JPH1140887A - 窒化ガリウム系用低電圧降下電気接点 - Google Patents
窒化ガリウム系用低電圧降下電気接点Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来技術では、窒化ガリウム材料等の半導体デ
バイスにおいて、窒化ガリウム材料と金属との間の仕事
関数の差が大きいこと、窒化ガリウム材料で確実に達成
し得る活性化アクセプタ不純物の最大含量は、1017-10
18 原子／cm3の間であることのために、低接触抵抗と低
電圧降下とを示すp-接点を得ることは困難であった。 【解決手段】本願発明の電気接点は、p-形窒化ガリウム
材料の層、金属層、及びその半導体層と金属層の間に挟
まれた中間層から成る。中間層の材料は、p-形窒化ガリ
ウム材料の高バンドギャップエネルギーより低い、高バ
ンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体であ
る。
バイスにおいて、窒化ガリウム材料と金属との間の仕事
関数の差が大きいこと、窒化ガリウム材料で確実に達成
し得る活性化アクセプタ不純物の最大含量は、1017-10
18 原子／cm3の間であることのために、低接触抵抗と低
電圧降下とを示すp-接点を得ることは困難であった。 【解決手段】本願発明の電気接点は、p-形窒化ガリウム
材料の層、金属層、及びその半導体層と金属層の間に挟
まれた中間層から成る。中間層の材料は、p-形窒化ガリ
ウム材料の高バンドギャップエネルギーより低い、高バ
ンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、AL、Inを含む窒
化ガリウム材料に対する電気接点に関し、より詳細に
は、青色発光レーザのような半導体デバイスのp-形窒化
ガリウムに電気的接続を実行するのに適している電気接
点に関する。
化ガリウム材料に対する電気接点に関し、より詳細に
は、青色発光レーザのような半導体デバイスのp-形窒化
ガリウムに電気的接続を実行するのに適している電気接
点に関する。
【０００２】
【発明の背景】窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム
ガリウム(AlGaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)及び
窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)のよう
な半導体材料は、多くの各種半導体デバイスに使われて
いる。特に、前述の半導体材料は、トランジスタ類と、
赤色から紫外までの波長範囲の光を放射するよう構成さ
れた垂直共振型面発光レーザ類(VCSEL)、端面発光レー
ザ類、及び発光ダイオード類(LED)に使われる。以下の
説明において、用語"窒化ガリウム材料"は、上述の半導
体材料の何れかを指すものと解釈する。
ガリウム(AlGaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)及び
窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN)のよう
な半導体材料は、多くの各種半導体デバイスに使われて
いる。特に、前述の半導体材料は、トランジスタ類と、
赤色から紫外までの波長範囲の光を放射するよう構成さ
れた垂直共振型面発光レーザ類(VCSEL)、端面発光レー
ザ類、及び発光ダイオード類(LED)に使われる。以下の
説明において、用語"窒化ガリウム材料"は、上述の半導
体材料の何れかを指すものと解釈する。
【０００３】窒化ガリウム材料から作られた半導体デバ
イスは、通常、１つ以上の電気接点を備えており、ボン
ディングワイヤを介して受ける電流は、窒化ガリウム材
料のバルク中を伝導できるよう、その電気接点を通して
窒化ガリウム材料の全表面に分配される。半導体デバイ
スの発熱を最少にするには、電気接点の電気抵抗、及び
p-接点両端の電圧降下を最少にする必要がある。
イスは、通常、１つ以上の電気接点を備えており、ボン
ディングワイヤを介して受ける電流は、窒化ガリウム材
料のバルク中を伝導できるよう、その電気接点を通して
窒化ガリウム材料の全表面に分配される。半導体デバイ
スの発熱を最少にするには、電気接点の電気抵抗、及び
p-接点両端の電圧降下を最少にする必要がある。
【０００４】窒化ガリウム材料に設けられる電気接点に
は、ドナ不純物をドープした窒化ガリウム材料のn-接
点、及びアクセプタ不純物をドープした窒化ガリウム材
料のp-接点がある。これらの２種類の接点の中、低接触
抵抗と低電圧降下とを示すp-接点を得ることはさらに困
難である。
は、ドナ不純物をドープした窒化ガリウム材料のn-接
点、及びアクセプタ不純物をドープした窒化ガリウム材
料のp-接点がある。これらの２種類の接点の中、低接触
抵抗と低電圧降下とを示すp-接点を得ることはさらに困
難である。
【０００５】窒化ガリウム材料を使う従来の半導体デバ
イスは、伝導性金属をp-形窒化ガリウム材料の表面上に
直接堆積させることによりp-接点を形成する。例えば、
そのような従来型のデバイスでは、チタン、ニッケル、
パラジウムのような金属の薄層をp-形窒化ガリウム材料
の表面上に直接堆積させることができる。次いで、さら
に厚めの金の層を金属の薄層上に堆積させる。白金の薄
い中間層を金属の薄層と厚めの金の層の間に挟むことも
ある。
イスは、伝導性金属をp-形窒化ガリウム材料の表面上に
直接堆積させることによりp-接点を形成する。例えば、
そのような従来型のデバイスでは、チタン、ニッケル、
パラジウムのような金属の薄層をp-形窒化ガリウム材料
の表面上に直接堆積させることができる。次いで、さら
に厚めの金の層を金属の薄層上に堆積させる。白金の薄
い中間層を金属の薄層と厚めの金の層の間に挟むことも
ある。
【０００６】２つの主な作用のため、従来型のp-接点
は、上述の所望の電気特性を示し得ない。第一に、窒化
ガリウム材料と金属との間の仕事関数の差が大きいた
め、窒化ガリウム材料と金属間に高い電位障壁(potenti
al barrier)が形成されることである。窒化ガリウムに
ついては、電位障壁は、典型的には、約3.4Vである。第
二に、現在、窒化ガリウム材料で確実に達成し得る活性
化アクセプタ不純物の最大含量は、1017-1018 原子／cm
3の間であることである。このため、10-1-10-2 ohm.cm2
の範囲の接触抵抗率をもったp-形窒化ガリウムとなる。
この活性化アクセプタ不純物の最大含量は、10-4-10-5
ohm.cm2の範囲の接触抵抗率を与えるものより少なくと
も一桁低い。10-4-10-5 ohm.cm2の範囲の接触抵抗率
は、p-接点が許容し得るほど低い電気抵抗を有するため
には望ましいものである。
は、上述の所望の電気特性を示し得ない。第一に、窒化
ガリウム材料と金属との間の仕事関数の差が大きいた
め、窒化ガリウム材料と金属間に高い電位障壁(potenti
al barrier)が形成されることである。窒化ガリウムに
ついては、電位障壁は、典型的には、約3.4Vである。第
二に、現在、窒化ガリウム材料で確実に達成し得る活性
化アクセプタ不純物の最大含量は、1017-1018 原子／cm
3の間であることである。このため、10-1-10-2 ohm.cm2
の範囲の接触抵抗率をもったp-形窒化ガリウムとなる。
この活性化アクセプタ不純物の最大含量は、10-4-10-5
ohm.cm2の範囲の接触抵抗率を与えるものより少なくと
も一桁低い。10-4-10-5 ohm.cm2の範囲の接触抵抗率
は、p-接点が許容し得るほど低い電気抵抗を有するため
には望ましいものである。
【０００７】窒化ガリウム材料で達成し得る活性化アク
セプタ（p-形）不純物の濃度が低いということは、窒化
ガリウム材料と金属層間の高い電位障壁とともに特に問
題となるものである、何故なら、そのために、金属層と
窒化ガリウム材料間の界面から窒化ガリウム材料中に延
びる広い空乏領域が招来されるからである。
セプタ（p-形）不純物の濃度が低いということは、窒化
ガリウム材料と金属層間の高い電位障壁とともに特に問
題となるものである、何故なら、そのために、金属層と
窒化ガリウム材料間の界面から窒化ガリウム材料中に延
びる広い空乏領域が招来されるからである。
【０００８】さらに、実際のデバイスでは、空乏ゾーン
は、電位障壁と窒化ガリウム材料における活性化アクセ
プタ不純物の含量から予測されるものより広い。これ
は、金属接点の隣の窒化ガリウム材料における活性化ア
クセプタ不純物の有効含量が同じようにドープしたバル
ク材料におけるより低いからである。p-接点の金属ー窒
化ガリウム材料の界面では、金属は、一般に、窒化ガリ
ウム材料の窒素と反応して窒化金属を形成する。このた
め、窒化ガリウム材料から窒素原子が除かれ、窒化ガリ
ウム材料に窒素の空孔が残される。窒素の空孔は、窒化
ガリウム材料における隣接のアクセプタ部位を中和し且
つ活性化アクセプタ不純物の有効濃度を低下させるドナ
部位として作用する。
は、電位障壁と窒化ガリウム材料における活性化アクセ
プタ不純物の含量から予測されるものより広い。これ
は、金属接点の隣の窒化ガリウム材料における活性化ア
クセプタ不純物の有効含量が同じようにドープしたバル
ク材料におけるより低いからである。p-接点の金属ー窒
化ガリウム材料の界面では、金属は、一般に、窒化ガリ
ウム材料の窒素と反応して窒化金属を形成する。このた
め、窒化ガリウム材料から窒素原子が除かれ、窒化ガリ
ウム材料に窒素の空孔が残される。窒素の空孔は、窒化
ガリウム材料における隣接のアクセプタ部位を中和し且
つ活性化アクセプタ不純物の有効濃度を低下させるドナ
部位として作用する。
【０００９】窒化ガリウム材料を使用する従来型の発光
デバイスの両端の電圧降下は、典型的には、5-7ボルト
の範囲にある。この電圧降下の中、約3ボルトだけがデ
バイスのダイオード電圧によるものと考えられる。残り
の電圧降下のほとんどは、p-接点の電圧降下による。
デバイスの両端の電圧降下は、典型的には、5-7ボルト
の範囲にある。この電圧降下の中、約3ボルトだけがデ
バイスのダイオード電圧によるものと考えられる。残り
の電圧降下のほとんどは、p-接点の電圧降下による。
【００１０】既知p-接点の不利を被らない窒化ガリウム
材料用のp-接点は、該p-接点がそのような接点を採用し
ている半導体デバイスの熱損失を減ずるであろうという
理由から、望ましい。特に、発光デバイスのような、窒
化ガリウム材料から成る半導体デバイスに窒化ガリウム
材料のダイオード電圧に近い順方向の電圧降下を起こさ
せ得るであろうp-接点は望ましいものである。
材料用のp-接点は、該p-接点がそのような接点を採用し
ている半導体デバイスの熱損失を減ずるであろうという
理由から、望ましい。特に、発光デバイスのような、窒
化ガリウム材料から成る半導体デバイスに窒化ガリウム
材料のダイオード電圧に近い順方向の電圧降下を起こさ
せ得るであろうp-接点は望ましいものである。
【００１１】
【発明の概要】本願発明は、半導体デバイスのための電
気接点を提供するものである。該電気接点は、p-形窒化
ガリウム材料の層、金属層、及びその半導体層と金属層
