JPH05259509A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JPH05259509A
JPH05259509A JP480993A JP480993A JPH05259509A JP H05259509 A JPH05259509 A JP H05259509A JP 480993 A JP480993 A JP 480993A JP 480993 A JP480993 A JP 480993A JP H05259509 A JPH05259509 A JP H05259509A
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JP
Japan
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layer
group
zinc
electrode
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JP480993A
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English (en)
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Hideki Goto
秀樹 後藤
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Mitsubishi Kasei Polytec Co
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Polytec Co
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 P型の亜鉛及びセレンを含むII−VI族半
導体上にオーミック用金属電極設置部分が、亜鉛を除く
II族元素を含有させたセレン化亜鉛系II−VI族半導
体層であることを特徴とするII−VI族半導体素子。 【効果】 本発明により、従来得られなかったII−V
I族半導体に対する良好なP型オーミック電極を得るこ
とができ、特に青色のLEDに好適な半導体素子を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子に関し、更に
詳しくは、II−VI族半導体に好適なP型オーミック
電極構造を持つII−VI族半導体素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、青色発光ダイオード(LED)あ
るいは青色レーザーダイオード(LD)がセレン化亜鉛
(ZnSe)、及び亜鉛とセレンを含む3元以上の多元
II−VI族半導体で実現されている。特に、窒素
(N)をP型ドーパントとして用いることにより、形成
したPN接合を利用して良好な発光が得られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、P型I
I−VI族化合物に対して、抵抗の低い良好なるP型オ
ーミック電極を与える良好な金属が少ない。そのため、
PN接合を持つ緑色から青色の発光ダイオードや半導体
レーザーのP層側のオーミック抵抗は、極めて高く、そ
のためLEDやLD等の素子に注入される電力の多く
は、P型電極付近で熱のかたちで消費され、注入電力に
対する発光効率が低下する。また熱の発生は、LEDや
LD等の素子を劣化させる原因にもなり、素子の信頼性
を損ねる原因となっていた。従って実用性のあるLED
やLD等の素子を得るためには、良好なP型オーミック
電極の形成が不可欠なものとなっている。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、鋭
意検討の結果、亜鉛を除くII族元素及び亜鉛を除くII族
元素を構成元素として含むII−VI族半導体が良好な
オーミック電極を形成することを見出し本発明に到達し
た。すなわち本発明の目的は、P型の亜鉛及びセレンを
含むII−VI族半導体素子に対して、低い電気抵抗を
有するP型オーミック電極を提供することであり、かか
る目的はP型の亜鉛及びセレンを含むII−VI族半導
体素子上のオーミック用金属電極設置部分が、亜鉛を除
くII族元素を含有させたセレン化亜鉛系II−VI族半
導体層であるかあるいはP型の亜鉛及びセレンを含むI
I−VI族半導体表面とオーミック用金属電極間に、亜
鉛を除くII族元素の薄膜を形成したことを特徴とするI
I−VI族半導体素子、により容易に達成される。
【0005】以下、本発明につき詳細に説明する。本発
