JPH05217917A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH05217917A JPH05217917A JP4046253A JP4625392A JPH05217917A JP H05217917 A JPH05217917 A JP H05217917A JP 4046253 A JP4046253 A JP 4046253A JP 4625392 A JP4625392 A JP 4625392A JP H05217917 A JPH05217917 A JP H05217917A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 異種導電性接合界面を有するIII −Ｖ族化合
物半導体装置において、急峻かつ精密に制御されたドー
ピングプロファイルを有する半導体装置及びその製造方
法を提供する。 【構成】 III −Ｖ族化合物半導体層を形成する際に、
III ，Ｖ族元素とともにカーボンを添加してｐ型導電性
を制御してＰ型領域を形成し、引き続いてIII ，Ｖ族元
素とともにカーボンと同時に微量のｎ型不純物（Ｓｅ）
を添加することによりｎ型導電性を制御してＮ型領域を
形成し、これらの層を組み合わせることにより異種導電
性接合界面を有する半導体装置を構成する。
物半導体装置において、急峻かつ精密に制御されたドー
ピングプロファイルを有する半導体装置及びその製造方
法を提供する。 【構成】 III −Ｖ族化合物半導体層を形成する際に、
III ，Ｖ族元素とともにカーボンを添加してｐ型導電性
を制御してＰ型領域を形成し、引き続いてIII ，Ｖ族元
素とともにカーボンと同時に微量のｎ型不純物（Ｓｅ）
を添加することによりｎ型導電性を制御してＮ型領域を
形成し、これらの層を組み合わせることにより異種導電
性接合界面を有する半導体装置を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置及びその製
造方法に関し、特に異種導電性接合界面を有するIII −
Ｖ族化合物半導体装置及びその作製方法に関するもので
ある。
造方法に関し、特に異種導電性接合界面を有するIII −
Ｖ族化合物半導体装置及びその作製方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図５は例えば三菱電機技報Vol.62,No.11
(1988)pp28-31 に示された従来の異種導電性接合界面を
有するIII −Ｖ族化合物半導体装置の一例であるレーザ
ダイオード構造を示す断面図であり、図において、１は
その上にＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２が形成されたｎ
−ＧａＡｓ基板、３はｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層であり、
その上側にはｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層４が形成
されており、活性層３は該活性層３よりも屈折率の低い
上下２つのクラッド層により挟まれたものとなってい
る。また上記ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層４はその
上方においてストライプ状のリッジ形状を有するように
形成されており、リッジ形状の両側にはｐ−ＧａＡｓバ
ッファ層５及びｎ−ＧａＡｓブロック層６が埋め込み配
置されている。７はストライプ状の正電極８をオーミッ
ク接続させるためのｐ−ＧａＡｓコンタクト層である。
なお、上記ｐ−ＧａＡｓバッファ層５は、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ第２クラッド層４の再成長端面が直接ｎ−ＧａＡｓ
ブロック層６に接触しないように導電型を徐々に変化さ
せ、電流ブロック特性を向上させる役割を果たす。また
９はｎ−ＧａＡｓ基板１に設けられた負電極である。ｎ
型，ｐ型不純物はセレン（Ｓｅ）及び亜鉛（Ｚｎ）が用
いられているものとする。
(1988)pp28-31 に示された従来の異種導電性接合界面を
有するIII −Ｖ族化合物半導体装置の一例であるレーザ
ダイオード構造を示す断面図であり、図において、１は
その上にＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２が形成されたｎ
−ＧａＡｓ基板、３はｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層であり、
その上側にはｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層４が形成
されており、活性層３は該活性層３よりも屈折率の低い
上下２つのクラッド層により挟まれたものとなってい
る。また上記ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層４はその
上方においてストライプ状のリッジ形状を有するように
形成されており、リッジ形状の両側にはｐ−ＧａＡｓバ
ッファ層５及びｎ−ＧａＡｓブロック層６が埋め込み配
置されている。７はストライプ状の正電極８をオーミッ
ク接続させるためのｐ−ＧａＡｓコンタクト層である。
なお、上記ｐ−ＧａＡｓバッファ層５は、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ第２クラッド層４の再成長端面が直接ｎ−ＧａＡｓ
ブロック層６に接触しないように導電型を徐々に変化さ
せ、電流ブロック特性を向上させる役割を果たす。また
９はｎ−ＧａＡｓ基板１に設けられた負電極である。ｎ
型，ｐ型不純物はセレン（Ｓｅ）及び亜鉛（Ｚｎ）が用
いられているものとする。
【０００３】次に動作について説明する。以上のように
