JPS63122189A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63122189A JPS63122189A JP61268065A JP26806586A JPS63122189A JP S63122189 A JPS63122189 A JP S63122189A JP 61268065 A JP61268065 A JP 61268065A JP 26806586 A JP26806586 A JP 26806586A JP S63122189 A JPS63122189 A JP S63122189A
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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】
〔概要〕
この発明は、半導体装置の半絶縁性半導体層を、深いア
クセプタ準位を形成する不純物と深いドナー準位を形成
する不純物とがドープされて、自由電子が該アクセプタ
準位に捕獲され、正孔が該ドナー準位に捕獲される構造
とすることにより、電子と正孔が同時に注入される場合
にも、十分な電流阻止効果を確保するものである。
クセプタ準位を形成する不純物と深いドナー準位を形成
する不純物とがドープされて、自由電子が該アクセプタ
準位に捕獲され、正孔が該ドナー準位に捕獲される構造
とすることにより、電子と正孔が同時に注入される場合
にも、十分な電流阻止効果を確保するものである。
本発明は半導体装置にかかり、特にその半絶縁性半導体
層の電流阻止効果を電子及び正孔が同時に注入される場
合にも確保する改善に関する。
層の電流阻止効果を電子及び正孔が同時に注入される場
合にも確保する改善に関する。
例えば半導体レーザの電流狭窄層などについて、半絶縁
性半導体層を半導体装置に利用する機運が高まっている
が、従来知られている半絶縁性半導体層では後述の如く
その効果が不十分であり改善が必要である。
性半導体層を半導体装置に利用する機運が高まっている
が、従来知られている半絶縁性半導体層では後述の如く
その効果が不十分であり改善が必要である。
例えば石英系ファイバによる光通信に用いる波長１．３
−帯域、１．５５ｐｍ帯域等に適する半導体レーザの一
例として、第３図に示すＶＳＢ （Ｖ −ｇｒｏｏｖｅ
ｄＳｕｂｓｔｒａｔｅ Ｂｕｒｉｅｄ ｄｏｕｂｌｅｈ
ｅｔｅｒｏ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザが知られてい
る。
−帯域、１．５５ｐｍ帯域等に適する半導体レーザの一
例として、第３図に示すＶＳＢ （Ｖ −ｇｒｏｏｖｅ
ｄＳｕｂｓｔｒａｔｅ Ｂｕｒｉｅｄ ｄｏｕｂｌｅｈ
ｅｔｅｒｏ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザが知られてい
る。
同図において、２１はｎ型インジウム燐（ＩｎＰ）基板
、２２はｐ型ＩｎＰ Ｒ，２３はｎ型ＩｎＰ閉じ込め層
、２３ａはｎ型ＩｎＰ層、２４はインジウムガリウム砒
素ｆｉ（ＩｎＧａＡｓＰ）活性層、２４ａはＩｎＧａＡ
ｓＰ層、２５はｐ型１ｎＰ閉じ込め層、２６はｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層、２７は二酸化シリコン（ＳｉＯ□）等の
ｖＡ縁層、２８．２９は電極である。
、２２はｐ型ＩｎＰ Ｒ，２３はｎ型ＩｎＰ閉じ込め層
、２３ａはｎ型ＩｎＰ層、２４はインジウムガリウム砒
素ｆｉ（ＩｎＧａＡｓＰ）活性層、２４ａはＩｎＧａＡ
ｓＰ層、２５はｐ型１ｎＰ閉じ込め層、２６はｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層、２７は二酸化シリコン（ＳｉＯ□）等の
ｖＡ縁層、２８．２９は電極である。
このＶＳＢレーザのＩｎＧａＡｓＰ活性層２４に正孔を
ｐ型１ｎＰ閉じ込め層２５から、電子をｎ型１ｎＰ閉じ
込め層２３から注入して発光再結合を行わせるが、この
際に活性層２４をバイパスする漏れ電流は発光再結合に
関与しない無効成分となる。
ｐ型１ｎＰ閉じ込め層２５から、電子をｎ型１ｎＰ閉じ