明の半導体素子の最大の特徴部分は、II−VI族半導
体に適したオーミック電極にある。従って、電極及び電
極に隣接する層を除く素子構造は、半導体素子として作
動しうるものであれば特に限定されず、LEDやLD等
の素子として使用しうる構造であればよい。
【0006】本発明において、電極に隣接する層、すな
わち電極が設置される層は、II−VI族化合物又は、
セレン化亜鉛もしくはセレン化亜鉛系の多元P型半導体
である。(以下、これらをまとめて便宜上セレン化亜鉛
層という。)この上にセレン化亜鉛もしくはセレン化亜
鉛系の多元P型半導体中に亜鉛を除くII族元素を拡散し
た層を設ける。この時、好ましくはセレン化亜鉛層側か
ら電極側に向かって次第に亜鉛を除くII族元素の濃度が
高くなった構造とすることが好ましい。電極側における
亜鉛を除くII族元素の濃度は、1%以上が好ましく、よ
り好ましくは10%以上、更に好ましくは30%以上、
特に好ましくは、電極側表面が実質的に亜鉛を除くII族
元素であることである。この様な構造にすることによ
り、バンドギャップが亜鉛を除くII族元素側に向かい徐
々に小さくなり、ついには該亜鉛を除くII族元素に対し
オーミック接触となる。そして特に好ましい態様では、
表面が実質的に亜鉛を除くII族元素を主成分とする層と
なっているので、他の金属とさらに容易に良好なオーミ
ック接触をとることができる。
【0007】亜鉛を除くII族元素のセレン化亜鉛中への
拡散は、通常用いられる方法であれば特に限定されず、
セレン化亜鉛の層上に、亜鉛を除くII族元素層を形成
し、熱処理により亜鉛を除くII族元素を拡散させる方
法、気相成長させ導入するガス中の亜鉛を除くII族元素
分圧を変化させる方法等が考えられるが、特に好ましく
はセレン化亜鉛の層上に、亜鉛を除くII族元素層を形成
し、熱処理により亜鉛を除くII族元素を拡散させる方法
である。
【0008】しかし、表面の亜鉛を除くII族元素は、常
温で液体の金属であり、蒸気圧が高いので、気化してし
まい、失われ易い。このことは、通常使用する時にも問
題であるが、亜鉛を除くII族元素をセレン化亜鉛中に拡
散させる時に熱処理を用いる場合、特に問題となる。こ
れを解決するための方法としては、表面の亜鉛を除くII
族元素を主成分とする層の上に、ある程度以上の機械的
強度を持つ高融点金属層を形成し、亜鉛を除くII族元素
の蒸発を抑えることが好ましい。高融点金属としては、
具体的には、融点が2000℃以上のものが好ましく、
特に好ましくは、白金、タングステン等である。なお、
上述の白金、タングステン等は、金線等を直接ボンディ
ングすることが困難であるので、かかる上述の高融点金
属上に、更に金の層を設けるのが好ましい。
【0009】本発明の半導体素子の具体的構成を、以下
に図1を用いて説明する。図1は本発明の半導体素子の
一例を示す説明図である。101はP型ZnSe層、1
02はHgを拡散させたZnSe層で厚さは10nmか
ら1μm程度、103はPt層で厚さは50nmから5
00nm程度、104はAu層で厚さは100nmから
2μm程度である。本発明の方法により、容易にP型の
ZnSeおよびZnSeが関与したII−VI族半導体
に対し、ボンディング性まで加味したオーミック電極を
形成することができる。
【0010】以上熱処理を用いる方法についてのべた
が、その他にHgを構成元素として含むII−VI族化
合物を目的のP型II−VI族化合物の上に結晶成長さ
せ、しかるのちにオーミック電極を形成することも有効
である。このようなII−VI族化合物にはHgSe
(セレン化亜鉛を除くII族元素)、HgTe(テルル化
亜鉛を除くII族元素)などがある。この場合にも前に述
べた理由と同様な理由で容易にオーミック電極を形成す
ることができる。図2に以上述べた発明の例を示す。2
01はP型のZnSe層、202はP型のHgSe層で
厚さは10nmから100nm、203はHgTe層で
厚さは10nmから100nm程度、204はAu電極
で厚さは100nmから2μm程度である。もちろんH
gSeの層をZnSeからじょじょにHgSeにかえ
る、すなわちZnxHg1-xSeでおきかえxを1から0
に変化させるという方法も有効である。同じようにHg
Teの層をHgSeyTe1-yで置き換えyを1から0に
変化させるのも有効である。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はその要旨をこえない限り、下記実施例に
よって限定されるものではない。 (実施例)図3に示すように、n型GaAs基板302
上に、C1(塩素)をドープしたn型ZnSe層303
