JPH03270170A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH03270170A
JPH03270170A JP7000290A JP7000290A JPH03270170A JP H03270170 A JPH03270170 A JP H03270170A JP 7000290 A JP7000290 A JP 7000290A JP 7000290 A JP7000290 A JP 7000290A JP H03270170 A JPH03270170 A JP H03270170A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
type semiconductor
type
semiconductor
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JP7000290A
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English (en)
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Takeshi Takahashi
剛 高橋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要」 半導体装置に係り、特に半導体レーザやバイポーラトラ
ンジスタ等のpn接合を有する半導体装置に関し、 pn接合している半導体の露出するpn接合部を保護し
、pn接合部周辺における再結合を抑制し、素子特性の
安定化を向上させることができる半導体装置を提供する
ことを目的とし、第1導電型の第1の半導体層と、前記
第1の半導体層と接合する第2導電型の第2の半導体層
と、前記第1及び第2の半導体層上に格子整合して形成
され、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との接
合部分を覆っている第3の半導体層とを有し、前記第3
の半導体層の伝導帯の底が前記第1及び第2の半導体の
伝導帯層の底よりも高く、かつ、前記第3の半導体層の
価電子帯の頂上が前記第1及び第2の半導体層の価電子
帯の頂上よりも低いように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に係り、特に半導体レーザやバイポ
ーラトランジスタ等のpn接合を有する半導体装置に関
する。
[従来の技術] 従来、半導体材料としてStを用いるの半導体装置にお
いては、その半導#+衣表面保護するために、その表面
上に、酸化シリコン層や酸化窒素層等からなる保護層を
設けることが一般的であった。
ところが、GaAs等の化合物を半導体材料として用い
る場合には、表面が不安定であり、空気中に露出して放
置しておくと、劣化しやすい傾向にある。この種の半導
体においても、同様に、保護層として用いられているの
は、酸化シリコン等であった。
[発明が解決しようとする課題] ところで、−aに半導体の表面部やpn接合部で表面に
露出した部分においては、電子とホールが非発光再結合
を起こすことが知られている。この非発光再結合は、特
にGaAs系の半導体において、その素子特性を劣化す
る程発生することが多い、そして、このGaAs系の半
導体表面や、pn接合部であって表面に露出した部分が
、酸化された場合には、非発光再結合がより多く発生し
てしまう。
従って、GaAs系の半導体に酸化物である酸化シリコ
ン等からなる保護層を設けた場合にも、その半導体表面
や、pn接合部であって表面に露出した部分において、
非発光再結合が発生し、素子特性を劣化させてしまうこ
とになる。
そこで本発明は、pn接合している半導体の露出するp
n接合部を保護し、pn接合部周辺における再結合を抑
制し、素子特性の安定化を向上させることができる半導
体装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 第1図は、本発明の原理図である。
l型半導体層1とn型半導体層2とが、pn接合してい
る。また、表面に露出しているl型半導体層1とn型半
導体層2とのpn接合部及びその近傍を、絶縁保護層と
してのl型半導体層3が覆っている。更に、これらl型
半導体層1及びn型半導体層2には、それぞれ@極4が
設けられている。
そしてこの絶縁保護層としてのl型半導体層3の禁制帯
幅は、l型半導体層1及びn型半導体層2よりも大きい
。そしてその伝導帯の底は、P型半導体1及びn型半導
体2の伝導帯層の底よりも高く、かつ、その価電子帯の
頂上は、l型半導体層1及びn型半導体層2の価電子帯
の頂上よりも低くなっている。
[作用] すなわち本発明は、l型半導体層1及びn型半導体層2
の表面、特に表面に露出しているpn接合部が絶縁保護
層としてのl型半導体層3によって覆われ、しかもこの
l型半導体層3の伝導帯の底がP型半導体1及びn型半