込め層２３から注入して発光再結合を行わせるが、この
際に活性層２４をバイパスする漏れ電流は発光再結合に
関与しない無効成分となる。
本従来例では、経路がｐ型１ｎＰ閉じ込め層２５−ｐ型
ＩｎＰ １ｉ２２− ｎ型１ｎＰ基板２１の漏れ電流１
ａをｐ型ＩｎＰ層２２／ｎ型１ｎＰ基板２１間とｐ型Ｉ
ｎＰ閉じ込め層２５／ ＩｎＧａＡｓＰ活性層２４間と
のビルトインポテンシャル差により抑制し、またストラ
イプ溝外のｐ型１ｎＰ層２５−ｎ型１ ｎＰ層２３ａ−
ｐ型１ｎＰ層２２−ｎ型１ｎＰ基板２１の漏れ電流１ｂ
をｎ型ＩｎＰ層２３ａ／ｐ型ＩｎＰ層２２間のｐｎ逆接
合により抑制するがその効果は不十分で、電流１ｂの経
路が電流１ａをゲート電流とするサイリスタとして動作
する場合もある。
ＩｎＰ １ｉ２２− ｎ型１ｎＰ基板２１の漏れ電流１
ａをｐ型ＩｎＰ層２２／ｎ型１ｎＰ基板２１間とｐ型Ｉ
ｎＰ閉じ込め層２５／ ＩｎＧａＡｓＰ活性層２４間と
のビルトインポテンシャル差により抑制し、またストラ
イプ溝外のｐ型１ｎＰ層２５−ｎ型１ ｎＰ層２３ａ−
ｐ型１ｎＰ層２２−ｎ型１ｎＰ基板２１の漏れ電流１ｂ
をｎ型ＩｎＰ層２３ａ／ｐ型ＩｎＰ層２２間のｐｎ逆接
合により抑制するがその効果は不十分で、電流１ｂの経
路が電流１ａをゲート電流とするサイリスタとして動作
する場合もある。
この様な無効電流はＶＳＢ以外のレーザでも同様に問題
となっており、電流狭窄層、前記ＶＳＢレーザではｐ型
ＩｎＰ層２２を半絶縁性化することが試みられている。
となっており、電流狭窄層、前記ＶＳＢレーザではｐ型
ＩｎＰ層２２を半絶縁性化することが試みられている。
従来知られている半絶縁性ＩｎＰ層は、例えばノンドー
プではｎ型となるＩｎＰ層に深いアクセプタ準位を形成
する鉄（Ｆｅ）をドープしており、伝導帯にある自由電
子がこの深いアクセプタ準位に捕獲されて抵抗率ρ≧１
０６Ωｃｍが得られている。またガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）層にチタン（Ｔｉ）をドープして正孔を捕獲する深
いドナー準位を形成する半絶縁性化も知られている。
プではｎ型となるＩｎＰ層に深いアクセプタ準位を形成
する鉄（Ｆｅ）をドープしており、伝導帯にある自由電
子がこの深いアクセプタ準位に捕獲されて抵抗率ρ≧１
０６Ωｃｍが得られている。またガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ）層にチタン（Ｔｉ）をドープして正孔を捕獲する深
いドナー準位を形成する半絶縁性化も知られている。
上述の如〈従来知られている半絶縁性半導体層は、自由
電子を捕獲する深いアクセプタ準位を備えるか、正孔を
捕獲する深いドナー準位を備えるかの何れかである。
電子を捕獲する深いアクセプタ準位を備えるか、正孔を
捕獲する深いドナー準位を備えるかの何れかである。
従って例えばレーザの電流狭窄層は活性層に注入する電
子と正孔の双方のバイパスを阻止することが必要である
のに対して、例えばＦｅドープＩｎＰ層では正孔阻止機
能がなく、Ｔｉをドープした場合には自由電子阻止機能
がないために、電流阻止機能が不十分であり改善が必要
である。
子と正孔の双方のバイパスを阻止することが必要である
のに対して、例えばＦｅドープＩｎＰ層では正孔阻止機
能がなく、Ｔｉをドープした場合には自由電子阻止機能
がないために、電流阻止機能が不十分であり改善が必要
である。
前記問題点は、深いアクセプタ準位を形成する不純物と
深いドナー準位を形成する不純物とがドープされて、自
由電子が該アクセプタ準位に捕獲され、正孔が該ドナー
準位に捕獲される半絶縁性半導体層を備えてなる本発明
による半導体装置により解決される。
深いドナー準位を形成する不純物とがドープされて、自
由電子が該アクセプタ準位に捕獲され、正孔が該ドナー
準位に捕獲される半絶縁性半導体層を備えてなる本発明
による半導体装置により解決される。
なお前記半絶縁性半導体層をｍ−ｖ族化合物半導体で形
成する場合には、前記アクセプタ不純物として例えばＦ
ｅ、前記ドナー不純物として例えばＴｉを用いることが
ｔきる。
成する場合には、前記アクセプタ不純物として例えばＦ