構成されたレーザダイオードの正，負電極８，９にそれ
ぞれ正，負電圧を印加して、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３
とＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２とによるＰＮ接合を順
方向にバイアスすると、両側のクラッド層２，４からｐ
−ＡｌＧａＡｓ活性層３へ高濃度の電子と正孔が注入さ
れる。この注入されたキャリアはＡｌＧａＡｓ第１クラ
ッド層２／ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３／ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第２クラッド層４におけるヘテロ接合界面におけるバ
リアによって閉じ込められ、活性層３でのみ効率よく再
結合される。そしてキャリアの再結合のために発生した
光の大部分は活性層３とその両側のクラッド層２，４と
の屈折率の差によって活性層３中に閉じ込められる。こ
のとき、発光領域はブロック層６による電流狭窄作用に
より活性層３の中央部分にのみに限定される。
構成されたレーザダイオードの正，負電極８，９にそれ
ぞれ正，負電圧を印加して、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３
とＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２とによるＰＮ接合を順
方向にバイアスすると、両側のクラッド層２，４からｐ
−ＡｌＧａＡｓ活性層３へ高濃度の電子と正孔が注入さ
れる。この注入されたキャリアはＡｌＧａＡｓ第１クラ
ッド層２／ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３／ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第２クラッド層４におけるヘテロ接合界面におけるバ
リアによって閉じ込められ、活性層３でのみ効率よく再
結合される。そしてキャリアの再結合のために発生した
光の大部分は活性層３とその両側のクラッド層２，４と
の屈折率の差によって活性層３中に閉じ込められる。こ
のとき、発光領域はブロック層６による電流狭窄作用に
より活性層３の中央部分にのみに限定される。
【０００４】次に以上のように構成されたレーザダイオ
ードの活性層３付近のセレン（Ｓｅ）及び亜鉛（Ｚｎ）
のＳＩＭＳプロファイルを図６に、また図７にｎ型及び
ｐ型キャリア濃度プロファイルを示す。図５に示すよう
なレーザダイオードはエピタキシャル成長法を用いて形
成され、ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２を形成する際
に、ｎ型不純物としてＳｅを１０17cm-3レベル以上添加
し、ＧａとＡｓによる結晶形成に注目した場合、以下の
反応により、
ードの活性層３付近のセレン（Ｓｅ）及び亜鉛（Ｚｎ）
のＳＩＭＳプロファイルを図６に、また図７にｎ型及び
ｐ型キャリア濃度プロファイルを示す。図５に示すよう
なレーザダイオードはエピタキシャル成長法を用いて形
成され、ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２を形成する際
に、ｎ型不純物としてＳｅを１０17cm-3レベル以上添加
し、ＧａとＡｓによる結晶形成に注目した場合、以下の
反応により、
【０００５】
【化１】
【０００６】本来Ａｓが配置されるべき空孔(Vacancy)
ＶAsにセレンが配置され、ｎ型として振る舞う。
ＶAsにセレンが配置され、ｎ型として振る舞う。
【０００７】一方、ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２、及
びｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３を形成する際に、ｐ型不純
物としてＺｎを１０17cm-3レベル以上添加し、同様にＧ
ａとＡｓによる結晶配置に注目した場合、以下の反応に
より、
びｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３を形成する際に、ｐ型不純
物としてＺｎを１０17cm-3レベル以上添加し、同様にＧ
ａとＡｓによる結晶配置に注目した場合、以下の反応に
より、
【０００８】
【化２】
【０００９】本来Ｇａが配置されるべき空孔ＶGaに亜鉛
が配置され、ｐ型として振る舞う。以上のようにしてＰ
Ｎ接合を作成するためにＳｅ及びＺｎはともに１０17cm
-3レベル以上の添加を行っているため、どうしてもＰＮ
接合界面部分において相互拡散がおこり、ＰＮ接合面に
おけるキャリア濃度の急峻性が悪くなっていた。なお図
６及び図７において、（ａ．ｕ．）は任意単位を意味す
る。
が配置され、ｐ型として振る舞う。以上のようにしてＰ
Ｎ接合を作成するためにＳｅ及びＺｎはともに１０17cm
-3レベル以上の添加を行っているため、どうしてもＰＮ
接合界面部分において相互拡散がおこり、ＰＮ接合面に
おけるキャリア濃度の急峻性が悪くなっていた。なお図
６及び図７において、（ａ．ｕ．）は任意単位を意味す
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の異種導電性接合
界面を有するIII −Ｖ族化合物半導体装置は以上のよう
に構成されているので、ドーピングプロファイルの急峻
性，制御性が悪く、デバイス完成後の初期性能及び信頼
性が悪いなどの問題点があった。
界面を有するIII −Ｖ族化合物半導体装置は以上のよう
に構成されているので、ドーピングプロファイルの急峻
性，制御性が悪く、デバイス完成後の初期性能及び信頼
性が悪いなどの問題点があった。
【００１１】そこで上記ＰＮ接合面のキャリア濃度の急
峻性を改善するものとして、例えば特開昭60−167417号