を0.2μm(キャリア濃度1×1018cm-3)、n型
ZnS0.07Se0.93層304を1μm(キャリア濃度5
×1017cm-3)、次にN(窒素)をドープしたP型C
0.2Zn0.8Se層305を0.1μm(キャリア濃度
1×1017)同じくNをドープしたP型ZnSe0.07
0.93層306を(キャリア濃度3×1017cm-3)、最
後にNをドープしたP型ZnSe層307を0.2μ
m、MBE法により成長温度300℃で成長させた後、
n型の電極としてIn301をn型GaAs基板側に、
P型電極部にHg層308を30nm、Pt層309を
100nm、Au層310を500nm蒸着した後、窒
素雰囲気中280℃で10分間熱処理した。この後順方
向に電圧をかけてLED動作をさせた。流した電流は2
0mAである。このとき従来行っていた、P型電極とし
てAuのみを用い場合は、動作電圧が15(V)であっ
たが、本実施例の構造の時は、3.3(V)と大幅に改
善することができた。
【0012】また図4に示すように、前記実施例のMB
Eによる結晶成長構造の上に、さらにMBEによりNを
ドープしたP型HgSe層311を50nm、HgTe
層312を50nm結晶成長させたうえ、n型の電極と
してIn層301をn型GaAs基板側に、P型の電極
としてAu層310を500nm蒸着して、窒素雰囲気
中200℃で10分間熱処理した。この後前記実施例と
同様20mA順方向電流を流してLED動作させた。こ
のときの平均的動作電圧は3.2(V)であった。
【0013】
【発明の効果】本発明により、従来得られなかったII
−VI族半導体に対する良好なP型オーミック電極を得
ることができ、特に青色のLED等に好適な半導体素子
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の半導体素子の特徴部分である
オーミック電極の構造の説明図である。
【図2】 図2は本発明の半導体素子の構造の一例を示
す説明図である。
【図3】 図3は本発明の半導体素子の構造の一例を示
す説明図である。
【図4】 図4は本発明の半導体素子の構造の一例を示
す説明図である。
【符号の説明】
101:P型ZnSe層 102:Hg拡散
P型ZnSe層 103:白金 104:金 201:P型ZnSe層 202:P型Hg
Se層 203:HgTe層 204:金 301:In(n型の電極) 302:n型Ga
As基板 303:Clドープn型ZnSe層 304:n型Zn
0.07Se0.93層 305:NドープP型Cd0.2Zn0.8Se 306:NドープP型ZnS0.07Se0.93層 307:NドープP型ZnSe層 308:Hg層
309:Pt層 310:Au層 311:P型HgSe層 31
2:HgTe層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型の亜鉛及びセレンを含むII−V
    I族半導体素子上のオーミック用金属電極設置部分が、
    亜鉛を除くII族元素を含有させたセレン化亜鉛系II−
    VI族半導体層であることを特徴とするII−VI族半
    導体素子。
  2. 【請求項2】 該亜鉛を除くII族元素を含むセレン化
    亜鉛系II−VI族半導体が、融点2000℃以上であ
    る金属で表面被覆されている請求項1記載の半導体素
    子。
  3. 【請求項3】 P型の亜鉛及びセレンを含むII−V
    I族半導体表面とオーミック用金属電極間に、亜鉛を除
    くII族元素の薄膜を形成したことを特徴とするII−V
    I族半導体素子。
  4. 【請求項4】 該亜鉛を除くII族元素を拡散させたセ
    レン化亜鉛系II−VI族半導体層の亜鉛を除くII族元
    素の濃度が電極側に向かって増加している請求項1又は
    3記載のII−VI族半導体素子。
  5. 【請求項5】 該亜鉛を除くII族元素が水銀である請
    求項1、3又は4記載のII−VI族半導体素子。
JP480993A 1992-01-14 1993-01-14 半導体素子 Pending JPH05259509A (ja)

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JP4-5168 1992-01-14
JP516892 1992-01-14

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EP (1) EP0552023B1 (ja)
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