＜１）、ＺｎXＭｇ1-XＳ（０＜Ｘ＜
１、Ｙ＝１）、ＺｎXＭｇ1-XＳｅ（０＜Ｘ＜１、Ｙ＝
０）、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０＜Ｘ＜１、０＜Ｙ＜
１）が挙げられる。これらの半導体層のうち好ましいの
は、コンタクト層として最もよく用いられるＺｎＳｅ、
ＧａＡｓと格子整合したＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93及びＧａＡ
ｓと格子整合し、かつバンドギャップエネルギーが３．
０ｅＶ以下で実効アクセプタ濃度Ｎａ−Ｎｄが１０17cm
-3以上のＺｎＭｇＳＳｅ等である。その膜厚は、特に限
定されるものではなく、半導体装置の用途などにより適
宜調整することができる。
【００１７】本発明の中間層は、例えば、上記半導体層
を構成する元素とＣｄとの化合物からなる場合、半導体
層を構成する元素とＴｅとの化合物からなる場合、上記
２種類の化合物からなる場合、さらには３元、４元とい
った３元系以上の化合物からなる場合等がある。具体的
には、ＺｎＳＣｄ、ＭｇＳｅＣｄ、ＺｎＳＳｅＣｄ、Ｍ
ｇＳＳｅＣｄ、ＺｎＭｇＳＣｄ、ＺｎＭｇＳｅＣｄ、Ｚ
ｎＭｇＳＳｅＣｄ、ＺｎＳＴｅ、ＭｇＳｅＴｅ、ＺｎＳ
ＳｅＴｅ、ＭｇＳＳｅＴｅ、ＺｎＭｇＳＴｅ、ＺｎＭｇ
ＳｅＴｅ、ＺｎＭｇＳＳｅＴｅ、等が挙げられる。
を構成する元素とＣｄとの化合物からなる場合、半導体
層を構成する元素とＴｅとの化合物からなる場合、上記
２種類の化合物からなる場合、さらには３元、４元とい
った３元系以上の化合物からなる場合等がある。具体的
には、ＺｎＳＣｄ、ＭｇＳｅＣｄ、ＺｎＳＳｅＣｄ、Ｍ
ｇＳＳｅＣｄ、ＺｎＭｇＳＣｄ、ＺｎＭｇＳｅＣｄ、Ｚ
ｎＭｇＳＳｅＣｄ、ＺｎＳＴｅ、ＭｇＳｅＴｅ、ＺｎＳ
ＳｅＴｅ、ＭｇＳＳｅＴｅ、ＺｎＭｇＳＴｅ、ＺｎＭｇ
ＳｅＴｅ、ＺｎＭｇＳＳｅＴｅ、等が挙げられる。
【００１８】上記中間層中の添加物元素の濃度は、均一
でも分布を有していてもよい。好ましい濃度は、半導体
層側よりも電極層側の方が大きくなっている場合であ
る。更に、電極層側から連続的に減少し、半導体層側で
ゼロとなっているのがより好ましい。また、接触抵抗を
低減するために上記中間層は、ｐ型不純物（例えば、
Ｎ，Ｌｉ等）を添加し、その濃度が半導体層中のｐ型不
純物濃度と同程度かより大きくなっているのが好まし
い。この濃度は、ｐ型不純物の種類によっても異なる
が、１×1018cm-3以上である。更に、中間層のｐ型不純
物濃度が大きくなるほど、図８に示すように接触抵抗が
小さくなり好ましい。また、中間層と半導体層とのエネ
ルギー障壁は、0.6eVよりも小さい方がよく、さらに
は、図８に示すように接触抵抗が著しく減少する0.4eV
以下となっている方が好ましい。この場合、例えば、Ａ
ｕ／ｐ−ＺｎＳｅの場合は、図８でφB ＝1.2eVの曲線
に対応し、これとくらべると接触抵抗が、10-14倍程度
に低減することができる。
でも分布を有していてもよい。好ましい濃度は、半導体
層側よりも電極層側の方が大きくなっている場合であ
る。更に、電極層側から連続的に減少し、半導体層側で
ゼロとなっているのがより好ましい。また、接触抵抗を
低減するために上記中間層は、ｐ型不純物（例えば、
Ｎ，Ｌｉ等）を添加し、その濃度が半導体層中のｐ型不
純物濃度と同程度かより大きくなっているのが好まし
い。この濃度は、ｐ型不純物の種類によっても異なる
が、１×1018cm-3以上である。更に、中間層のｐ型不純
物濃度が大きくなるほど、図８に示すように接触抵抗が
小さくなり好ましい。また、中間層と半導体層とのエネ
ルギー障壁は、0.6eVよりも小さい方がよく、さらに
は、図８に示すように接触抵抗が著しく減少する0.4eV
以下となっている方が好ましい。この場合、例えば、Ａ
ｕ／ｐ−ＺｎＳｅの場合は、図８でφB ＝1.2eVの曲線
に対応し、これとくらべると接触抵抗が、10-14倍程度
に低減することができる。
【００１９】本発明に使用できる電極層は、中間層に含
まれる添加物元素と、添加物元素との間に共晶合金を形
成する金属を含んでもよい。また、半導体層を構成する
元素が電極層中に含まれており、これらの元素と添加物
元素との間に共晶合金を形成する金属との金属間化合物
を含んでいてもよい。例えば、Ｃｄと共晶合金を形成す
る金属としては、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｌ
等が挙げられる。一方、Ｔｅと共晶合金を形成する金属
としては、Ａｇが挙げられる。
まれる添加物元素と、添加物元素との間に共晶合金を形
成する金属を含んでもよい。また、半導体層を構成する
元素が電極層中に含まれており、これらの元素と添加物
元素との間に共晶合金を形成する金属との金属間化合物
を含んでいてもよい。例えば、Ｃｄと共晶合金を形成す
る金属としては、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｌ
等が挙げられる。一方、Ｔｅと共晶合金を形成する金属
としては、Ａｇが挙げられる。
【００２０】従って、電極層に含まれる共晶合金の具体
例としては、ＩｎＣｄ、ＢｉＣｄ、ＳｎＣｄ、ＰｂＣ
ｄ、ＺｎＣｄ、ＴｌＣｄ、ＩｎＺｎＴｅ、ＩｎＳｅ、Ｂ
ｉＳｅ、ＳｎＳｅ、ＰｂＳｅ、ＺｎＳｅ、ＩｎＺｎ、Ｂ
ｉＺｎ、ＳｎＺｎ、ＰｂＺｎ、ＡｇＴｅ、ＺｎＡｇ等が
挙げられる。また、これらを組み合わせた多元系金属間
化合物も含まれる。
例としては、ＩｎＣｄ、ＢｉＣｄ、ＳｎＣｄ、ＰｂＣ
ｄ、ＺｎＣｄ、ＴｌＣｄ、ＩｎＺｎＴｅ、ＩｎＳｅ、Ｂ
ｉＳｅ、ＳｎＳｅ、ＰｂＳｅ、ＺｎＳｅ、ＩｎＺｎ、Ｂ
ｉＺｎ、ＳｎＺｎ、ＰｂＺｎ、ＡｇＴｅ、ＺｎＡｇ等が
挙げられる。また、これらを組み合わせた多元系金属間
化合物も含まれる。
【００２１】ここで、共晶合金の共晶点は、半導体装置
の特性を劣化させない温度以下であることが好ましい。
即ち、半導体層の成長温度以下であることが好ましく、
例えば半導体層をＭＯＣＶＤ法で成長させる場合は４５
０℃程度以下、ＭＢＥ法で成長させる場合は３００℃程
度以下であることが特に好ましい。このような条件を満
たす特に好ましい共晶合金には、ＩｎＣｄ（Ｃｄ組成２
６重量％、共晶点１２２℃）、ＢｉＣｄ（Ｃｄ組成４０
重量％、共晶点１４４℃）、ＳｎＣｄ（Ｃｄ組成３２重
量％、共晶点１７７℃）、ＰｂＣｄ（Ｃｄ組成２８重量
％、共晶点２４８℃）、ＺｎＣｄ（Ｃｄ組成７３重量
％、共晶点２６６℃）、ＴｌＣｄ（Ｃｄ組成１７重量
％、共晶点２０４℃）、ＡｇＴｅ（Ｔｅ組成７０重量
％、共晶点３５３℃）が挙げられる。
の特性を劣化させない温度以下であることが好ましい。
即ち、半導体層の成長温度以下であることが好ましく、
例えば半導体層をＭＯＣＶＤ法で成長させる場合は４５
０℃程度以下、ＭＢＥ法で成長させる場合は３００℃程
度以下であることが特に好ましい。このような条件を満
たす特に好ましい共晶合金には、ＩｎＣｄ（Ｃｄ組成２
６重量％、共晶点１２２℃）、ＢｉＣｄ（Ｃｄ組成４０
重量％、共晶点１４４℃）、ＳｎＣｄ（Ｃｄ組成３２重
量％、共晶点１７７℃）、ＰｂＣｄ（Ｃｄ組成２８重量
％、共晶点２４８℃）、ＺｎＣｄ（Ｃｄ組成７３重量
％、共晶点２６６℃）、ＴｌＣｄ（Ｃｄ組成１７重量
％、共晶点２０４℃）、ＡｇＴｅ（Ｔｅ組成７０重量
％、共晶点３５３℃）が挙げられる。
【００２２】また、中間層と電極層とのエネルギー障壁
は、電極層と半導体層とのエネルギー障壁より小さくな
っているのが好ましく、さらには、0.4eV以下となって
いるのが好ましい。エネルギー障壁が、0.6eV程度に低
減された場合でもＡｕ／ｐ−ＺｎＳｅの場合と比べると