公報に示されるように、III 族とＶ族の成分比を変える
ことでノンドープにて半導体層のｐ，ｎ型を制御した
り、特開平2-203520号公報，特開平3-4517号公報に示さ
れるように、III 族元素を含むガスとしてトリメチルガ
リウムを、またＶ族元素を含むガスとしてアルシンを用
いて気相成長法を行い、これらガスの供給比を制御して
カーボン原子をＧａ原子と結合させて取り込み、カーボ
ン原子をＰ型不純物として作用させることでキャリアプ
ロファイルを形成したり、また、特開昭63−143810号公
報に示されるように、III 族元素を含むガスとしてトリ
メチルガリウムを用い、Ｖ族元素を含むガスとしてアル
シン及びセレンを用いて気相成長を行い、カーボン原子
の取り込みによりＰ型領域を形成するとともに、Ａｓ及
びセレンにより所望のキャリア濃度を有するＮ型領域を
形成してＰＮ接合を形成するようにしたものがある。
峻性を改善するものとして、例えば特開昭60−167417号
公報に示されるように、III 族とＶ族の成分比を変える
ことでノンドープにて半導体層のｐ，ｎ型を制御した
り、特開平2-203520号公報，特開平3-4517号公報に示さ
れるように、III 族元素を含むガスとしてトリメチルガ
リウムを、またＶ族元素を含むガスとしてアルシンを用
いて気相成長法を行い、これらガスの供給比を制御して
カーボン原子をＧａ原子と結合させて取り込み、カーボ
ン原子をＰ型不純物として作用させることでキャリアプ
ロファイルを形成したり、また、特開昭63−143810号公
報に示されるように、III 族元素を含むガスとしてトリ
メチルガリウムを用い、Ｖ族元素を含むガスとしてアル
シン及びセレンを用いて気相成長を行い、カーボン原子
の取り込みによりＰ型領域を形成するとともに、Ａｓ及
びセレンにより所望のキャリア濃度を有するＮ型領域を
形成してＰＮ接合を形成するようにしたものがある。
【００１２】しかしながら上述したような方法では、導
電型を制御するために、III ，Ｖ族元素を供給するガス
の濃度比を変化させる等、成長条件を大幅に変更する必
要があり、ＰＮ接合面における結晶状態が良好でなかっ
たり、成長条件の変更時に基板の成長面において、空孔
がカーボンで充填されずにそのまま残ったりする等して
デバイスの特性が低下し、初期性能及び信頼性が充分で
ないという問題点があった。
電型を制御するために、III ，Ｖ族元素を供給するガス
の濃度比を変化させる等、成長条件を大幅に変更する必
要があり、ＰＮ接合面における結晶状態が良好でなかっ
たり、成長条件の変更時に基板の成長面において、空孔
がカーボンで充填されずにそのまま残ったりする等して
デバイスの特性が低下し、初期性能及び信頼性が充分で
ないという問題点があった。
【００１３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、急峻かつ精密に制御されたドー
ピングプロファイルを有するとともに、ＰＮ接合面にお
ける結晶成長が良好で、初期性能及び信頼性に優れたII
I −Ｖ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。
ためになされたもので、急峻かつ精密に制御されたドー
ピングプロファイルを有するとともに、ＰＮ接合面にお
ける結晶成長が良好で、初期性能及び信頼性に優れたII
I −Ｖ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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、III 族原子とカーボン原子との結合を有するＰ型
領域と、Ｖ族原子と、カーボン原子又はＮ型不純物との
結合を有するＮ型領域とからなる異種導電性接合面を有
するものである。
置は、III 族原子とカーボン原子との結合を有するＰ型
領域と、Ｖ族原子と、カーボン原子又はＮ型不純物との
結合を有するＮ型領域とからなる異種導電性接合面を有
するものである。
【００１５】またこの発明に係る半導体装置の製造方法
は、III 族原子を含む第１のガスと、Ｖ族原子を含む第
２のガスとを、所定量のカーボン供給下にて供給してＰ
型領域を形成し、上記III 族原子を含む第１のガスとＶ
族原子を含む第２のガスとを、所定量のカーボン供給下
で、かつ微量のＮ型不純物を添加しつつ供給してＮ型領
域を形成するようにしたものである。
は、III 族原子を含む第１のガスと、Ｖ族原子を含む第
２のガスとを、所定量のカーボン供給下にて供給してＰ
型領域を形成し、上記III 族原子を含む第１のガスとＶ
族原子を含む第２のガスとを、所定量のカーボン供給下
で、かつ微量のＮ型不純物を添加しつつ供給してＮ型領
域を形成するようにしたものである。
【００１６】
【作用】この発明においては、III −Ｖ族化合物半導体
層形成雰囲気中にカーボンを添加してＶ族空孔にカーボ
ンを配置させることによりｐ型導電性制御を行なう一
方、カーボンとともにｎ型不純物を同時に微量添加し
て、カーボンをIII 族空孔に配置させることによりｎ型
導電性制御を行うようにしたから、ｐ／ｎ接合界面近傍
は急峻かつ精密に制御されたドーピングプロファイルと
なる。
層形成雰囲気中にカーボンを添加してＶ族空孔にカーボ
ンを配置させることによりｐ型導電性制御を行なう一
方、カーボンとともにｎ型不純物を同時に微量添加し
て、カーボンをIII 族空孔に配置させることによりｎ型
導電性制御を行うようにしたから、ｐ／ｎ接合界面近傍
は急峻かつ精密に制御されたドーピングプロファイルと
なる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の一実施例による半導体装置
の製造方法を図について説明する。図１は例えばＰＮ接
合面を有するレーザダイオードの活性層近傍の結晶成長
を説明するための図であり、図１(a) は活性層近傍の層
構造を示し、図１(b) 〜(d) は各成長工程における分子
