JPH06334263A - Semiconductor element and its manufacture - Google Patents

Semiconductor element and its manufacture

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JPH06334263A
JPH06334263A JP4605994A JP4605994A JPH06334263A JP H06334263 A JPH06334263 A JP H06334263A JP 4605994 A JP4605994 A JP 4605994A JP 4605994 A JP4605994 A JP 4605994A JP H06334263 A JPH06334263 A JP H06334263A
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JP
Japan
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semiconductor
group
ions
semiconductor device
element selected
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JP4605994A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Yoshii
重雄 吉井
Kazuhiro Okawa
和宏 大川
Ayumi Tsujimura
歩 辻村
Tsuneo Mitsuyu
常男 三露
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve an improved thermal contact with a semiconductor material, improve thermal conductivity, and achieve a sufficiently and electrically insulated part by allowing the electrically insulated part where ions whose amount is within a specific range are implanted to exist in an n-type or p-type semiconductor layer of II-VI semiconductor element. CONSTITUTION:A single quantum well type isolation confinement hetero structure 3 is formed on p-type GaAs substrate 2 by the MBE method and ions to be implanted onto it are blocked, thus forming a mask where a low-resistance current injection region is left. Then, a metal electrode 1 is vapor deposited at the lower part of the p-type GaAs substrate 2. Then, nitrogen ion which is accelerated at 350keV acceleration voltage from an upper part is implanted within 0-10 deg. implantation angle and within 10<12>-10<18>ions/cm<2>, thus implanting ions at a region other than an area directly below the mask and forming a current constriction layer 10 of an insulator. Then, after the mask is eliminated, a metal electrode 8 is deposited on the current constriction layer 10, thus manufacturing a semiconductor element 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、II族または2価を取り
得る元素から選ばれる少なくとも一つの元素と、VI族か
ら選ばれる少なくとも一つの元素からなる半導体(以下
「II−VI族半導体」ともいう。)素子の絶縁体、および
II−VI族半導体から構成されるレーザー素子、およびそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor comprising at least one element selected from the group II or divalent elements and at least one element selected from the group VI (hereinafter referred to as "II-VI semiconductor"). (Also referred to as ") element insulator, and
The present invention relates to a laser device made of a II-VI group semiconductor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、II−VI族半導体レーザー素子の絶
縁層としては、SiO2 、ポリイミド樹脂が用いられて
いる(例えば松波弘之著、昭晃堂「半導体工学」214
頁あるいはアプライド・フィジックス・レターズ199
1年59巻1272頁)。
2. Description of the Related Art Conventionally, SiO 2 and polyimide resin have been used as an insulating layer of a II-VI group semiconductor laser device (for example, Hiroyuki Matsunami, Shokoido “Semiconductor Engineering” 214.
Page or Applied Physics Letters 199
1 year 59 volumes 1272).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザー素子の寿命を延ばすためには、発生した熱を絶縁層
が効率よく外部に逃がす必要がある。
In order to extend the life of the semiconductor laser device, it is necessary for the insulating layer to efficiently release the generated heat to the outside.

【0004】しかし、上記SiO2 やポリイミド樹脂は
化合物半導体との熱的な接触が十分でなく、また、熱伝
導率が低いため十分な放熱をすることができなので、従
来の素子の耐久性に問題があった。また、従来のII−VI
族半導体レーザー素子では、活性層より上部(基板側を
下方向とする)にn形半導体を使用することができなか
った。これは、電流狭窄層と活性層が離れているので、
この間にキャリア移動度が高いn型半導体が存在する
と、電流が横方向に拡散してしまい、活性層での電流狭
窄ができないためである。このため、n型半導体は活性
層より下部に用いられ、活性層より上部にはキャリア移
動度の低いp型半導体が用いられてきた。しかし、p型
II−VI族半導体と金属電極の間にはショットキー障壁が
存在し、また接触抵抗も大きいので、レーザー素子の動
作電圧が高くなり、上部電極で熱が発生する問題があっ
た。
However, the above-mentioned SiO 2 or polyimide resin does not make sufficient thermal contact with the compound semiconductor, and since it has a low thermal conductivity, it can radiate sufficient heat. There was a problem. In addition, conventional II-VI
In the group III semiconductor laser device, it was not possible to use the n-type semiconductor above the active layer (the substrate side is the downward direction). This is because the current confinement layer and the active layer are separated,
This is because if an n-type semiconductor having a high carrier mobility is present during this period, the current diffuses laterally and the current cannot be confined in the active layer. Therefore, the n-type semiconductor has been used below the active layer, and the p-type semiconductor having a low carrier mobility has been used above the active layer. However, p-type
Since there is a Schottky barrier between the II-VI group semiconductor and the metal electrode and the contact resistance is large, the operating voltage of the laser element becomes high and heat is generated at the upper electrode.

【0005】本発明は前記従来技術の課題を解決するた
め、半導体材料と良好な熱接触を持ち、熱伝導率が良好
で、かつ十分な電気絶縁性部分が存在するII−VI族半導
体素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
In order to solve the above problems of the prior art, the present invention has a good thermal contact with a semiconductor material, a good thermal conductivity, and a II-VI group semiconductor device having a sufficient electrically insulating portion, and It is an object to provide a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体素子は、II−VI族半導体素子のn型
またはp型の半導体層に、イオン注入量が1012〜10
18 ions/cm2 の範囲のイオンが注入された電気絶縁性部
分が存在するという構成を備えたものである。
In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention has an ion implantation amount of 10 12 to 10 10 in an n-type or p-type semiconductor layer of a II-VI group semiconductor device.
It has a configuration in which there is an electrically insulating portion into which ions in the range of 18 ions / cm 2 are implanted.

【0007】前記構成においては、電気絶縁性部分の膜
厚が10nm〜10μmの範囲であることが好ましい。
また前記構成においては、半導体として、Zn、Cd、
Mg、Mn,Hg及びCaから選ばれる少なくとも一つ
のII族または2価を取り得る元素から選ばれる少なくと
も一つの元素と、S、Se及びTeから選ばれる少なく
とも一つのVI族元素からなる化合物を用いることが好ま
しい。
In the above construction, the film thickness of the electrically insulating portion is preferably in the range of 10 nm to 10 μm.
Further, in the above structure, as the semiconductor, Zn, Cd,
A compound comprising at least one group II element selected from Mg, Mn, Hg and Ca or at least one element selected from divalent elements and at least one group VI element selected from S, Se and Te is used. It is preferable.

【0008】また前記構成においては、半導体素子が半
導体レーザー素子であることが好ましい。また前記構成
においては、半導体レーザー素子の電流狭窄層として、
電気絶縁性体部分が存在することが好ましい。
In the above structure, the semiconductor element is preferably a semiconductor laser element. Further, in the above structure, as the current confinement layer of the semiconductor laser device,
The presence of an electrically insulating portion is preferred.

【0009】また前記構成においては、半導体レーザー
素子が、基板上に形成されたII族または2価を取り得る
元素から選ばれる少なくとも一つの元素と、VI族から選
ばれる少なくとも一つの元素からなる半導体素子のn型
またはp型の半導体の積層構造と、前記積層構造の一方
の面全面に設けた金属電極と、前記金属電極上の一部に
凸状に設けた金属部分とを有し、少なくとも前記金属部
分以外の部分の前記金属電極と隣接する前記積層構造
が、イオン注入により電気絶縁性であることが好まし
い。
In the above structure, the semiconductor laser device is a semiconductor formed of at least one element selected from the group II or divalent elements formed on the substrate and at least one element selected from the group VI. An n-type or p-type semiconductor laminated structure of the device; a metal electrode provided on the entire surface of one surface of the laminated structure; and a metal portion provided in a convex shape on a part of the metal electrode. It is preferable that the laminated structure adjacent to the metal electrode in a portion other than the metal portion is electrically insulating by ion implantation.

