JPH11243252A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高濃度ｐ型コンタクト層からドーパント元素で
あるＺｎが活性層近傍まで拡散することによる素子の劣
化を防ぎ、信頼性の優れた半導体装置を提供すること。 【解決手段】ｐ電極２１とｐ型ＩｎＰクラッド層１６の
間に、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１８を配置する。この
コンタクト層は、ｐ型のII−VI族化合物半導体であれば
よい。この層のキャリア濃度は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上
の高濃度にドーピングすることができる。さらにｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層１６とｐ型ＺｎＴｅコンタクト層１８の
間にｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ中間層１７を配置してもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特に光伝送装置等に用いられるIII
−Ｖ族化合物半導体からなる半導体装置及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量、高速通信の中心を担っている光
伝送装置の光源として用いられている半導体レーザは、
ＧａＡｓ系やＩｎＰ系のIII−Ｖ族化合物半導体から構
成されている。このIII−Ｖ族化合物半導体からなる半
導体レーザは、第１の伝導型の半導体基板上に形成され
た第１の伝導型のクラッド層と、その上に形成されたレ
ーザ光を発生する活性層と、その上に形成された第２の
伝導型のクラッド層からなる。第１の伝導型の半導体基
板及び第２の伝導型のクラッド層に接触するようにそれ
ぞれの電極が形成され、この電極を介して活性層へ電子
と正孔が注入される。従って、それらを構成する第１及
び第２の伝導型の半導体と各電極との間の接触抵抗を低
減することが、素子の低動作電圧化、高温動作化、長寿
命化を図るうえで重要である。

【０００３】例えば、１．３μｍ帯の波長で動作するＩ
ｎＰ系III−Ｖ族化合物半導体からなる半導体レーザで
は、ｎ型ＩｎＰ基板を用いたときはｐ型ＩｎＰクラッド
層結晶とｐ電極との間、ｐ型ＩｎＰ基板を用いたときは
その基板結晶とｐ電極との間の接触抵抗の低減が課題と
なっている。そのため、例えば、ｎ型ＩｎＰ基板上に形
成されたＩｎＰ系半導体レーザでは、接触抵抗低減の目
的でｐ型ＩｎＰクラッド層結晶とｐ電極との間にコンタ
クト層となる半導体結晶を形成する方法がとられてい
る。このコンタクト層結晶に要求されることは、基板と
の格子不整合が小さいこと、ｐ型ドーピング濃度が高い
こと及び正孔の注入に対して価電子帯に障壁を形成しな
いことが重要である。

【０００４】上記要求を満たすために、例えば、１９９
４年電子情報通信学会秋季大会講演集第３０２頁には、
ｐ型ＩｎＰクラッド層結晶とｐ電極との間に、高濃度に
ドーピングされたｐ型ＩｎＧａＡｓ結晶をコンタクト層
として形成することが報告されている。さらに、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層とｐ型ＩｎＰクラッド層のヘテ
ロ接合においては、そのバンドギャップ差が大きいた
め、これらの間にバンドギャップが両者の中間の値を持
つｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を挿入する場合もある。これら
の方式により作製したレーザ構造の一例を図５に示す。

【０００５】ｎ型（１００）ＩｎＰ基板５１上に、ｎ型
ＩｎＰクラッド層（厚さ０．５μｍ）５２、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ下側光ガイド層（組成波長１．１０μｍ、厚さ
０．１μｍ）５３、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．４５
μｍ、６ｎｍ厚）を井戸層としＩｎＧａＡｓＰ（組成波
長１．１０μｍ、１０ｎｍ厚）を障壁層とする５周期の
歪多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層５４、ＩｎＧａＡｓＰ
上側光ガイド層（組成波長１．１０μｍ、厚さ０．１μ
ｍ）５５、ｐ型ＩｎＰクラッド層（厚さ１．５μｍ）５
６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ中間層（厚さ０．２μｍ）５
７、高濃度ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（厚さ０．２
μｍ）５８が順次形成されており、この高濃度ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層５８に接してｐ電極６１が設置さ
れている。