の間に挟まれた中間層から成る。中間層は、窒化ガリウ
ム材料及び金属とは異なる材料の層である。
気接点を提供するものである。該電気接点は、p-形窒化
ガリウム材料の層、金属層、及びその半導体層と金属層
の間に挟まれた中間層から成る。中間層は、窒化ガリウ
ム材料及び金属とは異なる材料の層である。
【００１２】中間層の材料は、p-形窒化ガリウム材料の
それより低い、高バンドギャップエネルギーを有するII
I-V族半導体であってよい。あるいは、中間層は、種々
のIII-V族半導体の層を含んでもよい。種々のIII-V族半
導体の層は、それらのバンドギャップエネルギーの順に
配置し、最高のバンドギャップエネルギーを有するIII-
V族半導体をp-形窒化ガリウム材料の層の隣りに、そし
て最低のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半
導体を金属層の隣りにくるようにする。
それより低い、高バンドギャップエネルギーを有するII
I-V族半導体であってよい。あるいは、中間層は、種々
のIII-V族半導体の層を含んでもよい。種々のIII-V族半
導体の層は、それらのバンドギャップエネルギーの順に
配置し、最高のバンドギャップエネルギーを有するIII-
V族半導体をp-形窒化ガリウム材料の層の隣りに、そし
て最低のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半
導体を金属層の隣りにくるようにする。
【００１３】さらに別の代替として、中間層の材料は窒
化金属でもよい。
化金属でもよい。
【００１４】本願発明はまた、半導体デバイスのための
別の電気接点も提供する。該電気接点は、ドープした窒
化ガリウム材料の層、金属層、及びそのドープ半導体層
と金属層の間に挟まれた中間層から成る。中間層は、窒
素原子のモル比(1-x)が少なくとも１つの他のV族元素の
原子のモル比xで置き換えられる窒化ガリウム材料であ
る。中間層のモル比xは、ドープした窒化ガリウム材料
の隣でゼロに近く、且つ金属層の隣で実質的にゼロより
大きい。金属層の隣の中間層のモル比xは、好適には、1
エレクトロンボルト未満のバンドギャップエネルギーを
もたらす値である。
別の電気接点も提供する。該電気接点は、ドープした窒
化ガリウム材料の層、金属層、及びそのドープ半導体層
と金属層の間に挟まれた中間層から成る。中間層は、窒
素原子のモル比(1-x)が少なくとも１つの他のV族元素の
原子のモル比xで置き換えられる窒化ガリウム材料であ
る。中間層のモル比xは、ドープした窒化ガリウム材料
の隣でゼロに近く、且つ金属層の隣で実質的にゼロより
大きい。金属層の隣の中間層のモル比xは、好適には、1
エレクトロンボルト未満のバンドギャップエネルギーを
もたらす値である。
【００１５】最後に、本願発明は、p-形窒化ガリウム材
料に対する電気接点の抵抗率及びその両端の電圧降下を
減ずる方法を提供するものである。同方法では、窒化ガ
リウム材料と金属層を含むp-接点が与えられ、且つ窒化
ガリウム材料の層と金属層の間に中間層を挟み込む。中
間層は、その窒化ガリウム材料及び金属とは異なる材料
の層である。
料に対する電気接点の抵抗率及びその両端の電圧降下を
減ずる方法を提供するものである。同方法では、窒化ガ
リウム材料と金属層を含むp-接点が与えられ、且つ窒化
ガリウム材料の層と金属層の間に中間層を挟み込む。中
間層は、その窒化ガリウム材料及び金属とは異なる材料
の層である。
【００１６】中間層は、材料の単層であってよい。中間
層の材料は、窒化ガリウム材料のそれより低い、高バン
ドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体であって
よい。あるいは、中間層の材料は窒化金属でもよい。
層の材料は、窒化ガリウム材料のそれより低い、高バン
ドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体であって
よい。あるいは、中間層の材料は窒化金属でもよい。
【００１７】あるいは、中間層は、p-形窒化ガリウム材
料と金属層の間に種々のIII-V族半導体の層を配置する
ことにより形成してもよい。種々のIII-V族半導体の層
は、それらのバンドギャップエネルギーの順に配置し、
最高のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導
体をp-形窒化ガリウム材料の層の隣りに、そして最低の
バンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体を金
属層の隣りにくるようにする。
料と金属層の間に種々のIII-V族半導体の層を配置する
ことにより形成してもよい。種々のIII-V族半導体の層
は、それらのバンドギャップエネルギーの順に配置し、
最高のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導
体をp-形窒化ガリウム材料の層の隣りに、そして最低の
バンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体を金
属層の隣りにくるようにする。
【００１８】さらに別の代替として、中間層を挟み込む
ステップは、窒素原子のモル比(1-x)が少なくとも１つ
の他のV族元素の原子のモル比xで置き換えられた窒化ガ
リウムの層を中間層としてp-形窒化ガリウム材料の上に
成長させるステップを包含してもよい。中間層が所望の
厚さに向かって厚さが増すにつれモル比xを増やし且つ
モル比(1-x)を減らす。その後、中間層の上に金属層を
堆積させる。
ステップは、窒素原子のモル比(1-x)が少なくとも１つ
の他のV族元素の原子のモル比xで置き換えられた窒化ガ
リウムの層を中間層としてp-形窒化ガリウム材料の上に
成長させるステップを包含してもよい。中間層が所望の
厚さに向かって厚さが増すにつれモル比xを増やし且つ
モル比(1-x)を減らす。その後、中間層の上に金属層を
堆積させる。
【００１９】 〔発明の詳細な説明〕図１は、窒化ガリウム材料を使っ
て作られ且つ本願発明によるp-接点の第一実施例を組み
込んだ半導体デバイスの一例としてのVCSEL 100を示す
断面図である。本願発明によるp-接点の適用は、VCSEL
類に限定されるものではなく、p-形窒化ガリウム材料を
用いる任意の半導体デバイスを含んでよい。上文で言及
したように、用語"窒化ガリウム材料"は、窒化ガリウム
と、ガリウム原子の一部がアルミニウム原子、インジウ
ム原子、もしくはアルミニウム又はインジウム原子で置
き換えられ終わった窒化ガリウムとを包含する。
て作られ且つ本願発明によるp-接点の第一実施例を組み
込んだ半導体デバイスの一例としてのVCSEL 100を示す
断面図である。本願発明によるp-接点の適用は、VCSEL
類に限定されるものではなく、p-形窒化ガリウム材料を
用いる任意の半導体デバイスを含んでよい。上文で言及
したように、用語"窒化ガリウム材料"は、窒化ガリウム
と、ガリウム原子の一部がアルミニウム原子、インジウ
ム原子、もしくはアルミニウム又はインジウム原子で置
き換えられ終わった窒化ガリウムとを包含する。
【００２０】VCSEL 100においては、基板102上に堆積さ
せた層103の上に下方ミラー領域104を成長させる。該基
板は、好適には、サファイアである。層103は、N-形窒
化ガリウム材料の層である。下方ミラー領域104上に活
性領域106を成長させる。活性領域は、光発生層108を包
含する。光発生層は、好適には、２つの窒化ガリウム又
は窒化アルミニウムガリウム緩衝領域110及び112の間に
挟まれた窒化インジウムガリウムの量子井戸から成る。
あるいは、光発生層は、バルクの窒化ガリウム又は窒化
インジウムガリウムの層であってもよい。VCSEL 100で
発生される光の波長は、量子井戸の材料もしくはバルク
材料によって決まる。活性領域106の最上面の上に上方
ミラー領域114を成長させる。
せた層103の上に下方ミラー領域104を成長させる。該基
板は、好適には、サファイアである。層103は、N-形窒
化ガリウム材料の層である。下方ミラー領域104上に活
性領域106を成長させる。活性領域は、光発生層108を包
含する。光発生層は、好適には、２つの窒化ガリウム又
は窒化アルミニウムガリウム緩衝領域110及び112の間に
挟まれた窒化インジウムガリウムの量子井戸から成る。
あるいは、光発生層は、バルクの窒化ガリウム又は窒化
インジウムガリウムの層であってもよい。VCSEL 100で
発生される光の波長は、量子井戸の材料もしくはバルク
材料によって決まる。活性領域106の最上面の上に上方
ミラー領域114を成長させる。
【００２１】ミラー領域104と114は共に、窒化アルミニ
ウム又は窒化アルミニウムガリウムと窒化ガリウム又は
窒化アルミニウムガリウムのような窒化ガリウム材料と
の交互のミラー層から構成される。ミラー層が窒化アル
ミニウムガリウムの交互層である時、アルミニウムのモ
ル比は、隣接の層で異なる。各ミラー層は、λn/4の厚
さを有し、ここで、λnは、ミラー層の半導体材料にお
ける光発生層108で発生さ緩衝領域110及び112れる光の
波長である。上方及び下方のミラー領域のミラー層は、
全体として、それぞれ分散型のブラッグ反射器(Bragg r
eflector)を構成する。各分散型ブラッグ反射器は、光
発生層で発生される光の波長で高い反射率をもつ。上方
ミラー領域114を構成するミラー層の例として窒化アル
ミニウムのミラー層116と窒化ガリウム材料のミラー層1
18とを示す。
ウム又は窒化アルミニウムガリウムと窒化ガリウム又は
窒化アルミニウムガリウムのような窒化ガリウム材料と
の交互のミラー層から構成される。ミラー層が窒化アル
ミニウムガリウムの交互層である時、アルミニウムのモ
ル比は、隣接の層で異なる。各ミラー層は、λn/4の厚
さを有し、ここで、λnは、ミラー層の半導体材料にお
ける光発生層108で発生さ緩衝領域110及び112れる光の
波長である。上方及び下方のミラー領域のミラー層は、
全体として、それぞれ分散型のブラッグ反射器(Bragg r
eflector)を構成する。各分散型ブラッグ反射器は、光
発生層で発生される光の波長で高い反射率をもつ。上方
ミラー領域114を構成するミラー層の例として窒化アル
ミニウムのミラー層116と窒化ガリウム材料のミラー層1
18とを示す。
【００２２】上方及び下方ミラー領域104及び114の各々
を、図面を簡略化するためミラー層5層だけの状態で図
１に示す。実際のデバイスでは、ミラー領域は、ミラー
層116と118の対と同様、約5から約30対の間のミラー層
から成る。
を、図面を簡略化するためミラー層5層だけの状態で図
１に示す。実際のデバイスでは、ミラー領域は、ミラー
層116と118の対と同様、約5から約30対の間のミラー層
から成る。
【００２３】ミラー領域104と114は、これらの領域の半
導体材料を適当な不純物でドーピングして電気的に伝導
性にする。図示した例では、下方ミラー領域104の半導
体材料は、（n-形）不純物でドープし、ミラー領域114
の半導体材料は、（p-形）不純物でドープする。光発生
層108の量子井戸は実質的にはドープせず、その結果、