接触抵抗が、10-10倍程度に低減されるのであるが、0.4
eV 以下になると、接触抵抗が、10-14倍以下に低減され
るので特に好ましい。
は、電極層と半導体層とのエネルギー障壁より小さくな
っているのが好ましく、さらには、0.4eV以下となって
いるのが好ましい。エネルギー障壁が、0.6eV程度に低
減された場合でもＡｕ／ｐ−ＺｎＳｅの場合と比べると
接触抵抗が、10-10倍程度に低減されるのであるが、0.4
eV 以下になると、接触抵抗が、10-14倍以下に低減され
るので特に好ましい。
【００２３】次に、本発明によれば、半導体基板上にＺ
ｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導
体層を形成し、該半導体層上にＣｄ又はＴｅからなる添
加物元素層を形成し、該添加物元素層上に添加物元素と
の間に共晶合金を形成する電極層を形成することからな
り、各層の堆積時の反応又は熱処理により、添加物元素
層のＣｄ又はＴｅが拡散して、半導体層上に半導体層を
構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との化
合物からなる中間層と、中間層上に添加物元素及び添加
物元素と共晶金属を形成する金属の両方を含んでなる電
極層とが形成されることを特徴とするII−VI族化合物半
導体装置の製造方法が提供される。
ｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導
体層を形成し、該半導体層上にＣｄ又はＴｅからなる添
加物元素層を形成し、該添加物元素層上に添加物元素と
の間に共晶合金を形成する電極層を形成することからな
り、各層の堆積時の反応又は熱処理により、添加物元素
層のＣｄ又はＴｅが拡散して、半導体層上に半導体層を
構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との化
合物からなる中間層と、中間層上に添加物元素及び添加
物元素と共晶金属を形成する金属の両方を含んでなる電
極層とが形成されることを特徴とするII−VI族化合物半
導体装置の製造方法が提供される。
【００２４】また、本発明によれば、半導体基板上にＺ
ｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導
体層を形成し、該半導体層上にＣｄ又はＴｅからなる添
加物元素との間に共晶合金を形成しうる金属からなる下
部電極層、Ｃｄ又はＴｅからなる添加物元素層、Ｃｄ又
はＴｅからなる添加物元素との間に共晶合金を形成しう
る金属からなる上部電極層を順次形成することからな
り、各層の堆積時の反応又は熱処理により、添加物元素
層のＣｄ又はＴｅが拡散して、半導体層上に半導体層を
構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との化
合物からなる中間層と、中間層上に添加物元素及び添加
物元素と共晶金属を形成する金属の両方を含んでなる電
極層とが形成されることを特徴とするII−VI族化合物半
導体装置の製造方法が提供される。
ｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導
体層を形成し、該半導体層上にＣｄ又はＴｅからなる添
加物元素との間に共晶合金を形成しうる金属からなる下
部電極層、Ｃｄ又はＴｅからなる添加物元素層、Ｃｄ又
はＴｅからなる添加物元素との間に共晶合金を形成しう
る金属からなる上部電極層を順次形成することからな
り、各層の堆積時の反応又は熱処理により、添加物元素
層のＣｄ又はＴｅが拡散して、半導体層上に半導体層を
構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との化
合物からなる中間層と、中間層上に添加物元素及び添加
物元素と共晶金属を形成する金属の両方を含んでなる電
極層とが形成されることを特徴とするII−VI族化合物半
導体装置の製造方法が提供される。
【００２５】本発明の半導体層は、所望する添加物元素
を用いて公知の方法により１ないし複数回積層して形成
される。この公知の方法としては、例えばＭＢＥ法等が
挙げられる。この半導体層は、径時的に表面に自然酸化
膜及び自然炭化膜が形成されるので、中間層及び電極層
を形成する前に除去することが望ましい。
を用いて公知の方法により１ないし複数回積層して形成
される。この公知の方法としては、例えばＭＢＥ法等が
挙げられる。この半導体層は、径時的に表面に自然酸化
膜及び自然炭化膜が形成されるので、中間層及び電極層
を形成する前に除去することが望ましい。
【００２６】更に、電極層及び下部及び上部電極層は、
所望する添加物元素を用い公知の手段を利用して積層す
ることができる。公知の手段としては、電子ビーム蒸着
法、スパッタ法等が挙げられる。上記した手段により中
間層及び電極層を積層した場合、半導体層と電極層、電
極層と中間層の界面には両層を構成する元素同士の共晶
合金層が形成される。積層後に熱処理すると、元素同士
の共晶合金層が形成される領域が広がるのでより好まし
い。熱処理の温度は、使用される元素の種類によっても
相違するが、１００〜３００℃が好ましい。更に、熱処
理の方法としては、電気炉アニール法、ＲＴＡ(Rapid T
hermal Anneal)法等が挙げられる。
所望する添加物元素を用い公知の手段を利用して積層す
ることができる。公知の手段としては、電子ビーム蒸着
法、スパッタ法等が挙げられる。上記した手段により中
間層及び電極層を積層した場合、半導体層と電極層、電
極層と中間層の界面には両層を構成する元素同士の共晶
合金層が形成される。積層後に熱処理すると、元素同士
の共晶合金層が形成される領域が広がるのでより好まし
い。熱処理の温度は、使用される元素の種類によっても
相違するが、１００〜３００℃が好ましい。更に、熱処
理の方法としては、電気炉アニール法、ＲＴＡ(Rapid T
hermal Anneal)法等が挙げられる。
【００２７】また、上記いずれの場合も、電極層又は下
部電極層を形成する前に半導体層表面の酸化物及び炭化
物を除去することが好ましい。
部電極層を形成する前に半導体層表面の酸化物及び炭化
物を除去することが好ましい。
【００２８】
【作用】本発明によれば、まず中間層が設けられること
で、図９に示すようにＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ
≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層と電極層の間の電位障壁
は、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）半導体層と中間層、中間層と電極層との間の二ケ所
に分割される（図９（ｂ））。そして、界面の接触抵抗
は、図８から分かるように電位障壁の減少に応じてスー
パーリニアに減少するため、電位障壁が二分されること
で、全体の接触抵抗は著しく減少し、オーミック性接触
も得やすくなる。なお、図９（ａ）は中間層を設けない
場合のバンド図を示している。
で、図９に示すようにＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ
≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層と電極層の間の電位障壁
は、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）半導体層と中間層、中間層と電極層との間の二ケ所
に分割される（図９（ｂ））。そして、界面の接触抵抗