【０００６】このｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５８に
おけるｐ型ＩｎＧａＡｓ結晶は、例えば亜鉛（Ｚｎ）を
ドーパント元素としてキャリア濃度１×１０¹⁹ｃｍ^-3以
上にドーピングされており、その成長温度は５００℃以
上の高温である。このようなｐ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層を挿入することにより、ｐ電極との接触抵抗は１×
１０^-6Ω/ｃｍ²程度の低いものが得られている。

【０００７】一方ｐ型ＩｎＰ層クラッド層５６は、同様
にＺｎをドーパント元素としているが、そのキャリア濃
度は通常１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下である。さらに活性層５
４においては、通常アンドープの結晶を用いている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来構造の半導体レーザ素子においては、５００℃以上
の高温におけるｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層結晶の成
長中に、ＩｎＧａＡｓ層中のドーパント元素であるＺｎ
が、ｐ型ＩｎＰクラッド層、さらにはその下の活性層へ
と拡散することが報告されている。活性層近傍までドー
パント元素であるＺｎが拡散した場合には、半導体レー
ザ素子の動作中に閾値電流の増加が確認され、素子の信
頼性に悪影響を及ぼすことになる。このＺｎ元素の活性
層近傍への拡散の度合は、ＩｎＧａＡｓ層のドーピング
濃度とその成長温度に依存する。従って、ｐ型電極との
接触抵抗を低減するためにＩｎＧａＡｓ層のドーピング
濃度を増加するほど、また、結晶性を向上させるために
ＩｎＧａＡｓ層の成長温度を高くするほど、Ｚｎ元素の
活性層近傍への拡散が増加することになる。

【０００９】このため、これまでにｐ型ＩｎＧａＡｓ層
のドーパント元素として拡散定数がＺｎよりも小さな炭
素（Ｃ）を用いる方法、あるいはＩｎＧａＡｓ層の成長
温度を低下させる方法が報告されている。しかし、前者
の方法においては、そのドーピング濃度を１×１０¹⁹ｃ
ｍ^-3以上に増加させることが難しいため、電極との間の
接触抵抗を十分に低減することが困難であり、素子の動
作電圧が高くなるといった問題があった。また、後者の
方法においては成長温度を５００℃以下に低下させると
ＩｎＧａＡｓ層の結晶性が低下し、素子の特性が劣化す
ることが問題となっていた。

【００１０】本発明の第１の目的は、半導体装置のｐ電
極とｐ型結晶の間に新規なコンタクト層を導入すること
により、信頼性の高い半導体装置を提供することにあ
る。本発明の第２の目的は、そのような半導体装置を容
易に製造することのできる半導体装置の製造方法を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の半導体装置は、ｐ電極とｐ型III−
Ｖ族化合物半導体層又はｐ型III−Ｖ族化合物半導体基
板との間に、ｐ型のII−VI族化合物半導体層を配置する
ようにしたものである。

【００１２】このｐ型のII−VI族化合物半導体層は、Ｚ
ｎ及びＴｅからなる群から選ばれた少なくとも一つの元
素を含むII−VI族化合物半導体からなることが好まし
い。この層のキャリア濃度は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上、
１×１０²⁰ｃｍ^-3以下であることが好ましく、１×１０
¹⁹ｃｍ^-3以上、１×１０²⁰ｃｍ^-3以下であることがより
好ましい。

【００１３】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、ｐ型III−Ｖ族化合
物半導体層又はｐ型III−Ｖ族化合物半導体基板の上に
ｐ電極を形成する工程の前に、ｐ型のII−VI族化合物半
導体層を形成し、その上にｐ電極を形成するようにした
ものである。このｐ型のII−VI族化合物半導体層は、２
００℃から４５０℃の温度で成長させることが好まし
い。