上方ミラー領域、光発生層及び下方ミラー領域は、全体
として、p-i-nダイオードを構成することになる。
導体材料を適当な不純物でドーピングして電気的に伝導
性にする。図示した例では、下方ミラー領域104の半導
体材料は、（n-形）不純物でドープし、ミラー領域114
の半導体材料は、（p-形）不純物でドープする。光発生
層108の量子井戸は実質的にはドープせず、その結果、
上方ミラー領域、光発生層及び下方ミラー領域は、全体
として、p-i-nダイオードを構成することになる。
【００２４】注入ゾーン(implant zone)120は、中央コ
アゾーン122の外側の上方ミラー領域114の電導率を減少
させて、上方ミラー領域中の電流の流れをコアゾーンに
限定する。注入ゾーンはまた、活性領域106中の電流の
流れもコアゾーンと実質的に同一の広がりを有する中央
ゾーンに限定する。注入ゾーンは、上方ミラー領域を形
成した後で、水素イオンのような、適当なイオンが注入
される上方ミラー領域のゾーンである。あるいは、活性
領域106に隣接して上方ミラー領域を構成する１つ以上
のミラー層の周辺ゾーン（図示せず）を酸化して、中央
コアゾーン122を定めてもよい。酸化ゾーンは、伝導率
の低いゾーンであって、注入ゾーン120と同じ効果をも
つ電流限定構造を与えるものである。さらに別の代替と
して、活性領域106に隣接して上方ミラー領域を構成す
る１つ以上のミラー層の周辺ゾーン（図示せず）の伝導
率に対する他の低減法を使って、中央コアゾーンを定め
てもよい。
アゾーン122の外側の上方ミラー領域114の電導率を減少
させて、上方ミラー領域中の電流の流れをコアゾーンに
限定する。注入ゾーンはまた、活性領域106中の電流の
流れもコアゾーンと実質的に同一の広がりを有する中央
ゾーンに限定する。注入ゾーンは、上方ミラー領域を形
成した後で、水素イオンのような、適当なイオンが注入
される上方ミラー領域のゾーンである。あるいは、活性
領域106に隣接して上方ミラー領域を構成する１つ以上
のミラー層の周辺ゾーン（図示せず）を酸化して、中央
コアゾーン122を定めてもよい。酸化ゾーンは、伝導率
の低いゾーンであって、注入ゾーン120と同じ効果をも
つ電流限定構造を与えるものである。さらに別の代替と
して、活性領域106に隣接して上方ミラー領域を構成す
る１つ以上のミラー層の周辺ゾーン（図示せず）の伝導
率に対する他の低減法を使って、中央コアゾーンを定め
てもよい。
【００２５】VCSEL 100は、上方ミラー領域114、活性領
域106及び下方ミラー領域104によって形成されたp-i-n
ダイオード中を順方向に通過する電流に応答して光を放
射する。上方及び下方領域への電気的接続は、それぞれ
の金属層を通して行う。金属層105は、下方ミラー領
域、活性領域及び上方ミラー領域を構成する半導体層の
外側のn-形窒化ガリウム層103上に堆積されて、n-形GaN
層103を有する従来型のn-接点を形成する。金属層105と
n-形下方ミラー領域104の間の電気接続は、n-形窒化ガ
リウム層103を通して行う。
域106及び下方ミラー領域104によって形成されたp-i-n
ダイオード中を順方向に通過する電流に応答して光を放
射する。上方及び下方領域への電気的接続は、それぞれ
の金属層を通して行う。金属層105は、下方ミラー領
域、活性領域及び上方ミラー領域を構成する半導体層の
外側のn-形窒化ガリウム層103上に堆積されて、n-形GaN
層103を有する従来型のn-接点を形成する。金属層105と
n-形下方ミラー領域104の間の電気接続は、n-形窒化ガ
リウム層103を通して行う。
【００２６】図１に示したVCSEL 100では、p-上方ミラ
ー領域114への電気接続は、本願発明によるp-接点の第
一実施例130によって行う。このp-接点は、従来型のp-
接点がもつ上述の性能上の諸問題から影響を受けないも
のである。p-接点130は、上方ミラー領域のp-形窒化ガ
リウム材料の最上層118の上面の上に形成され、p-形窒
化ガリウム材料の最上層118と金属層134の間に挟まれた
伝導性中間層132から成る。
ー領域114への電気接続は、本願発明によるp-接点の第
一実施例130によって行う。このp-接点は、従来型のp-
接点がもつ上述の性能上の諸問題から影響を受けないも
のである。p-接点130は、上方ミラー領域のp-形窒化ガ
リウム材料の最上層118の上面の上に形成され、p-形窒
化ガリウム材料の最上層118と金属層134の間に挟まれた
伝導性中間層132から成る。
【００２７】p-接点130では、中間層132の材料は、高バ
ンドギャップエネルギーのIII-V族の半導体である。中
間層のIII-V族の半導体は、p-形窒化ガリウム材料層118
のそれとは異なる。中間層は、上方ミラー領域114のp-
形窒化ガリウム材料の最上層118の上面124の上に堆積さ
せる。
ンドギャップエネルギーのIII-V族の半導体である。中
間層のIII-V族の半導体は、p-形窒化ガリウム材料層118
のそれとは異なる。中間層は、上方ミラー領域114のp-
形窒化ガリウム材料の最上層118の上面124の上に堆積さ
せる。
【００２８】金属層134は、中間層の上面138上に堆積さ
れた少なくとも１つの適当な金属の層から成る。実際の
実施例では、金属層134は、３つの異なった金属の層か
ら成る。約100Å厚のニッケルの層を中間層の上面の上
に堆積させる。次に約100Å厚のチタンの層をニッケル
層上に堆積させ、そのチタン層の上に約5000Å厚の金の
層を堆積する。金属層134を構成する層群は、図面の簡
略化のため図１には示さない。
れた少なくとも１つの適当な金属の層から成る。実際の
実施例では、金属層134は、３つの異なった金属の層か
ら成る。約100Å厚のニッケルの層を中間層の上面の上
に堆積させる。次に約100Å厚のチタンの層をニッケル
層上に堆積させ、そのチタン層の上に約5000Å厚の金の
層を堆積する。金属層134を構成する層群は、図面の簡
略化のため図１には示さない。
【００２９】VCSELで発生された光が基板102から離れた
上方面124から放射される方式の、図１に示したVCSEL 1
00のような、VCSELでは、金属層134は、ウインドウ139
を含む。該ウインドウは、金属層を選択的に堆積させる
か、又は金属層を堆積し、その後で金属層の一部を選択
的に除去することにより形成する。
上方面124から放射される方式の、図１に示したVCSEL 1
00のような、VCSELでは、金属層134は、ウインドウ139
を含む。該ウインドウは、金属層を選択的に堆積させる
か、又は金属層を堆積し、その後で金属層の一部を選択
的に除去することにより形成する。
【００３０】上で言及したように、中間層132の材料
は、上方ミラー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118のバンドギャップエネルギー（禁制帯幅）より低
いが、高バンドギャップエネルギーを有するIII-V族半
導体である。中間層の材料をアクセプタ不純物で可及的
に高レベルにドープして中間層の抵抗率をできるだけ低
くし、且つ中間層の空乏ゾーンをできるだけ狭くする。
は、上方ミラー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118のバンドギャップエネルギー（禁制帯幅）より低
いが、高バンドギャップエネルギーを有するIII-V族半
導体である。中間層の材料をアクセプタ不純物で可及的
に高レベルにドープして中間層の抵抗率をできるだけ低
くし、且つ中間層の空乏ゾーンをできるだけ狭くする。
【００３１】中間層132の材料のバンドギャップエネル
ギーがVCSEL 100で発生される光の量子エネルギーより
低い場合、中間層は、その光を通さない。この場合、ウ
インドウ139に対応するウインドウ（図示せず）を中間
層に形成して、発生された光をVCSELが放射できるよう
にしなければならない。該ウインドウは、中間層の材料
を選択的に堆積させるか、又は中間層の材料を堆積し、
その後で中間層の一部を選択的に除去することにより形
成する。上述のように中間層にウインドウを形成する
際、中間層の好適な厚さは、約500Åから3,000Åまでの
範囲である。
ギーがVCSEL 100で発生される光の量子エネルギーより
低い場合、中間層は、その光を通さない。この場合、ウ
インドウ139に対応するウインドウ（図示せず）を中間
層に形成して、発生された光をVCSELが放射できるよう
にしなければならない。該ウインドウは、中間層の材料
を選択的に堆積させるか、又は中間層の材料を堆積し、
その後で中間層の一部を選択的に除去することにより形
成する。上述のように中間層にウインドウを形成する
際、中間層の好適な厚さは、約500Åから3,000Åまでの
範囲である。
【００３２】中間層132にウインドウを形成せず、中間
層がウインドウ139の下に存在するような場合、中間層
の厚さは、λn/2の整数倍でなければならず、ここで、
λnは、中間層材料における光発生層106で発生される光
の波長である。λn/2の整数倍の厚さでは、表面138で反
射される光は、上方ミラー層114の表面群全てで反射さ
れる光と同位相である。中間層は、電流拡散作用を有す
るので、この層は比較的厚くする方が望ましい。例え
ば、λn/2の整数倍であって且つ約1μmの厚さを使うこ
とができる。
層がウインドウ139の下に存在するような場合、中間層
の厚さは、λn/2の整数倍でなければならず、ここで、
λnは、中間層材料における光発生層106で発生される光
の波長である。λn/2の整数倍の厚さでは、表面138で反
射される光は、上方ミラー層114の表面群全てで反射さ
れる光と同位相である。中間層は、電流拡散作用を有す
るので、この層は比較的厚くする方が望ましい。例え
ば、λn/2の整数倍であって且つ約1μmの厚さを使うこ
とができる。
【００３３】中間層132の好適な材料は、ガリウムリン
(GaP)である。この材料は、窒化ガリウム材料以外のIII
-V族半導体の中で、窒化ガリウム材料のバンドギャップ
エネルギーに最も近く、かつそれ以下の、バンドギャッ
プエネルギーを有する故、GaPが好適である。GaPは、2.
26 eVというバンドギャップエネルギーを有し、一方、
窒化ガリウムは、3.4 eVというバンドギャップエネルギ
ーを持っている。GaPはまた、現在のドーピング技術で
は、窒化ガリウム材料よりもアクセプタ不純物をさらに
多量にドープできるという理由からも好まれる。現在、
1020原子／cm3程の高さの活性不純物濃度を得ることが
できる。GaPの比較的高いバンドギャップエネルギーに
よって、ガリウムリン／窒化ガリウム材料の接合面での
電圧降下が低減される。金属層134を層138上に直接堆積
させる場合は、GaPで達成し得る高活性ドーピングレベ
ルにより、GaPの接触抵抗率が約10-3-10-4 ohm.cm2に減
る。この抵抗率は望まれるほどの低さではないが、窒化
ガリウム材料に対する従来型のp-接点で達成されるそれ
よりは低い。
(GaP)である。この材料は、窒化ガリウム材料以外のIII
-V族半導体の中で、窒化ガリウム材料のバンドギャップ
エネルギーに最も近く、かつそれ以下の、バンドギャッ
プエネルギーを有する故、GaPが好適である。GaPは、2.