【0010】次に本発明の半導体素子の製造方法は、II
族または2価を取り得る元素から選ばれる少なくとも一
つの元素と、VI族から選ばれる少なくとも一つの元素か
らなるn型またはp型半導体層に、高真空下、イオン注
入法によりドーズ量が1012〜1018 ions/cm2 の範囲
のイオンを注入し電気絶縁性体部分を作成することを特
徴とする。
Next, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is described in II.
A dose of 10 12 is applied to an n-type or p-type semiconductor layer composed of at least one element selected from the group or elements capable of taking divalence and at least one element selected from group VI by ion implantation under high vacuum. It is characterized in that ions in the range of -10 18 ions / cm 2 are implanted to form an electrically insulating portion.

【0011】前記構成においては、イオン注入時の注入
角が0〜10°の範囲であることが好ましい。また前記
構成においては、イオン注入時の基板温度が0〜300
℃であることが好ましい。
In the above structure, the implantation angle at the time of ion implantation is preferably in the range of 0 to 10 °. Further, in the above structure, the substrate temperature at the time of ion implantation is 0 to 300.
C. is preferred.

【0012】また前記構成においては、イオン注入時の
イオンビーム電流密度が10nA/cm2 〜1μA/cm2
の範囲であることが好ましい。また前記構成において
は、半導体素子が半導体レーザー素子であり、前記半導
体レーザー素子の電流狭窄層として電気絶縁性体部分を
作成することが好ましい。
In the above structure, the ion beam current density during ion implantation is 10 nA / cm 2 to 1 μA / cm 2.
It is preferably in the range of. Further, in the above structure, it is preferable that the semiconductor element is a semiconductor laser element, and an electrically insulating portion is formed as a current confinement layer of the semiconductor laser element.

【0013】また前記構成においては、半導体素子が半
導体レーザー素子であり、基板上に形成されたII族また
は2価を取り得る元素から選ばれる少なくとも一つの元
素と、VI族から選ばれる少なくとも一つの元素からなる
半導体の積層構造の一方の面全面に金属電極を作製し、
次に前記金属電極の一部に金属部分を凸状に形成し、次
に前記金属部分を介してイオンを注入することが好まし
い。
In the above structure, the semiconductor element is a semiconductor laser element, and at least one element selected from the group II or the elements capable of taking divalence and at least one element selected from the group VI formed on the substrate. A metal electrode is formed on the entire one surface of the laminated structure of the semiconductor made of elements,
Next, it is preferable that a metal portion is formed in a convex shape on a part of the metal electrode, and then ions are implanted through the metal portion.

【0014】また前記構成においては、金属部分が、ス
トライプ状形状を有することが好ましい。また前記構成
においては、金属電極の膜厚が10nm以上1μm以下
であることが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the metal portion has a stripe shape. Further, in the above structure, the thickness of the metal electrode is preferably 10 nm or more and 1 μm or less.

【0015】また前記構成においては、金属部分の膜厚
が0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。
また前記構成においては、II族または2価を取り得る元
素から選ばれる少なくとも一つの元素と、VI族から選ば
れる少なくとも一つの元素からなる半導体がn型半導体
であり、注入するイオンがI族またはV族元素のイオン
であることが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the film thickness of the metal portion is 0.1 μm or more and 10 μm or less.
In the above structure, the semiconductor composed of at least one element selected from the group II or divalent elements and at least one element selected from the group VI is an n-type semiconductor, and the implanted ions are group I or Ions of group V elements are preferred.

【0016】また前記構成においては、II族または2価
を取り得る元素から選ばれる少なくとも一つの元素と、
VI族から選ばれる少なくとも一つの元素からなる半導体
がp型半導体であり、注入するイオンがIII 族またはVI
I 族元素のイオンであることが好ましい。
Further, in the above constitution, at least one element selected from the group II or the elements capable of taking divalence,
A semiconductor composed of at least one element selected from Group VI is a p-type semiconductor, and the implanted ions are Group III or VI.
Ions of Group I elements are preferred.

【0017】また前記構成においては、イオンの加速電
圧が10keV以上でかつ1000keV以下であるこ
とが好ましい。また前記構成においては、注入するイオ
ンが窒素イオンであり、イオンの加速電圧が10keV
以上でかつ1000keV以下であり、イオンを注入す
る部分のII族または2価を取り得る元素から選ばれる少
なくとも一つの元素と、VI族から選ばれる少なくとも一
つの元素からなる半導体がn型半導体であることが好ま
しい。
Further, in the above structure, it is preferable that the accelerating voltage of the ions is 10 keV or more and 1000 keV or less. Further, in the above structure, the implanted ions are nitrogen ions, and the acceleration voltage of the ions is 10 keV.
The semiconductor which is at least 1000 keV and is at least one element selected from the group II or divalent elements in the portion where the ions are implanted and at least one element selected from the group VI is an n-type semiconductor. It is preferable.

【0018】また前記構成においては、真空度が、10
-5Torr〜10-9Torrの範囲であることが好ましい。
Further, in the above structure, the degree of vacuum is 10
It is preferably in the range of -5 Torr to 10 -9 Torr.

【0019】[0019]

【作用】前記した本発明の構成によれば、II−VI族半導
体素子のn型またはp型の半導体層に、イオン注入量が
1012〜1018 ions/cm2 の範囲のイオンが注入された
電気絶縁性部分が存在することにより、半導体材料と良
好な熱接触を持ち、熱伝導率が良好で、かつ十分な電気
絶縁性部分が存在するII−VI族半導体素子を実現でき
る。
According to the above-mentioned structure of the present invention, ions having an ion implantation amount of 10 12 to 10 18 ions / cm 2 are implanted into the n-type or p-type semiconductor layer of the II-VI group semiconductor device. By virtue of the presence of the electrically insulating portion, a II-VI semiconductor element having good thermal contact with the semiconductor material, good thermal conductivity, and sufficient electrically insulating portion can be realized.

【0020】イオンをII−VI族半導体に照射すると、入
射イオンの持つエネルギーが低いときは、イオンの反射
・堆積、表面原子のスパッタリングなどが生じる。しか
し、十分に加速されたイオンはII−VI族半導体の内部に
侵入し、半導体を構成する原子の原子核との相互作用
(核衝突)や、電子との相互作用(電子衝突)によって
エネルギーを失い、ある侵入深さで停止する。
When the II-VI group semiconductor is irradiated with ions, reflection / deposition of ions and sputtering of surface atoms occur when the energy of incident ions is low. However, the sufficiently accelerated ions penetrate into the II-VI group semiconductor and lose energy due to the interaction of the atoms forming the semiconductor with the nucleus (nuclear collision) and the interaction with the electron (electron collision). , Stop at a certain penetration depth.

【0021】入射イオンと半導体原子の核衝突では、原
子が格子位置から変位したり、格子位置からたたき出さ
れた原子が連鎖的に別の原子を跳ね飛ばす現象が起り、
空孔や格子間原子等の格子欠陥が発生する。またこの格
子欠陥が移動したり結合することにより転位やボイドが
形成される。
In the nuclear collision between incident ions and semiconductor atoms, there occurs a phenomenon in which an atom is displaced from a lattice position, or an atom knocked out from the lattice position causes another atom to bounce off in a chain manner.
Lattice defects such as vacancies and interstitial atoms occur. In addition, dislocations and voids are formed by the movement and bonding of the lattice defects.

