JPS6144492A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6144492A JPS6144492A JP16012785A JP16012785A JPS6144492A JP S6144492 A JPS6144492 A JP S6144492A JP 16012785 A JP16012785 A JP 16012785A JP 16012785 A JP16012785 A JP 16012785A JP S6144492 A JPS6144492 A JP S6144492A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、GaAlAs、InGaAsP系などのl−
V族化合物半導体装置の電極構造に関する。
V族化合物半導体装置の電極構造に関する。
従来、GaA4A3系化合物半導体レーザでは、n側電
極として、Au −Ge −Ni、Au−8n、 Q
r−Au などの多層構造電極が、p側電極として、
Au −Zn、Cr −Auなとの多層構造電極が用い
られていた。
極として、Au −Ge −Ni、Au−8n、 Q
r−Au などの多層構造電極が、p側電極として、
Au −Zn、Cr −Auなとの多層構造電極が用い
られていた。
とくに、InP系のInGaAsP/InP系の四元化
合物半導体レーザのp側電極には、Or −Auの連続
蒸着熱処理によって構成したオーミンク電極が用いられ
、Au−8n、In半田に対する接合面としてもそのま
ま使用されていた。
合物半導体レーザのp側電極には、Or −Auの連続
蒸着熱処理によって構成したオーミンク電極が用いられ
、Au−8n、In半田に対する接合面としてもそのま
ま使用されていた。
シカし、上記のような従来の電極では、240°C〜3
30℃の高温で、Au −Snn日田材よるボンディン
グが行なわれた場合、Cr層だけではAu、Snの拡散
、反応に対する十分なバリヤ層として働かず、In、S
nなどの相互拡散を生じ、最後には、In −Snの合
金化反応が進行して、素子を破壊する欠点があった。さ
らに、この傾向は、とくに、InGaAsP/InP系
化合物半導体レーザな高温、大電流で長時間動作させた
ときに発生し易く、たとえば、70℃、lOQmA程度
で数千時間動作させるとレーザ発振をする活性層部分を
放熱体に近づけてマウントした、いわゆるジャンクシラ
ン・ダウンでマウントしたレーザの活性層近くの、しか
も、出力側端面近傍の電極の一部が高温、大電流に長時
間さらされることになり、Qrを通して、半田金属の^
u、Snが、また、結晶材料を構成するIn、Qa、A
s、Pなどが相互に拡散して、各種の低融点合金を形成
したり、金属として析出したりで、レーザの特性を低下
させることがあった。
30℃の高温で、Au −Snn日田材よるボンディン
グが行なわれた場合、Cr層だけではAu、Snの拡散
、反応に対する十分なバリヤ層として働かず、In、S
nなどの相互拡散を生じ、最後には、In −Snの合
金化反応が進行して、素子を破壊する欠点があった。さ
らに、この傾向は、とくに、InGaAsP/InP系
化合物半導体レーザな高温、大電流で長時間動作させた
ときに発生し易く、たとえば、70℃、lOQmA程度
で数千時間動作させるとレーザ発振をする活性層部分を
放熱体に近づけてマウントした、いわゆるジャンクシラ
ン・ダウンでマウントしたレーザの活性層近くの、しか
も、出力側端面近傍の電極の一部が高温、大電流に長時
間さらされることになり、Qrを通して、半田金属の^
u、Snが、また、結晶材料を構成するIn、Qa、A
s、Pなどが相互に拡散して、各種の低融点合金を形成
したり、金属として析出したりで、レーザの特性を低下
させることがあった。
本発明は、高温、大電流動作でも比較的安定な化合物半
導体レーザまたは発光素子あるいは高出力マイクロ波ト
ランジスタのような化合物半導体装置の新しい電極構造
を提供することを目的とする0 〔発明の概要〕 本発明は、MOまたはWなどの高融点遷移金属をバリヤ
金属として用いることKよりて、高信頼度電極を実現し
たものである。
導体レーザまたは発光素子あるいは高出力マイクロ波ト
ランジスタのような化合物半導体装置の新しい電極構造
を提供することを目的とする0 〔発明の概要〕 本発明は、MOまたはWなどの高融点遷移金属をバリヤ
金属として用いることKよりて、高信頼度電極を実現し