導体2の伝導帯層の底よりも高く、かつ、その価電子帯
の頂上がl型半導体層1及びn型半導体層2の価電子帯
の頂上よりも低くなっているため、導電性粒子は閉じ込
められてしまう、従って、l型半導体層1及びn型半導
体層2の表面や表面に露出しているpn接合部における
導電性粒子の移動が制限され、界面における非発光再結
合が抑制される。
また、この1型半S体層3がイントリンシックであるた
め、電極4に対する電気的絶縁層としての働きもある。
[実施例] 以下、本発明を、図示する実施例に基づいて具体的に説
明する。
第2図は、本発明の一実施例によるHBT(ヘテロバイ
ポーラトランジスタ)を示す断面図である。
このHBTは、基板5上に、順次、不純物濃度I X 
10”cm−’以下のi型GaAsバッファ層6、不純
el濃度5X1018cm−’のn+型GaASサブコ
レクタ層7、不純物濃度3X10”cm−1のn型Ga
Asコレクタ層8、不純物濃度4×10 ”c m−’
のP+型GaAsベース層9、不純物濃度5X1017
cm−’のn型AlxGa、−、As (x−0,3>
エミツタ層10、不純物濃度5X 10 ”c m−’
のn+型G a A s ’r マツ1層11が、エピ
タキシャル成長によって積層されている。
なおこのとき、n+型GaAs−1rヤツ1層11の代
わりにn+型1 nGaAs−1(ヤツブ層であっても
よい。
また、このように形成されている各層は階段状にエツチ
ングされて、n+型GaAsサブコレクタ層7上にはコ
レクタ電極12が、p+型GaASベース層9上にはベ
ース@[! 13が、0+型GaAs−Vヤップ層11
上にはエミッタ電極14が、各々設けられている。
そして原子層エピタキシー法を用いて温度300乃至4
00℃の条件下において形成された厚さ500乃至20
0OAの1型A ly Gat−v As(y>0.3
)絶縁保護層15が、n型A1.Gat−x As (
x=0.3)エミツタ層10とP+型GaAsベース層
9との間の表面に露出したPn接合部、及びP+型Ga
Asベース層9とn型GaAsコレクタ層8の間の表面
に露出したpn接合部を確実に覆って、各コレクタ電極
12、ベース電極13、エミッタ電極14間に延在する
ように設けられている。
そしてこの1型AIY Gat−y As (y>01
3)絶縁保護層15は、GaAs又はA1.Gat −
x A s (x = 0、3 )からなるサブコレク
タ層7、コレクタ層8、ベース層9、エミツタ層10、
キャップ層11の各層よりも禁止帯幅が大きい。
また、このi型AIY Gat−v AS (、Y>O
−3)絶縁保護層15の伝導帯の底は、GaAs又はA
l x G a + −x A s (x = 0、3
 )からなるこれら各層7.8.9.10.11の伝導
帯層の底よりも高く、かつ、その価電子帯の頂上は、こ
れら各層7.8.9.10.11の価電子帯の頂上より
も低い。
こうしてi型AtYGa、−、As絶縁保護層15によ
って表面及び表面に露出したpn接合部を覆ったHBT
を、所定の条件に従って駆動し、表面やpn接合部での
状態をtQ察したところ、非発光再結合が極めて低く押
さえられていることが確認された。
このように本実施例によれば、AIYGa、−。
As (y>0.3>からなるi型A I YG a 
1−vAs絶縁保護層15が、G a A s又はAl
xGa−x As (x=0.3)からなるサブコレク
タ層7、コレクタ層8、ベース層9、エミツタ層10、
キャップ層11及びこれらのpn接合部を覆っているた
め、GaAs及びA I x G a + −x A 
s (xO13)を材料とするH B Tの表面、特に
pn接合部の再結合を抑制し、その安定化を実現するこ
とかできる。
次に本発明の他の実施例によるHBTについて、第3図
を参照して説明する。
本実施例は、以上説明した上記実施例の構成に対し、第
2図のi型AlyGa+−yAs絶縁保護層15の厚さ
を100乃至500人と薄くしてi型AIYGal−Y
AS絶縁保護層16とする代わりに、このi型A l 
v G a l−Y A S絶縁保護層16上に、更に
例えば厚さ500乃至2000人のシリコン酸化膜から
なる絶縁v、17を設けたものである。
本実施例によっても、上記実施例と同様な効果を奏する
ことができると共に、シリコン酸化膜からなる絶縁膜1
7を設けることにより、外部からの機械的ダメージに対
する保護が強化され、より安定した素子特性をi!i保
することができる。
なお、上記2つの実龍例においては、絶縁保護層として
AlGaAsyAsを用いたか、GaAS又はAlGa
As等を材料とする場合には、GaAsと格子整合した
InGaPを絶縁保護層として用いても、全く同様の効
果を奏することができた。
また、GaAs又はA I GaAs等を材料とするH
BTの場合について説明したが、他の化合物半導体を用
いた半導体装置に対しても、本発明を適用することがで
きる。
更にまた、1型AIYGa+−yAs絶縁保護層15.