【００１４】以下、ｎ型ＩｎＰ基板上に形成されたＩｎ
Ｐ系III−Ｖ族化合物半導体の半導体レーザを例に説明
する。II−VI族化合物半導体の一つであるＺｎＴｅは、
分子線エピタキシー法や有機金属気相成長法を用いるこ
とにより、２００℃以上、４５０℃以下の基板温度で良
好な単結晶薄膜を形成することができる。ここで、III
−Ｖ族化合物半導体レーザのコンタクト層にII−VI族化
合物半導体を用いた場合、Ｚｎがその主構成元素である
ことから、ＩｎＰクラッド層中へのＺｎの拡散が懸念さ
れる。しかし、II−VI族化合物半導体の成長温度が４５
０℃以下の低温であることから、III−Ｖ族化合物半導
体上への成長の際に、互いの構成元素の相互拡散は発生
しないのでＺｎの拡散は問題にならない。また、II−VI
族化合物半導体は成長温度が２００℃以上４５０℃以下
であるため、半導体レーザ素子作製プロセスにおけるア
ニール等の熱サイクルに対しても、その到達最高温度が
この成長温度以下に抑えられていれば、プロセス過程に
おける結晶性の低下や構成元素の拡散といった問題は生
じない。

【００１５】さらに、ＺｎＴｅ層は、窒素（Ｎ）などの
Ｖ族元素又はリチウム（Ｌｉ）等のＩ族元素をドーパン
トとして混入することにより、１×１０¹⁹ｃｍ^-3以上の
高濃度なｐ型結晶を得ることが可能である。

【００１６】また、ＺｎＴｅは、ＩｎＰを基板に用いた
場合、基板との格子不整合が約４％程度と小さく、コン
タクト層として用いるような厚さ０．５μｍ以下の薄膜
では結晶性の良好なものが得られる。さらに、平均の格
子定数が両者の中間の値である第２のII−VI族化合物半
導体層を挿入してＺｎＴｅコンタクト層とＩｎＰクラッ
ド層との間の格子定数を段階的に変化させることにより
結晶性を改善できる。

【００１７】本発明で採用する上記第１及び第２のII−
VI族化合物半導体層とは、ともにＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ等の
II族元素とＳ、Ｓｅ、Ｔｅ等のVI族元素を１種類ずつ含
めて組成される２元系化合物半導体層及び当該II元素と
当該VI族元素をそれぞれ少なくとも１種類以上含め、か
つ、これらの元素をｎ種類含めて組成されるｎ元系化合
物半導体層（ただし、ｎは３以上の自然数）の群から適
宜選ばれるものである。これらの構造は、１種類の組成
の層で形成しても、又は複数の種類の組成の層を積層し
てもよく、特に限定されるものではない。

【００１８】因みに、上記II−VI族化合物半導体層を、
所定の組成を有する上述のｎ元系化合物半導体層一層で
形成し、いわゆる混晶半導体層とする代わりに、組成の
異なる上記２元系化合物半導体層をそれぞれ所定の膜厚
で周期的に積層して形成し、いわゆる超格子半導体層と
し、かつ、当該超格子構造全域の巨視的な組成を上記混
晶半導体層の組成と等価に設定する例では、巨視的な観
点で当該混晶半導体層で得られるIII−Ｖ族化合物半導
体層との格子整合性を損なわず、かつ、当該混晶半導体
組成で得られない所望の禁制帯幅を当該II−VI族化合物
半導体層付与できることが特開昭６３−２３６３８７号
公報に教示されている。この例に限らず、本発明が実施
される半導体装置の仕様に応じて上記II−VI族化合物半
導体層を超格子構造（超格子半導体層）としてもよく、
これを構成する２種類以上の組成の異なる半導体層にｎ
元系化合物半導体層を含めることも、当該半導体層のそ
れぞれの格子定数を違えて歪み超格子構造とすること
も、これらの超格子構造を少なくとも一層のバルク半導
体層と組み合わせることも、本発明の実施を阻むもので
はない。

【００１９】また、ＺｎＴｅコンタクト層とＩｎＰクラ
ッド層との間の価電子帯バンド構造は、正孔の注入に対
して障壁を形成するが、これは、平均のバンドギャップ
が両者の中間の値である第２のII−VI族化合物半導体層
を挿入して価電子帯を段階的に接続することにより低減
できる。

