JPS6262566A - 光半導体装置 - Google Patents

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】 ［概要〕 本発明は、光半導体素子の電極を形成する表面層がイン
ジウム燐（ＩｎＰ）である場合に、その表面にチタン、
白金、金（Ｔ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕ　）電極を
形成する構造として、ＩｎＰ層と’Ｊ’　ｉ　／　ｐ　
ｔ／Ａｕ電極の間に、インジウム、ガリウム、砒素（Ｉ
ｎＧａＡｓ）の化合物層またはインジウム。

ガリウム、砒素、燐（ｒｎＧａＡｓＰ）の化合物層を形
成することにより、その接合部が低抵抗で且つほぼオー
ミック特性になるようにしたものであり、それによって
高能率の受光装置を実現したものである。

［産業上の利用分野］ 本発明は、光半導体装置に係り、特に少なくともＩ　ｎ
、　Ｐを含む二元または三元半導体化合物を積層した光
半導体素子の電極の構成に関するものである。

光半導体装置として、レーザ、発光ダ・イオード、フォ
トダイオード等があり、それらに使用される材料として
、主にＩ　０％　Ｇａ、、ＡｓＸＰ及びＡ１等を含む二
元以上の化合物を積層して形成している。

これらの光素子では、能動層に電流を流すために、Ｉｎ
Ｐ層の表面に電極が設けられ、電圧が印加されるが、電
極を形成する際に、その電極材料とＭｉ層材料との結合
強度と接合（コンタクト）抵抗が重要であり、接合強度
が劣ると剥離が発生して信頼性が低下するし、またコン
タクト抵抗は可能な限り小で、且つオーミックコンタク
トになることが望ましい。

［従来の技術］ 第４図は、従来のＩＩＩ−Ｖ属の化合物を積層したｐｉ
ｎ型フォトダイオードの模式要部断面図である。

ＩｎＰ基板１の表面から、順次ｎ−−ＩｎＰ層２、Ｔｎ
ＧａＡｓ層３、ｎ＋−ＩｎＰ層４が積層され、ｎ＋−Ｉ
ｎＰ層４の表面には、リング状の窒化シリコン（ＳｉＮ
）膜５によって絶縁層が形成されている。

そのＳｉＮ膜５をマスクにして、ｎ”−ＩｎＰ層４の中
央部に亜鉛（Ｚ　ｎ）を拡散して、受光部６が形成され
ている。

電極７は通常Ｔｉ膜を厚みが１２００人、Ｐｔ膜を厚み
が１２００人、金膜を厚みが５μｍの三層を積層（Ｔｉ
／ＰＬ／Ａｕ）ｌ、て形成している。

第５図は、上記の構成によるｐｉｎ型フォトダイオード
の順方向電圧に対する電流特性図を示している。

順方向電圧５Ｖを印加した際の電流は、１ｍＡ程度であ
り、従って順方向の抵抗値は５にΩであって、かなり高
抵抗になっているし、また電圧を増加に対し電流が飽和
してしまい、非オーミンク特性を示している。

第６図は、上記の構成によるｐｉｎ型フォトダイオード
の光電流に対する光入力を示す特性図である。

電圧と電流特性が高抵抗値で且つ飽和特性であるために
、光入力が増加しても光電流が直線状に増加せずに飽和
してしまい、その結果光電流が小であるのみならず、光
入力の小である範囲で、光電流が飽和するために能率が
著しく劣るという欠点がある。

一方、上記で説明したＴｉ　／　Ｐ　ｔ　／　Ａ　ｕの
電極の代わりに、しばしばクロムと金を積層（Ｃｒ　／
Ａｕ）した電極が使用されることがあるが、この電極で
は、フォトエツチング工程においてクロムが十分にエツ
チングされない等の欠点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の、二元及び三元組成で積層される光ダイオードで
は、ＩｎＰ層上に電極としてＴ　ｉ　／　Ｐ　ｔ／　Ａ
　ｕまたはＣｒ　／　Ａ　ｕ層を直接形成すると、順方
向電圧が高く、低電圧範囲の発生電流の効率が低下し、
また周波数特性がよくないということが問題点である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決するため光半導体装置を提
供するもので、その解決の手段は、例えばＩｎＰ基板上
に積層された二元または三元の半導体層の最上層力月ｎ
Ｐ層である光半導体装置で最上層のＩｎＰの表面と電極
であるＴ　ｉ　／　Ｐ　ｔ　／Ａｕ層を積層した電極と
の間に、少なくともＩｎ／Ｇａ／Ａｓを含む化合物を形
成することにより、電極と最上層のＩｎＰ層との間のコ
ンタクト抵抗が小になり、飽和のないオーミック特性が
実現されることになる。