たものである。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
実施例 1゜
第1図は本発明によるInGaAsP/InP半導体レ
ーザを示す。
ーザを示す。
n型InP基板1に形成されたp型1nPからなる埋め
込み層2によって埋め込まれたInGaAsP活性層3
に電流を限定して流すために、埋め込み層2と伝導型の
異なるΩ型In0aAsP層4が表面に設けてあり、ま
た、InGaA8P活性層3の上には、p型InPから
なるクラッド/!15とキャップ層と呼ばれるP型In
QaAsPからなる高伝導度層6が設げられ。
込み層2によって埋め込まれたInGaAsP活性層3
に電流を限定して流すために、埋め込み層2と伝導型の
異なるΩ型In0aAsP層4が表面に設けてあり、ま
た、InGaA8P活性層3の上には、p型InPから
なるクラッド/!15とキャップ層と呼ばれるP型In
QaAsPからなる高伝導度層6が設げられ。
オーミック接触電極を得やすくしである。埋め込み層2
とキャップ層6に位置合せなして電極を設けるために表
面に810m膜からなる絶#ll![層7を設け、その
一部に穴開けを行なりた後、真空蒸着法によって、第1
の金属層8としてCrを約150〜500λ、その上に
第2の金属層9としてMOまたはWを1000〜200
0λ、さらにその上に第3の金属層としてAuを100
0〜10,000^被着する。
とキャップ層6に位置合せなして電極を設けるために表
面に810m膜からなる絶#ll![層7を設け、その
一部に穴開けを行なりた後、真空蒸着法によって、第1
の金属層8としてCrを約150〜500λ、その上に
第2の金属層9としてMOまたはWを1000〜200
0λ、さらにその上に第3の金属層としてAuを100
0〜10,000^被着する。
Cr層は接着層として働くもので、これはTi層であっ
てもよい。また、Au層はPH8(Plated He
atSλn1c)電極の一部として、さらにメッキ法で
Auを厚く、追加形成してもよい。さらに、ンルダー金
属層であるAu −Sn層を形成するため、所望の厚さ
のSnまたはAu−Sn合金を全面または一部に追加蒸
着してもよい。一般的には、このままの状態で対向電極
11を、例えば、AuSnの蒸着アロイ法で形成した後
、このままチップ化する。そして、ジャンクション・ダ
ウン(Junczion down )で、活性層の近
い方をヒートシンク側圧して、Au −Sn系ンルダで
放熱体にボンディングする。
てもよい。また、Au層はPH8(Plated He
atSλn1c)電極の一部として、さらにメッキ法で
Auを厚く、追加形成してもよい。さらに、ンルダー金
属層であるAu −Sn層を形成するため、所望の厚さ
のSnまたはAu−Sn合金を全面または一部に追加蒸
着してもよい。一般的には、このままの状態で対向電極
11を、例えば、AuSnの蒸着アロイ法で形成した後
、このままチップ化する。そして、ジャンクション・ダ
ウン(Junczion down )で、活性層の近
い方をヒートシンク側圧して、Au −Sn系ンルダで
放熱体にボンディングする。
本実施例では、第1の金属としてCr、第3の金属とし
てAuを用いたが、これはInPおよびInGaAsP
忙対する低抵抗オーミック電極としての特性を良好に保
つためで、Tl −Au 、 Au −Znアロイでも
問題はない。
てAuを用いたが、これはInPおよびInGaAsP
忙対する低抵抗オーミック電極としての特性を良好に保
つためで、Tl −Au 、 Au −Znアロイでも
問題はない。
以上のように、バリヤ金属としてMOまたはWを用いて
、Cr(または’ri ) −Mo(またはw)−’A
uの3層構造を採用した本発明の電極をもつ半導体レー
ザーは、放熱体に−rウントした後は、オーミック接触
電極兼接着層、バリヤ金属層、Auまたはソルダ層の電
極構造となり、70’C110mWの高温、高出力動作
寿命試験でも安定動作を示し、約1000時間でも動作
電流の上昇はほとんどなかった。とくに、Or −Au
のみの電極の場合のような、ソルダ材とレーザ構成元素
との反応や、ソルダ材のレーザ素子側への拡散による動
作電流の上昇は全くなかった。
、Cr(または’ri ) −Mo(またはw)−’A
uの3層構造を採用した本発明の電極をもつ半導体レー
ザーは、放熱体に−rウントした後は、オーミック接触
電極兼接着層、バリヤ金属層、Auまたはソルダ層の電
極構造となり、70’C110mWの高温、高出力動作
寿命試験でも安定動作を示し、約1000時間でも動作