【００２０】一方、このｐ型ＺｎＴｅコンタクト層に対
して、例えばＮｉ系の電極を用いることにより１×１０
^-6Ω／ｃｍ²程度の小さな接触抵抗が得られる。このた
め、ＺｎＴｅコンタクト層を用いた場合にも、従来のＩ
ｎＧａＡｓ系コンタクト層に対して遜色ない電極特性が
得られる。このｐ型コンタクト層としては、ＺｎＴｅに
限らず、Ｚｎ及びＴｅの内の少なくとも一つの元素を含
むII−VI族化合物半導体であれば同様の効果が得られ
る。

【００２１】以上、ここではＩｎＰ系III−Ｖ族化合物
半導体からなる半導体レーザに関する場合について説明
したが、ＧａＡｓ系等他のIII−Ｖ族化合物半導体から
なる半導体レーザについても、II−VI族化合物半導体を
コンタクト層として挿入することにより同様の効果が得
られる。また、本発明の効果は、半導体レーザに限定さ
れるものではなく、電子デバイスを含むあらゆるIII−
Ｖ族化合物半導体からなる半導体装置においても有効で
ある。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。 〈実施例１〉本発明の製造方法によりリッジ導波路型半
導体レーザを作製した。図１は、その主な作製工程を示
す図である。有機金属気相成長法により、ｎ型（１０
０）ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ
０．５μｍ）１２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層
（組成波長１．１０μｍ、厚さ０．１μｍ）１３、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（組成波長１．４５μｍ、６ｎｍ厚）を井戸
層としＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１０μｍ、１０ｎ
ｍ厚）を障壁層とする５周期の歪多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層１４、ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層（組成
波長１．１０μｍ、厚さ０．１μｍ）１５、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層（厚さ１．５μｍ、キャリア濃度７×１０¹⁷
ｃｍ^-3）１６を順次形成する。基板温度は６００℃であ
り、ｐ型のドーパント元素にはＺｎを用いる。原料とし
ては、トリメチルインジウム、トリエチルガリウム、ア
ルシン、フォスフィン及びジメチル亜鉛を用いた。

【００２３】この後、基板温度を４００℃まで下げ、ｐ
型ＩｎＰクラッド層１６上に、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト
層（厚さ０．２μｍ）１８を形成する。図１（ａ）は、
このときの断面図である。ここで、ｐ型ドーパント元素
はＮであり、キャリア濃度は５×１０¹⁹ｃｍ^-3である。
原料としては、ジメチル亜鉛、ジメチルテルル、ジエチ
ルアミンを用いた。

【００２４】ここで、この構造における結晶中のＺｎ濃
度を二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により測定した結
果を図２に示す。比較のために、図５に示した従来のＩ
ｎＧａＡｓコンタクト層を用いた積層構造の分析結果に
ついても図中に示す。本実施例では、ｐ型ＺｎＴｅコン
タクト層１８を、従来例では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層５８、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ中間層５７をエッチン
グにより除去した後、いずれもｐ型ＩｎＰクラッド層１
６、５６から分析を行った。実施例１のＺｎＴｅコンタ
クト層を用いた試料では、ｐ型ＩｎＰクラッド層１６中
でのＺｎ濃度は７×１０¹⁷ｃｍ^-3となっており、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光ガイド層１５及びＭＱＷ活性層１４でのＺｎ
濃度は検出限界以下となっている。一方、従来のＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層を用いた場合には、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層５６中のＺｎ濃度が増加し、さらに、ＩｎＧａＡ
ｓＰ光ガイド層５５、活性層５４へのＺｎの拡散が観測
されている。これは、ＩｎＧａＡｓコンタクト層５７の
成長温度が５００℃以上と高いため、成長中にドーパン
トであるＺｎが活性層方向へ拡散したためと考えられ
る。以上の結果から、本実施例１のＺｎＴｅコンタクト
層を用いることにより活性層へのＺｎ拡散が抑制される
ことが明らかとなった。