【0022】半導体中のキャリアはこれらの欠陥や転位
等によって反射・散乱されるので、キャリアの移動度が
低下する。その結果、イオンを注入した領域の電気伝導
度は著しく低下し、絶縁層として実用的な高抵抗とな
る。
Since the carriers in the semiconductor are reflected and scattered by these defects, dislocations, etc., the mobility of carriers decreases. As a result, the electrical conductivity of the ion-implanted region is significantly reduced, and the resistance becomes practically high as an insulating layer.

【0023】半導体素子中で発生した熱は、格子振動の
形で拡散するが、絶縁層とn型(あるいはp型)層の格
子定数が整合していなかったり、不連続な界面が存在し
ていると、界面で格子振動が散乱・反射されてしまい良
好な熱的接触が得られない。
The heat generated in the semiconductor element diffuses in the form of lattice vibration, but the lattice constants of the insulating layer and the n-type (or p-type) layer do not match, or a discontinuous interface exists. If so, the lattice vibration is scattered and reflected at the interface, and good thermal contact cannot be obtained.

【0024】本発明による絶縁体の作製では、絶縁体と
p型(あるいはn型)半導体との間に明確な界面が存在
しないので、格子振動はn型(あるいはp型)層から絶
縁層へ直接伝播することができ、良好な熱的接触が得ら
れる。
In the production of the insulator according to the present invention, since there is no clear interface between the insulator and the p-type (or n-type) semiconductor, lattice vibration occurs from the n-type (or p-type) layer to the insulating layer. It can be propagated directly and good thermal contact is obtained.

【0025】さらに、前記の絶縁体の熱伝導率は、Si
2 やポリイミド樹脂にくらべて高いので、半導体素子
中から受け取った熱を迅速に外部に逃がすことができ
る。また、本発明に係わる半導体レーザー素子の構成に
よれば、従来のSiO2 やポリイミド等の絶縁体を使用
した半導体レーザ素子に比べて発滅量が少なく、しかも
放熱機構を改善することができるので、長寿命の半導体
レーザ素子を実現することができる。
Further, the thermal conductivity of the insulator is Si
Since it is higher than O 2 and polyimide resin, the heat received from inside the semiconductor element can be quickly released to the outside. Further, according to the structure of the semiconductor laser device of the present invention, the amount of extinction is smaller than that of the conventional semiconductor laser device using an insulator such as SiO 2 or polyimide, and the heat dissipation mechanism can be improved. Therefore, a semiconductor laser device having a long life can be realized.

【0026】また、本発明の半導体レーザー素子の製造
方法において、金属電極に直接入射したイオンの多くは
金属電極を透過する。そこで、金属電極の上からからイ
オンを注入することにより、その下部に高抵抗化したII
−VI族半導体を作製することができる。
In addition, in the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, most of the ions directly incident on the metal electrode pass through the metal electrode. Therefore, by implanting ions from the top of the metal electrode, the resistance was increased to the lower part II
-Group VI semiconductors can be produced.

【0027】一方、金属部分上に入射したイオンは金属
原子との相互作用でエネルギーを失い、金属部分内部で
停止する。したがって、イオンは金属電極やII−VI族半
導体の積層構造には届かず、金属部分はいわばイオン照
射時のマスクの作用を果たし、金属部分の下部では高抵
抗化が起こらない。
On the other hand, the ions incident on the metal portion lose energy due to the interaction with the metal atom and stop inside the metal portion. Therefore, the ions do not reach the metal electrode or the laminated structure of the II-VI group semiconductors, the metal portion acts as a mask at the time of ion irradiation, and the high resistance does not occur below the metal portion.

【0028】この結果、イオンが注入されたII−VI族半
導体には電流が流れず、金属部分の下部にのみ電流が狭
窄されるので、半導体レーザー素子として動作する。本
発明の半導体レーザー素子の製造方法では、絶縁層を活
性層に十分近付けることができるので、電流が効果的に
狭窄され、活性層における電流密度が向上して、素子の
発熱を減少することができる。
As a result, no current flows in the ion-implanted II-VI semiconductor, and the current is confined only under the metal portion, so that the semiconductor laser device operates. In the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, the insulating layer can be brought sufficiently close to the active layer, so that the current is effectively confined, the current density in the active layer is improved, and the heat generation of the device is reduced. it can.

【0029】また、金属部分は電極の一部として利用で
きるので、工程を簡略化できる。さらに、素子をヒート
シンク(放熱器)上に固定するとき、熱伝導率の高い金
属部分が素子の発熱領域の上部に設けられていることに
より、発熱領域とヒートシンクの熱的接触が向上する。
Further, since the metal part can be used as a part of the electrode, the process can be simplified. Further, when the element is fixed on the heat sink (radiator), the metal portion having high thermal conductivity is provided above the heat generating area of the element, so that the heat contact between the heat generating area and the heat sink is improved.

【0030】このような作用により半導体レーザー素子
の放熱が良くなり、寿命が向上する。本発明のII−VI族
半導体素子の電気絶縁性部分は、イオン注入量が1012
〜1018 ions/cm2 の範囲のイオンが注入されているの
で、電気抵抗率が十分に高く、熱伝導率も良好となる。
Due to such an action, the heat radiation of the semiconductor laser device is improved and the life is improved. In the electrically insulating portion of the II-VI group semiconductor device of the present invention, the ion implantation amount is 10 12
Since ions in the range of -10 18 ions / cm 2 are implanted, the electrical resistivity is sufficiently high and the thermal conductivity is good.

【0031】本発明の絶縁体の製造方法は、半導体レー
ザー素子、発光ダイオード素子、IC、LSIをはじめ
とする半導体素子の絶縁層の製造方法として有用であ
る。特に素子の動作にともない半導体中に発生する熱
を、絶縁体を通して外部に拡散させる必要のある部分に
おいて、本発明の効果が発揮される。
The method for manufacturing an insulator of the present invention is useful as a method for manufacturing an insulating layer of a semiconductor device such as a semiconductor laser device, a light emitting diode device, an IC and an LSI. In particular, the effect of the present invention is exerted in the portion where the heat generated in the semiconductor due to the operation of the element needs to be diffused to the outside through the insulator.

【0032】本発明のII−VI族半導体としては、Zn、
Cd、Mg、Mn、Hg、Caのいずれか一つ以上のII
族元素と、S、Se、Teのいずれか一つ以上のVI族元
素からなる化合物を用いることが好ましい。上記の元素
から選択して得られたII−VI族半導体(例えばZnx
1-x y Se1-y 、Znx Cd1-x y Te1-y 、Z
x Mg1-x y Se1-y 、Znx Mn1-x y Se
1-y (0≦x≦1、0≦y≦1)等の混晶)は、格子定
数を0.53nm〜0.67nmの範囲内で大きく変化
させることができるので、例えばレーザー素子等の半導
体組成物素子のn型(あるいはp型)層の格子定数と整
合することができる。また、上記の元素から選択して得
られたII−VI族半導体は、バンドギャップの大きさを0
eVから4.2eVの範囲で大きく変化させることがで
き、またp型及びn型不純物添加により容易に伝導型を
制御できる。
Examples of the II-VI group semiconductor of the present invention include Zn,
II of at least one of Cd, Mg, Mn, Hg, Ca
It is preferable to use a compound composed of a group element and at least one group VI element of S, Se, and Te. II-VI group semiconductors obtained by selecting from the above elements (for example, Zn x C
d 1-x S y Se 1-y , Zn x Cd 1-x S y Te 1-y , Z
n x Mg 1-x S y Se 1-y , Zn x Mn 1-x S y Se
1-y (mixed crystal such as 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) can greatly change the lattice constant within the range of 0.53 nm to 0.67 nm. It can be matched with the lattice constant of the n-type (or p-type) layer of the semiconductor composition device. In addition, the II-VI group semiconductor obtained by selecting from the above elements has a band gap of 0 or less.
It can be largely changed in the range of eV to 4.2 eV, and the conductivity type can be easily controlled by adding p-type and n-type impurities.