は、図８から分かるように電位障壁の減少に応じてスー
パーリニアに減少するため、電位障壁が二分されること
で、全体の接触抵抗は著しく減少し、オーミック性接触
も得やすくなる。なお、図９（ａ）は中間層を設けない
場合のバンド図を示している。
【００２９】これは、接合前の各層の状態を概念的に示
す図９（ｄ）のように、本発明にかかる中間層の価電子
帯の頂上が、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０
≦Ｙ≦１）半導体層のそれよりも上に位置し、ＺｎXＭ
ｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層
の価電子帯の頂上と、電極層のフェルミ準位との間に位
置するからである。
す図９（ｄ）のように、本発明にかかる中間層の価電子
帯の頂上が、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０
≦Ｙ≦１）半導体層のそれよりも上に位置し、ＺｎXＭ
ｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層
の価電子帯の頂上と、電極層のフェルミ準位との間に位
置するからである。
【００３０】より詳しくは、本発明にかかる半導体層、
中間層、電極層は、 φM ＜χi ＋Ｅgi−Ｅai＜χs ＋Ｅgs−Ｅas の関係を満たすようになっているからである（式中、φ
Mは電極層の電位障壁、χi は中間層の電子親和力、Ｅ
giは中間層のバンドギャップ、Ｅaiは中間層の不純物準
位、χi は半導体層の電子親和力、Ｅgiは半導体層のバ
ンドギャップ、Ｅ aiは半導体層の不純物準位を示
す。）。
中間層、電極層は、 φM ＜χi ＋Ｅgi−Ｅai＜χs ＋Ｅgs−Ｅas の関係を満たすようになっているからである（式中、φ
Mは電極層の電位障壁、χi は中間層の電子親和力、Ｅ
giは中間層のバンドギャップ、Ｅaiは中間層の不純物準
位、χi は半導体層の電子親和力、Ｅgiは半導体層のバ
ンドギャップ、Ｅ aiは半導体層の不純物準位を示
す。）。
【００３１】更に、上記とも関係することであるが、化
合物ごとに格子定数とバンドギャップエネルギーとの関
係を示す図６から理解されるように、ＺｎXＭｇ1-XＳY
Ｓｅ1 -Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を構成す
る元素とＣｄ又はＴｅとの化合物からなる中間層は、い
ずれもＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）半導体層よりもバンドギャップの小さいＺｎaＭｇb
Ｃｄ1-a-bＳcＳｅ1-c（０≦ａ，ｂ，ｃ≦１、ａ＋ｂ≦
1)半導体層，ＺｎdＭｇ1-dＳeＳｅfＴｅ1-e-f（０≦
ｄ，ｅ，ｆ≦１、ｅ＋ｆ≦１）半導体層となる。
合物ごとに格子定数とバンドギャップエネルギーとの関
係を示す図６から理解されるように、ＺｎXＭｇ1-XＳY
Ｓｅ1 -Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を構成す
る元素とＣｄ又はＴｅとの化合物からなる中間層は、い
ずれもＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）半導体層よりもバンドギャップの小さいＺｎaＭｇb
Ｃｄ1-a-bＳcＳｅ1-c（０≦ａ，ｂ，ｃ≦１、ａ＋ｂ≦
1)半導体層，ＺｎdＭｇ1-dＳeＳｅfＴｅ1-e-f（０≦
ｄ，ｅ，ｆ≦１、ｅ＋ｆ≦１）半導体層となる。
【００３２】バンドギャップが小さい半導体は大きいも
のに比べて、不純物準位Ｅａが小さくなるため、中間層
中の不純物準位はＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層のそれよりも小さくなる。す
なわち、中間層は半導体層に比べて不純物の活性化が起
こりやすくなり、中間層中のイオン化不純物濃度は容易
に増大させることができ、図８にしめすように中間層と
電極層との接触抵抗は非常に小さいものとなる。
のに比べて、不純物準位Ｅａが小さくなるため、中間層
中の不純物準位はＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層のそれよりも小さくなる。す
なわち、中間層は半導体層に比べて不純物の活性化が起
こりやすくなり、中間層中のイオン化不純物濃度は容易
に増大させることができ、図８にしめすように中間層と
電極層との接触抵抗は非常に小さいものとなる。
【００３３】更に、中間層のバンドギャップが半導体層
よりも小さくなるため電位障壁も小さくなり、更に電極
層と中間層との接触抵抗が低減される。添加物元素とし
てＣｄを用いると、アニオン共通則により中間層とＺｎ
XＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体
層との価電子帯のバンド不連続すなわち電位障壁がほぼ
ゼロとなるので、図８からわかるように中間層と半導体
層の接触抵抗が10-6Ωcm2以下となり、接触抵抗が低減
され、オーミック接触を得る上でも好ましい。
よりも小さくなるため電位障壁も小さくなり、更に電極
層と中間層との接触抵抗が低減される。添加物元素とし
てＣｄを用いると、アニオン共通則により中間層とＺｎ
XＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体
層との価電子帯のバンド不連続すなわち電位障壁がほぼ
ゼロとなるので、図８からわかるように中間層と半導体
層の接触抵抗が10-6Ωcm2以下となり、接触抵抗が低減
され、オーミック接触を得る上でも好ましい。
【００３４】添加物元素としてＴｅを用いると、中間層
の価電子帯の頂上がＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層のそれに対して上昇するた
め、電極層と中間層の電位障壁がより小さくなり、電極
層と中間層の接触抵抗を減らす上で有利である。上記各
添加物元素の効果は、元素が互いに混合されても減少し
ない。
の価電子帯の頂上がＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層のそれに対して上昇するた
め、電極層と中間層の電位障壁がより小さくなり、電極
層と中間層の接触抵抗を減らす上で有利である。上記各
添加物元素の効果は、元素が互いに混合されても減少し
ない。
【００３５】また、中間層の方が半導体層に比べてイオ
ン化不純物濃度を大きくできるので、電極層と中間層と
の間で電位障壁を持たせたほうが有利であり、このこと
から添加物元素の濃度は、電極側で大きいほうがよい。
同様の理由で、中間層と電極層とのエネルギー障壁は、
電極層と半導体層とのエネルギー障壁より小さいのがよ
く、接触抵抗を効率的に下げることができる。
ン化不純物濃度を大きくできるので、電極層と中間層と
の間で電位障壁を持たせたほうが有利であり、このこと
から添加物元素の濃度は、電極側で大きいほうがよい。
同様の理由で、中間層と電極層とのエネルギー障壁は、
電極層と半導体層とのエネルギー障壁より小さいのがよ
く、接触抵抗を効率的に下げることができる。
【００３６】更に、中間層中の添加物元素の濃度が電極
層側で高濃度となるように勾配を持たせると、中間層の
両界面の濃度差に相当する電位障壁が中間層中に吸収さ
れるとともに、中間層から半導体層への急激な組成変化
がないために、中間層／半導体層界面での電位障壁を小
さく押さえることができる。更に、この勾配を連続的な
ものとし、中間層の添加物元素の濃度が電極層側から連