【００２５】次に、公知のレーザ作製法を用いて、図１
（ｂ）に示すようなリッジストライプ導波路構造を加工
した後、図１（ｃ）に示すようにＳｉＯ₂膜１９を形成
し、ポリイミドにより電流狭窄部２０を埋込み、Ｎｉ／
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ電極２１及びｎ電極２２を
形成する。これらのプロセスにおいて、素子の加熱温度
は４００℃以下とした。作製したリッジ導波路型レーザ
のリッジ幅は２μｍ、全素子長は４００μｍである。

【００２６】このレーザ素子は、室温、連続条件におい
て、波長１．３μｍで発振し、閾値電流８〜１０ｍＡ、
１０ｍＷ出力時の動作電圧１．３〜１．４Ｖと良好な特
性を示した。また、８５℃の高温動作においても閾値電
流１８〜２２ｍＡが得られた。この素子に、８５℃、１
０ｍＷ、１００時間の通電実験を行った後、室温におけ
る閾値の変化を測定した結果、閾値電流の増加は、０．
２ｍＡ程度であった。また、素子の長期信頼性を８５℃
の高温条件下で評価したところ１０万時間以上の推定寿
命を確認した。

【００２７】一方、図５に示した従来のＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層を用いた半導体レーザの場合には、室温での
閾値電流８〜１０ｍＡ、１０ｍＷ出力時の動作電圧１．
３〜１．４Ｖ、８５℃における閾値電流２５〜３０ｍＡ
であった。さらに、このＩｎＧａＡｓコンタクト層を用
いた素子の場合には、８５℃、１０ｍＷ、１００時間の
通電実験後の閾値電流の増加は３〜５ｍＡ観測され、素
子の推定寿命も５万時間程度であった。

【００２８】〈実施例２〉本発明の製造方法によりリッ
ジ導波路型半導体レーザを作製した。図３は、その素子
断面図である。有機金属気相成長法により、ｎ型（１０
０）ＩｎＰ基板１１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ
０．５μｍ）１２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層
（組成波長１．１０μｍ、厚さ０．１μｍ）１３、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ（組成波長１．４５μｍ、６ｎｍ厚）を井戸
層としＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１０μｍ、１０ｎ
ｍ厚）を障壁層とする５周期のＭＱＷ活性層１４、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ上側光ガイド層（組成波長１．１０μｍ、厚
さ０．１μｍ）１５、ｐ型ＩｎＰクラッド層（厚さ１．
５μｍ、キャリア濃度７×１０¹⁷ｃｍ^-3）１６を順次形
成する。基板温度は６００℃であり、ｐ型のドーパント
元素にはＺｎを用いる。原料としては、トリメチルイン
ジウム、トリエチルガリウム、アルシン、フォスフィン
及びジメチル亜鉛を用いた。

【００２９】この後、基板温度を３５０℃まで下げ、ｐ
型ＩｎＰクラッド層１６上に、ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ
超格子（各１０ｎｍ厚、１０周期）からなる中間層（厚
さ０．２μｍ）１７、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層（厚さ
０．２μｍ、キャリア濃度５×１０¹⁹ｃｍ^-3）１８を形
成する。ここで、ｐ型ドーパント元素はＮである。原料
としては、ジメチル亜鉛、ジメチルセレン、ジメチルテ
ルル、ジエチルアミンを用いた。

【００３０】この構造における結晶中のＺｎ濃度を二次
イオン質量分析（ＳＩＭＳ）により測定した結果は、図
２に示す実施例１の場合とほぼ同様であり、本実施例２
のｐ型ＺｎＴｅコンタクト層とｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ
超格子中間層を用いた場合にも活性層へのＺｎ拡散が抑
制されることが明らかとなった。

【００３１】次に、公知のレーザ作製法を用いて、リッ
ジストライプ導波路構造を加工した後、ＳｉＯ₂膜１９
を形成し、ポリイミドにより電流狭窄部２０を埋込み、
Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ電極２１及びｎ電極
２２を形成する。これらのプロセスにおいて、素子の加
熱温度は３５０℃以下とした。作製したリッジ導波路型
レーザのリッジ幅は２μｍ、全素子長は４００μｍであ
る。