26 eVというバンドギャップエネルギーを有し、一方、
窒化ガリウムは、3.4 eVというバンドギャップエネルギ
ーを持っている。GaPはまた、現在のドーピング技術で
は、窒化ガリウム材料よりもアクセプタ不純物をさらに
多量にドープできるという理由からも好まれる。現在、
1020原子／cm3程の高さの活性不純物濃度を得ることが
できる。GaPの比較的高いバンドギャップエネルギーに
よって、ガリウムリン／窒化ガリウム材料の接合面での
電圧降下が低減される。金属層134を層138上に直接堆積
させる場合は、GaPで達成し得る高活性ドーピングレベ
ルにより、GaPの接触抵抗率が約10-3-10-4 ohm.cm2に減
る。この抵抗率は望まれるほどの低さではないが、窒化
ガリウム材料に対する従来型のp-接点で達成されるそれ
よりは低い。
【００３４】中間層132の代替材料は、上方ミラー領域1
14のp-形窒化ガリウム材料の最上層118のそれより低い
バンドギャップエネルギーを有する窒化ガリウム材料で
ある。例えば、p-形窒化ガリウム材料の最上層118が窒
化アルミニウムガリウム層である場合、中間層の材料
は、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウム、又は層11
8のそれより実質的に低いアルミニウム原子のモル比を
有する窒化アルミニウムガリウムであってよい。p-形窒
化ガリウム材料の最上層118が窒化ガリウム層である場
合、中間層の材料は、窒化インジウムガリウムであって
よい。p-形窒化ガリウム材料の最上層118が窒化インジ
ウムガリウム層である場合、中間層の材料は、実質的に
大きめのインジウム原子のモル比を有する窒化インジウ
ムガリウムであってよい。
14のp-形窒化ガリウム材料の最上層118のそれより低い
バンドギャップエネルギーを有する窒化ガリウム材料で
ある。例えば、p-形窒化ガリウム材料の最上層118が窒
化アルミニウムガリウム層である場合、中間層の材料
は、窒化インジウムガリウム、窒化ガリウム、又は層11
8のそれより実質的に低いアルミニウム原子のモル比を
有する窒化アルミニウムガリウムであってよい。p-形窒
化ガリウム材料の最上層118が窒化ガリウム層である場
合、中間層の材料は、窒化インジウムガリウムであって
よい。p-形窒化ガリウム材料の最上層118が窒化インジ
ウムガリウム層である場合、中間層の材料は、実質的に
大きめのインジウム原子のモル比を有する窒化インジウ
ムガリウムであってよい。
【００３５】VCSEL 100は、MOCVD反応器で層構造を成長
させ、且つその層構造を個別のVCSEL群又はVCSELのアレ
イ群に分割して作ることができる。P-接点130の中間層1
32を含む層構造は、中間層を成長させるのに必要なホス
フィン給送装置を含むよう設変した在来の窒化処理(nit
ride-process)MOCVDで成長させることができる。
させ、且つその層構造を個別のVCSEL群又はVCSELのアレ
イ群に分割して作ることができる。P-接点130の中間層1
32を含む層構造は、中間層を成長させるのに必要なホス
フィン給送装置を含むよう設変した在来の窒化処理(nit
ride-process)MOCVDで成長させることができる。
【００３６】図２は、本願発明によるp-接点の第二の実
施例230を組み込んでいる窒化ガリウムの半導体デバイ
スの一例としてVCSEL 200を示す。図面の簡略化のた
め、図２は、VCSEL 200のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118、複合中間層232及び金属層134だけを示す。VCSEL
200のその他の部分は、図１に示したVCSEL 100と同一
であり、従って省略してある。図１に示された要素部品
と同一の要素類は、同じ参照番号で表し、ここでは再度
説明はしない。
施例230を組み込んでいる窒化ガリウムの半導体デバイ
スの一例としてVCSEL 200を示す。図面の簡略化のた
め、図２は、VCSEL 200のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118、複合中間層232及び金属層134だけを示す。VCSEL
200のその他の部分は、図１に示したVCSEL 100と同一
であり、従って省略してある。図１に示された要素部品
と同一の要素類は、同じ参照番号で表し、ここでは再度
説明はしない。
【００３７】図２に示した第二の実施例では、上方ミラ
ー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の上面12
4の上に本願発明によるP-接点230を形成する。P-接点23
0は、金属層134と、p-形窒化ガリウム材料の最上層118
と金属層間に挟まれた複合中間層232とから成る。複合
中間層232は、種々の半導体の層から成る。半導体の各
々は、p-形窒化ガリウム材料層118の半導体材料とは異
なったIII-V族半導体である。III-V族半導体の各々は、
バンドギャップエネルギーを有している。種々の半導体
の層は、バンドギャップエネルギーの順に配置し、最高
のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体をp
-形窒化ガリウム材料の最上層118の隣りに、そして最低
のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体を
金属層134の隣りにくるようにする。
ー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の上面12
4の上に本願発明によるP-接点230を形成する。P-接点23
0は、金属層134と、p-形窒化ガリウム材料の最上層118
と金属層間に挟まれた複合中間層232とから成る。複合
中間層232は、種々の半導体の層から成る。半導体の各
々は、p-形窒化ガリウム材料層118の半導体材料とは異
なったIII-V族半導体である。III-V族半導体の各々は、
バンドギャップエネルギーを有している。種々の半導体
の層は、バンドギャップエネルギーの順に配置し、最高
のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体をp
-形窒化ガリウム材料の最上層118の隣りに、そして最低
のバンドギャップエネルギーを有するIII-V族半導体を
金属層134の隣りにくるようにする。
【００３８】複合中間層232は、窒化ガリウム材料層と
金属層134間に配置されたIII-V族半導体のバンドギャッ
プエネルギーが漸次減少するという理由で、p-接点230
での電圧降下を低減するということでは、図１に示した
III-V族半導体の単層から成る中間層132より効果的であ
る。
金属層134間に配置されたIII-V族半導体のバンドギャッ
プエネルギーが漸次減少するという理由で、p-接点230
での電圧降下を低減するということでは、図１に示した
III-V族半導体の単層から成る中間層132より効果的であ
る。
【００３９】複合中間層232においては、上方ミラー領
域の窒化ガリウム材料層に隣接する層のIII-V族半導体
は、好適には、GaPである、何故なら、この材料は、窒
化ガリウム材料以外のIII-V族半導体の中で、窒化ガリ
ウム材料のバンドギャップエネルギーに最も近く、かつ
それ以下の、バンドギャップエネルギーを有するからで
ある。GaPの層と金属層134間の層のIII-V族半導体は、G
aPのそれより低いバンドギャップエネルギーを有してい
るが、好適には、GaPより大きい不純物レベルまでドー
プし得るIII-V族半導体である。
域の窒化ガリウム材料層に隣接する層のIII-V族半導体
は、好適には、GaPである、何故なら、この材料は、窒
化ガリウム材料以外のIII-V族半導体の中で、窒化ガリ
ウム材料のバンドギャップエネルギーに最も近く、かつ
それ以下の、バンドギャップエネルギーを有するからで
ある。GaPの層と金属層134間の層のIII-V族半導体は、G
aPのそれより低いバンドギャップエネルギーを有してい
るが、好適には、GaPより大きい不純物レベルまでドー
プし得るIII-V族半導体である。
【００４０】図２に示す例では、複合中間層232は、上
方ミラー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の
頂上面124に接触しているガリウムリン(GaP)の層240
と、GaPの層240と接触しているリン化アルミニウムイン
ジウムガリウム(AlInGaP)の層242と、AlInGaPの層242と
接触しているリン化インジウムガリウム(InGaP)の層244
とから構成される。複合中間層の表面238の上に、即
ち、AlInGaP層から離れたInGaPの表面上に、金属層134
を堆積させる。
方ミラー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の
頂上面124に接触しているガリウムリン(GaP)の層240
と、GaPの層240と接触しているリン化アルミニウムイン
ジウムガリウム(AlInGaP)の層242と、AlInGaPの層242と
接触しているリン化インジウムガリウム(InGaP)の層244
とから構成される。複合中間層の表面238の上に、即
ち、AlInGaP層から離れたInGaPの表面上に、金属層134
を堆積させる。
【００４１】複合中間層232を構成するIII-V族半導体の
何れかの材料のバンドギャップエネルギーがVCSEL 200
で発生される光の量子エネルギーより低い場合、III-V
族半導体の層は、その光を通さない。この場合、ウイン
ドウ139に対応するウインドウをIII-V族半導体の層に形
成して、発生された光をVCSELが放射できるようにしな
ければならない。該ウインドウは、III-V族半導体の層
を選択的に堆積させるか、又はIII-V族半導体の層を堆
積し、その後でIII-V族半導体の層の一部を選択的に除
去することにより形成する。
何れかの材料のバンドギャップエネルギーがVCSEL 200
で発生される光の量子エネルギーより低い場合、III-V
族半導体の層は、その光を通さない。この場合、ウイン
ドウ139に対応するウインドウをIII-V族半導体の層に形
成して、発生された光をVCSELが放射できるようにしな
ければならない。該ウインドウは、III-V族半導体の層
を選択的に堆積させるか、又はIII-V族半導体の層を堆
積し、その後でIII-V族半導体の層の一部を選択的に除
去することにより形成する。
【００４２】図２に示した例では、複合中間層232を構
成するIII-V族半導体の層240、242及び244のバンドギャ
ップエネルギーは、VCSEL 200で発生される光の量子エ
ネルギーより低い。従って、図示されたウインドウ246
は、３つの層240、242及び244全てを通して延びてい
る。あるいは、VCSEL 200で発生される光の波長に対応
して、ウインドウ246は、III-V族半導体の層244のみに
するか、あるいはIII-V族半導体の層244と242のみにす
る、又はウインドウ246を省いてもよい。複合中間層232
を構成するもので且つウインドウが形成されるIII-V族
半導体の層の好適な厚さは、約500Åから約3,000Åの範
囲である。
成するIII-V族半導体の層240、242及び244のバンドギャ
ップエネルギーは、VCSEL 200で発生される光の量子エ
ネルギーより低い。従って、図示されたウインドウ246
は、３つの層240、242及び244全てを通して延びてい
る。あるいは、VCSEL 200で発生される光の波長に対応
して、ウインドウ246は、III-V族半導体の層244のみに
するか、あるいはIII-V族半導体の層244と242のみにす
る、又はウインドウ246を省いてもよい。複合中間層232
を構成するもので且つウインドウが形成されるIII-V族
半導体の層の好適な厚さは、約500Åから約3,000Åの範
囲である。
【００４３】複合中間層232を構成するIII-V族半導体の
層の何れかの部分がウインドウ139の下になるような場
合、前述のIII-V族半導体の層の厚さは、λn/2の整数倍
でなければならず、ここで、λnは、III-V族半導体の層
の材料における光発生層106で発生される光の波長であ
る。ウインドウ139の下になるIII-V族半導体の層は、電
流拡散作用を有するので、これらの層は比較的厚くする
方が望ましい。例えば、λn/2の整数倍である約1μmの
厚さを使うことができる。
層の何れかの部分がウインドウ139の下になるような場
合、前述のIII-V族半導体の層の厚さは、λn/2の整数倍
でなければならず、ここで、λnは、III-V族半導体の層
の材料における光発生層106で発生される光の波長であ
る。ウインドウ139の下になるIII-V族半導体の層は、電
流拡散作用を有するので、これらの層は比較的厚くする
方が望ましい。例えば、λn/2の整数倍である約1μmの
厚さを使うことができる。
【００４４】複合中間層232を構成するIII-V族半導体の
層の各々は、できるだけ高い不純物濃度までアクセプタ
（p-形）不純物でドープする。現在の技術では、GaP層2