【0033】本発明の入射イオンとして、n型II−VI族
半導体に対して、水素、窒素、リチウム、リン等のI族
またはV族元素のイオンを用いることにより、さらに効
率的に絶縁体が作製できる。I族またはV族元素のイオ
ンは、II−VI族半導体中でアクセプタ準位を生成するの
で、n型半導体中の多数キャリアである電子を補償して
その密度を減少させる。これにより比較的低いドーズ量
で高抵抗の絶縁体を得ることができ、絶縁体の結晶損傷
を減少させて、熱伝導率を向上させる効果がある。
By using ions of a group I or group V element such as hydrogen, nitrogen, lithium or phosphorus for an n-type group II-VI semiconductor as the incident ions of the present invention, the insulator can be more efficiently formed. Can be made. Ions of the group I or group V elements generate acceptor levels in the group II-VI semiconductor, and thus compensate the electrons which are the majority carriers in the n-type semiconductor and reduce the density thereof. As a result, an insulator having a high resistance can be obtained with a relatively low dose amount, and the crystal damage of the insulator can be reduced, and the thermal conductivity can be improved.

【0034】同様にp型II−VI族半導体への注入には、
ドナー準位を生成する塩素、ガリウム、フッ素、臭素等
のIII 族またはVII 族元素のイオンを用いるのが好まし
い。また、とくにn型II−VI族半導体に対する注入イオ
ンとして窒素及びリンを用いて場合、イオンを注入して
いない領域のII−VI族半導体層中に注入されたイオンが
拡散することがないので、使用時の電流や温度上昇に対
して安定した素子特性が得られる。
Similarly, for implantation into a p-type II-VI semiconductor,
It is preferable to use ions of Group III or Group VII elements such as chlorine, gallium, fluorine, and bromine that generate donor levels. Further, particularly when nitrogen and phosphorus are used as the implantation ions for the n-type II-VI semiconductor, the implanted ions do not diffuse into the II-VI semiconductor layer in the region where no ions are implanted, Stable device characteristics can be obtained against current and temperature rise during use.

【0035】イオンを注入したII−VI族半導体は、欠陥
による光吸収が少ないので、高温での熱処理を必要とし
ない。また熱処理を行う場合にも、II−VI族半導体はイ
オン結合性が強く、原子が動きやすいので、100から
400℃の範囲の低い温度での熱処理により結晶性を回
復することができる。したがって、素子を構成する半導
体層を熱による損傷で劣化させることなく、簡素なプロ
セスで絶縁層を作成することができる。
The II-VI group semiconductor into which ions are implanted does not require heat treatment at a high temperature because light absorption due to defects is small. Also in the case of performing the heat treatment, the II-VI group semiconductor has a strong ionic bond property and the atoms easily move, so that the crystallinity can be recovered by the heat treatment at a low temperature in the range of 100 to 400 ° C. Therefore, the insulating layer can be formed by a simple process without deteriorating the semiconductor layer constituting the element due to heat damage.

【0036】また、イオン注入時の基板温度が0〜30
0℃の範囲であると、イオン注入部以外のII−VI族半導
体の損傷がなく、抵抗率が安定な電気絶縁部分が得られ
る。また、イオン注入時のイオンビーム電流密度が10
nA/cm2 〜1μA/cm2の範囲である、イオン注入部
以外のII−VI族半導体の損傷がなく、効率的に電気絶縁
部分が得られる。
The substrate temperature during ion implantation is 0 to 30.
Within the range of 0 ° C., the II-VI group semiconductor other than the ion-implanted portion is not damaged, and an electrically insulating portion with stable resistivity can be obtained. Further, the ion beam current density during ion implantation is 10
In the range of nA / cm 2 to 1 μA / cm 2 , there is no damage to the II-VI group semiconductor other than the ion-implanted portion, and an electrically insulating portion can be efficiently obtained.

【0037】本発明のイオンの加速電圧は、10keV
以上でかつ1000keV以下の範囲にあることが望ま
しい。この範囲で加速されたイオンは、II−VI族半導体
中に容易に侵入し、スパッタ率を比較的低く抑制するこ
とができ、また、II−VI族半導体の原子と核反応を起こ
すことが無い。
The acceleration voltage of the ions of the present invention is 10 keV.
It is desirable that it is not less than 1000 keV. Ions accelerated in this range can easily penetrate into the II-VI semiconductor, suppress the sputtering rate to a relatively low level, and do not cause a nuclear reaction with the atoms of the II-VI semiconductor. .

【0038】本発明により作製する絶縁体の膜厚は、注
入するイオンの加速電圧を変えることによって制御する
ことができる。例えば、II−VI族半導体のZnSeに窒
素イオンを注入する場合、加速電圧を10keVから1
000keVの間で変化させることにより、10nm〜
10μmの範囲の膜厚の絶縁体を作製することができ
る。ただし、電気絶縁体と半導体の境界が連続層で明確
でないので、厳密な膜厚を決定することは困難である。
The film thickness of the insulator produced by the present invention can be controlled by changing the acceleration voltage of implanted ions. For example, when implanting nitrogen ions into ZnSe, which is a II-VI group semiconductor, the acceleration voltage is changed from 10 keV to 1
By changing between 000 keV, 10 nm-
An insulator having a film thickness in the range of 10 μm can be manufactured. However, since the boundary between the electrical insulator and the semiconductor is not clear in the continuous layer, it is difficult to determine the exact film thickness.

【0039】本発明の金属部分としては金を用いること
ができる。金は熱伝導率および電気伝導率が良好であ
る。また、金は大きな原子量を持つので効果的に注入イ
オンを阻止することができる。
Gold can be used as the metal portion of the present invention. Gold has good thermal and electrical conductivity. Further, since gold has a large atomic weight, implanted ions can be effectively blocked.

【0040】入射イオンとして10keVから1000
keVで加速した窒素を用い、金属部分として金を使用
する場合、金属部分の膜厚を0.1μm以上10μm以
下にすることにより入射イオンを効果的に阻止すること
ができる。
Incident ions from 10 keV to 1000
When nitrogen accelerated by keV is used and gold is used as the metal portion, incident ions can be effectively blocked by setting the thickness of the metal portion to 0.1 μm or more and 10 μm or less.

【0041】本発明方法によって作製した絶縁体を電流
狭窄層として用いれば、電流狭窄層を活性層に十分近付
けることができ、さらに活性層を絶縁体で挟み込むこと
も可能になるので、活性層より上部にn型半導体を用い
ても、十分電流を狭窄できる。特に、n型II−VI族半導
体に対してはオーム性が良好で、接触抵抗も低い金属電
極を上部電極として利用できる。したがって、素子の動
作電圧を低下させ、上部電極での熱の発生を減少するこ
とができる。
When the insulator produced by the method of the present invention is used as the current confinement layer, the current confinement layer can be brought sufficiently close to the active layer, and the active layer can be sandwiched between the insulators. Even if an n-type semiconductor is used in the upper portion, the current can be sufficiently confined. In particular, for n-type II-VI semiconductors, a metal electrode having good ohmic properties and low contact resistance can be used as the upper electrode. Therefore, it is possible to reduce the operating voltage of the device and reduce heat generation in the upper electrode.