【００３２】このレーザ素子は、室温、連続条件におい
て、波長１．３μｍで発振し、閾値電流８〜１０ｍＡ、
１０ｍＷ出力時の動作電圧１．２〜１．３Ｖと良好な特
性を示した。また、８５℃の高温動作においても閾値１
８〜２２ｍＡが得られた。この素子に、８５℃、１０ｍ
Ｗ、１００時間の通電実験を行った後、室温における閾
値の変化を測定した結果、閾値電流の増加は、０．２ｍ
Ａ程度であった。また、素子の長期信頼性を８５℃の高
温条件下で評価したところ１０万時間以上の推定寿命を
確認した。

【００３３】本実施例２の素子では、実施例１の素子に
比べ、室温における動作電圧が低減しているが、これは
ＺｎＴｅコンタクト層１８とＩｎＰクラッド層１６の間
の価電子帯の障壁がＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子中間層１
７の挿入により段階的に接続された効果によるものであ
る。また、ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子中間層に代え
て、厚さ０．２μｍのｐ型ＺｎＳｅ_0.5Ｔｅ_0.5混晶層を
用いた場合にも、同様のレーザ特性及び信頼性が確認さ
れた。

【００３４】〈実施例３〉本発明の製造方法によりリッ
ジ導波路型半導体レーザを作製した。図４は、その素子
断面図である。有機金属気相成長法により、ｐ型（１０
０）ＩｎＰ基板３１上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層（厚さ
０．５μｍ）３２、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層（組
成波長１．１０μｍ、厚さ０．１μｍ）３３、ＩｎＧａ
ＡｓＰ（組成波長１．４５μｍ、６ｎｍ厚）を井戸層と
しＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１０μｍ、１０ｎｍ
厚）を障壁層とする５周期のＭＱＷ活性層３４、ＩｎＧ
ａＡｓＰ上側光ガイド層（組成波長１．１０μｍ、厚さ
０．１μｍ）３５、ｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ１．５
μｍ）３６、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３７を順
次形成する。この後、公知のレーザ作製法を用いて、リ
ッジストライプ導波路構造を加工する。

【００３５】次に、ｐ型（１００）ＩｎＰ基板３１を１
００μｍの厚さまで研磨した後、裏面に、基板温度３５
０℃にて、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層（厚さ０．２μ
ｍ、キャリア濃度５×１０¹⁹ｃｍ^-3）４０を形成する。
さらに、Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ電極４１及
びｎ電極４２を形成する。作製したリッジ導波路型半導
体レーザのリッジ幅は２μｍ、全素子長は４００μｍで
ある。

【００３６】このレーザ素子は、室温、連続条件におい
て、波長１．３μｍで発振し、閾値電流８〜１０ｍＡ、
１０ｍＷ出力時の動作電圧１．３〜１．４Ｖと良好な特
性を示した。一方、従来のｐ型ＩｎＰ基板上に形成した
半導体レーザ素子は、ｐ電極がｐ型ＩｎＰ基板に直接形
成されるため、室温、連続条件における１０ｍＷ出力時
の動作電圧は、１．４〜１．６Ｖであった。また、本実
施例の素子の長期信頼性を８５℃の高温条件下で評価し
たところ、１０万時間以上の推定寿命を確認した。

【００３７】以上の実施例では、ＩｎＰ基板上に形成さ
れた半導体レーザ素子の場合について説明したが、Ｇａ
Ａｓ基板上に形成された半導体レーザ素子の場合につい
ても同様にＺｅＴｅ等のＺｅかＴｅの少なくとも一つの
元素を含むｐ型のII−VI族化合物半導体からなるコンタ
クト層を導入することにより、信頼性を向上させること
ができる。また、本発明は半導体レーザに限らず、多種
の光デバイス、電子デバイスにおいてｐ型半導体結晶に
ｐ電極を形成する場合への応用が可能である。また、上
記半導体レーザを光伝送装置に用いることにより、光伝
送装置の信頼性向上が図れる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、ｐ電極と
ｐ型III−Ｖ族化合物半導体との間にｐ型のII−VI族化
合物半導体からなるコンタクト層を設けることにより、
Ｚｎの異常拡散によるデバイス特性劣化の小さな信頼性
の高い半導体レーザを実現できる。さらに、本発明の半
導体装置の製造方法によれば、上記コンタクト層を４５
０℃以下の基板温度で形成することにより、容易に信頼
性の高い半導体装置を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の素子構造及びその作製
工程を説明するための図である。