模型を示す図であり、説明を簡単にするためIII 族原子
としてＧａを、またＶ族原子としてＡｓを用い、Ａｌは
省略している。また図２はレーサダイオードの活性層近
傍の構造に対する構成元素のＳＩＭＳプロファイルであ
る。また図３はｎ型及びｐ型キャリア濃度プロファイル
を示す。ここでは微量添加するｎ型不純物としてＳｅを
用いた。
の製造方法を図について説明する。図１は例えばＰＮ接
合面を有するレーザダイオードの活性層近傍の結晶成長
を説明するための図であり、図１(a) は活性層近傍の層
構造を示し、図１(b) 〜(d) は各成長工程における分子
模型を示す図であり、説明を簡単にするためIII 族原子
としてＧａを、またＶ族原子としてＡｓを用い、Ａｌは
省略している。また図２はレーサダイオードの活性層近
傍の構造に対する構成元素のＳＩＭＳプロファイルであ
る。また図３はｎ型及びｐ型キャリア濃度プロファイル
を示す。ここでは微量添加するｎ型不純物としてＳｅを
用いた。
【００１８】以下製造方法について詳述すると、まず、
図１(a) のｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２０を形成
する際には、III 族材料としてトリメチルアルミニウム
及びトリメチルガリウムを、またＶ族材料としてアルシ
ンを用い、さらにＮ型不純物として水素化セレン（Ｓｅ
Ｈ2 ）を１×１０16cm-3添加し、またカーボンガスを２
×１０17cm-3供給し、圧力１００Ｔｏｒｒ，成長温度８
００°の条件下で気相成長を行うと以下の反応式によ
り、
図１(a) のｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２０を形成
する際には、III 族材料としてトリメチルアルミニウム
及びトリメチルガリウムを、またＶ族材料としてアルシ
ンを用い、さらにＮ型不純物として水素化セレン（Ｓｅ
Ｈ2 ）を１×１０16cm-3添加し、またカーボンガスを２
×１０17cm-3供給し、圧力１００Ｔｏｒｒ，成長温度８
００°の条件下で気相成長を行うと以下の反応式によ
り、
【００１９】
【化３】
【００２０】本来Ｖ族空孔に配置してＰ型不純物として
作用するカーボンが、図１(b) に示すように、Ｖ族空孔
にセレン（Ｓｅ）が配置することでIII 族空孔に配置さ
れるようになり、Ｎ型不純物として作用するようにな
る。このときＶ族空孔に配置されるセレンの割合は１ｍ
ｏｌに対し１０17〜１０18個であり、これとほぼ同様の
割合でIII 族空孔にカーボンが配置される。このように
して厚さ１．５μｍのｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ第１ク
ラッド層２０が得られる。これはＳｅがＶ族空孔を占拠
することがカーボンを、通常は配置しにくいIII 族空孔
に引き寄せる駆動力となったためと考えられる。
作用するカーボンが、図１(b) に示すように、Ｖ族空孔
にセレン（Ｓｅ）が配置することでIII 族空孔に配置さ
れるようになり、Ｎ型不純物として作用するようにな
る。このときＶ族空孔に配置されるセレンの割合は１ｍ
ｏｌに対し１０17〜１０18個であり、これとほぼ同様の
割合でIII 族空孔にカーボンが配置される。このように
して厚さ１．５μｍのｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ第１ク
ラッド層２０が得られる。これはＳｅがＶ族空孔を占拠
することがカーボンを、通常は配置しにくいIII 族空孔
に引き寄せる駆動力となったためと考えられる。
【００２１】そしてｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層３０を形成
する際には、上記水素化セレンの供給を停止し、トリメ
チルアルミガスの量を減少させる。すると以下の反応式
により、
する際には、上記水素化セレンの供給を停止し、トリメ
チルアルミガスの量を減少させる。すると以下の反応式
により、
【００２２】
【化４】
【００２３】反応気相中にセレン原子がなくなり、図１
(c) に示されるように、カーボン原子は本来配置される
べきＶ族空孔に配置されるようになり、Ｐ型不純物とし
て作用する。このときＶ族空孔に配置されるカーボンの
割合は１ｍｏｌに対し１０17〜１０18個である。このよ
うにして約３００オングストロームのｐ−Ａｌ0.1 Ｇａ
0.9 Ａｓ活性層３０が得られる。
(c) に示されるように、カーボン原子は本来配置される
べきＶ族空孔に配置されるようになり、Ｐ型不純物とし
て作用する。このときＶ族空孔に配置されるカーボンの
割合は１ｍｏｌに対し１０17〜１０18個である。このよ
うにして約３００オングストロームのｐ−Ａｌ0.1 Ｇａ
0.9 Ａｓ活性層３０が得られる。
【００２４】次いでｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層４
０を形成する際には、トリメチルアルミガスの供給量を
再び増大させることにより、厚さ約１．５μｍのｐ−Ａ
ｌ0. 48Ｇａ0.52Ａｓ第２クラッド層４０が得られる。
０を形成する際には、トリメチルアルミガスの供給量を
再び増大させることにより、厚さ約１．５μｍのｐ−Ａ
ｌ0. 48Ｇａ0.52Ａｓ第２クラッド層４０が得られる。
【００２５】図３からわかるように、以上のようにして
得られたレーサダイオードの活性層近傍のＳＩＭＳプロ
ファイルは、活性層３０と第１クラッド層２０とを境に
急峻に変化しており、これは形成工程中一定量にて供給
し続けたカーボンが、活性層３０と第１クラッド層２０
との界面を境に、第１クラッド層２０ではＰ型不純物と
して作用し、活性層３０，第２クラッド層４０ではｎ型
不純物として作用している。
得られたレーサダイオードの活性層近傍のＳＩＭＳプロ
ファイルは、活性層３０と第１クラッド層２０とを境に
急峻に変化しており、これは形成工程中一定量にて供給