40、AlInGaP層242及びInGaP層244は、各々、活性化アク
セプタ不純物の1020原子／cm3程の高さまでドープする
ことができる。
層の各々は、できるだけ高い不純物濃度までアクセプタ
（p-形）不純物でドープする。現在の技術では、GaP層2
40、AlInGaP層242及びInGaP層244は、各々、活性化アク
セプタ不純物の1020原子／cm3程の高さまでドープする
ことができる。
【００４５】複合中間層232は、図２に示した層の数よ
り少ないか又は多い層を包含してよい。さらに、GaP、A
lInGaP及びInGaP以外のIII-V族半導体を用いて複合中間
層232を形成してもよい。例えば、リン化インジウムガ
リウム(InGaP)の層を、複合中間層の中間の、層242のよ
うな層として用いてもよい。金属層134の隣りに、窒化
ガリウムひ素(GaAsN)で層244を形成することは、この材
料のバンドギャップエネルギーが極めて低いという理由
から、有益である。層244にInGaAsを使うこともでき
る。p-形窒化ガリウム材料の層118の隣の層240は、図１
に関連して上述したように、上方ミラー領域114のp-形
窒化ガリウム材料の最上層118のそれより低いバンドギ
ャップエネルギーを有する窒化ガリウム材料であってよ
い。
り少ないか又は多い層を包含してよい。さらに、GaP、A
lInGaP及びInGaP以外のIII-V族半導体を用いて複合中間
層232を形成してもよい。例えば、リン化インジウムガ
リウム(InGaP)の層を、複合中間層の中間の、層242のよ
うな層として用いてもよい。金属層134の隣りに、窒化
ガリウムひ素(GaAsN)で層244を形成することは、この材
料のバンドギャップエネルギーが極めて低いという理由
から、有益である。層244にInGaAsを使うこともでき
る。p-形窒化ガリウム材料の層118の隣の層240は、図１
に関連して上述したように、上方ミラー領域114のp-形
窒化ガリウム材料の最上層118のそれより低いバンドギ
ャップエネルギーを有する窒化ガリウム材料であってよ
い。
【００４６】図３は、本願発明によるp-接点の第三の実
施例330を組み込んでいる窒化ガリウムの半導体デバイ
スの一例としてVCSEL 300を示す。図面の簡略化のた
め、図３は、VCSEL 300のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118、複合中間層332及び金属層134だけを示す。VCSEL
300のその他の部分は、図１に示したVCSEL 100と同一
であり、従って省略してある。図１に示された要素部品
と同一の要素類は、同じ参照番号で表し、ここでは再度
説明はしない。
施例330を組み込んでいる窒化ガリウムの半導体デバイ
スの一例としてVCSEL 300を示す。図面の簡略化のた
め、図３は、VCSEL 300のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118、複合中間層332及び金属層134だけを示す。VCSEL
300のその他の部分は、図１に示したVCSEL 100と同一
であり、従って省略してある。図１に示された要素部品
と同一の要素類は、同じ参照番号で表し、ここでは再度
説明はしない。
【００４７】図３に示した第三の実施例では、上方ミラ
ー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の上面12
4の上に本願発明によるp-接点330を形成する。p-接点33
0は、金属層134と、p-形窒化ガリウム材料の最上層118
と金属層間に挟まれた中間層332とから成る。この実施
例では、中間層332の材料は窒化金属である。窒化チタ
ンは、それが伝導性であり且つ窒化ガリウム材料と安定
な界面を形成するという理由から好適な窒化金属であ
る。
ー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の上面12
4の上に本願発明によるp-接点330を形成する。p-接点33
0は、金属層134と、p-形窒化ガリウム材料の最上層118
と金属層間に挟まれた中間層332とから成る。この実施
例では、中間層332の材料は窒化金属である。窒化チタ
ンは、それが伝導性であり且つ窒化ガリウム材料と安定
な界面を形成するという理由から好適な窒化金属であ
る。
【００４８】窒化チタンは、VCSEL 300で発生される光
を通さないので、ウインドウ139に対応するウインドウ3
46を中間層に形成して、発生された光をVCSELが放射で
きるようにする。該ウインドウは、窒化チタンを選択的
に堆積させるか、又は窒化チタンの層を堆積し、その後
で窒化チタンの層の一部を選択的に除去して形成する。
窒化チタンの層の好適な厚さは、100-1,000Åの範囲で
ある。
を通さないので、ウインドウ139に対応するウインドウ3
46を中間層に形成して、発生された光をVCSELが放射で
きるようにする。該ウインドウは、窒化チタンを選択的
に堆積させるか、又は窒化チタンの層を堆積し、その後
で窒化チタンの層の一部を選択的に除去して形成する。
窒化チタンの層の好適な厚さは、100-1,000Åの範囲で
ある。
【００４９】中間層332と接触する金属層134の好適な材
料はチタンである。金属層の他の組成例には、ニッケル
と金の層から成り、その金の層上にオプションとしてア
ルミニウム層をさらに含む階層構造、及びアルミニウム
又は金の単層が含まれる。中間層332の表面338の上に金
属層134を堆積させる。
料はチタンである。金属層の他の組成例には、ニッケル
と金の層から成り、その金の層上にオプションとしてア
ルミニウム層をさらに含む階層構造、及びアルミニウム
又は金の単層が含まれる。中間層332の表面338の上に金
属層134を堆積させる。
【００５０】中間層332によって、窒化ガリウム材料に
対する従来型のp-接点より低い接触抵抗を有するp-接点
330が与えられる、何故なら、中間層332は金属層134が
窒化ガリウム材料から窒素を除去することを阻止するか
らである。従って、p-形窒化ガリウム材料におけるアク
セプタ部位を中和するドナ部位は形成されず、且つp-形
窒化ガリウム材料の有効ドーピングレベルは、窒化ガリ
ウム材料におけるアクセプタ不純物の濃度から予測され
るものに近い。p-形窒化ガリウム材料における有効ドー
ピングレベルが高いほど、窒化ガリウム材料における空
乏ゾーンがますます狭くなる。
対する従来型のp-接点より低い接触抵抗を有するp-接点
330が与えられる、何故なら、中間層332は金属層134が
窒化ガリウム材料から窒素を除去することを阻止するか
らである。従って、p-形窒化ガリウム材料におけるアク
セプタ部位を中和するドナ部位は形成されず、且つp-形
窒化ガリウム材料の有効ドーピングレベルは、窒化ガリ
ウム材料におけるアクセプタ不純物の濃度から予測され
るものに近い。p-形窒化ガリウム材料における有効ドー
ピングレベルが高いほど、窒化ガリウム材料における空
乏ゾーンがますます狭くなる。
【００５１】図４は、本願発明によるp-接点の第四の実
施例430を組み込んでいる窒化ガリウムの半導体デバイ
スの一例としてVCSEL 400を示す。図面の簡略化のた
め、図４は、VCSEL 400のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118、複合中間層432及び金属層134だけを示す。VCSEL
400のその他の部分は、図１に示したVCSEL 100と同一
であり、従って省略してある。図１に示された要素部品
と同一の要素類は、同じ参照番号で表し、ここでは再度
説明はしない。
施例430を組み込んでいる窒化ガリウムの半導体デバイ
スの一例としてVCSEL 400を示す。図面の簡略化のた
め、図４は、VCSEL 400のp-形窒化ガリウム材料の最上
層118、複合中間層432及び金属層134だけを示す。VCSEL
400のその他の部分は、図１に示したVCSEL 100と同一
であり、従って省略してある。図１に示された要素部品
と同一の要素類は、同じ参照番号で表し、ここでは再度
説明はしない。
【００５２】図４に示した第四の実施例では、上方ミラ
ー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の上面12
4の上に本願発明によるp-接点430を形成する。p-接点43
0は、金属層134と、p-形窒化ガリウム材料の最上層118
と金属層間に挟まれた中間層432とから成る。この実施
例では、中間層432の材料は、p-形窒化ガリウムひ素、G
aAsxN(1-x)であり、この場合、ヒ素原子のモル比xは、p
-形窒化ガリウム材料の最上層118の隣でゼロ近くから金
属層134の隣で実質的に高めの値まで変化し、且つ窒素
原子のモル比(1-x)は相補的に変化する。ヒ素原子の及
び窒素原子のモル比は、連続的に又はステップ状に変化
してよい。中間層の窒化ガリウムひ素は、炭素又はマグ
ネシウムのような、適当なアクセプタ不純物をできるだ
け高い濃度にドープする。
ー領域114のp-形窒化ガリウム材料の最上層118の上面12
4の上に本願発明によるp-接点430を形成する。p-接点43
0は、金属層134と、p-形窒化ガリウム材料の最上層118
と金属層間に挟まれた中間層432とから成る。この実施
例では、中間層432の材料は、p-形窒化ガリウムひ素、G
aAsxN(1-x)であり、この場合、ヒ素原子のモル比xは、p
-形窒化ガリウム材料の最上層118の隣でゼロ近くから金
属層134の隣で実質的に高めの値まで変化し、且つ窒素
原子のモル比(1-x)は相補的に変化する。ヒ素原子の及
び窒素原子のモル比は、連続的に又はステップ状に変化
してよい。中間層の窒化ガリウムひ素は、炭素又はマグ
ネシウムのような、適当なアクセプタ不純物をできるだ
け高い濃度にドープする。
【００５３】中間層432においては、p-形窒化ガリウム
材料の最上層118の表面124の隣の窒化ガリウムひ素は、
モル比xの値がゼロに近い故、窒化ガリウムと類似して
いる。従って、p-形窒化ガリウム材料の最上層の隣の窒
化ガリウムひ素は、p-形窒化ガリウム材料の層118のそ
れに近いバンドギャップエネルギーをもつ。中間層の窒
化ガリウムひ素におけるヒ素原子のモル比xは、表面438
の方向に増えていく。モル比xが増えるにつれ、窒化ガ
リウムひ素のバンドギャップエネルギーが減少してい
く。ヒ素原子のモル比xは、中間層の表面438での最大値
の又はそれに近い値に到達するように制御されることに
なる。表面438でのモル比xは、好適には、約0.2〜約0.7
の範囲である。この範囲のモル比xのため、窒化ガリウ
ムひ素のバンドギャップエネルギーが約1エレクトロン
ボルト以下まで低下し、結果として中間層と金属層134
間の電位障壁が低くなる。
材料の最上層118の表面124の隣の窒化ガリウムひ素は、
モル比xの値がゼロに近い故、窒化ガリウムと類似して
いる。従って、p-形窒化ガリウム材料の最上層の隣の窒
化ガリウムひ素は、p-形窒化ガリウム材料の層118のそ
れに近いバンドギャップエネルギーをもつ。中間層の窒
化ガリウムひ素におけるヒ素原子のモル比xは、表面438
の方向に増えていく。モル比xが増えるにつれ、窒化ガ
リウムひ素のバンドギャップエネルギーが減少してい
く。ヒ素原子のモル比xは、中間層の表面438での最大値
の又はそれに近い値に到達するように制御されることに
なる。表面438でのモル比xは、好適には、約0.2〜約0.7
の範囲である。この範囲のモル比xのため、窒化ガリウ
ムひ素のバンドギャップエネルギーが約1エレクトロン
ボルト以下まで低下し、結果として中間層と金属層134
間の電位障壁が低くなる。
【００５４】中間層432の表面438近傍のヒ素のモル比x
の最も好適な範囲は、約0.5〜約0.6である。この範囲の
モル比xでは、窒化ガリウムひ素のバンドギャップエネ
ルギーは、その材料が金属のそれらと同様の電導特性を
有するほど低い。中間層の窒化ガリウムひ素と金属層13
4間の電位障壁はゼロに近く、それ故、表面438は、金属
層134をその上に堆積させるには理想的な表面である。
窒化ガリウムひ素のバンドギャップエネルギーの最小値
は、ヒ素のモル比xが約0.55で現れる。ヒ素のモル比を
約0.55より増やせば、バンドギャップエネルギーが増え
ることになる。
の最も好適な範囲は、約0.5〜約0.6である。この範囲の
モル比xでは、窒化ガリウムひ素のバンドギャップエネ
ルギーは、その材料が金属のそれらと同様の電導特性を
有するほど低い。中間層の窒化ガリウムひ素と金属層13
4間の電位障壁はゼロに近く、それ故、表面438は、金属
層134をその上に堆積させるには理想的な表面である。
窒化ガリウムひ素のバンドギャップエネルギーの最小値
は、ヒ素のモル比xが約0.55で現れる。ヒ素のモル比を
約0.55より増やせば、バンドギャップエネルギーが増え
ることになる。
【００５５】図5Aと5Bは、ヒ素のモル比xと窒素のモル
比(1-x)が、p-形窒化ガリウム材料の最上層118の表面12
4と中間層の表面438の間の中間層432においてどのよう
に変化するかを示すものである。図5Aでは、ヒ素のモル
比は、表面124の近くの最小値から表面438の近くの約0.
