JPS62200783A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS62200783A
JPS62200783A JP4177386A JP4177386A JPS62200783A JP S62200783 A JPS62200783 A JP S62200783A JP 4177386 A JP4177386 A JP 4177386A JP 4177386 A JP4177386 A JP 4177386A JP S62200783 A JPS62200783 A JP S62200783A
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ingaasp
semiconductor
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JP4177386A
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Akio Oishi
大石 昭夫
Shinji Tsuji
伸二 辻
Motonao Hirao
平尾 元尚
Hiroyoshi Matsumura
宏善 松村
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 InGaAsPを用いた接合の特長を活用した半導体装
置に係わり、特に信頼性の高(、L’rLl<A傷yj
r<’th ’!  −1モ’l  l二fl’l  
t S  。
〔従来の技術〕
InGaAs 1層を用いた半導体装置としては、1μ
m帯で発振する長波長半導体レーザがある。すなわち、
長波長半導体レーザの埋込み層に適用した例で、この埋
込層は電流阻止層としての機能を持ち、TnGaAs 
1を用いることにより横モード制御を容易にしたとの報
告が昭和59年春季応用物理学関係連合講演会講演予稿
集ip−M−2(p。
191)に示されている。しかし、InGaAsP層を
用いた接合については検討されていなかった。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、InGaAsP層を用いた接合による
npn型またpnp型構造を活用した半導体装置トラン
ジスタの電流増幅率や11流阻IE能を制御するととも
に、充分な信頼性を確保することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するためには組成や厚み管を最適化すれ
ば良い。本発明においては厚みを1μm以下とし、また
、In(iaAsP層の組成がそのエネルギーバンド幅
が1.2eV未満である時は素子特性が経時的急速に劣
化するのに対して、エネルギーバンド幅が1.2eVか
ら1.4eVになる組成を用いることにより充分な信頼
性が得られることが明らかになった。たとえば、上記本
発明のInGaAsP層を用いることにより、npn型
またはpnp型トランジスタの電流増幅率が低下し、半
導体レーザの埋込み層として用いた場合、埋込み層を通
して流れる漏れ電流を減少させることができ、かつ経時
特性が安定であった。
〔作用〕
npn型またはpnp型構造の接合を形成する半導体層
もしくは該接合の多層膜の中間層にあたるp型またはn
型層をInGaAsP層で形成することにより、トラン
ジスタ構造を有する該接合の電流増幅率が小さくなり、
漏れ電流が減少する。これは、InGaAsP層の少数
キャリアの寿命がInPに較べ小さいことによる。また
、このInGaAsP層の組成を、そのエネルギーバン
ド幅が1.2eV から1.4eV になるようにする
ことにより、エネルギーバンド幅が大きく、かつ組成が
InPに近くなるため、接合の結晶学的安定性が向上し
て急速な劣化を防止できると推定される。
なお、上記漏れ電流の減少が、トランジスタや半導体レ
ーザのしきい電流値を低くして、使い易いものにする。
〔実施例〕
以下1本発明の詳細な説明する。
実施例1 本発明を半導体レーザの埋め込み層に用いた場合の実施
例を第1図を用いて説明する1図1はn型InP基板上
に構成した半導体レーザの断面図を表わしている6本実
施例に示した構造は、n型基板上にInGaAsP活性
層、p型層nP層を液相成長法にて形成した後、幅1層
mvi度の幅の活性層を残したメサストライプを形成す
る。その後、メサの両側にp型層nGiAsP層2.p
5InP層3゜n型InPM4を液相成長法にて形成し
、続いて全面にp型層 n P層、p型層nGaAsP
層を成長することにより得られる。ここでp型10Ga
AsP層2の厚みは平担部で0 、1〜0 、5 p 
m + P型ZnP層3は0.2〜0.57zm、n型
層nP層4は0.3〜0.6μm、p型層nP層5は1
 、5−3 p m 。
P型層nGaAsP層6は0.2〜0.4pmである。
本実施例によれば、層41層32層2.および基板1に
よってnpn型構造が構成され、中間層のp型層にIn
GaAsP層を有する。これらの層は活性層の領域外に
電流が流れることを阻止する電流阻止層として働く。こ
のように、電流阻止層の一部にInGaAsP層を用い
ることにより、より安定に電流を阻止することができる
。これは、npn型トランジスタ構造において、ベース
となる中間層(p型層)内にInGaAsP層を導入し
た場合、InGaAsP層の小数キャリアの寿命がIn
Pの場合に比べ小さいため、トランジスタの電流増幅率
が小さくなることによる6本発明においては、このI 
n G a A s P層2のエネルギーバンド幅を1
.2eV以上することを特徴としている。このInGa
AsP層2の組成を変化させ、半導体レーザの信頼性を
試験した結果を第2図に示す、第2図は、強制加速劣化
試験(100℃、200mAの動作条件)において室温
でのしきい電流値の変化を動作時間に対して示している
。第2図に中に示すように、エネルギーバンド幅1.1
5eV、および1.1aVの組成のInGaAsP層2
を有する素子は短時間で急速にしきい電流値が増加して
いる。これは、埋込み層の劣化による漏れ電流の増加に
よる。この劣化の程度はエネルギーバンド幅の狭い1.