し続けたカーボンが、活性層３０と第１クラッド層２０
との界面を境に、第１クラッド層２０ではＰ型不純物と
して作用し、活性層３０，第２クラッド層４０ではｎ型
不純物として作用している。
【００２６】また、図４に示すように、ＡｌＧａＡｓ中
に添加するセレン又はカーボンの量を増大させることで
任意にキャリア濃度を変化させることができることがわ
かる。またカーボン添加量をある程度大きくするとｎ型
キャリア濃度が減少し、カーボン本来のｐ型不純物の性
質が現れ、ｎ型不純物としてカーボンを作用させるため
の添加量には最大値があることがわかる。
に添加するセレン又はカーボンの量を増大させることで
任意にキャリア濃度を変化させることができることがわ
かる。またカーボン添加量をある程度大きくするとｎ型
キャリア濃度が減少し、カーボン本来のｐ型不純物の性
質が現れ、ｎ型不純物としてカーボンを作用させるため
の添加量には最大値があることがわかる。
【００２７】このように本実施例によれば、Ｖ族空孔に
配置されてｎ型不純物として作用する不純物であるＳｅ
をIII 族及びＶ族原子を含むガスと共に同時に少量添加
することで、セレンを添加しない場合と同量のカーボン
を添加した際に、ｐ型不純物として作用していたカーボ
ンが、ｐ型の場合と同レベルのｎ型不純物として作用す
るので、従来のようにIII −Ｖ族ガスの供給比を変化さ
せてＰ型不純物プロファイルを得るものに比べ、反応条
件の変化が極めて小さく、良好な結晶成長を行うことが
できる。また、ｐ型及びｎ型導電性制御をともに拡散係
数の小さいカーボンの添加によって行うため、接合界面
における相互拡散が少なく、非常に急峻なキャリアプロ
ファイルを精密に設計通りに得ることができ、レーザダ
イオードの場合には、初期性能，信頼性ともに従来のも
のに比べて著しく改善される。
配置されてｎ型不純物として作用する不純物であるＳｅ
をIII 族及びＶ族原子を含むガスと共に同時に少量添加
することで、セレンを添加しない場合と同量のカーボン
を添加した際に、ｐ型不純物として作用していたカーボ
ンが、ｐ型の場合と同レベルのｎ型不純物として作用す
るので、従来のようにIII −Ｖ族ガスの供給比を変化さ
せてＰ型不純物プロファイルを得るものに比べ、反応条
件の変化が極めて小さく、良好な結晶成長を行うことが
できる。また、ｐ型及びｎ型導電性制御をともに拡散係
数の小さいカーボンの添加によって行うため、接合界面
における相互拡散が少なく、非常に急峻なキャリアプロ
ファイルを精密に設計通りに得ることができ、レーザダ
イオードの場合には、初期性能，信頼性ともに従来のも
のに比べて著しく改善される。
【００２８】なお上記実施例では半導体装置の一例とし
て、ＡｌＧａＡｓ系レーザダイオードを用いて説明した
が、例えば、ＨＥＭＴやヘテロバイポーラトランジスタ
等のようにｐ／ｎ接合界面を有する他のIII −Ｖ族化合
物半導体装置であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。
て、ＡｌＧａＡｓ系レーザダイオードを用いて説明した
が、例えば、ＨＥＭＴやヘテロバイポーラトランジスタ
等のようにｐ／ｎ接合界面を有する他のIII −Ｖ族化合
物半導体装置であってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。
【００２９】また上記実施例では、III 族元素としてＧ
ａを用い、Ｖ族元素としてＡｓを用いたが他のIII ，Ｖ
族元素であってもよく、さらにカーボン原子が配置され
る空孔を指定する際に微量用いる元素としてセレン以外
にテルル（Ｔｅ）や硫黄（Ｓ）等を用いるようにしても
よい。
ａを用い、Ｖ族元素としてＡｓを用いたが他のIII ，Ｖ
族元素であってもよく、さらにカーボン原子が配置され
る空孔を指定する際に微量用いる元素としてセレン以外
にテルル（Ｔｅ）や硫黄（Ｓ）等を用いるようにしても
よい。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、異種
導電性接合界面を有する III−Ｖ族化合物半導体装置に
おいて、 III−Ｖ族化合物半導体層形成雰囲気中にカー
ボンを添加してＶ族空孔にカーボンを配置させることに
よりｐ型導電性制御を行い、上記カーボン添加とともに
ｎ型不純物を同時に微量添加して、カーボンをIII 族空
孔に配置させることによりｎ型導電性制御を行うように
したので、ｐ／ｎ接合界面近傍でドーピングプロファイ
ルのダレがなく精密に設計通りに制御されたヘテロ接合
面を有する半導体装置が容易に得られ、初期性能及び信
頼性の優れた化合物半導体装置を得ることができるとい
う効果がある。
導電性接合界面を有する III−Ｖ族化合物半導体装置に
おいて、 III−Ｖ族化合物半導体層形成雰囲気中にカー
ボンを添加してＶ族空孔にカーボンを配置させることに
よりｐ型導電性制御を行い、上記カーボン添加とともに
ｎ型不純物を同時に微量添加して、カーボンをIII 族空
孔に配置させることによりｎ型導電性制御を行うように
したので、ｐ／ｎ接合界面近傍でドーピングプロファイ
ルのダレがなく精密に設計通りに制御されたヘテロ接合
面を有する半導体装置が容易に得られ、初期性能及び信
頼性の優れた化合物半導体装置を得ることができるとい
う効果がある。
【図１】この発明の一実施例による半導体装置（レーザ
ダイオード）の活性層近傍の構造に対するＳＩＭＳプロ
ファイルを示す図である。
ダイオード）の活性層近傍の構造に対するＳＩＭＳプロ
ファイルを示す図である。
【図２】この発明の一実施例による半導体装置（レーザ
ダイオード）の活性層近傍の構造に対するｎ型及びｐ型
キャリア濃度プロファイルを示す図である。
ダイオード）の活性層近傍の構造に対するｎ型及びｐ型
キャリア濃度プロファイルを示す図である。
【図３】この発明の一実施例による半導体装置のＡｌＧ
ａＡｓ中のカーボン添加量とキャリア濃度との関係を示
す図である。