続的に減少し、半導体層側でゼロにすることにより、中
間層とＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）半導体層の間の電位障壁がゼロとなり、添加物元素
の濃度が中間層内で均一となっている場合よりも、更に
容易にオーミック接触が得られる。
層側で高濃度となるように勾配を持たせると、中間層の
両界面の濃度差に相当する電位障壁が中間層中に吸収さ
れるとともに、中間層から半導体層への急激な組成変化
がないために、中間層／半導体層界面での電位障壁を小
さく押さえることができる。更に、この勾配を連続的な
ものとし、中間層の添加物元素の濃度が電極層側から連
続的に減少し、半導体層側でゼロにすることにより、中
間層とＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦
１）半導体層の間の電位障壁がゼロとなり、添加物元素
の濃度が中間層内で均一となっている場合よりも、更に
容易にオーミック接触が得られる。
【００３７】逆に電極層側が低くなった濃度勾配を持つ
場合は、二分された電位障壁がそれぞれ濃度の均一な場
合に比して増大し、低い接触抵抗を得るうえで好ましく
ない。また、高濃度に添加物元素が添加された場合、半
導体層との諸物性（格子定数、熱膨張係数）の差に基づ
く格子歪、さらには結晶欠陥が生じ、電極特性の劣化を
招く。しかしこの劣化は、中間層の添加物元素の濃度が
電極層側と半導体層とで異ならせ、電極層側の方を大き
くすることでこの影響を緩和することもできる。
場合は、二分された電位障壁がそれぞれ濃度の均一な場
合に比して増大し、低い接触抵抗を得るうえで好ましく
ない。また、高濃度に添加物元素が添加された場合、半
導体層との諸物性（格子定数、熱膨張係数）の差に基づ
く格子歪、さらには結晶欠陥が生じ、電極特性の劣化を
招く。しかしこの劣化は、中間層の添加物元素の濃度が
電極層側と半導体層とで異ならせ、電極層側の方を大き
くすることでこの影響を緩和することもできる。
【００３８】電極層を、Ｃｄ又はＴｅとの間に共晶合金
を形成する金属を含んでなるようにすると、電極層と中
間層で共通の元素を含むので、例えばＩｎ−Ｃｄ−Ｓｅ
といった結合が電極層と中間層の界面で形成される。そ
のため、電極層と中間層の間に酸化物層などの電流を遮
断する絶縁層が形成されないので、オーミック接触を得
るうえで好ましい。
を形成する金属を含んでなるようにすると、電極層と中
間層で共通の元素を含むので、例えばＩｎ−Ｃｄ−Ｓｅ
といった結合が電極層と中間層の界面で形成される。そ
のため、電極層と中間層の間に酸化物層などの電流を遮
断する絶縁層が形成されないので、オーミック接触を得
るうえで好ましい。
【００３９】更に、電極層と中間層で共通の元素を含む
ことで、例えばＩｎ−Ｃｄ−ＳｅあるいはＩｎ−Ｚｎ−
Ｓｅといった結合が電極層と中間層の界面で形成され、
密着性等の機械的強度に優れる。また、共晶合金を形成
しうる金属が、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｌ及
びＡｇから選択されることにより、更に良好なオーミッ
ク特性が得られる。
ことで、例えばＩｎ−Ｃｄ−ＳｅあるいはＩｎ−Ｚｎ−
Ｓｅといった結合が電極層と中間層の界面で形成され、
密着性等の機械的強度に優れる。また、共晶合金を形成
しうる金属が、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｌ及
びＡｇから選択されることにより、更に良好なオーミッ
ク特性が得られる。
【００４０】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
電極層と半導体層の間にＺｎXＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦
Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）とＣｄ又はＴｅとの化合物からな
る中間層が形成され、更に、電極層と中間層、中間層と
半導体層に共通の元素を含むことで、密着性等の機械的
強度に優れた電極構造が作製される。更に、Ｃｄ又はＴ
ｅとの間に共晶合金を形成する金属からなる上部・下部
電極層の間に、Ｃｄ又はＴｅからなる中間層を挿入する
と、これらの電極層、中間層の形成過程の反応また熱処
理した場合にはこのアニールにより、Ｃｄ又はＴｅがＺ
ｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導
体層中に拡散し、Ｚｎ XＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体とＣｄ又はＴｅとの化合物が形
成される。
電極層と半導体層の間にＺｎXＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦
Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）とＣｄ又はＴｅとの化合物からな
る中間層が形成され、更に、電極層と中間層、中間層と
半導体層に共通の元素を含むことで、密着性等の機械的
強度に優れた電極構造が作製される。更に、Ｃｄ又はＴ
ｅとの間に共晶合金を形成する金属からなる上部・下部
電極層の間に、Ｃｄ又はＴｅからなる中間層を挿入する
と、これらの電極層、中間層の形成過程の反応また熱処
理した場合にはこのアニールにより、Ｃｄ又はＴｅがＺ
ｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導
体層中に拡散し、Ｚｎ XＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体とＣｄ又はＴｅとの化合物が形
成される。
【００４１】また、ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層上にＣｄ又はＴｅを含んでな
る共晶合金を形成すると、堆積時の反応また、熱処理し
た場合にはこのアニールによって前記共晶合金に含まれ
るＣｄ又はＴｅがＺｎXＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層中に拡散し、ＺｎXＭｇ1-XＳ
YＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）との混晶が形成さ
れる。この際も、共晶合金の共晶点が低ければ低いほ
ど、より低いアニール温度でＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ
1 -Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層とＣｄ又はＴ
ｅとの混晶が形成される。
１、０≦Ｙ≦１）半導体層上にＣｄ又はＴｅを含んでな
る共晶合金を形成すると、堆積時の反応また、熱処理し
た場合にはこのアニールによって前記共晶合金に含まれ
るＣｄ又はＴｅがＺｎXＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層中に拡散し、ＺｎXＭｇ1-XＳ
YＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）との混晶が形成さ
れる。この際も、共晶合金の共晶点が低ければ低いほ
ど、より低いアニール温度でＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ
1 -Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層とＣｄ又はＴ