［作用１ 本発明は、ＩｎＰ層と電極材料であるＴ　ｉ　／　Ｐｔ
　／　Ａ　ｕ層またはＣｒ　／　Ａ　ｕを直接形成する
と、半導体材料と金属材料との仕事関数の差が大きく、
そのために電極のコンタクト抵抗値が高く且つ電圧−電
流特性がオーミックコンタクトでなくなることを考慮し
て、その中間に金属と仕事関数差の小なるＩ　ｎ　／　
Ｇ　ａ　／　Ａ　ｓを含む化合物を形成することにより
、低抵抗でオーミック特性になる電極を形成したもので
ある。

［実施例］ 第１図は、本発明による光半導体装置の模式要部断面図
である。

第４図と同様に、ｒｎＰ基板１１上に、順次ｎ−−Ｉｎ
Ｐ層１２、Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｈ１３、ｎ”−１
ｎＰ屓１４が頂層されている。

本発明は、ｎ＋−１ｎ　ＰＪｉ１４の表面に形成する絶
縁膜の領域よりも、やや大きめに環状型のＩｎＧ　ａ　
Ａ　ｓ　Ｎ　１５を設けたことにある。

次に、そのＩｎＧａＡｓ層１５の表面に絶縁用の５ｉＮ
１％１６を形成し、このＳｉＮ膜１６をマスクとして、
中央にＺｎを拡散して、受光部１７を形成する。

電極の形成は前記の絶縁用の窒化シリコン膜１６よりも
、広範囲の面積を有するようにして、窒化シリコン膜１
６の表面に、通常の電極１８を構成するが、その構造は
Ｔｉ膜を厚みが１２００人、Ｐｔ膜を厚みが１０００人
、金膜を厚みが５μｍの三層を積層して電極を従来例と
同一に形成する。

第２図は、このような電極を形成したｐｉｎ型フォ１−
ダイオードの順方向電圧に対する順方向電流特性図であ
る。

順方向電圧として０．５■を印加した際の電流は、１ｍ
Ａ程度であるので、順方向の抵抗値は０．５にΩとかな
り低抵抗になると共に、直線状のオーミック特性となっ
ている。

第３図は、本発明のｐｉｎ型フォトダイオードの光電流
に対する光出力を示す特性図である。

電極部分が低抵抗であると同時に、オーミック特性であ
るために、光入力に対し光電流は直線状に増加し、極め
て効率の優れた特性を有していることが判る。

［発明の効果コ 以上、詳細に説明したように、本発明による電極の構成
は、低抵抗であると共にオーミック特性を有し、極めて
高能率のｐｉｎダイオードが提供でき、これを使用した
光通信システムでは、高性能の光通信が実現し得るとい
う効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光半導体装置の模式要部断面図
、 第２図は、本発明のｐｉｎ型フォトダイオードの順方向
電圧と順方向電流特性図、 第３図は、本発明のｐｉｎ型フォトダイオードの光電流
に対する光出力を示す特性図、第４図は、従来の光半導
体装置の模式要部断面図、 第５図は、従来のｐｉｎ型フォトダイオードの順方向電
圧と順方向電流特性図、 第６図は、従来のｐｉｎ型フォトダイオードの光電流に
対する光出力を示す特性図、 図において、 １１はＩｎＰ基板、　　　１２はｎ−−１ｎＰ層、１３
はＩｎＧａＡｓ層、　１４はｎ”−１ｎＰ層、１５はＩ
　ｎＧａＡｓ層、　１６は窒化シリコン膜、１７は受光
部、　　　　　１８は電極、をそれぞれ示している。 ＋８　ｆ＆ １に２図 イｉどらｔ７＝ｎＰＩＮ”ｉ’７オｂ７７オーＵ°のＸ
１拓３々χ芝）（ηオ手不望Ｑ９第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（１１）上に積層された二元または三元の半導体層
   の最上層がインジウム燐（１４）の半導体装置において
   、 上記最上層のインジウム燐（１４）の表面と、チタン（
   １８）と白金（１９）と金（２０）の積層した電極層の
   間に、少なくともインジウム、ガリウム、砒素を含む化
   合物（１５）を形成することを特徴とする光半導体装置
   。