55という値まで連続的に変化することが示されている。
図5Bでは、ヒ素の分率は、表面124の近くの最小値から
表面438の近くの約0.55という値までステップ状に変化
することが示されている。ヒ素及び窒素のモル比は、図
示したものより少ないか又は多いステップで変化させる
ことができる。
比(1-x)が、p-形窒化ガリウム材料の最上層118の表面12
4と中間層の表面438の間の中間層432においてどのよう
に変化するかを示すものである。図5Aでは、ヒ素のモル
比は、表面124の近くの最小値から表面438の近くの約0.
55という値まで連続的に変化することが示されている。
図5Bでは、ヒ素の分率は、表面124の近くの最小値から
表面438の近くの約0.55という値までステップ状に変化
することが示されている。ヒ素及び窒素のモル比は、図
示したものより少ないか又は多いステップで変化させる
ことができる。
【００５６】表面438近くの中間層432の窒化ガリウムひ
素の一部分は、低バンドギャップエネルギーを有してお
り、そのため、通常、VCSEL 400で発生される光を通さ
ない。従って、ウインドウ139に対応するウインドウ446
を中間層に形成して、発生された光をVCSELが放射でき
るようにする。該ウインドウは、窒化ガリウムひ素を選
択的に堆積させるか、又は窒化ガリウムひ素の層を堆積
し、その後で窒化ガリウムひ素の層の一部を選択的に除
去することにより形成する。窒化ガリウムひ素の層の好
適な厚さは、数百から数千オングストロームの範囲であ
る。
素の一部分は、低バンドギャップエネルギーを有してお
り、そのため、通常、VCSEL 400で発生される光を通さ
ない。従って、ウインドウ139に対応するウインドウ446
を中間層に形成して、発生された光をVCSELが放射でき
るようにする。該ウインドウは、窒化ガリウムひ素を選
択的に堆積させるか、又は窒化ガリウムひ素の層を堆積
し、その後で窒化ガリウムひ素の層の一部を選択的に除
去することにより形成する。窒化ガリウムひ素の層の好
適な厚さは、数百から数千オングストロームの範囲であ
る。
【００５７】中間層432と接触する金属層134の好適な材
料はチタンである。金属層の他の組成例には、ニッケル
と金の層から成り、その金の層上にオプションとしてア
ルミニウム層をさらに含む階層構造、チタン、白金及び
金の層から成る階層構造、及び白金、パラジウム、金又
はニッケルの単層が含まれる。中間層432の表面438の上
に金属層134を堆積させる。
料はチタンである。金属層の他の組成例には、ニッケル
と金の層から成り、その金の層上にオプションとしてア
ルミニウム層をさらに含む階層構造、チタン、白金及び
金の層から成る階層構造、及び白金、パラジウム、金又
はニッケルの単層が含まれる。中間層432の表面438の上
に金属層134を堆積させる。
【００５８】中間層432は、VCSEL 400を構成するその他
の層を成長させる時と同じMOCVD反応器で成長させるこ
とができる。中間層はまた、その他の層を成長させるの
に用いられるプロセスの継続として成長させることがで
きる。VCSELを作る層構造は、アルシン給送装置を含む
よう設変した在来の窒化処理MOCVDで成長させることが
できる。
の層を成長させる時と同じMOCVD反応器で成長させるこ
とができる。中間層はまた、その他の層を成長させるの
に用いられるプロセスの継続として成長させることがで
きる。VCSELを作る層構造は、アルシン給送装置を含む
よう設変した在来の窒化処理MOCVDで成長させることが
できる。
【００５９】p-形窒化ガリウム材料の最上層118がその
所望の厚さに達した後、p-形窒化ガリウム材料の堆積を
継続して中間層432を成長させ、そして低流速のアルシ
ンを反応器中に導入して窒化ガリウムひ素が中間層とし
て堆積されるようにする。中間層の初期成長中は、アル
シンの流速を低くして、ヒ素原子のモル比が、図5A及び
5Bに示すように、ゼロに近くなるようにする。
所望の厚さに達した後、p-形窒化ガリウム材料の堆積を
継続して中間層432を成長させ、そして低流速のアルシ
ンを反応器中に導入して窒化ガリウムひ素が中間層とし
て堆積されるようにする。中間層の初期成長中は、アル
シンの流速を低くして、ヒ素原子のモル比が、図5A及び
5Bに示すように、ゼロに近くなるようにする。
【００６０】加えて、炭素又はマグネシウムのような適
当なアクセプタ（p-形）不純物を反応器に継続して流し
て、窒化ガリウムひ素を可及的に高い不純物濃度でドー
プする。不純物の流速は、約1020原子／cm3という不純
物濃度のそれと整合するものである。しかし、ヒ素のモ
ル比が小さい場合の窒化ガリウムひ素不純物取込み速度
は、窒化ガリウムのそれと類似しているので、表面124
に近接した中間層の一部分の活性化不純物濃度は、僅か
に約1018原子／cm3に過ぎない。
当なアクセプタ（p-形）不純物を反応器に継続して流し
て、窒化ガリウムひ素を可及的に高い不純物濃度でドー
プする。不純物の流速は、約1020原子／cm3という不純
物濃度のそれと整合するものである。しかし、ヒ素のモ
ル比が小さい場合の窒化ガリウムひ素不純物取込み速度
は、窒化ガリウムのそれと類似しているので、表面124
に近接した中間層の一部分の活性化不純物濃度は、僅か
に約1018原子／cm3に過ぎない。
【００６１】中間層432を構成する窒化ガリウムひ素の
厚さが増すにつれ、アルシンの流速を上げ且つ窒素の流
速を下げて、図5Aと5Bに示すように、窒化ガリウムひ素
のヒ素原子のモル比が増え、且つ窒素原子のそれが減る
ようにする。流速の変化は、図5Aに示すように、連続的
にさせるか又は、図5Bに示すように、ステップ状にさせ
ることができる。中間層がその所望の厚さに達する時に
窒化ガリウムひ素のヒ素原子のモル比が所望の値に到達
するように、それらの流速を調節する。上述のように、
その所望の値は、好適には、0.2〜0.7の範囲であり、よ
り好適には、0.5〜0.6の範囲である。
厚さが増すにつれ、アルシンの流速を上げ且つ窒素の流
速を下げて、図5Aと5Bに示すように、窒化ガリウムひ素
のヒ素原子のモル比が増え、且つ窒素原子のそれが減る
ようにする。流速の変化は、図5Aに示すように、連続的
にさせるか又は、図5Bに示すように、ステップ状にさせ
ることができる。中間層がその所望の厚さに達する時に
窒化ガリウムひ素のヒ素原子のモル比が所望の値に到達
するように、それらの流速を調節する。上述のように、
その所望の値は、好適には、0.2〜0.7の範囲であり、よ
り好適には、0.5〜0.6の範囲である。
【００６２】中間層432を構成する窒化ガリウムひ素の
厚さが増し且つヒ素原子のモル比が増えるにつれ、活性
化アクセプタ不純物の取込みが増加する。現在の処理技
術により、1020原子／cm3を超える最大活性化不純物濃
度を得ることができる。窒化ガリウムひ素がその厚さに
到達した時に、不純物の流れを中断してもよい。その理
由は、窒化ガリウムひ素は、それに十分な電導率をもた
せるのにドーピングを何ら必要としないほど、そのバン
ドギャップエネルギーが表面438近傍で低いからであ
る。
厚さが増し且つヒ素原子のモル比が増えるにつれ、活性
化アクセプタ不純物の取込みが増加する。現在の処理技
術により、1020原子／cm3を超える最大活性化不純物濃
度を得ることができる。窒化ガリウムひ素がその厚さに
到達した時に、不純物の流れを中断してもよい。その理
由は、窒化ガリウムひ素は、それに十分な電導率をもた
せるのにドーピングを何ら必要としないほど、そのバン
ドギャップエネルギーが表面438近傍で低いからであ
る。
【００６３】あるいは、窒化ガリウムリン、GaPyN(1-y)
から中間層432を形成してもよい。窒化ガリウムリンの
バンドギャップエネルギーは、窒化ガリウムひ素のバン
ドギャップエネルギーがヒ素のモル比につれて変化する
場合におけるそれと同じようにリンのモル比yにつれて
変化する。窒化ガリウムリンのバンドギャップエネルギ
ーの最小値は、約0.55というリンのモル比に対応する。
また、中間層の窒化ガリウムひ素又は窒化ガリウムリン
におけるガリウム原子のモル比を、アルミニウム、イン
ジウム、又はアルミニウムとインジウム原子と置き換え
てもよい。
から中間層432を形成してもよい。窒化ガリウムリンの
バンドギャップエネルギーは、窒化ガリウムひ素のバン
ドギャップエネルギーがヒ素のモル比につれて変化する
場合におけるそれと同じようにリンのモル比yにつれて
変化する。窒化ガリウムリンのバンドギャップエネルギ
ーの最小値は、約0.55というリンのモル比に対応する。
また、中間層の窒化ガリウムひ素又は窒化ガリウムリン
におけるガリウム原子のモル比を、アルミニウム、イン
ジウム、又はアルミニウムとインジウム原子と置き換え
てもよい。
【００６４】今説明した方式の電気接点、即ち、中間層
が、窒素原子のモル比を別のV族元素の原子のモル比xで
置き換えた窒化ガリウム材料の層である場合の電子接点
は、n-形窒化ガリウム材料に低抵抗、低電圧降下の電気
接点、即ち、n-接点を設けるのに用いてもよい。この場
合、中間層の窒化ガリウム材料をシリコン又はセレンの
ような適当なドナ不純物でドープする。
が、窒素原子のモル比を別のV族元素の原子のモル比xで
置き換えた窒化ガリウム材料の層である場合の電子接点
は、n-形窒化ガリウム材料に低抵抗、低電圧降下の電気
接点、即ち、n-接点を設けるのに用いてもよい。この場
合、中間層の窒化ガリウム材料をシリコン又はセレンの
ような適当なドナ不純物でドープする。
【００６５】本明細書には、本願発明の例証となる実施
例が詳細に記述されているが、本願発明はその明確な記
述実施例に限定されるものではなく、且つ前出の請求の
範囲で定められた本願発明の範囲内で種々の変更を実施
してもよい、と理解すべきである。
例が詳細に記述されているが、本願発明はその明確な記
述実施例に限定されるものではなく、且つ前出の請求の
範囲で定められた本願発明の範囲内で種々の変更を実施
してもよい、と理解すべきである。
【００６６】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００６７】（実施態様１）半導体デバイスのための電