ｅとの混晶が形成される。
【００４２】ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０
≦Ｙ≦１）半導体層表面の清浄化を工程中に入れると、
良好なオーミック特性を再現性よく得ることができる。
例えば、飽和臭素水系エッチング液によるケミカルエッ
チングを行うと、ＺｎXＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）表面に形成される自然酸化膜・炭化膜
が除去されるので清浄な表面が形成され、本発明の特徴
である電極の構造を安定に形成することが可能となる。
なお、電極構造作製プロセスが、半導体層成長直後、一
貫して（in-situ）行うことができるなら、清浄化のプ
ロセスを省略することもできる。
≦Ｙ≦１）半導体層表面の清浄化を工程中に入れると、
良好なオーミック特性を再現性よく得ることができる。
例えば、飽和臭素水系エッチング液によるケミカルエッ
チングを行うと、ＺｎXＭｇ1 -XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）表面に形成される自然酸化膜・炭化膜
が除去されるので清浄な表面が形成され、本発明の特徴
である電極の構造を安定に形成することが可能となる。
なお、電極構造作製プロセスが、半導体層成長直後、一
貫して（in-situ）行うことができるなら、清浄化のプ
ロセスを省略することもできる。
【００４３】
実施例１
図１に、本発明のオーミック接触構造を用いたII−VI族
化合物半導体装置（半導体レーザー）を示す。半導体レ
ーザの構造は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＺｎＳ
0.07Ｓｅ0.93バッファ層２（膜厚0.1μｍ、Nd-Na=１×
１０18cm-3）、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.9Ｓ0.12Ｓｅ0.88ク
ラッド層３（膜厚1.0μｍ、Nd-Na=５×１０ 17cm-3）、
ｎ型ｎＳ0.07Ｓｅ0.93光導波路層４（膜厚0.1μｍ、Nd-
Na=５×１０1 7cm-3）、Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ活性層５
（膜厚７５Å）、ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.9 3光導波路層６
（膜厚0.1μｍ、Na-Nd=５×１０17cm-3）、ｐ型Ｚｎ
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.8クラッド層７（膜厚1.5μ
ｍ、Na-Nd=５×１０17cm-3）、ｐ型ＺｎＳｅコンタト層
８（膜厚0.1μｍ、Na-Nd=２×１０18cm-3）、ｐ型コン
タクト層側電極９、ｎ型半導体基板側電極１１及びポリ
イミド埋め込み層１０からなっている。上記バッファ層
２からコンタクト層８までは、ＭＢＥ法で形成した。
化合物半導体装置（半導体レーザー）を示す。半導体レ
ーザの構造は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＺｎＳ
0.07Ｓｅ0.93バッファ層２（膜厚0.1μｍ、Nd-Na=１×
１０18cm-3）、ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.9Ｓ0.12Ｓｅ0.88ク
ラッド層３（膜厚1.0μｍ、Nd-Na=５×１０ 17cm-3）、
ｎ型ｎＳ0.07Ｓｅ0.93光導波路層４（膜厚0.1μｍ、Nd-
Na=５×１０1 7cm-3）、Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ活性層５
（膜厚７５Å）、ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.9 3光導波路層６
（膜厚0.1μｍ、Na-Nd=５×１０17cm-3）、ｐ型Ｚｎ
0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.8クラッド層７（膜厚1.5μ
ｍ、Na-Nd=５×１０17cm-3）、ｐ型ＺｎＳｅコンタト層
８（膜厚0.1μｍ、Na-Nd=２×１０18cm-3）、ｐ型コン
タクト層側電極９、ｎ型半導体基板側電極１１及びポリ
イミド埋め込み層１０からなっている。上記バッファ層
２からコンタクト層８までは、ＭＢＥ法で形成した。
【００４４】図２にｐ型側電極９の拡大図を示す。ｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層８内にＺｎＣｄＳｅ層１２が形成
され、この上にＣｄＢｉ（６０重量％）及びＷからなる
電極層１４が形成されたものとなっている。上記電極９
は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８上に室温で抵抗加熱蒸
着によってＣｄ層１５を２１ｎｍ、更にＢｉ層１６を２
９ｎｍ堆積した。さらに基板温度を室温に保ち、電子ビ
ーム蒸着によってＷ層１７を２０ｎｍ堆積した（図３参
照）。この後電気炉による２５０℃で５分の熱処理によ
って形成した。Ｃｄ層及びＢｉ層の形成は、共晶組成
（６０重量％）となるように両者を正確に秤量し、別々
のＷボートを用いて順次真空蒸着することにより行っ
た。なお、同一のＷボートを使用して、同時に真空蒸着
しても特性は変わらなかった。この理由は、Ｃｄ及びＢ
ｉを同時に蒸着する場合、蒸気圧の関係からＣｄ層及び
Ｂｉ層が順次形成されるためである。電子ビーム蒸着及
び抵抗加熱蒸着は、到達真空度３〜５×１０ -7Torr以
下、蒸着中真空度５×１０-6Torr以下で行われ、各層の
膜厚は、１５１６に対して、５０nm，２０nmとした。
ＺｎＳｅコンタクト層８内にＺｎＣｄＳｅ層１２が形成
され、この上にＣｄＢｉ（６０重量％）及びＷからなる
電極層１４が形成されたものとなっている。上記電極９
は、ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層８上に室温で抵抗加熱蒸
着によってＣｄ層１５を２１ｎｍ、更にＢｉ層１６を２
９ｎｍ堆積した。さらに基板温度を室温に保ち、電子ビ
ーム蒸着によってＷ層１７を２０ｎｍ堆積した（図３参
照）。この後電気炉による２５０℃で５分の熱処理によ
って形成した。Ｃｄ層及びＢｉ層の形成は、共晶組成
（６０重量％）となるように両者を正確に秤量し、別々
のＷボートを用いて順次真空蒸着することにより行っ
た。なお、同一のＷボートを使用して、同時に真空蒸着
しても特性は変わらなかった。この理由は、Ｃｄ及びＢ
ｉを同時に蒸着する場合、蒸気圧の関係からＣｄ層及び
Ｂｉ層が順次形成されるためである。電子ビーム蒸着及
び抵抗加熱蒸着は、到達真空度３〜５×１０ -7Torr以
下、蒸着中真空度５×１０-6Torr以下で行われ、各層の
膜厚は、１５１６に対して、５０nm，２０nmとした。
【００４５】なお、本実施例では、共晶合金を形成する
金属としてＢｉ、添加物元素としてＣｄを使用したが、
これらの材料に限定されず、Ｃｄ又はＴｅと共晶合金を
形成する金属あるいは金属間化合物であればよい。ま
た、金属及び金属間化合物の堆積法には、蒸着法以外に
もスパッタ法等を使用することができる。熱処理工程と
しては、本実施例で用いた電気炉アニール以外にRTA(Ra
pid Thermal Anneal)法が挙げられる。また、熱処理温
度の下限は、共晶点より高いことが好ましく、上限は半