電流の上昇はほとんどなかった。とくに、Or −Au
のみの電極の場合のような、ソルダ材とレーザ構成元素
との反応や、ソルダ材のレーザ素子側への拡散による動
作電流の上昇は全くなかった。
なお、同様にして、高温高出力での信頼性が要求される
発光素子(一般にLΣD)にお〜・ても本発明が適用で
きることはいうまでもない。
発光素子(一般にLΣD)にお〜・ても本発明が適用で
きることはいうまでもない。
実施例 2゜
第2図は本発明によるGaAlAs/GaAs 、 C
8P型(ChafInelsd 5ulstrate
Planar )半導体レーザに適用した例を示す。
8P型(ChafInelsd 5ulstrate
Planar )半導体レーザに適用した例を示す。
第2図に示した半導体レーザは、0型GaAs基板21
の一部にチャンネル溝aが設けられており、その上にn
型GaAlAs層お、GaAlAs活性層詞、p型Ga
AlAsクラッド層ゐ、n型GaAsキャップ層あが形
成されており、さらに、S10.絶縁膜rをマスクとし
て、Znn拡散型型層が設けられている。さも忙、全面
上にオーミック接触用の第1の金属Nl29として、A
u −Zn (Zn 4%)合金層を厚さ0.3μm被
着後、380℃で熱処理してオーム性接触を得た後、天
の上に第2のバリヤ金属層力として、Wを厚さ0.2μ
m、さらKその上に第3の金属層31として、Auを厚
さ2μm被着して3層構造の電極が形成されている。こ
のとき、密着性をおぎな5目的で、第1の金属層として
、Orを厚さ0.02μm被着してからW、Auの順に
被着してもよい。
の一部にチャンネル溝aが設けられており、その上にn
型GaAlAs層お、GaAlAs活性層詞、p型Ga
AlAsクラッド層ゐ、n型GaAsキャップ層あが形
成されており、さらに、S10.絶縁膜rをマスクとし
て、Znn拡散型型層が設けられている。さも忙、全面
上にオーミック接触用の第1の金属Nl29として、A
u −Zn (Zn 4%)合金層を厚さ0.3μm被
着後、380℃で熱処理してオーム性接触を得た後、天
の上に第2のバリヤ金属層力として、Wを厚さ0.2μ
m、さらKその上に第3の金属層31として、Auを厚
さ2μm被着して3層構造の電極が形成されている。こ
のとき、密着性をおぎな5目的で、第1の金属層として
、Orを厚さ0.02μm被着してからW、Auの順に
被着してもよい。
レーザ素子として、(+00)面に対して< 110
>へき開方向に現われる(100)へき開面を得るため
に、あらかじめ、ホトマスクを用いて、Au層の一部を
Auのエッチ液(ヨード液)を用いてエツチングし、へ
き開が容易になるよ5Kした。
>へき開方向に現われる(100)へき開面を得るため
に、あらかじめ、ホトマスクを用いて、Au層の一部を
Auのエッチ液(ヨード液)を用いてエツチングし、へ
き開が容易になるよ5Kした。
また、n型基板21側に対しては、Au −Snを蒸着
、アロイ化してオーミック電極を得た。
、アロイ化してオーミック電極を得た。
本実施例のレーザ素子の電極の反応を調べるためK、1
50°Cで1000時間の高温保管テストおよび200
℃、100時間の加速寿命テストを行なったが表面のA
u層と下地GaAs層中心のGaとの反応はWによって
阻止され、Wが十分バリヤ層として役立っていることが
わかった。
50°Cで1000時間の高温保管テストおよび200
℃、100時間の加速寿命テストを行なったが表面のA
u層と下地GaAs層中心のGaとの反応はWによって
阻止され、Wが十分バリヤ層として役立っていることが
わかった。
とくに、従来は、Au −SnンルダのSnとGaAs
層中のGaが、OrやAuと多元合金をつくって、素子
の電圧電流特性を劣化させたり、欠陥の原因を形成した
り、接着力を低下させていたが、これらのことは、本発
明のように電極にWバリヤ層を設けることKよって完全
に防止することができる。
層中のGaが、OrやAuと多元合金をつくって、素子
の電圧電流特性を劣化させたり、欠陥の原因を形成した
り、接着力を低下させていたが、これらのことは、本発
明のように電極にWバリヤ層を設けることKよって完全
に防止することができる。
実施例 3゜
活性層Kかかるストレスを低減すると共に、実装におけ
るソルダ材の盛り上りによる電流電圧特性の劣化や、光
出力の一部分のソルダ材盛り上り部分圧よる遮へいをさ
けるためK、多少の熱抵抗成分の上昇を許すとして、p
型側を上1tc (p−slaeup)またはジャンク