【図２】二次イオン質量分析法により測定した本発明及
び従来の構造の素子中のＺｎ濃度プロファイルを示す図
である。

【図３】本発明の第２の実施例の半導体レーザの断面図
である。

【図４】本発明の第３の実施例の半導体レーザの断面図
である。

【図５】従来の半導体レーザの断面図である。

【符号の説明】

１１…ｎ型（１００）ＩｎＰ基板 １２…ｎ型ＩｎＰクラッド層 １３…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層 １４…歪多重量子井戸活性層 １５…ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層 １６…ｐ型ＩｎＰクラッド層 １７…ｐ型ＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子中間層 １８…ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層 １９…ＳｉＯ₂膜 ２０…ポリイミド電流狭窄層 ２１…ｐ電極 ２２…ｎ電極 ３１…ｐ型（１００）ＩｎＰ基板 ３２…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３３…ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層 ３４…歪多重量子井戸活性層 ３５…ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層 ３６…ｎ型ＩｎＰクラッド層 ３７…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ３８…ＳｉＯ₂膜 ３９…ポリイミド電流狭窄層 ４０…ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層 ４１…ｐ電極 ４２…ｎ電極 ５１…ｎ型（１００）ＩｎＰ基板 ５２…ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５３…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層 ５４…歪多重量子井戸活性層 ５５…ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層 ５６…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ５７…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ中間層 ５８…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ５９…ＳｉＯ₂膜 ６０…ポリイミド電流狭窄層 ６１…ｐ電極 ６２…ｎ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 雅博 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐藤 宏 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に配置されたIII−Ｖ族化合
   物半導体多層構造からなる半導体装置において、ｐ電極
   とｐ型III−Ｖ族化合物半導体層又はｐ型III−Ｖ族化合
   物半導体基板との間に、ｐ型のII−VI族化合物半導体層
   が配置されたことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】上記ｐ型のII−VI族化合物半導体層は、Ｚ
   ｎ及びＴｅからなる群から選ばれた少なくとも一つの元
   素を含むII−VI族化合物半導体からなることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】上記ｐ型のII−VI族化合物半導体層のキャ
   リア濃度は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上、１×１０²⁰ｃｍ^-3
   以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導
   体装置。
4. 【請求項４】上記ｐ型のII−VI族化合物半導体層のキャ
   リア濃度は、１×１０¹⁹ｃｍ^-3以上、１×１０²⁰ｃｍ^-3
   以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の半導
   体装置。
5. 【請求項５】上記ｐ型のII−VI族化合物半導体と、上記
   ｐ型III−Ｖ族化合物半導体層又は上記ｐ型半導体基板
   との間に、平均の格子定数及び平均のバンドギャップが
   両者の中間の値である第２のII−VI族化合物半導体層が
   配置されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか
   一に記載の半導体装置。
6. 【請求項６】上記第２のII−VI族化合物半導体層は、II
   −VI族化合物半導体超格子層からなることを特徴とする
   請求項５記載の半導体装置。
7. 【請求項７】半導体基板上に、III−Ｖ族化合物半導体
   の多層構造を形成する半導体装置の製造方法において、
   ｐ型III−Ｖ族化合物半導体層又はｐ型III−Ｖ族化合物
   半導体基板の上にｐ電極を形成する工程の前に、ｐ型の
   II−VI族化合物半導体層を形成することを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】上記ｐ型のII−VI族化合物半導体層の形成
   は、２００℃から４５０℃の範囲の温度で行われること
   を特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。