導体装置の特性に影響を与えない温度以下にすることが
好ましい。ＭＯＣＶＤ法で各層を成長させた場合は４５
０℃以下、ＭＢＥ法で成長させた場合は３００℃以下に
することが特に好ましい。下限以下の温度では中間層の
形成が十分ではなく、上限以上の温度では半導体装置の
特性が劣化するので好ましくない。
金属としてＢｉ、添加物元素としてＣｄを使用したが、
これらの材料に限定されず、Ｃｄ又はＴｅと共晶合金を
形成する金属あるいは金属間化合物であればよい。ま
た、金属及び金属間化合物の堆積法には、蒸着法以外に
もスパッタ法等を使用することができる。熱処理工程と
しては、本実施例で用いた電気炉アニール以外にRTA(Ra
pid Thermal Anneal)法が挙げられる。また、熱処理温
度の下限は、共晶点より高いことが好ましく、上限は半
導体装置の特性に影響を与えない温度以下にすることが
好ましい。ＭＯＣＶＤ法で各層を成長させた場合は４５
０℃以下、ＭＢＥ法で成長させた場合は３００℃以下に
することが特に好ましい。下限以下の温度では中間層の
形成が十分ではなく、上限以上の温度では半導体装置の
特性が劣化するので好ましくない。
【００４６】なお、上記電極金属の堆積に先立ち、ｐ型
ＺｎＳｅコンタクト層の表面をアセトン５分、エタノー
ル２分の超音波洗浄で洗浄した。その後エッチャントと
して飽和臭素水（SBW ）：臭化水素酸（HBr ）：水（H2
0 ）＝１：１０：９０を用い、室温で３分エッチングを
行った。このエッチングによりｐ型ＺｎＳｅコンタクト
層の表面の酸化物・炭化物などを除去した。
ＺｎＳｅコンタクト層の表面をアセトン５分、エタノー
ル２分の超音波洗浄で洗浄した。その後エッチャントと
して飽和臭素水（SBW ）：臭化水素酸（HBr ）：水（H2
0 ）＝１：１０：９０を用い、室温で３分エッチングを
行った。このエッチングによりｐ型ＺｎＳｅコンタクト
層の表面の酸化物・炭化物などを除去した。
【００４７】図１のレーザ構造（ストライプ幅５μｍ）
からへき開によって共振器長１mmのレーザ素子を作製
し、銅のヒートシンク上にＧａＡｓ基板を下にしてレー
ザ素子を設置し、室温で、ＣＷ駆動による素子の電流−
光出力特性、電流−電圧特性を測定した。レーザ素子の
共振器端は、コーティングを施していない、へき開され
たまま（as-cleaved）の状態である。
からへき開によって共振器長１mmのレーザ素子を作製
し、銅のヒートシンク上にＧａＡｓ基板を下にしてレー
ザ素子を設置し、室温で、ＣＷ駆動による素子の電流−
光出力特性、電流−電圧特性を測定した。レーザ素子の
共振器端は、コーティングを施していない、へき開され
たまま（as-cleaved）の状態である。
【００４８】図４にレーザ素子の電流−光出力特性、電
流−電圧特性を示す。図に示すように、素子の発振しき
い値電流２０mA、発振しきい値電圧３．５Ｖが達成され
た。これに対し、ｐ型側電極９をＡｕ電極で形成した場
合は、10Ｖ以上となり、ｐ型側電極９をFanらの電極の
構造("Continuous-wave, room temperature, ridgewave
guide green-blue diode laser", A.Salokatve et.al,
Electronics Lett.Vol.29 P.2192)Ａｕ／ＺｎＴｅ／Ｚ
ｎＳｅ−ＺｎＴｅ電極で形成した場合は、4.4Vとなっ
た。 実施例２ コンタクト層をｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93（膜厚０．１μ
ｍ、Na-Nd=１×1018cm -3）とした以外は、実施例１と同
様にして半導体層を形成した。
流−電圧特性を示す。図に示すように、素子の発振しき
い値電流２０mA、発振しきい値電圧３．５Ｖが達成され
た。これに対し、ｐ型側電極９をＡｕ電極で形成した場
合は、10Ｖ以上となり、ｐ型側電極９をFanらの電極の
構造("Continuous-wave, room temperature, ridgewave
guide green-blue diode laser", A.Salokatve et.al,
Electronics Lett.Vol.29 P.2192)Ａｕ／ＺｎＴｅ／Ｚ
ｎＳｅ−ＺｎＴｅ電極で形成した場合は、4.4Vとなっ
た。 実施例２ コンタクト層をｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93（膜厚０．１μ
ｍ、Na-Nd=１×1018cm -3）とした以外は、実施例１と同
様にして半導体層を形成した。
【００４９】次に、実施例１と同様にして表面処理を行
い、室温で抵抗加熱蒸着によりＩｎ層を２０ｎｍ、Ｃｄ
層を２０ｎｍ堆積した。更に、基板温度をそのままにし
て、電子ビーム蒸着によりＷ層を２０ｎｍ堆積し、この
後電気炉による２５０℃で５分間熱処理することにより
半導体レーザーを形成した。Ｃｄ層及びＩｎ層の形成
は、共晶組成（Ｃｄ組成２６重量％）となるように両者
を正確に秤量し、別々のＷボートを使用して、順次真空
蒸着することにより積層した。 実施例３ コンタクト層にｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88ク
ラッド層を使用した以外は、実施例１と同様にして半導
体層を形成した。
い、室温で抵抗加熱蒸着によりＩｎ層を２０ｎｍ、Ｃｄ
層を２０ｎｍ堆積した。更に、基板温度をそのままにし
て、電子ビーム蒸着によりＷ層を２０ｎｍ堆積し、この
後電気炉による２５０℃で５分間熱処理することにより
半導体レーザーを形成した。Ｃｄ層及びＩｎ層の形成
は、共晶組成（Ｃｄ組成２６重量％）となるように両者
を正確に秤量し、別々のＷボートを使用して、順次真空
蒸着することにより積層した。 実施例３ コンタクト層にｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88ク
ラッド層を使用した以外は、実施例１と同様にして半導
体層を形成した。
【００５０】次に、実施例１と同様にして表面処理を行
い、室温で抵抗加熱蒸着によりＴｅとＡｇを同時蒸着し
た。更に、基板温度をそのままにして、電子ビーム蒸着
によりＷ層を２０ｎｍ堆積し、この後電気炉による２５
０℃で５分間熱処理することにより半導体レーザーを形
成した。Ｔｅ層及びＡｇ層の形成は、共晶組成（Ｔｅ組
成７０重量％）となるように両者を正確に秤量し、別々
のＷボートを使用して、順次真空蒸着することにより積
層した。
い、室温で抵抗加熱蒸着によりＴｅとＡｇを同時蒸着し
た。更に、基板温度をそのままにして、電子ビーム蒸着
によりＷ層を２０ｎｍ堆積し、この後電気炉による２５
０℃で５分間熱処理することにより半導体レーザーを形
成した。Ｔｅ層及びＡｇ層の形成は、共晶組成（Ｔｅ組
成７０重量％）となるように両者を正確に秤量し、別々
のＷボートを使用して、順次真空蒸着することにより積
層した。
【００５１】また、室温で抵抗加熱蒸着によりＡｇ層を
１１ｎｍ、Ｔｅ層を５５ｎｍ積層し、更に基板温度はそ
のままで電子ビーム蒸着によりＷ層を２０ｎｍ堆積した
場合、及び、室温で抵抗加熱蒸着によりＴｅ層を５５ｎ
ｍ、Ａｇ層を１１ｎｍ積層し、更に基板温度はそのまま
で電子ビーム蒸着によりＷ層を２０ｎｍ堆積した場合に
ついても検討を行った。その結果実施例１と同様の特性
を有する半導体装置が得られた。
１１ｎｍ、Ｔｅ層を５５ｎｍ積層し、更に基板温度はそ
のままで電子ビーム蒸着によりＷ層を２０ｎｍ堆積した
場合、及び、室温で抵抗加熱蒸着によりＴｅ層を５５ｎ
ｍ、Ａｇ層を１１ｎｍ積層し、更に基板温度はそのまま
で電子ビーム蒸着によりＷ層を２０ｎｍ堆積した場合に
ついても検討を行った。その結果実施例１と同様の特性