16は、半導体表面の電極間の全面を覆うように猛威し
たが、pn接合部の再結合が特に問題となるのであれば
、pn接合部とその近傍に主に設けることにより、本発
明の目的が十分に遠戚されうることはいうまでもない。
この場合、必ずしもi型に、即ちインドリシックにしな
くともよい [発明の効果コ 以上の通り本発明によれば、第1及び第2の半導体層の
表面に露出しているpn接合部が、これら第1及び第2
の半導体層上に格子整合して形成された絶縁保護層とし
ての第3の半導体層によって覆われ、この第3の半導体
層の伝導帯の底が第1及び第2の半導体の伝導帯層の底
よりも高く、かつ、第3の半導体層の価電子帯の頂上が
第1及び第2の半導体層の価電子帯の頂上よりも低いこ
とにより、pn接合部周辺での再結合を抑制することが
できる。
これにより、特に化合物半導体の良質な絶縁保護層を実
現し、pn接合を有する半導体装置の性能の安定化を向
上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示す概略図、 第2図は本発明の一実施例によるHBTを示す半導体装
置の断面図、 第3図は本発明の他の実施例によるHBTを示す半導体
装置の断面図である。 0、3)絶縁保護層、 17・・・・・・絶縁膜。 図において、 1・・・・・・p型半導体層、 2・・・・・・n型半導体層、 3・・・・・・絶縁保護層としてのi型半導体層、4・
・・・・・@極、 5・・・・・・基板、 6・・・・・・i型GaAsバッファ層、7・・・・・
・n+型GaAsサブコレクタ層、8・・・・・・n型
GaAsコレクタ層、9・・・・・・p+型GaAsベ
ース層、10 ・−−−−−n型A lx Gat−x
 As (x=0.3 )エミツタ層、 11・・・・・・n+型GaAs−’(ヤツブ層111
2・・・・・・コレクタ電極、 13・・・・・・ベース電極、 14・・・・・・エミッタ電極、 15.16−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の第1の半導体層と、 前記第1の半導体層と接合する第2導電型の第2の半導
    体層と、 前記第1及び第2の半導体層上に格子整合して形成され
    、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との接合部
    分を覆っている第3の半導体層とを有し、 前記第3の半導体層の伝導帯の底が前記第1及び第2の
    半導体の伝導帯層の底よりも高く、かつ、前記第3の半
    導体層の価電子帯の頂上が前記第1及び第2の半導体層
    の価電子帯の頂上よりも低いことを特徴とする半導体装
    置。 2、請求項1記載の装置において、 前記第3の半導体層が、イントリンシックであことを特
    徴とする半導体装置。 3、請求項1又は2記載の装置において、 前記第1の半導体層又は前記第2のの半導体層の少なく
    ともいずれか一方が、GaAsを含む化合物であり、 前記第3の半導体層が、AlGaAs層又はInGaP
    層である ことを特徴とする半導体装置。
JP7000290A 1990-03-20 1990-03-20 半導体装置 Pending JPH03270170A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996029740A1 (en) * 1995-03-17 1996-09-26 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and production method therefor
CN1091952C (zh) * 1995-03-17 2002-10-02 株式会社日立制作所 半导体器件及其制造方法

Cited By (2)

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WO1996029740A1 (en) * 1995-03-17 1996-09-26 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and production method therefor
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