ａＡｓ中のカーボン添加量とキャリア濃度との関係を示
す図である。
【図４】従来の半導体装置（レーザダイオード）の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】従来の半導体装置（レーザダイオード）の活性
層近傍のＳｅ及びＺｎのＳＩＭＳプロファイルを示す図
である。
層近傍のＳｅ及びＺｎのＳＩＭＳプロファイルを示す図
である。
【図６】従来の半導体装置（レーザダイオード）の活性
層近傍のＳＩＭＳプロファイルを示す図である。
層近傍のＳＩＭＳプロファイルを示す図である。
【図７】従来の半導体装置（レーザダイオード）の活性
層近傍のｎ型及びｐ型キャリア濃度プロファイルを示す
図である。
層近傍のｎ型及びｐ型キャリア濃度プロファイルを示す
図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２，２０ ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層 ３，３０ ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層 ４，４０ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層 ５ ｐ−ＧａＡｓバッファ層 ６ ｎ−ＧａＡｓブロック層 ７ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年３月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】以下製造方法について詳述すると、まず、
図１(a) のｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２０を形成
する際には、III 族材料としてトリメチルアルミニウム
及びトリメチルガリウムを、またＶ族材料としてアルシ
ンを用い、さらにＮ型不純物として水素化セレン（Ｈ2
Ｓｅ）ガス等を用いてセレンを１×１０16cm-3添加し、
またトリメチルヒ素（ＴＭＡｓ）ガスや四塩化炭素（Ｃ
Ｃｌ4 ）ガス等を用いてカーボンを２×１０17cm-3供給
し、圧力１００Ｔｏｒｒ，成長温度８００°の条件下で
気相成長を行うと以下の反応式により、
図１(a) のｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層２０を形成
する際には、III 族材料としてトリメチルアルミニウム
及びトリメチルガリウムを、またＶ族材料としてアルシ
ンを用い、さらにＮ型不純物として水素化セレン（Ｈ2
Ｓｅ）ガス等を用いてセレンを１×１０16cm-3添加し、
またトリメチルヒ素（ＴＭＡｓ）ガスや四塩化炭素（Ｃ
Ｃｌ4 ）ガス等を用いてカーボンを２×１０17cm-3供給
し、圧力１００Ｔｏｒｒ，成長温度８００°の条件下で
気相成長を行うと以下の反応式により、
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】
【化３】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】
【化４】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年５月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】この発明の一実施例による半導体装置（レーザ
ダイオード）の活性層近傍の構造を示す図である。
ダイオード）の活性層近傍の構造を示す図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】この発明の一実施例による半導体装置（レーザ
ダイオード）の活性層近傍のＳＩＭＳプロファイルを示
す図である。
ダイオード）の活性層近傍のＳＩＭＳプロファイルを示
す図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】この発明の一実施例による半導体装置（レーザ
ダイオード）の活性層近傍の構造に対するｎ型及びｐ型
キャリア濃度プロファイルを示す図である。
ダイオード）の活性層近傍の構造に対するｎ型及びｐ型
キャリア濃度プロファイルを示す図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】この発明の一実施例による半導体装置のＡｌＧ
ａＡｓ中のカーボン添加量とキャリア濃度との関係を示
す図である。
ａＡｓ中のカーボン添加量とキャリア濃度との関係を示
す図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】従来の半導体装置（レーザダイオード）の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】従来の半導体装置（レーザダイオード）の活性
層近傍のＳｅ及びＺｎのＳＩＭＳプロファイルを示す図
である。
層近傍のＳｅ及びＺｎのＳＩＭＳプロファイルを示す図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 9170−4Ｍ
Claims (3)
- 【請求項１】 異種導電性接合界面を有するIII −Ｖ族
化合物半導体装置において、 III 族原子とカーボン原子との結合を有するＰ型領域
と、 Ｖ族原子とカーボン原子との結合を有するＮ型領域とか
らなる異種導電性接合面を有することを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項２】 III 族原子を含む第１のガスと、Ｖ族原
子を含む第２のガスを用いて気相成長を行い、異種導電
性接合界面を有するIII −Ｖ族化合物半導体装置を製造
する方法において、 上記III 族原子を含む第１のガスとＶ族原子を含む第２
のガスとを、所定量のカーボン供給下にて供給してＰ型