を有する半導体装置が得られた。
【００５２】
【発明の効果】本発明のII−VI族化合物半導体装置は、
半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1 -Y（０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦１）半導体層を有し、該半導体層上にＣｄ又は
Ｔｅからなる添加物元素層と該添加物元素と共晶合金を
形成しうる金属とを含んでなる電極層を有することを特
徴とするので、従来の電極構造を用いた素子よりも低い
動作電圧を有する青色発光素子の実現が可能となる。
半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1 -Y（０≦Ｘ≦１、
０≦Ｙ≦１）半導体層を有し、該半導体層上にＣｄ又は
Ｔｅからなる添加物元素層と該添加物元素と共晶合金を
形成しうる金属とを含んでなる電極層を有することを特
徴とするので、従来の電極構造を用いた素子よりも低い
動作電圧を有する青色発光素子の実現が可能となる。
【００５３】また、上記青色発光素子は、半導体基板上
にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）
半導体層を有し、該半導体層上に半導体層を構成する元
素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との化合物からな
る中間層を有し、中間層上に添加物元素と共晶合金を形
成しうる金属とを含んでなる電極層を有することを特徴
とする本発明のII−VI族化合物半導体装置でも実現する
ことができる。
にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）
半導体層を有し、該半導体層上に半導体層を構成する元
素とＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との化合物からな
る中間層を有し、中間層上に添加物元素と共晶合金を形
成しうる金属とを含んでなる電極層を有することを特徴
とする本発明のII−VI族化合物半導体装置でも実現する
ことができる。
【００５４】更に、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、電極層と半導体層の間にＺｎ XＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y
（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）とＣｄ又はＴｅとの化合物
からなる中間層が形成され、更に、電極層と中間層、中
間層と半導体層に共通の元素を含むことで、密着性等の
機械的強度に優れた電極構造を作製することができる。
れば、電極層と半導体層の間にＺｎ XＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y
（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）とＣｄ又はＴｅとの化合物
からなる中間層が形成され、更に、電極層と中間層、中
間層と半導体層に共通の元素を含むことで、密着性等の
機械的強度に優れた電極構造を作製することができる。
【図１】本発明における実施例のII−VI族化合物半導体
装置の概略断面図である。
装置の概略断面図である。
【図２】図１のｐ型電極部分の概略拡大図である。
【図３】図２の電極構造作製のための堆積シーケンス図
である。
である。
【図４】レーザ素子の電流−光出力特性、電流−電圧特
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図５】II−VI族化合物半導体装置の一例を示す概略図
である。
である。
【図６】各種II−VI 族化合物半導体の格子定数とバン
ドギャップの関係図である。
ドギャップの関係図である。
【図７】従来の金属とｐ型ＺｎＳｅとの接触界面でのシ
ョットキー障壁の厚さを説明するバンドモデル図であ
る。
ョットキー障壁の厚さを説明するバンドモデル図であ
る。
【図８】熱放出トンネル電流を考慮した理論計算によっ
て求めた、ｐ型ＺｎＳｅと金属によるショットキー接合
の接触抵抗のイオン化不純物濃度依存性を示すグラフで
ある。
て求めた、ｐ型ＺｎＳｅと金属によるショットキー接合
の接触抵抗のイオン化不純物濃度依存性を示すグラフで
ある。
【図９】中間層が形成された本発明の半導体装置のバン
ド図である。
ド図である。
【図１０】φB＝χs ＋Ｅg −φM の関係を示すバンド
図である。
図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２ ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93バッファ層
３ ｎ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層
４ ｎ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93光導波路層
５ Ｚｎ0.8Ｃｄ0.2Ｓｅ活性層
６ ｐ型ＺｎＳ0.07Ｓｅ0.93光導波路層
７ ｐ型Ｚｎ0.91Ｍｇ0.09Ｓ0.12Ｓｅ0.88クラッド層
８ ｐ型ＺｎＳｅコンタクト層
９ ｐ型コンタクト層側電極
１０ ポリイミド埋め込み層
１１ ｎ型半導体基板側電極
１２ ＺｎＣｄＳｅ層
１３ 共晶合金ＣｄＢｉ、ＢｉＳｅあるいはＺｎＢｉ
１４ Ｃｄ、Ｂｉ、Ｗを含む電極層
１５ Ｃｄ層
１６ Ｂｉ層
１７ Ｗ層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 29/43 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｄ
33/00 Ｈ０１Ｓ 5/042 ６１２
Ｈ０１Ｓ 5/042 ６１２ Ｈ０１Ｌ 29/46 Ｂ
Ｚ
(72)発明者 小出 康夫
京都府京都市伏見区深草西伊達町官有地
深草合同宿舎423
(72)発明者 寺口 信明
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号
シャープ株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−45911（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−181339（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−259509（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−57371（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−188524（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−58417（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−122565（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−29654（ＪＰ，Ａ)
米国特許3780427（ＵＳ，Ａ)
Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．，1995年，Ｖｏｌ．10 Ｎｏ.