ｅ、前記ドナー不純物として例えばＴｉを用いることが
ｔきる。
本発明による半絶縁性半導体層は、自由電子に対して捕
獲準位として作用する深いアクセプタ準位と、正孔に対
して捕獲準位として作用する深いドナー準位とを備えて
、電子と正孔の双方に対して十分な電流阻止機能を確保
する。
獲準位として作用する深いアクセプタ準位と、正孔に対
して捕獲準位として作用する深いドナー準位とを備えて
、電子と正孔の双方に対して十分な電流阻止機能を確保
する。
第１図はこの半絶縁性（Ｓｒ）半導体層によるｐ＋ −
５ｌ−♂構造のバンドダイアグラムを示し、ＥＣは伝導
帯端、ＥＶは価電子帯端、ＥＦはフェルミ準位、ＥＡは
深いアクセプタ準位、Ｅゎは深いドナー準位であり、例
えばＩｎＰについて、Ｅｃ−Ｅｗ間のエネルギー差すな
わちバンドギャップは約１ 、３５ｅＶ、伝導帯端Ｅ、
とｒｅによるアクセプタ準位Ｅａとのエネルギー差、及
びＥＣとＴｉによるドナー準位Ｅｌｌとのエネルギー差
は何れも約０．６ｅＶで、ＦｉＣ−Ｅｗの中央近傍にあ
る。
５ｌ−♂構造のバンドダイアグラムを示し、ＥＣは伝導
帯端、ＥＶは価電子帯端、ＥＦはフェルミ準位、ＥＡは
深いアクセプタ準位、Ｅゎは深いドナー準位であり、例
えばＩｎＰについて、Ｅｃ−Ｅｗ間のエネルギー差すな
わちバンドギャップは約１ 、３５ｅＶ、伝導帯端Ｅ、
とｒｅによるアクセプタ準位Ｅａとのエネルギー差、及
びＥＣとＴｉによるドナー準位Ｅｌｌとのエネルギー差
は何れも約０．６ｅＶで、ＦｉＣ−Ｅｗの中央近傍にあ
る。
同図（ａ）はバイアスを印加しない熱平衡状態を示し、
深いアクセプタ準位ＥＡは殆どが正孔（○で表す）によ
って占有され、深いドナー準位ＥＤは殆どが電子（・で
表す）によって占有されている。
深いアクセプタ準位ＥＡは殆どが正孔（○で表す）によ
って占有され、深いドナー準位ＥＤは殆どが電子（・で
表す）によって占有されている。
このダイオードに順バイアス電圧を印加すれば同図中）
に示す様に、８１層に電子がｎ＋十層から、正孔がｐ土
層側から注入される。しかしながら注入された電子は深
いアクセプタ準位ＨＡに捕獲され、また正孔は深いドナ
ー準位Ｅ、に捕獲されて、電子は♂−５１界面近傍に、
正孔はｐ” −Ｓ Ｉ界面近傍には存在するが、何れも
５ＩＪｉｉ内を流れて反対界面に達することがない完全
な電流阻止効果が得られる。
に示す様に、８１層に電子がｎ＋十層から、正孔がｐ土
層側から注入される。しかしながら注入された電子は深
いアクセプタ準位ＨＡに捕獲され、また正孔は深いドナ
ー準位Ｅ、に捕獲されて、電子は♂−５１界面近傍に、
正孔はｐ” −Ｓ Ｉ界面近傍には存在するが、何れも
５ＩＪｉｉ内を流れて反対界面に達することがない完全
な電流阻止効果が得られる。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第２図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の実施例を示す工程順
模式側断面図である。
模式側断面図である。
第２図（ａ）参照： 例えば錫（Ｓｎ）をドープした１
型１ｎＰ ７７Ｈ板１の（１００）面上に、本発明によ
る半絶縁性ＩｎＰ層２を例えば液相エピタキシャル成長
法により厚さＩＪＩＩｍに成長する６本実施例の成長溶
液は、ＩｎにＩｎＰ単結晶、Ｆｅ（９９，９９％、パウ
ダー）及びＴｉ（９９，９％、ペレット）を溶解したも
ので、成長温度は８００〜９００℃である。
型１ｎＰ ７７Ｈ板１の（１００）面上に、本発明によ
る半絶縁性ＩｎＰ層２を例えば液相エピタキシャル成長
法により厚さＩＪＩＩｍに成長する６本実施例の成長溶
液は、ＩｎにＩｎＰ単結晶、Ｆｅ（９９，９９％、パウ
ダー）及びＴｉ（９９，９％、ペレット）を溶解したも
ので、成長温度は８００〜９００℃である。
第２図中）参照： この半絶縁性ＩｎＰ層２上に、例え
ば５ｉｎ２等によりその開口の長辺がＩｎＰ結晶の＜０
１１＞方向に長く幅が１．５Ｉｒｍ程度のマスク１０を
設けて、塩酸（ＨＣＩ）等による異方性エツチング処理
を行い、１型１ｎＰ基板１に達する深さにストライブ状
の溝を形成する。この溝の断面はＶ字状でその斜面は（