領域を形成する第１の工程と、 上記III 族原子を含む第１のガスとＶ族原子を含む第２
のガスとを、所定量のカーボン供給下で、かつ微量のＮ
型不純物を添加しつつ供給してＮ型領域を形成する第２
の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第１の工程は、上記第１のガス中に含まれるIII 族
原子と、上記第２のガス中に含まれるＶ族原子とが結合
するとともに、III 族原子と、Ｖ族空孔に配置されたカ
ーボン原子とが結合してＰ型領域を形成するものであ
り、 上記第２の工程は、上記第１のガス中に含まれるIII 族
原子と、上記第２のガス中に含まれるＶ族原子とが結合
するとともに、Ｖ族原子と、III 族空孔に配置されたカ
ーボン原子とが結合してＮ型領域を形成するものである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046253A JP2781097B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
| EP92113928A EP0553393B1 (en) | 1992-01-30 | 1992-08-13 | Semiconductor device and method for producing the semiconductor device |
| DE69219100T DE69219100T2 (de) | 1992-01-30 | 1992-08-13 | Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US07/928,746 US5315133A (en) | 1992-01-30 | 1992-08-13 | Compound semiconductor structure including p-type and n-type regions doped with carbon |
| US08/216,022 US5387544A (en) | 1992-01-30 | 1994-03-21 | Method of making a semiconductor device including carbon as a dopant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046253A JP2781097B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217917A true JPH05217917A (ja) | 1993-08-27 |
| JP2781097B2 JP2781097B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=12742018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4046253A Expired - Lifetime JP2781097B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5315133A (ja) |
| EP (1) | EP0553393B1 (ja) |
| JP (1) | JP2781097B2 (ja) |
| DE (1) | DE69219100T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5653801A (en) * | 1995-04-06 | 1997-08-05 | University Of Maryland Baltimore County | Method for reducing contamination in semiconductor by selenium doping |
| JP3201305B2 (ja) | 1996-04-26 | 2001-08-20 | 住友電気工業株式会社 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶の製造方法 |
| US6181723B1 (en) | 1997-05-07 | 2001-01-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device with both carbon and group II element atoms as p-type dopants and method for producing the same |
| JP3596337B2 (ja) | 1998-03-25 | 2004-12-02 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の製造方法 |
| US6262465B1 (en) * | 1998-09-25 | 2001-07-17 | Picometrix, Inc. | Highly-doped P-type contact for high-speed, front-side illuminated photodiode |
| JP3676965B2 (ja) | 1999-08-31 | 2005-07-27 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| US6815736B2 (en) | 2001-02-09 | 2004-11-09 | Midwest Research Institute | Isoelectronic co-doping |
| US7260130B2 (en) * | 2003-03-31 | 2007-08-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method of fabricating the same |