１，ｐ．77−86
Ｒｅｖｕｅ Ｐｈｙｓ．Ａｐｐｌ．,
1988年，Ｖｏｌ．23 Ｎｏ．11，ｐ.
1825−1835
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
H01L 21/203
H01L 21/28
H01L 21/363
H01L 29/43
H01L 33/00
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y
（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を有し、該半導体
層上に半導体層を構成する元素とＣｄ又はＴｅからなる
添加物元素との化合物からなる中間層を有し、中間層上
に添加物元素及び添加物元素と共晶金属を形成する金属
の両方を含んでなる電極層を有することを特徴とするII
−VI族化合物半導体装置。 - 【請求項２】 中間層中の添加物元素の濃度が、半導体
層側よりも電極側の方が大きい請求項１のII−VI族化合
物半導体装置。 - 【請求項３】 電極層が、添加物元素と共晶合金を形成
する金属と半導体層を構成する元素との金属間化合物を
含んでなる請求項１又は２のII−VI族化合物半導体装
置。 - 【請求項４】 中間層の不純物濃度が、半導体層中の不
純物濃度とほぼ同じか、又はより大きい請求項１〜３い
ずれか１つのII−VI族化合物半導体装置。 - 【請求項５】 中間層と半導体層とのエネルギー障壁
が、０．４ｅＶ以下である請求項１〜４いずれか１つの
II−VI族化合物半導体装置。 - 【請求項６】 中間層と電極層とのエネルギー障壁が、
電極層と半導体層とのエネルギー障壁より小さい請求項
１〜５いずれか１つのII−VI族化合物半導体装置。 - 【請求項７】 電極層上に、更に高融点金属層が形成さ
れてなる請求項１〜６いずれか１つのII−VI族化合物半
導体装置。 - 【請求項８】 共晶合金を形成しうる金属が、Ｉｎ、Ｂ
ｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｔｌ及びＡｇから選択される請
求項１〜７いずれか１つのII−VI族化合物半導体装置。 - 【請求項９】 半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y
（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を形成し、該半導
体層上にＣｄ又はＴｅからなる添加物元素層を形成し、
該添加物元素層上に添加物元素との間に共晶合金を形成
する電極層を形成することからなり、各層の堆積時の反
応又は熱処理により、添加物元素層のＣｄ又はＴｅが拡
散して、半導体層上に半導体層を構成する元素とＣｄ又
はＴｅからなる添加物元素との化合物からなる中間層
と、中間層上に添加物元素及び添 加物元素と共晶金属を
形成する金属の両方を含んでなる電極層とが形成される
ことを特徴とするII−VI族化合物半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１０】 半導体基板上にＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ
1-Y（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）半導体層を形成し、該
半導体層上にＣｄ又はＴｅからなる添加物元素との間に
共晶合金を形成しうる金属からなる下部電極層、Ｃｄ又
はＴｅからなる添加物元素層、Ｃｄ又はＴｅからなる添
加物元素との間に共晶合金を形成しうる金属からなる上
部電極層を順次形成することからなり、各層の堆積時の
反応又は熱処理により、添加物元素層のＣｄ又はＴｅが
拡散して、半導体層上に半導体層を構成する元素とＣｄ
又はＴｅからなる添加物元素との化合物からなる中間層
と、中間層上に添加物元素及び添加物元素と共晶金属を
形成する金属の両方を含んでなる電極層とが形成される
ことを特徴とするII−VI族化合物半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１１】 添加物元素との間に共晶合金を形成す
る電極層上に、高融点金属を堆積させる請求項９又は１
０の製造方法。 - 【請求項１２】 ＺｎXＭｇ1-XＳYＳｅ1-Y（０≦Ｘ≦
１、０≦Ｙ≦１）半導体層表面の酸化物及び炭化物を除
去し、この後、該半導体層上に上記下部電極層、添加物
元素層、上部電極層を形成する請求項９〜１１いずれか
１つの製造方法。 - 【請求項１３】 電極層を形成した後、半導体層、添加
物元素層及び電極層を熱処理することからなる請求項９
〜１２いずれか１つの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06637395A JP3461611B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
| EP96301445A EP0734071B1 (en) | 1995-03-24 | 1996-03-04 | II-VI group compound semiconductor device and method for manufacturing the same |
| DE69613502T DE69613502T2 (de) | 1995-03-24 | 1996-03-04 | II-VI-Verbindungshalbleiterbauelement und dessen Herstellungsverfahren |
| US08/620,275 US6033929A (en) | 1995-03-24 | 1996-03-22 | Method for making II-VI group compound semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06637395A JP3461611B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264900A JPH08264900A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3461611B2 true JP3461611B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=13313969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06637395A Expired - Fee Related JP3461611B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6033929A (ja) |
| EP (1) | EP0734071B1 (ja) |
| JP (1) | JP3461611B2 (ja) |
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| CN1805230B (zh) * | 2004-12-20 | 2011-06-01 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体发光元件及其制造方法 |
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| KR100850780B1 (ko) * | 2007-05-22 | 2008-08-06 | 삼성전기주식회사 | 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법 |
| US10199529B2 (en) * | 2008-05-28 | 2019-02-05 | Solar-Tectic, Llc | Methods of growing heteroepitaxial single crystal or large grained semiconductor films and devices thereon |
| DE102019205376A1 (de) * | 2019-04-15 | 2020-10-15 | Forschungszentrum Jülich | Herstellen eines ohmschen Kontakts sowie elektronisches Bauelement mit ohmschem Kontakt |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2970813B2 (ja) * | 1989-11-20 | 1999-11-02 | 株式会社東芝 | スパッタリングターゲットおよびその製造方法，およびそのターゲットを用いて形成された記録薄膜，光ディスク |
| US5396103A (en) * | 1991-05-15 | 1995-03-07 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Graded composition ohmic contact for P-type II-VI semiconductors |
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| US5422902A (en) * | 1993-07-02 | 1995-06-06 | Philips Electronics North America Corporation | BeTe-ZnSe graded band gap ohmic contact to p-type ZnSe semiconductors |
-
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- 1995-03-24 JP JP06637395A patent/JP3461611B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1996
- 1996-03-04 DE DE69613502T patent/DE69613502T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-04 EP EP96301445A patent/EP0734071B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-22 US US08/620,275 patent/US6033929A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
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|---|
| Ｒｅｖｕｅ Ｐｈｙｓ．Ａｐｐｌ．，１９８８年，Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．１１，ｐ．１８２５−１８３５ |
| Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，１９９５年，Ｖｏｌ．１０ Ｎｏ．１，ｐ．７７−８６ |
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| EP0734071A2 (en) | 1996-09-25 |
| EP0734071B1 (en) | 2001-06-27 |
| EP0734071A3 (en) | 1998-04-15 |
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|---|---|---|---|
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