１１１）８面となる。
ば５ｉｎ２等によりその開口の長辺がＩｎＰ結晶の＜０
１１＞方向に長く幅が１．５Ｉｒｍ程度のマスク１０を
設けて、塩酸（ＨＣＩ）等による異方性エツチング処理
を行い、１型１ｎＰ基板１に達する深さにストライブ状
の溝を形成する。この溝の断面はＶ字状でその斜面は（
１１１）８面となる。
第２図（Ｃ）参照： 従来技術により、このストライプ
溝内にｎ型ＩｎＰ閉じ込め層３、ノンドープのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性Ｎ４、ｐ型閉じ込めＮ５を順次成長し、閉じ
込め層５を溝外に拡げ、連続してｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰ
層６を成長する。なお閉じ込め層３、活性層４と同時に
溝外にｎ型１ｎＰ層３ａｓ ＩｎＧａＡｓＰ層４ａがそ
れぞれ成長する。
溝内にｎ型ＩｎＰ閉じ込め層３、ノンドープのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性Ｎ４、ｐ型閉じ込めＮ５を順次成長し、閉じ
込め層５を溝外に拡げ、連続してｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰ
層６を成長する。なお閉じ込め層３、活性層４と同時に
溝外にｎ型１ｎＰ層３ａｓ ＩｎＧａＡｓＰ層４ａがそ
れぞれ成長する。
この半導体基体上に、例えばＳｉＯ□等の絶縁層７、金
／亜鉛／金（Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ）等のｐ側電極８、金ゲ
ルマニウム／金（ＡｕＧｅ／Ａｕ）等のｎ側電極９を設
け、襞間による共振器の反射面の形成などを行って本実
施例のレーザ素子が完成する。
／亜鉛／金（Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ）等のｐ側電極８、金ゲ
ルマニウム／金（ＡｕＧｅ／Ａｕ）等のｎ側電極９を設
け、襞間による共振器の反射面の形成などを行って本実
施例のレーザ素子が完成する。
本実施例では本発明による半絶縁性半導体層２により、
電子及び正孔の双方について前記従来例に見られる漏れ
電流１ａ、Ｉｂが阻止され、例えば閾値電流が相当する
前記従来例の１５〜２０ｍＡ程度に比較して、本実施例
では１０＋＋＋Ａ程度に減少し顕著な改善が実証されて
いる。
電子及び正孔の双方について前記従来例に見られる漏れ
電流１ａ、Ｉｂが阻止され、例えば閾値電流が相当する
前記従来例の１５〜２０ｍＡ程度に比較して、本実施例
では１０＋＋＋Ａ程度に減少し顕著な改善が実証されて
いる。
以上の説明はＶＳＢレーザを引例しているが、他の半導
体レーザ、発光ダイオード、或いは発光装置以外の半導
体装置について、本発明により同様の効果を得ることが
できる。
体レーザ、発光ダイオード、或いは発光装置以外の半導
体装置について、本発明により同様の効果を得ることが
できる。
以上説明した如く本発明によれば、半絶縁性半導体層に
より電子と正孔が共に捕獲されて十分な電流阻止機能が
確保され、例えば半導体発光装置等の半導体装置の特性
改善に大きい効果が得られる。
より電子と正孔が共に捕獲されて十分な電流阻止機能が
確保され、例えば半導体発光装置等の半導体装置の特性
改善に大きい効果が得られる。
第１図は本発明によるｐ” −Ｓ Ｉ−一構造のバンド
ダイアダラム、 第２図は実施例の工程順模式側断面図、第３図は従来例
の模式側断面図である。 図において、 １はれ十層１ｎＰ基板、 ２は本発明による半絶縁性ＩｎＰ層、 ３はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、 ３ａはｎ型ＩｎＰ層、４
は１ｎＧａＡｓＰ活性層、 ４ａはＩｎＧａＡｓＰ
層、５はｐ型閉じ込め層、 ６はり型１ ｎＧａＡｓＰ層、 ７は絶縁層、 ８．９は電極、１０はマ
スクを示す。 ？Ｚ” ＳＴ Ｐ“＋１ｅＦ４
ｔ＝よりＰ”−５ｘ−ｎ１Ｌの六゛ンドダイアク゛う４ 第 １ 図 （ａン ’ｆ、 ２にテンイｐＨｒ＋ 工＃Ｌ’ｊｉ Ｓ＆（ｌ
すＩ！ｆ’ｒｆ］ ’ｉｂ条 ２ 図