1 eV の場合。
より顕著である。これに対し、1.2eVのInGaA
sP層を有する素子の場合、しきい電流値の増加は少な
く、20時間を経ても安定なljJ作が得られている6
以上のように、本発明による1、2aV以上のバンド幅
を有するInGaAsP WJを持つnpn型構造を電
流阻止層とすることにより、トランジスタ動作による漏
れ電流が小さく、かつ安定した動作が得られる埋込み型
半導体レーザが実現できる。
なお、本実施例はn型InP基板1のLにInGaAs
P層2を用いたが、InGaAsP層は層3と層4の間
、あるいは層4と層5の間に用いても良く。
また複数の場所に用いても良い。層3と層4の間にIn
GaAsP層を用いる場合、p型、n型のどちらでも良
く、層4と層5の間の場合はn型を用いる。
n型を用いた場合には、層31層4. )PJ5により
形成されるpnp型構造の中間層であるn型層中にIn
GaAsP層を有することになる。
本実施例において、4元埋込み層のエネルギーバンド幅
を変化させ、’ 100℃、200mAの条件下で2時
間動作させた後に、しきい電流値が初期の値の何倍にな
ったかを示す電流増加率(経時後のしきい電流値/初期
のしきい電流値)と4元埋込み層のエネルギーバンド幅
の関係を第3図に示す、電流増加率が大きい程、半導体
レーザが急速に劣化していることを示し、電流増加率が
1の場合には、素子の劣化が生じていないことを示す。
第3図および第2図かられかるように、エネルギーバン
ド幅が1.2aV未満となると、劣化が生じかつ、その
エネルギーバンド幅が狭い程劣化の程度は大きい。これ
に対して1本発明に示したように、エネルギーバンド幅
を1.2aV以上にした場合、劣化はほとんど生じない
。なおエネルギーバンド幅が1.4aV以上のInGa
As M!を形成することはできず、この上限の1.4
θVまで電流増加率は1であった。
実施例2 第4図に本発明を用いたn’pn型トランジスタの一実
施例を示す、n型層nP基@21の上にベースとなるP
−InGaAsP (Eg> 1 、2 s V)  
22 。
コレクタとなるn−InPJ123を成長し、各層に電
極24を設けることにより、ペテロ接合バイポーラトラ
ンジスタが形成できる。ここで1本発明により、ベース
となるp −InGaAsP層22の厚みは0.1〜0
.3μm、また、その組成は本発明によりエネルギーバ
ンド幅1.2aV以上とした。
本実施例に示したトランジスタは、実施例1に示した半
導体レーダの埋込み領域を用いて、構成することができ
、半導体レーザと同一基板上に形成することができろ。
また、ベースのエネルギーバンド幅を1.2 e V〜
1.4eVにしたことにより。
実施例1に示した半導体レーザの場合と同様に。
長時間安定な動作を実現できた。
本発明は、第4図に示したnpn型トランジスタ以外に
、pnp型トランジスタに対しても同様に適用できる。
実施例3 第5図を用いて説明する。
p型InP基板1上にInGaAsP活性層およびn型
層nP層を液相成長法にて形成した後、幅1μmのメサ
ストライプを形成する。
続いてメサの両側にp型InGaAsP 2 、 n型
層nP層4を液相成長法にて成長した後、全面にp型層
nP層を成長する。ここで各層の膜厚は実施例1と同様
である。
この場合においても、実施例1の結果と同様に経時劣化
のない半導体レーザが得られた。
実施例4 上記実施例の他、本発明の要旨にもとず〈実施例は多数
であり、それらの主なものについて、基板および半導体
各層を形成する材料を表1に示した。
なお、表1で第1層、第2層・・・は基板上に積層して
接合を形成する各半導体層の順序を意味し、例えば、第
1図の場合には第1層は層2、第2層は層3、第3層は
層4、第4層は層5である。
なお、上記実施例においては、InGaAsP層2の厚
みを0.1〜0.5μmとした。この厚みを1μm以上
としても同様の効果が得られるが、埋込み成長の容易さ
の点で1μm以下の薄い層の方が有利である。
また、本発明は、上記実施例以外の半導体装置全般に適
用できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、しきい電流値が小さく、かつ動作時間