気接点であって、該電気接点は以下（ａ）から（ｃ）を
含むことを特徴とする電気接点、（ａ）p-形窒化ガリウ
ム材料の層と、（ｂ）金属層と；（ｃ）前記窒化ガリウ
ム材料及び前記金属とは異なる材料から成っている中間
層であって、該中間層は、前記p-形窒化ガリウム材料と
前記金属層の間に挟まれている。
気接点であって、該電気接点は以下（ａ）から（ｃ）を
含むことを特徴とする電気接点、（ａ）p-形窒化ガリウ
ム材料の層と、（ｂ）金属層と；（ｃ）前記窒化ガリウ
ム材料及び前記金属とは異なる材料から成っている中間
層であって、該中間層は、前記p-形窒化ガリウム材料と
前記金属層の間に挟まれている。
【００６８】（実施態様２）実施態様１記載の電気接点
であって、前記p-形窒化ガリウム材料はバンドギャップ
エネルギーを有し、前記中間層の材料は、前記p-形窒化
ガリウム材料のバンドギャップエネルギーより低い、高
バンドギャップエネルギーを有するIII-V族の半導体で
あることを特徴とする電気接点。
であって、前記p-形窒化ガリウム材料はバンドギャップ
エネルギーを有し、前記中間層の材料は、前記p-形窒化
ガリウム材料のバンドギャップエネルギーより低い、高
バンドギャップエネルギーを有するIII-V族の半導体で
あることを特徴とする電気接点。
【００６９】（実施態様３）実施態様２記載の電気接点
であって、前記窒化ガリウム材料が第一の濃度の活性化
アクセプタ不純物でドープされ、前記中間層のIII-V族
半導体が第一の濃度より大きい第二の濃度の活性化アク
セプタ不純物でドープされることを特徴とする電気接
点。
であって、前記窒化ガリウム材料が第一の濃度の活性化
アクセプタ不純物でドープされ、前記中間層のIII-V族
半導体が第一の濃度より大きい第二の濃度の活性化アク
セプタ不純物でドープされることを特徴とする電気接
点。
【００７０】（実施態様４）実施態様２記載の電気接点
であって、前記中間層の材料がガリウムリン(GaP)を含
むことを特徴とする電気接点。
であって、前記中間層の材料がガリウムリン(GaP)を含
むことを特徴とする電気接点。
【００７１】（実施態様５）実施態様２記載の電気接点
であって、前記中間層のIII-V族半導体は別の窒化ガリ
ウム材料であることを特徴とする電気接点。
であって、前記中間層のIII-V族半導体は別の窒化ガリ
ウム材料であることを特徴とする電気接点。
【００７２】（実施態様６）実施態様１記載の電気接点
であって、前記中間層は、それぞれがバンドギャップエ
ネルギーを有する種々のIII-V族半導体の層を包含し、
前記種々のIII-V族半導体の層は、それらのバンドギャ
ップエネルギーの順に配置され、最高のバンドギャップ
エネルギーを有するIII-V族半導体をp-形窒化ガリウム
材料の層の隣りに、そして最低のバンドギャップエネル
ギーを有するIII-V族半導体を金属層の隣りにくるよう
に配置したことを特徴とする電気接点。
であって、前記中間層は、それぞれがバンドギャップエ
ネルギーを有する種々のIII-V族半導体の層を包含し、
前記種々のIII-V族半導体の層は、それらのバンドギャ
ップエネルギーの順に配置され、最高のバンドギャップ
エネルギーを有するIII-V族半導体をp-形窒化ガリウム
材料の層の隣りに、そして最低のバンドギャップエネル
ギーを有するIII-V族半導体を金属層の隣りにくるよう
に配置したことを特徴とする電気接点。
【００７３】（実施態様７）実施態様６記載の電気接点
であって、前記p-形窒化ガリウム材料を第一の濃度の活
性化アクセプタ不純物でドープし、前記種々の半導体は
前記第一の濃度より大きい第二の濃度の活性化アクセプ
タ不純物でドープすることを特徴とする電気接点。
であって、前記p-形窒化ガリウム材料を第一の濃度の活
性化アクセプタ不純物でドープし、前記種々の半導体は
前記第一の濃度より大きい第二の濃度の活性化アクセプ
タ不純物でドープすることを特徴とする電気接点。
【００７４】（実施態様８）実施態様６記載の電気接点
であって、前記最高のバンドギャップエネルギーを有す
る前記III-V族半導体がガリウムリンであることを特徴
とする電気接点。
であって、前記最高のバンドギャップエネルギーを有す
る前記III-V族半導体がガリウムリンであることを特徴
とする電気接点。
【００７５】（実施態様９）実施態様６記載の電気接点
であって、前記種々の半導体の層が以下（ａ）から
（ｃ）を含むことを特徴とする電気接点、（ａ）前記p-
形窒化ガリウム材料の層の隣りに配置されるガリウムリ
ン(GaP)の層、（ｂ）前記GaPの層の隣りに配置されるア
ルミニウム・インジウム・ガリウム・リン(AlInGaP)の
層、（ｃ）前記AlInGaPの層と前記金属層間に挟まれた
インジウム・ガリウム・リンの層。
であって、前記種々の半導体の層が以下（ａ）から
（ｃ）を含むことを特徴とする電気接点、（ａ）前記p-
形窒化ガリウム材料の層の隣りに配置されるガリウムリ
ン(GaP)の層、（ｂ）前記GaPの層の隣りに配置されるア
ルミニウム・インジウム・ガリウム・リン(AlInGaP)の
層、（ｃ）前記AlInGaPの層と前記金属層間に挟まれた
インジウム・ガリウム・リンの層。
【００７６】（実施態様１０）実施態様６記載の電気接
点であって、前記種々の半導体の層が、前記窒化ガリウ
ム材料の層の隣りに別の窒化ガリウムの層を包含するこ
とを特徴とする電気接点。
点であって、前記種々の半導体の層が、前記窒化ガリウ
ム材料の層の隣りに別の窒化ガリウムの層を包含するこ
とを特徴とする電気接点。
【００７７】（実施態様１１）実施態様６記載の電気接
点であって、前記種々の半導体の層が、前記金属層の隣
りに窒化ガリウムひ素の層を包含することを特徴とする
電気接点。
点であって、前記種々の半導体の層が、前記金属層の隣
りに窒化ガリウムひ素の層を包含することを特徴とする
電気接点。
【００７８】（実施態様１２）実施態様１記載の電気接
点であって、前記中間層の材料が窒化金属であることを
特徴とする電気接点。
点であって、前記中間層の材料が窒化金属であることを
特徴とする電気接点。
【００７９】（実施態様１３）実施態様１２記載の電気
接点であって、前記窒化金属が窒化チタンを含むことを
特徴とする電気接点。
接点であって、前記窒化金属が窒化チタンを含むことを
特徴とする電気接点。
【００８０】（実施態様１４）半導体デバイスのための
電気接点であって、以下（ａ）から（ｃ）を含むことを
特徴とする電気接点、（ａ）ドープされた窒化ガリウム
材料の層、（ｂ）金属層、（ｃ）前記ドープされた窒化
ガリウム材料の層と前記金属層の間に挟まれた中間層、
前記中間層は、窒素原子のモル比(1-x)が少なくとも１
つの他のV族元素の原子のモル比xで置き換えられ、前記
中間層における前記モル比xがドープされた窒化ガリウ
ム材料の隣でゼロに近く、かつ金属層の隣で実質的にゼ
ロより大きい窒化ガリウム材料である。
電気接点であって、以下（ａ）から（ｃ）を含むことを
特徴とする電気接点、（ａ）ドープされた窒化ガリウム
材料の層、（ｂ）金属層、（ｃ）前記ドープされた窒化
ガリウム材料の層と前記金属層の間に挟まれた中間層、
前記中間層は、窒素原子のモル比(1-x)が少なくとも１
つの他のV族元素の原子のモル比xで置き換えられ、前記
中間層における前記モル比xがドープされた窒化ガリウ
ム材料の隣でゼロに近く、かつ金属層の隣で実質的にゼ
ロより大きい窒化ガリウム材料である。
【００８１】（実施態様１５）実施態様１４記載の電気
接点であって、前記金属層の隣の前記中間層におけるモ
ル比xが、前記金属層の隣の前記中間層に、金属の電導
特性と同様の電導特性を付与する値を有することを特徴
とする電気接点。
接点であって、前記金属層の隣の前記中間層におけるモ
ル比xが、前記金属層の隣の前記中間層に、金属の電導
特性と同様の電導特性を付与する値を有することを特徴
とする電気接点。
【００８２】（実施態様１６）実施態様１４記載の電気
接点であって、前記金属層の隣の前記中間層におけるモ
ル比xが、前記金属層の隣の前記中間層の材料のバンド
ギャップエネルギーを1エレクトロンボルト未満に設定
する値を有することを特徴とする電気接点。
接点であって、前記金属層の隣の前記中間層におけるモ
ル比xが、前記金属層の隣の前記中間層の材料のバンド
ギャップエネルギーを1エレクトロンボルト未満に設定
する値を有することを特徴とする電気接点。
【００８３】（実施態様１７）実施態様１４記載の電気
接点であって、少なくとも１つの他のV族元素が、ヒ素
及びリンのうちの１つであり、前記金属層の隣の前記中
間層のモル比xが、0.2から0.7の範囲の値を有すること
を特徴とする電気接点。
接点であって、少なくとも１つの他のV族元素が、ヒ素
及びリンのうちの１つであり、前記金属層の隣の前記中
間層のモル比xが、0.2から0.7の範囲の値を有すること
を特徴とする電気接点。
【００８４】（実施態様１８）実施態様１４記載の電気
接点であって、少なくとも１つの他のV族元素が、ヒ素
及びリンのうちの１つであり、前記金属層の隣の前記中
間層のモル比xが、0.5から0.6の範囲の値を有すること
を特徴とする電気接点。
接点であって、少なくとも１つの他のV族元素が、ヒ素
及びリンのうちの１つであり、前記金属層の隣の前記中
間層のモル比xが、0.5から0.6の範囲の値を有すること
を特徴とする電気接点。
【００８５】（実施態様１９）実施態様１４記載の電気
接点であって、前記ドープされた窒化ガリウム材料の層
と前記中間層が共にドナ不純物でドープされてn-接点を
形成することを特徴とする電気接点。
接点であって、前記ドープされた窒化ガリウム材料の層
と前記中間層が共にドナ不純物でドープされてn-接点を
形成することを特徴とする電気接点。
【００８６】（実施態様２０）実施態様１４記載の電気
接点であって、前記ドープされた窒化ガリウム材料の層
と前記中間層が共にアクセプタ不純物でドープされてp-
接点を形成することを特徴とする電気接点。
接点であって、前記ドープされた窒化ガリウム材料の層
と前記中間層が共にアクセプタ不純物でドープされてp-