【0042】活性層より上部にp型半導体を用いる場合
にも、従来の絶縁体より効果的な電流狭窄ができるの
で、活性層での電流密度が向上し、素子の発振閾値電流
が減少する。
Even when a p-type semiconductor is used above the active layer, a more effective current confinement can be achieved than with a conventional insulator, so that the current density in the active layer is improved and the oscillation threshold current of the device is reduced.

【0043】[0043]

【実施例】以下実施例を用いてさらに具体的に説明す
る。 (実施例1)まず、GaAs基板上に、分子線エピタキ
シャル成長(MBE)法によって単結晶のII-VI 族半導
体であるZnSe薄膜を1.8μmの膜厚で形成した。
ここで、成長温度は200〜400℃、真空度は1×1
-8Torrである。尚、成長時に、塩素を2×1018
cm-3だけ添加し、ZnSe薄膜をn型化した。このn
型ZnSe薄膜の抵抗率は0.08Ω・cmであった。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically below with reference to examples. Example 1 First, a ZnSe thin film, which is a single crystal II-VI group semiconductor, was formed to a thickness of 1.8 μm on a GaAs substrate by a molecular beam epitaxial growth (MBE) method.
Here, the growth temperature is 200 to 400 ° C., and the degree of vacuum is 1 × 1.
It is 0 -8 Torr. At the time of growth, 2 × 10 18 chlorine was added.
Only cm -3 was added to make the ZnSe thin film n-type. This n
Type ZnSe thin film had a resistivity of 0.08 Ω · cm.

【0044】次いで、前記n型ZnSe薄膜に、350
keVの加速電圧で加速した水素イオンを注入した。こ
こで、注入角は7度、ドーズ量は1×1015 ions/c
m2 、イオン電流密度は23nA/cm2 、基板温度は1
00℃とした。このイオン注入により、n型ZnSe薄
膜の抵抗率は1×104 Ω・cm以上となり、半導体レ
ーザー素子の電流狭窄層をはじめとする半導体素子の絶
縁層として十分使用できる抵抗値となった。
Then, the n-type ZnSe thin film is subjected to 350
Hydrogen ions accelerated with an acceleration voltage of keV were implanted. Here, the implantation angle is 7 degrees and the dose amount is 1 × 10 15 ions / c
m 2 , ion current density 23 nA / cm 2 , substrate temperature 1
It was set to 00 ° C. By this ion implantation, the resistivity of the n-type ZnSe thin film became 1 × 10 4 Ω · cm or more, which was a resistance value that could be sufficiently used as an insulating layer of a semiconductor device such as a current confinement layer of a semiconductor laser device.

【0045】このように半導体素子の絶縁層として実用
的な抵抗値を得ることができたのは、次のような理由に
よるものと考えられる。すなわち、十分に加速されたイ
オンはII-VI 族半導体の内部に侵入し、半導体を構成す
る原子の原子核との相互作用(核衝突)や電子との相互
作用(電子衝突)によってエネルギーを失い、ある侵入
深さで停止する。入射イオンと半導体原子の核衝突で
は、原子が格子位置から変位したり、格子位置からたた
き出された原子が連鎖的に別の原子を跳ね飛ばす現象が
起り、空孔や格子間原子等の格子欠陥が発生する。ま
た、この格子欠陥が移動したり結合したりすることによ
り、転位やボイドが形成される。半導体中のキャリアは
これらの格子欠陥や転位等によって反射・散乱され、そ
の移動度が低下する。その結果、イオンを注入した領域
の電気伝導度は著しく低下し、半導体素子の絶縁層とし
て実用的な抵抗値となる。
The reason why a practical resistance value can be obtained as an insulating layer of a semiconductor element is considered to be as follows. That is, sufficiently accelerated ions penetrate into the II-VI group semiconductor and lose energy by interacting with the atomic nucleus of the semiconductor (nuclear collision) or with electrons (electron collision), Stop at a certain penetration depth. In a nuclear collision between an incident ion and a semiconductor atom, an atom is displaced from the lattice position, or an atom knocked out from the lattice position causes another atom to bounce off another atom in a chain. Defects occur. Further, dislocations and voids are formed by the movement and bonding of the lattice defects. The carriers in the semiconductor are reflected and scattered by these lattice defects, dislocations, etc., and their mobility is reduced. As a result, the electrical conductivity of the ion-implanted region is significantly reduced, and the resistance value becomes a practical value as an insulating layer of a semiconductor element.

【0046】また、本実施例の絶縁体の熱伝導率は15
W/m・kであった。これに対して従来のSiO2 の絶
縁体の熱伝導率は1.4W/m・k、ポリイミド樹脂の
熱伝導率は0.3W/m・kであった。
The thermal conductivity of the insulator of this example is 15
It was W / m · k. In contrast, the conventional SiO 2 insulator had a thermal conductivity of 1.4 W / m · k, and the polyimide resin had a thermal conductivity of 0.3 W / m · k.

【0047】(実施例2)次に、II-VI 族半導体レーザ
ー素子について説明する。まず、図1に示すように、p
型GaAs基板2上に、MBE法によってZnSe系S
QW−SCH(単一量子井戸型分離閉じ込めヘテロ)構
造3を形成し、その上部にマスク4を形成した。ここ
で、マスク4は、注入されるイオンを阻止して、低抵抗
な電流注入領域を残すためのものである。次いで、p型
GaAs基板2の下部に金属電極1を蒸着した。
Example 2 Next, a II-VI group semiconductor laser device will be described. First, as shown in FIG.
On the type GaAs substrate 2 by the MBE method.
A QW-SCH (single quantum well type separated confinement hetero) structure 3 was formed, and a mask 4 was formed thereon. Here, the mask 4 is for blocking the implanted ions and leaving a low resistance current injection region. Then, the metal electrode 1 was vapor-deposited under the p-type GaAs substrate 2.

【0048】この構造(図1)に、上部から350ke
Vの加速電圧で加速した窒素イオンを注入した。ここ
で、注入角は7度、ドーズ量は1×1015 ions/cm2
ある。これにより、マスク4の直下以外の領域に窒素イ
オンが注入され、図2に示すように、絶縁体の電流狭窄
層6が形成された。次いで、マスク4を除去した後、電
流狭窄層6の上に金属電極5を蒸着し、半導体レーザー
素子7を作製した。尚、図1、図2中、3a、3cはp
型ZnSe層、3bはp型ZnSSe層、3dはZnC
dSe活性層、3e、3gはn型ZnSe層、3fはn
型ZnSSe層である。
This structure (FIG. 1) has 350 ke
Nitrogen ions accelerated with an acceleration voltage of V were implanted. Here, the implantation angle is 7 degrees and the dose amount is 1 × 10 15 ions / cm 2 . As a result, nitrogen ions were implanted into a region other than immediately below the mask 4, and a current constricting layer 6 of an insulator was formed as shown in FIG. Then, after removing the mask 4, the metal electrode 5 was vapor-deposited on the current confinement layer 6 to manufacture the semiconductor laser element 7. 1 and 2, 3a and 3c are p
-Type ZnSe layer, 3b is p-type ZnSSe layer, 3d is ZnC
dSe active layer, 3e, 3g are n-type ZnSe layers, 3f are n
Type ZnSSe layer.

【0049】以上のようにして得られた半導体レーザー
素子7は、波長520nm、閾値電流360mAで発振
し、このときの素子電圧は3Vであった。これに対し、
同じレーザー構造、ストライプ形状、発振波長を有する
が、電流狭窄層として従来のSiO2 やポリイミド等を
用いた半導体レーザー素子は、閾値電流930mAで発
振し、このときの素子電圧は39Vであった。
The semiconductor laser device 7 obtained as described above oscillated at a wavelength of 520 nm and a threshold current of 360 mA, and the device voltage at this time was 3V. In contrast,
A semiconductor laser device having the same laser structure, stripe shape, and oscillation wavelength but using conventional SiO 2 or polyimide as the current confinement layer oscillated at a threshold current of 930 mA, and the device voltage at this time was 39V.