シM/・アップで活性層部を上にしてグイボンドする方
法がある。この場合には、n型側電極に対して実施例2
と同様にWまたはMoをバリヤ層として用いることがで
きる。また、p型基板を用いて作られた半導体レーザで
は、実施例2におけるp型側電極部分がn型側電極に相
当し、p型側電極では、Au −Zn/No (または
W)/Auとなるのに対して、n型電極ではA、uSn
/Mo(またはW)/Au、またはOr /Mo /A
uの3層膜とすれば同様な効果がある。
るソルダ材の盛り上りによる電流電圧特性の劣化や、光
出力の一部分のソルダ材盛り上り部分圧よる遮へいをさ
けるためK、多少の熱抵抗成分の上昇を許すとして、p
型側を上1tc (p−slaeup)またはジャンク
シM/・アップで活性層部を上にしてグイボンドする方
法がある。この場合には、n型側電極に対して実施例2
と同様にWまたはMoをバリヤ層として用いることがで
きる。また、p型基板を用いて作られた半導体レーザで
は、実施例2におけるp型側電極部分がn型側電極に相
当し、p型側電極では、Au −Zn/No (または
W)/Auとなるのに対して、n型電極ではA、uSn
/Mo(またはW)/Au、またはOr /Mo /A
uの3層膜とすれば同様な効果がある。
以上説明したように1本発明によれば、GaAlAs/
GaAsまたはInGaAsP / InP結晶とンル
ダ金属を形成するAuまたはAu −Sn系ンルダ、I
n −SH系ソルダ、Pb−8n系ソルダ等のソルダ材
の中間にMoまたはW層をバリヤ層として設けることK
よって、両者の反応を防止し、光半導体装置、あるいは
一般半導体装置としての高温、大電流下での信頼性向上
を実現することができる。
GaAsまたはInGaAsP / InP結晶とンル
ダ金属を形成するAuまたはAu −Sn系ンルダ、I
n −SH系ソルダ、Pb−8n系ソルダ等のソルダ材
の中間にMoまたはW層をバリヤ層として設けることK
よって、両者の反応を防止し、光半導体装置、あるいは
一般半導体装置としての高温、大電流下での信頼性向上
を実現することができる。
第1図は本発明の一実施例としてのI nGaAsP
/InP半導体レーザの斜視図、第2図は本発明の他の
実施例としてのGaAlAs / GaAs 、 C
P S型半導体レーザの斜視図である。 図において、 1・・・n型InP基板 2゛°p型Inp埋め込み層 3− InGaAsP活性層 4 ・= n型I n
GaAsPGaAs層中nPクラッド層 6・p型InGaAspキ+7プ層 7・S10.絶縁膜 8・・・cr (またはTl )からなる第1の金属層
9・・Mo (またはW)からなる第2の金属層10・
・・Auからなる第3の金属層 11・・対向電極 21・・n型Ga、As基板n
・・・チャンネル部 お・・n型GaAlAsクラッド
層冴・・GaA7As活性層 5・・・p型GaAtAsクラッド層 に・・・D型GaAsキャップ層 n・・・SIO□絶縁膜 四・・zn拡散p型層四・・
Au−Zn合金(またはOr)からなる第1の金膚湿加
・・Wからなる第2の金属層 31・・・Auからなる第3の金属層 32・・・対向電極
/InP半導体レーザの斜視図、第2図は本発明の他の
実施例としてのGaAlAs / GaAs 、 C
P S型半導体レーザの斜視図である。 図において、 1・・・n型InP基板 2゛°p型Inp埋め込み層 3− InGaAsP活性層 4 ・= n型I n
GaAsPGaAs層中nPクラッド層 6・p型InGaAspキ+7プ層 7・S10.絶縁膜 8・・・cr (またはTl )からなる第1の金属層
9・・Mo (またはW)からなる第2の金属層10・
・・Auからなる第3の金属層 11・・対向電極 21・・n型Ga、As基板n
・・・チャンネル部 お・・n型GaAlAsクラッド
層冴・・GaA7As活性層 5・・・p型GaAtAsクラッド層 に・・・D型GaAsキャップ層 n・・・SIO□絶縁膜 四・・zn拡散p型層四・・
Au−Zn合金(またはOr)からなる第1の金膚湿加
・・Wからなる第2の金属層 31・・・Auからなる第3の金属層 32・・・対向電極
Claims (1)
- (1)III−V族化合物半導体装置の電極構造において
、該電極が該電極下の半導体とオーミツク接触を有する
第1の金属層と該第1の金属層上のMoもしくはWから
なる第2の金属層と該第2の金属層上のAuまたはAu
−Sn系ソルダー、In系ソルダー、Pb−Sn系ソル
ダー等のソルダー群の、少なくとも1者を有する第3の