接点を形成することを特徴とする電気接点。
【００８７】（実施態様２１）p-形窒化ガリウム材料に
対する電気接点の抵抗率と、その両端の電圧降下を低減
する方法であって、以下（ａ）及び（ｂ）のステップを
含むことを特徴とする方法、（ａ）前記p-形窒化ガリウ
ム材料と金属層とを含むp-接点を設けるステップ、
（ｂ）前記p-形窒化ガリウム材料と前記金属層との間に
前記窒化ガリウム材料及び前記金属とは異なる材料から
成る中間層を挟み込むステップ。
対する電気接点の抵抗率と、その両端の電圧降下を低減
する方法であって、以下（ａ）及び（ｂ）のステップを
含むことを特徴とする方法、（ａ）前記p-形窒化ガリウ
ム材料と金属層とを含むp-接点を設けるステップ、
（ｂ）前記p-形窒化ガリウム材料と前記金属層との間に
前記窒化ガリウム材料及び前記金属とは異なる材料から
成る中間層を挟み込むステップ。
【００８８】（実施態様２２）実施態様２１記載の方法
であって、前記p-形窒化ガリウム材料はバンドギャップ
エネルギーを有し、前記中間層が、前記p-形窒化ガリウ
ム材料のバンドギャップエネルギーより低い、高バンド
ギャップエネルギーを有するIII-V族の半導体を含むこ
とを特徴とする方法。
であって、前記p-形窒化ガリウム材料はバンドギャップ
エネルギーを有し、前記中間層が、前記p-形窒化ガリウ
ム材料のバンドギャップエネルギーより低い、高バンド
ギャップエネルギーを有するIII-V族の半導体を含むこ
とを特徴とする方法。
【００８９】（実施態様２３）実施態様２２記載の方法
であって、前記p-形窒化ガリウム材料を第一の濃度の活
性化アクセプタ不純物でドープし、さらに、前記中間層
のIII-V族半導体を前記第一の濃度より大きい第二の濃
度の活性化アクセプタ不純物でドープするステップを包
含することを特徴とする方法。
であって、前記p-形窒化ガリウム材料を第一の濃度の活
性化アクセプタ不純物でドープし、さらに、前記中間層
のIII-V族半導体を前記第一の濃度より大きい第二の濃
度の活性化アクセプタ不純物でドープするステップを包
含することを特徴とする方法。
【００９０】（実施態様２４）実施態様２１記載の方法
であって、前記中間層を挟み込むステップが、種々のII
I-V族半導体の層を前記p-形窒化ガリウム材料と前記金
属層の間に配置して中間層を形成するステップを包含
し、前記種々のIII-V族半導体の層はバンドギャップエ
ネルギーを有していて、それらのバンドギャップエネル
ギーの順に配置され、最高のバンドギャップエネルギー
を有するIII-V族半導体を前記p-形窒化ガリウム材料の
層の隣りに、そして最低のバンドギャップエネルギーを
有するIII-V族半導体を前記金属層の隣りに配置するこ
とを特徴とする方法。
であって、前記中間層を挟み込むステップが、種々のII
I-V族半導体の層を前記p-形窒化ガリウム材料と前記金
属層の間に配置して中間層を形成するステップを包含
し、前記種々のIII-V族半導体の層はバンドギャップエ
ネルギーを有していて、それらのバンドギャップエネル
ギーの順に配置され、最高のバンドギャップエネルギー
を有するIII-V族半導体を前記p-形窒化ガリウム材料の
層の隣りに、そして最低のバンドギャップエネルギーを
有するIII-V族半導体を前記金属層の隣りに配置するこ
とを特徴とする方法。
【００９１】（実施態様２５）実施態様２４記載の方法
であって、前記p-形窒化ガリウム材料を第一の濃度の活
性化アクセプタ不純物でドープし、さらに、III-V族半
導体群を前記第一の濃度より大きいそれぞれの第二の濃
度の活性化アクセプタ不純物でドープするステップを包
含することを特徴とする方法。
であって、前記p-形窒化ガリウム材料を第一の濃度の活
性化アクセプタ不純物でドープし、さらに、III-V族半
導体群を前記第一の濃度より大きいそれぞれの第二の濃
度の活性化アクセプタ不純物でドープするステップを包
含することを特徴とする方法。
【００９２】（実施態様２６）実施態様２１記載の方法
であって、前記中間層が窒化金属を含むことを特徴とす
る方法。
であって、前記中間層が窒化金属を含むことを特徴とす
る方法。
【００９３】（実施態様２７）実施態様２１記載の方法
であって、前記中間層を挟み込むステップが以下（ａ）
から（ｃ）のステップを含むことを特徴とする方法、
（ａ）窒素原子のモル比(1-x)が少なくとも１つの他のV
族元素の原子のモル比xで置き換えられる窒化ガリウム
材料の層を中間層として前記p-形窒化ガリウム材料上に
成長させるステップ、（ｂ）前記中間層が所望の厚さに
向かって厚さを増すにつれモル比xを上げ、かつモル比
(1-x)を下げるステップ、（ｃ）前記中間層の上に前記
金属層を堆積させるステップ。
であって、前記中間層を挟み込むステップが以下（ａ）
から（ｃ）のステップを含むことを特徴とする方法、
（ａ）窒素原子のモル比(1-x)が少なくとも１つの他のV
族元素の原子のモル比xで置き換えられる窒化ガリウム
材料の層を中間層として前記p-形窒化ガリウム材料上に
成長させるステップ、（ｂ）前記中間層が所望の厚さに
向かって厚さを増すにつれモル比xを上げ、かつモル比
(1-x)を下げるステップ、（ｃ）前記中間層の上に前記
金属層を堆積させるステップ。
【００９４】（実施態様２８）実施態様２７記載の方法
であって、さらに、前記中間層のバンドギャップエネル
ギーを１エレクトロンボルト未満に下げるレベルまでモ
ル比xを増やすステップを包含することを特徴とする方
法。
であって、さらに、前記中間層のバンドギャップエネル
ギーを１エレクトロンボルト未満に下げるレベルまでモ
ル比xを増やすステップを包含することを特徴とする方
法。
【００９５】（実施態様２９）実施態様２７記載の方法
であって、さらに、少なくとも１つの他のV族元素とし
てヒ素及びリンのうちの１つを付与するステップを包含
し、かつ前記モル比xが0.2-0.7の範囲で最大値を有する
ことを特徴とする方法。
であって、さらに、少なくとも１つの他のV族元素とし
てヒ素及びリンのうちの１つを付与するステップを包含
し、かつ前記モル比xが0.2-0.7の範囲で最大値を有する
ことを特徴とする方法。
【００９６】（実施態様３０）実施態様２７記載の方法
であって、さらに、以下（ａ）及び（ｂ）のステップを
含むことを特徴とする方法、（ａ）前記中間層を高活性
化濃度の不純物でドーピングするステップ、（ｂ）前記
中間層が所望の厚さに達する以前にドーピング量を減ら
すステップ。
であって、さらに、以下（ａ）及び（ｂ）のステップを
含むことを特徴とする方法、（ａ）前記中間層を高活性
化濃度の不純物でドーピングするステップ、（ｂ）前記
中間層が所望の厚さに達する以前にドーピング量を減ら
すステップ。
【図１】本願発明による垂直共振型面発光レーザ(VCSE
L)におけるp-接点の第一の実施例を示す断面図である。
L)におけるp-接点の第一の実施例を示す断面図である。
【図２】本願発明によるp-接点の第二の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本願発明によるp-接点の第三の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図４】本願発明によるp-接点の第四の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図５Ａ】ヒ素原子と窒素原子のモル比と第四の実施例
の中間層の厚さとの関係を示す図である。
の中間層の厚さとの関係を示す図である。
【図５Ｂ】ヒ素原子と窒素原子のモル比と第四の実施例
の中間層の厚さとの関係を示す図である。
の中間層の厚さとの関係を示す図である。
100：VCSEL 105：金属層 110、112：緩衝領域 114：上方ミラー領域 118：窒化ガリウム材料のミラー層 124、438：表面 130、230、330、430：p-接点実施例 132、232、332、432：復号中間層 139、246、346、446：ウインドウ 143：金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロン・ヤン アメリカ合衆国カリフォルニア州ユニオ ン・シティ シーサイド・コート5122 (72)発明者 シー・ユン ウォン アメリカ合衆国カリフォルニア州パロ・ア ルト エンシナ・グランデ 766 (72)発明者 リチャード・ピー・シュネイダー アメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテ ン・ビュウ チェリートゥリー・レイン 1759
Claims (1)
- 【請求項１】半導体デバイスのための電気接点であっ
て、該電気接点は以下（ａ）から（ｃ）を含むことを特
徴とする電気接点、（ａ）p-形窒化ガリウム材料の層
と、（ｂ）金属層と；（ｃ）前記窒化ガリウム材料及び
前記金属とは異なる材料から成っている中間層であっ
て、該中間層は、前記p-形窒化ガリウム材料と前記金属
層の間に挟まれている。
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| US08/862,461 US6100586A (en) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | Low voltage-drop electrical contact for gallium (aluminum, indium) nitride |
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|---|---|
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| JPH07283167A (ja) * | 1994-04-12 | 1995-10-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | ３−５族化合物半導体用電極材料 |
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