【0050】このように、n型II-VI 族半導体に窒素イ
オンを注入して形成した絶縁体を電流狭窄層6として用
いることにより、閾値電流を570mAも低下させるこ
とができた。これにより、出力1mWのときの素子効率
を3倍に向上させることができ、素子の発熱量を3分の
1以下に減少させることができた。
As described above, by using the insulator formed by implanting nitrogen ions into the n-type II-VI group semiconductor as the current confinement layer 6, the threshold current could be reduced by 570 mA. As a result, the element efficiency when the output was 1 mW could be tripled, and the heat generation amount of the element could be reduced to one third or less.

【0051】ところで、半導体素子中で発生した熱は、
格子振動の形で拡散するが、絶縁層とn型(あるいはp
型)層の格子定数が整合していなかったり、不連続な界
面が存在していると、界面で格子振動が散乱・反射され
てしまい、良好な熱的接触を得ることができない。
By the way, the heat generated in the semiconductor element is
Diffuses in the form of lattice vibrations, but with an insulating layer and n-type (or p
If the lattice constants of the (type) layer do not match or if a discontinuous interface is present, lattice vibration is scattered and reflected at the interface, and good thermal contact cannot be obtained.

【0052】しかし、上記のようにして電流狭窄層6を
形成すると、注入されるイオンはII-VI 族半導体中でほ
ぼランダムに散乱されて停止し、イオンの停止位置は注
入分布と呼ばれる分布を持つこととなる。従って、イオ
ンを注入した領域の抵抗率は、注入量に応じて増加し、
絶縁体とp型(あるいはn型)半導体との間に明確な界
面は存在しない。このため、格子振動はn型(あるいは
p型)層から電流狭窄層(絶縁体)6へ直接伝播するこ
とができ、良好な熱的接触を得ることができる。また、
このようなII-VI 族半導体を主体とする電流狭窄層(絶
縁体)6の熱伝導率はSiO2 やポリイミド樹脂に比べ
て高い。従って、半導体素子中で発生した熱を迅速に外
部へ逃がすことができる。
However, when the current confinement layer 6 is formed as described above, the injected ions are scattered almost randomly in the II-VI semiconductor and stop, and the stop position of the ions has a distribution called an injection distribution. Will have. Therefore, the resistivity of the ion-implanted region increases according to the implantation amount,
There is no clear interface between the insulator and the p-type (or n-type) semiconductor. Therefore, the lattice vibration can be directly propagated from the n-type (or p-type) layer to the current confinement layer (insulator) 6, and good thermal contact can be obtained. Also,
The current confinement layer (insulator) 6 mainly composed of the II-VI group semiconductor has a higher thermal conductivity than SiO 2 or polyimide resin. Therefore, the heat generated in the semiconductor element can be quickly released to the outside.

【0053】以上詳述したように、本実施例2の半導体
レーザー素子7は、従来のSiO2やポリイミド等の絶
縁体を使用した半導体レーザー素子に比べて発熱量が少
なく、しかも放熱機構が改善されたために、その寿命を
1.5〜5倍にも長くすることができ、耐久性の向上を
図ることができた。
As described in detail above, the semiconductor laser device 7 of the second embodiment generates less heat than the conventional semiconductor laser device using an insulator such as SiO 2 or polyimide, and has an improved heat dissipation mechanism. As a result, the life can be extended 1.5 to 5 times, and the durability can be improved.

【0054】また、イオン注入後に300℃で5分間熱
処理を行った素子も同様の特性を示した。尚、本実施例
2においては、電流狭窄層(絶縁体)6をZnCdSe
活性層3dよりも上部に形成しているが、注入イオンの
加速電圧を増加させれば、ZnCdSe活性層3dの下
部にまで電流狭窄層(絶縁体)6を形成することができ
る。
The element which was heat-treated at 300 ° C. for 5 minutes after ion implantation also showed similar characteristics. In the second embodiment, the current confinement layer (insulator) 6 is made of ZnCdSe.
Although it is formed above the active layer 3d, the current confinement layer (insulator) 6 can be formed below the ZnCdSe active layer 3d by increasing the acceleration voltage of implanted ions.

【0055】また、本実施例2においては、ストライプ
構造の単一量子井戸型半導体レーザー素子を例に挙げて
説明したが、必ずしもこの構造の半導体レーザー素子に
限定されるものではなく、埋め込み構造、多量子井戸型
など他の構造の半導体レーザー素子にも適用することが
できる。
In the second embodiment, the single quantum well type semiconductor laser device having the stripe structure has been described as an example, but the present invention is not necessarily limited to the semiconductor laser device having this structure. It can also be applied to a semiconductor laser device having another structure such as a multi-quantum well type.

【0056】(実施例3)本実施例ではまず、図3に示
すZnSe系SQW−SCH構造3を、p型GaAs基
板2上にMBE法により作製し、その上部に金属電極8
を作製した。ZnSe系SQW−SCH構造3を構成す
る各層:p型ZnSe層3a,p型ZnSSe層3b,
p型ZnSe層3c,ZnCdSe層(活性層)3d,
n型ZnSe層3e,n型ZnSSe層3f,n型Zn
Se層3gは実施例2と同一の方法で作成した。金属電
極8には電子ビーム蒸着により作製したチタンと金の積
層膜を用い、その膜厚は30nmとした。さらにその上
に、金の電解メッキにより幅10μm、膜厚3μmのス
トライプ状の金属部分9を作製した。なお、基板の下部
には金属電極1を作製した。
(Embodiment 3) In this embodiment, first, the ZnSe-based SQW-SCH structure 3 shown in FIG. 3 is formed on the p-type GaAs substrate 2 by the MBE method, and the metal electrode 8 is formed thereon.
Was produced. Each layer constituting the ZnSe-based SQW-SCH structure 3: p-type ZnSe layer 3a, p-type ZnSSe layer 3b,
p-type ZnSe layer 3c, ZnCdSe layer (active layer) 3d,
n-type ZnSe layer 3e, n-type ZnSSe layer 3f, n-type Zn
The Se layer 3g was formed by the same method as in Example 2. A laminated film of titanium and gold prepared by electron beam evaporation was used for the metal electrode 8, and the film thickness was 30 nm. Further thereon, a striped metal portion 9 having a width of 10 μm and a film thickness of 3 μm was formed by gold electrolytic plating. The metal electrode 1 was formed on the lower part of the substrate.

【0057】この構造に、上部から350keVの加速
電圧で加速した窒素イオンを注入した。注入角は7度と
し、ドーズ量を1×1015 ions/cm2 とした。金属電極
8に直接入射したイオンの多くはこれを透過して、II−
VI族半導体層中に入り、高抵抗化した電流狭窄層10を
形成した。
Nitrogen ions accelerated at an acceleration voltage of 350 keV were implanted into this structure from above. The implantation angle was 7 degrees and the dose was 1 × 10 15 ions / cm 2 . Most of the ions directly incident on the metal electrode 8 pass through this, and
The current confinement layer 10 having a high resistance was formed by entering the group VI semiconductor layer.

【0058】一方、金属部分9上に入射したイオンは金
原子との相互作用でエネルギーを失い、金属部分9内部
で停止した。したがって、イオンは金属電極8や半導体
層には届かず、金属部分9の下部だけは高抵抗化が起こ
らないので、利得導波形のレーザー構造が形成された。
On the other hand, the ions incident on the metal portion 9 lost energy due to the interaction with the gold atom and stopped inside the metal portion 9. Therefore, the ions do not reach the metal electrode 8 or the semiconductor layer, and only the lower portion of the metal portion 9 does not have a high resistance, so that a gain waveguide type laser structure is formed.