金属層とからなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16012785A JPS6144492A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16012785A JPS6144492A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6144492A true JPS6144492A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15708450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16012785A Pending JPS6144492A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6144492A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000091691A (ja) * | 1998-09-16 | 2000-03-31 | Hitachi Ltd | 半導体光素子 |
JP2000332343A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51146180A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Iii-v family compound semi-conductor electric pole formation |
JPS5229183A (en) * | 1975-09-01 | 1977-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | Method for production of semi-conductive element |
JPS53110460A (en) * | 1977-03-09 | 1978-09-27 | Toshiba Corp | Electrode of compound semiconductor |
JPS5654047A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-13 | Nec Corp | Compound semiconductor device |
-
1985
- 1985-07-22 JP JP16012785A patent/JPS6144492A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51146180A (en) * | 1975-06-11 | 1976-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Iii-v family compound semi-conductor electric pole formation |
JPS5229183A (en) * | 1975-09-01 | 1977-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | Method for production of semi-conductive element |
JPS53110460A (en) * | 1977-03-09 | 1978-09-27 | Toshiba Corp | Electrode of compound semiconductor |
JPS5654047A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-13 | Nec Corp | Compound semiconductor device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000091691A (ja) * | 1998-09-16 | 2000-03-31 | Hitachi Ltd | 半導体光素子 |
JP2000332343A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
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