に伴なってこれが変化しない横車−モード半導体レーザ
など、信頼性の高い半導体装置が得られるという効果が
あり、各種電子装置の信頼性の向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1の埋込み半導体レーザの断面
図、第2図は実施例1に示した素子を動作させた場合の
しきい電流値の時間変化を示す図、第3図は電流増加率
とInGaAsPのエネルギーバンド幅の関係を示す図
、第4図は実施例2を説明する図、および第5図は実施
例3を説明する図であ机 1.21・・・基板、2,3.4および5・・・半導体
層22・・・ベース、23・・・コレクタ、24・・・
電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、pnp型もしくはnpn型構造の接合を少なくとも
    有する半導体装置において、該接合を形成する半導体層
    の全てもしくは一部がInGaAsPでなる半導体装置
    。 2、pnp型またはnpn型構造の接合を含む電流阻止
    層を少なくとも有する半導体レーザ装置において、該接
    合を構成する半導体層の全部もしくは一部がInGaA
    sPでなる半導体レーザ装置。 3、上記pnp型もしくはnpn型構造の接合の中間層
    であるn型もしくはp型層を形成する半導体層の全部も
    しくは一部が、InGaAsPでなる特許請求の範囲第
    1項記載の半導体装置。 4、上記pnp型もしくはnpn型構造の接合の中間層
    であるn型もしくはp型層を形成する半導体層の全部も
    しくは一部がInGaAsPでなる特許請求の範囲第2
    項記載の半導体レーザ装置。 5、上記InGaAsP層のバンド幅が1.2〜1.4
    eVである特許請求の範囲第1もしくは3項記載の半導
    体レーザ装置。 6、上記InGaAsP層のバンド幅が1.2〜1.4
    eVである特許請求の範囲第2もしくは4項記載の半導
    体レーザ装置。 7、上記接合の上記中間層以外の層の半導体がInP、
    InGaPもしくはInAsPの少なくとも一つである
    特許請求の範囲第3もしくは5項に記載の半導体装置。 8、上記接合の上記中間層以外の層の半導体がInP、
    InGaPもしくはInAsPの少なくとも一つである
    特許請求の範囲第2もしくは6項に記載の半導体レーザ
    装置。
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US06/850,685 US4841536A (en) 1985-04-12 1986-04-11 Semiconductor laser devices
US07/325,123 US4905057A (en) 1985-12-18 1989-03-17 Semiconductor devices

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665612A (en) * 1994-08-08 1997-09-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Method for fabricating a planar buried heterostructure laser diode
JP2013214648A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光半導体素子

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5763882A (en) * 1980-10-06 1982-04-17 Nec Corp Manufacture of semiconductor laser
JPS5831592A (ja) * 1981-08-18 1983-02-24 Nec Corp 埋め込み構造半導体レ−ザ

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