【0059】金属部分9は電極の一部として利用される
ので工程が簡素化され、またヒートシンクとの熱的接触
が向上したので素子の放熱が改善された。作製した半導
体レーザー素子11は、従来のSiO2 やポリイミド等
の絶縁体を使用したレーザーに比べて発熱が減少し、放
熱が改善されたため、その寿命を2倍から7倍に増加す
ることができた。
Since the metal part 9 is used as a part of the electrode, the process is simplified, and the thermal contact with the heat sink is improved, so that the heat dissipation of the element is improved. The semiconductor laser device 11 thus produced has a reduced heat generation and improved heat dissipation as compared with a conventional laser using an insulator such as SiO 2 or polyimide. Therefore, its life can be increased from 2 to 7 times. It was

【0060】なお、本実施例ではイオン注入後の熱処理
は行っていないが、100℃から400℃までの低温で
の熱処理により結晶中の損傷を減少させ、光吸収を減ら
すこともできる。
Although heat treatment after ion implantation is not performed in this embodiment, heat treatment at a low temperature of 100 ° C. to 400 ° C. can reduce damage in the crystal and reduce light absorption.

【0061】また、本実施例では活性層より上部に絶縁
層を形成しているが、注入イオンの加速電圧を増加させ
ることにより活性層の下部にまで絶縁層を形成すること
もできる。
Although the insulating layer is formed above the active layer in this embodiment, the insulating layer can be formed below the active layer by increasing the acceleration voltage of implanted ions.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明した通り本発明は、II−VI族半
導体素子のn型またはp型の半導体層に、イオン注入量
が1012〜1018 ions/cm2 の範囲のイオンが注入され
た電気絶縁性部分が存在することにより、半導体材料と
良好な熱接触を持ち、熱伝導率が良好で、かつ十分な電
気絶縁性部分が存在するII−VI族半導体素子を実現でき
る。
As described above, according to the present invention, ions having an ion implantation amount of 10 12 to 10 18 ions / cm 2 are implanted into the n-type or p-type semiconductor layer of the II-VI group semiconductor device. By virtue of the presence of the electrically insulating portion, a II-VI semiconductor element having good thermal contact with the semiconductor material, good thermal conductivity, and sufficient electrically insulating portion can be realized.

【0063】また本発明は、電流狭窄層として、n型お
よびp型のII−VI族半導体にイオンを注入して作製した
絶縁体を用いる半導体レーザー素子とすることにより、
動作電圧を低下させ、発振閾値電流を減少させ、放熱を
向上し、寿命を改善する効果がある。
The present invention also provides a semiconductor laser device using, as the current confinement layer, an insulator produced by implanting ions into n-type and p-type II-VI group semiconductors.
It has the effects of lowering the operating voltage, reducing the oscillation threshold current, improving heat dissipation, and improving the life.

【0064】また本発明は、基板上に形成されたII−VI
族半導体の積層構造と、前記積層構造の一方の面全面に
設けた金属電極と、前記金属電極上の一部に凸状に設け
た金属部分とを有し、少なくとも前記金属部分以外の部
分の前記金属電極と隣接する前記積層構造が、イオン注
入により高抵抗化された前記II−VI族半導体である半導
体レーザー素子であるので動作電圧を低下させ、発振閾
値電流を減少させ、放熱を向上し、寿命を改善する効果
がある。
The present invention also relates to II-VI formed on a substrate.
A laminated structure of a group semiconductor, a metal electrode provided on the entire one surface of the laminated structure, and a metal portion provided in a convex shape on a portion of the metal electrode, and at least a portion other than the metal portion. Since the laminated structure adjacent to the metal electrode is a semiconductor laser device that is the II-VI group semiconductor whose resistance is increased by ion implantation, the operating voltage is lowered, the oscillation threshold current is reduced, and heat dissipation is improved. , Has the effect of improving the life.