| WO2011112612A1 (en) | 2010-03-08 | 2011-09-15 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Boron, bismuth co-doping of gallium arsenide and other compounds for photonic and heterojunction bipolar transistor devices |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03232220A (ja) * | 1990-02-08 | 1991-10-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体結晶の気相成長法 |
| JPH042699A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 結晶成長方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3617820A (en) * | 1966-11-18 | 1971-11-02 | Monsanto Co | Injection-luminescent diodes |
| JPS60167417A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH0754805B2 (ja) * | 1986-12-08 | 1995-06-07 | 松下電器産業株式会社 | 化合物半導体の気相成長方法 |
| JPH0812844B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1996-02-07 | 日本電気株式会社 | ▲ｉｉｉ▼−ｖ族化合物半導体およびその形成方法 |
| JP3013992B2 (ja) * | 1989-02-01 | 2000-02-28 | 住友電気工業株式会社 | 化合物半導体結晶の成長方法 |
| JPH034517A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-10 | Toshiba Corp | 気相成長方法 |
| EP0390552B1 (en) * | 1989-03-31 | 1995-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing compound semiconductor thin film |
| JPH04146680A (ja) * | 1990-10-08 | 1992-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Ｐ型化合物半導体の製造方法、半導体発光装置及びその製造方法 |
| US5270246A (en) * | 1991-06-18 | 1993-12-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor multi-layer film and semiconductor laser |
| US5268582A (en) * | 1992-08-24 | 1993-12-07 | At&T Bell Laboratories | P-N junction devices with group IV element-doped group III-V compound semiconductors |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP4046253A patent/JP2781097B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-13 EP EP92113928A patent/EP0553393B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-13 DE DE69219100T patent/DE69219100T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-13 US US07/928,746 patent/US5315133A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-21 US US08/216,022 patent/US5387544A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03232220A (ja) * | 1990-02-08 | 1991-10-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体結晶の気相成長法 |
| JPH042699A (ja) * | 1990-04-18 | 1992-01-07 | Mitsubishi Electric Corp | 結晶成長方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69219100D1 (de) | 1997-05-22 |
| US5387544A (en) | 1995-02-07 |
| EP0553393A1 (en) | 1993-08-04 |
| US5315133A (en) | 1994-05-24 |
| DE69219100T2 (de) | 1997-11-13 |
| EP0553393B1 (en) | 1997-04-16 |
| JP2781097B2 (ja) | 1998-07-30 |
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