ダイアダラム、 第２図は実施例の工程順模式側断面図、第３図は従来例
の模式側断面図である。 図において、 １はれ十層１ｎＰ基板、 ２は本発明による半絶縁性ＩｎＰ層、 ３はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、 ３ａはｎ型ＩｎＰ層、４
は１ｎＧａＡｓＰ活性層、 ４ａはＩｎＧａＡｓＰ
層、５はｐ型閉じ込め層、 ６はり型１ ｎＧａＡｓＰ層、 ７は絶縁層、 ８．９は電極、１０はマ
スクを示す。 ？Ｚ” ＳＴ Ｐ“＋１ｅＦ４
ｔ＝よりＰ”−５ｘ−ｎ１Ｌの六゛ンドダイアク゛う４ 第 １ 図 （ａン ’ｆ、 ２にテンイｐＨｒ＋ 工＃Ｌ’ｊｉ Ｓ＆（ｌ
すＩ！ｆ’ｒｆ］ ’ｉｂ条 ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）深いアクセプタ準位を形成する不純物と深いドナー
準位を形成する不純物とがドープされて、自由電子が該
アクセプタ準位に捕獲され、正孔が該ドナー準位に捕獲
される半絶縁性半導体層を備えてなることを特徴とする
半導体装置。 ２）前記半絶縁性半導体層が、前記アクセプタ不純物と
して鉄、前記ドナー不純物としてチタンがドープされた
III−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３）発光再結合を行う活性領域に注入されない電子及び
正孔を阻止する電流狭窄領域に、前記半絶縁性半導体層
を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26806586A JPH0758822B2 (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26806586A JPH0758822B2 (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63122189A true JPS63122189A (ja) | 1988-05-26 |
| JPH0758822B2 JPH0758822B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17453399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26806586A Expired - Lifetime JPH0758822B2 (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758822B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109817774A (zh) * | 2014-02-14 | 2019-05-28 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153562U (ja) * | 1983-11-07 | 1985-10-12 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | 半導体デバイス |
-
1986
- 1986-11-11 JP JP26806586A patent/JPH0758822B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153562U (ja) * | 1983-11-07 | 1985-10-12 | アメリカン テレフオン アンド テレグラフ カムパニ− | 半導体デバイス |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109817774A (zh) * | 2014-02-14 | 2019-05-28 | 晶元光电股份有限公司 | 发光元件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758822B2 (ja) | 1995-06-21 |
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