【0065】また本発明は、基板上に形成されたII−VI
族半導体の積層構造の一方の面全面金属電極を作製する
積層膜作製工程、前記積層膜作製工程後前記金属電極の
一部に金属部分を凸状に設ける金属部分形成工程、前記
金属部分形成工程後前記金属部分を介してイオンを注入
するイオン注入工程を含む半導体レーザー素子の製造方
法であるので、動作電圧を低下させ、発振閾値電流を減
少させ、放熱を向上し、寿命を改善する効果がある。
The present invention also relates to II-VI formed on a substrate.
Laminated film forming step of forming a metal electrode on one entire surface of laminated structure of group semiconductor, metal part forming step of providing a metal part in a convex shape on a part of the metal electrode after the laminated film forming step, and metal part forming step Since it is a method of manufacturing a semiconductor laser device including an ion implantation step of implanting ions through the metal portion later, it has the effects of lowering the operating voltage, reducing the oscillation threshold current, improving heat dissipation, and improving the life. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例2のイオンを注入する前の半導
体レーザーの概念断面図である。
FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of a semiconductor laser before implanting ions according to a second embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2のイオンを注入した後の半導
体レーザーの概念断面図である。
FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of a semiconductor laser after implanting ions according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3の半導体レーザーの概念断面
図である。
FIG. 3 is a conceptual sectional view of a semiconductor laser of Example 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 金属電極 2 p型GaAs基板 3 ZnSe系SQW−SCH構造 3a p型ZnSe層 3b p型ZnSSe層 3c p型ZnSe層 3d ZnCdSe層(活性層) 3e n型ZnSe層 3f n型ZnSSe層 3g n型ZnSe層 4 マスク 5 金属電極 6 電流狭窄層(絶縁体) 7 半導体レーザー素子 8 金属電極 9 金属部分 10 電流狭窄層(絶縁体) 11 半導体レーザー素子 1 metal electrode 2 p-type GaAs substrate 3 ZnSe-based SQW-SCH structure 3a p-type ZnSe layer 3b p-type ZnSSe layer 3c p-type ZnSe layer 3d ZnCdSe layer (active layer) 3e n-type ZnSe layer 3f n-type ZnSSe layer 3g n-type ZnSe layer 4 Mask 5 Metal electrode 6 Current constriction layer (insulator) 7 Semiconductor laser element 8 Metal electrode 9 Metal part 10 Current constriction layer (insulator) 11 Semiconductor laser element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三露 常男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tsuneo Mikuro 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 II族または2価を取り得る元素から選ば
れる少なくとも一つの元素と、VI族から選ばれる少なく
とも一つの元素からなる半導体素子のn型またはp型の
半導体層に、イオン注入量が1012〜1018 ions/cm2
の範囲のイオンが注入された電気絶縁性部分が存在する
半導体素子。
1. An ion implantation amount into an n-type or p-type semiconductor layer of a semiconductor device comprising at least one element selected from group II or elements capable of taking divalence and at least one element selected from group VI. Is 10 12 to 10 18 ions / cm 2
A semiconductor device having an electrically insulating portion implanted with ions in the range.
【請求項2】 電気絶縁性部分の膜厚が10nm〜10
μmの範囲である請求項1に記載の半導体素子。
2. The film thickness of the electrically insulating portion is 10 nm to 10 nm.
The semiconductor device according to claim 1, having a range of μm.
【請求項3】 半導体として、Zn、Cd、Mg、M
n,Hg及びCaから選ばれる少なくとも一つのII族ま
たは2価を取り得る元素から選ばれる少なくとも一つの
元素と、S、Se及びTeから選ばれる少なくとも一つ
のVI族元素からなる化合物を用いる請求項1に記載の半
導体素子。
3. Zn, Cd, Mg, M as a semiconductor
A compound comprising at least one group II element selected from n, Hg and Ca or at least one element selected from divalent elements and at least one group VI element selected from S, Se and Te is used. 1. The semiconductor device according to 1.
【請求項4】 半導体素子が半導体レーザー素子である
請求項1に記載の半導体素子。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor laser device.
【請求項5】 半導体レーザー素子の電流狭窄層とし
て、電気絶縁性体部分が存在する請求項4に記載の半導
体素子。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein an electrically insulating portion is present as the current confinement layer of the semiconductor laser device.
【請求項6】 半導体レーザー素子が、基板上に形成さ
れたII族または2価を取り得る元素から選ばれる少なく
とも一つの元素と、VI族から選ばれる少なくとも一つの
元素からなる半導体素子のn型またはp型の半導体の積
層構造と、前記積層構造の一方の面全面に設けた金属電
極と、前記金属電極上の一部に凸状に設けた金属部分と
を有し、少なくとも前記金属部分以外の部分の前記金属
電極と隣接する前記積層構造が、イオン注入により電気
絶縁性である請求項4に記載の半導体素子。
6. An n-type semiconductor laser device, wherein the semiconductor laser device comprises at least one element selected from the group II or divalent elements formed on the substrate and at least one element selected from the group VI. Alternatively, it has a laminated structure of a p-type semiconductor, a metal electrode provided on one entire surface of the laminated structure, and a metal portion provided in a convex shape on a part of the metal electrode, and at least other than the metal portion. 5. The semiconductor element according to claim 4, wherein the laminated structure adjacent to the metal electrode in the portion is electrically insulating by ion implantation.
【請求項7】 II族または2価を取り得る元素から選ば
れる少なくとも一つの元素と、VI族から選ばれる少なく
とも一つの元素からなるn型またはp型半導体層に、高
真空下、イオン注入法によりドーズ量が1012〜1018
ions/cm2 の範囲のイオンを注入し電気絶縁性体部分を
作成することを特徴とする半導体素子の製造方法。
7. An ion implantation method under high vacuum in an n-type or p-type semiconductor layer comprising at least one element selected from group II or elements capable of taking divalence and at least one element selected from group VI. The dose amount is 10 12 to 10 18
A method of manufacturing a semiconductor element, which comprises implanting ions in a range of ions / cm 2 to form an electrically insulating portion.
【請求項8】 イオン注入時の注入角が0〜10°の範
囲である請求項7に記載の半導体素子の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the implantation angle at the time of ion implantation is in the range of 0 to 10 °.
【請求項9】 イオン注入時の基板温度が0〜300℃
である請求項7に記載の半導体素子の製造方法。
9. The substrate temperature at the time of ion implantation is 0 to 300 ° C.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein
【請求項10】 イオン注入時のイオンビーム電流密度
が10nA/cm2 〜1μA/cm2 の範囲である請求項7
に記載の半導体素子の製造方法。
10. The ion beam current density at the time of ion implantation is in the range of 10 nA / cm 2 to 1 μA / cm 2.
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
【請求項11】 半導体素子が半導体レーザー素子であ
り、前記半導体レーザー素子の電流狭窄層として電気絶
縁性体部分を作成する請求項7に記載の半導体素子の製
造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the semiconductor device is a semiconductor laser device, and an electrically insulating portion is formed as a current confinement layer of the semiconductor laser device.
【請求項12】 半導体素子が半導体レーザー素子であ
り、基板上に形成されたII族または2価を取り得る元素
から選ばれる少なくとも一つの元素と、VI族から選ばれ
る少なくとも一つの元素からなる半導体の積層構造の一
方の面全面に金属電極を作製し、次に前記金属電極の一
部に金属部分を凸状に形成し、次に前記金属部分を介し
てイオンを注入する請求項7に記載の半導体素子の製造
方法。
12. The semiconductor element is a semiconductor laser element, and a semiconductor formed of at least one element selected from the group II or divalent elements formed on the substrate and at least one element selected from the group VI. 8. A metal electrode is formed on the entire surface of one surface of the laminated structure of, and then a metal portion is formed in a convex shape on a part of the metal electrode, and then ions are implanted through the metal portion. Of manufacturing a semiconductor device of.
【請求項13】 金属部分が、ストライプ状形状を有す
る請求項6に記載の半導体素子または請求項12に記載
の半導体素子の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the metal portion has a stripe shape.
【請求項14】 金属電極の膜厚が10nm以上1μm
以下である請求項6に記載の半導体素子または請求項1
2に記載の半導体素子の製造方法。
14. The film thickness of the metal electrode is 10 nm or more and 1 μm.
The semiconductor device according to claim 6 or claim 1 below.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to 2.
【請求項15】 金属部分の膜厚が0.1μm以上10
μm以下である請求項6に記載の半導体素子または請求
項12に記載の半導体素子の製造方法。
15. The metal film having a thickness of 0.1 μm or more 10
The semiconductor element according to claim 6 or the method for manufacturing a semiconductor element according to claim 12, which has a thickness of not more than μm.
【請求項16】 II族または2価を取り得る元素から選
ばれる少なくとも一つの元素と、VI族から選ばれる少な
くとも一つの元素からなる半導体がn型半導体であり、
注入するイオンがI族またはV族元素のイオンである請
求項6に記載の半導体素子または請求項11に記載の半
導体素子の製造方法。
16. A semiconductor comprising at least one element selected from the group II or elements capable of taking divalence and at least one element selected from the group VI is an n-type semiconductor,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 or a semiconductor device according to claim 11, wherein the implanted ions are ions of a group I or group V element.
【請求項17】 II族または2価を取り得る元素から選
ばれる少なくとも一つの元素と、VI族から選ばれる少な
くとも一つの元素からなる半導体がp型半導体であり、
注入するイオンがIII 族またはVII 族元素のイオンであ
る請求項6に記載の半導体素子または請求項11に記載
の半導体素子の製造方法。
17. A semiconductor comprising at least one element selected from the group II or the elements capable of taking divalence and at least one element selected from the group VI is a p-type semiconductor,
The method for producing a semiconductor device according to claim 6 or a semiconductor device according to claim 11, wherein the implanted ions are ions of a group III or group VII element.
【請求項18】 イオンの加速電圧が10keV以上で
かつ1000keV以下である請求項11に記載の半導
体素子の製造方法。
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the acceleration voltage of the ions is 10 keV or more and 1000 keV or less.
【請求項19】 注入するイオンが窒素イオンであり、
イオンの加速電圧が10keV以上でかつ1000ke
V以下であり、イオンを注入する部分のII族または2価
を取り得る元素から選ばれる少なくとも一つの元素と、
VI族から選ばれる少なくとも一つの元素からなる半導体
がn型半導体である請求項12に記載の半導体素子の製
造方法。
19. The implanted ions are nitrogen ions,
Ion acceleration voltage is 10 keV or more and 1000 keV
At least one element selected from the group II or the elements capable of taking divalence, which is V or less,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the semiconductor made of at least one element selected from Group VI is an n-type semiconductor.
【請求項20】 真空度が、10-5Torr〜10-9Torrの
範囲である請求項7に記載の半導体素子の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the degree of vacuum is in the range of 10 −5 Torr to 10 −9 Torr.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1154833A (en) * 1997-08-06 1999-02-26 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor laser device
JP2016013627A (en) * 2014-07-01 2016-01-28 セイコーエプソン株式会社 Liquid discharge device

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JPH1154833A (en) * 1997-08-06 1999-02-26 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor laser device
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