JPS63126288A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63126288A JPS63126288A JP27250586A JP27250586A JPS63126288A JP S63126288 A JPS63126288 A JP S63126288A JP 27250586 A JP27250586 A JP 27250586A JP 27250586 A JP27250586 A JP 27250586A JP S63126288 A JPS63126288 A JP S63126288A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、異種材料を積層することにより構成された半
導体装置に関するものである。
導体装置に関するものである。
従来の技術
可視光帯、特に400nm帯のLDもしくはLEDの開
発が望まれている現在、2.6eV以上の禁止帯幅を有
するZn5e、ZnS等の[1−VI族化合物が脚光を
浴びている。しかしこれらの材料はダイオードを作製す
るために必要なp −n接合の形成が極めて困難である
という大きな問題をかかえている。
発が望まれている現在、2.6eV以上の禁止帯幅を有
するZn5e、ZnS等の[1−VI族化合物が脚光を
浴びている。しかしこれらの材料はダイオードを作製す
るために必要なp −n接合の形成が極めて困難である
という大きな問題をかかえている。
この問題を解決するためこれらの材料を用いたS HG
(Second Harmonic Generat
ion)素子が注目を集めている。一般にII−VI族
化合物半導体は非線形光学効果が強く、また吸収端も短
波長領域にあるため、青色もしくはそれより短波のレー
ザー光を発するSHG素子用材料として極めて有望であ
る。さらにこのSHG素子は従来LD等の作製に必要と
されたp −n接合を必要としないというメリットをも
っている。
(Second Harmonic Generat
ion)素子が注目を集めている。一般にII−VI族
化合物半導体は非線形光学効果が強く、また吸収端も短
波長領域にあるため、青色もしくはそれより短波のレー
ザー光を発するSHG素子用材料として極めて有望であ
る。さらにこのSHG素子は従来LD等の作製に必要と
されたp −n接合を必要としないというメリットをも
っている。
第2図に従来の■−■族化合物半導体を用いたSHG素
子の構造断面図を示す。11はG a A s基板、1
2および12′は光閉じ込め用クラッド層であるZnS
単結晶薄膜、13は光導波層であるZ n S o 、
sS @ o 、s単結晶薄膜である。光導波層13の
膜厚は0.5μm1クラツド層12および12′の膜厚
は2μmである。また光導波路長は15間である。レー
ザー光源としてはG a A s /A n G a
A sDHレーザーを用い、波長λ=0.83μmのレ
ーザー光を光導波層13の片端面より入射し、光導波路
中を伝搬させる。レーザー光が光導波層13を伝搬する
と共に、Z n o 、 s S e o 、sの非線
形光学効果により2倍高調波を発生し、反対側の片端面
よりλ=0.42μmのレーザー光が出射する。
子の構造断面図を示す。11はG a A s基板、1
2および12′は光閉じ込め用クラッド層であるZnS
単結晶薄膜、13は光導波層であるZ n S o 、
sS @ o 、s単結晶薄膜である。光導波層13の
膜厚は0.5μm1クラツド層12および12′の膜厚
は2μmである。また光導波路長は15間である。レー
ザー光源としてはG a A s /A n G a
A sDHレーザーを用い、波長λ=0.83μmのレ
ーザー光を光導波層13の片端面より入射し、光導波路
中を伝搬させる。レーザー光が光導波層13を伝搬する
と共に、Z n o 、 s S e o 、sの非線
形光学効果により2倍高調波を発生し、反対側の片端面
よりλ=0.42μmのレーザー光が出射する。
発明が解決しようとする問題点
上記従来例では基板としてG a A sを用いている
が、現在GaAs基板は非常に高価であシ、またGaや
Asは非常に毒性が強いという問題をもっている。しか
し安価で毒性が弱いSi基板上に高品質のn−VI族化
合物半導体をエピタキシャル成長することは現在のとこ
ろ多くの問題を有している。
が、現在GaAs基板は非常に高価であシ、またGaや
Asは非常に毒性が強いという問題をもっている。しか
し安価で毒性が弱いSi基板上に高品質のn−VI族化
合物半導体をエピタキシャル成長することは現在のとこ
ろ多くの問題を有している。
一般に化合物ではないSiは、結晶構造に極性をもつ化
合物とは結合力が弱いだめ、Si基板上に化合物を直接
エピタキシャル成長行った場合、成長層の基板に対する
密着度が非常に悪い。一方9102基板上に化合物をエ
ピタキシャル成長行うと非常に基板に対する密着度は良
いが、得られた成長層は多結晶となってしまう。
合物とは結合力が弱いだめ、Si基板上に化合物を直接
エピタキシャル成長行った場合、成長層の基板に対する
密着度が非常に悪い。一方9102基板上に化合物をエ
ピタキシャル成長行うと非常に基板に対する密着度は良
いが、得られた成長層は多結晶となってしまう。
従ってデバイス応用にいたる高品質なn−VI族化合物
をSi基板上にエピタキシャル成長することは不可能で
あった。
をSi基板上にエピタキシャル成長することは不可能で
あった。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するための本発明の技術的手段は、絶
縁膜により被覆された部分と半導体基板表面が露出した
部分を有する半導体基板上に、例えば有機金属気相成長
法によシ2種以上のn −vi族化合物半導体からなる
歪超格子層を形成し、しかる後その層上に[1−VI族
化合物半導体からなるペテロ接合デバイスを提供するこ
とである。
縁膜により被覆された部分と半導体基板表面が露出した
部分を有する半導体基板上に、例えば有機金属気相成長
法によシ2種以上のn −vi族化合物半導体からなる
歪超格子層を形成し、しかる後その層上に[1−VI族
化合物半導体からなるペテロ接合デバイスを提供するこ
とである。
作 用
本発明の作用を以下に示す。
絶縁膜によシ被覆された部分と半導体基板表面が露出し
た部分を有する半導体基板上に歪超格子層を形成するこ
とにより、絶縁膜上の歪超格子で成長層の密着度を増す
と共に、露出した半導体基板上の歪超格子で単結晶エビ
成長の下地を形成する。また格子不整合が歪超格子によ
り緩和され、ミスフィツト転移等の欠陥の発生が抑制で
きると共に、格子不整合による基板のそりの問題も絶縁
膜上の成長層による緩和から抑制できる。
た部分を有する半導体基板上に歪超格子層を形成するこ
とにより、絶縁膜上の歪超格子で成長層の密着度を増す
と共に、露出した半導体基板上の歪超格子で単結晶エビ
成長の下地を形成する。また格子不整合が歪超格子によ
り緩和され、ミスフィツト転移等の欠陥の発生が抑制で
きると共に、格子不整合による基板のそりの問題も絶縁
膜上の成長層による緩和から抑制できる。
実施例
以下、本発明の一実施例を第1図と共に説明する。
第1図において、1はSi基板、2はパターンニングさ
れたS 102熱酸化膜、3はZnSとZn5o、9S
@o、1の歪超格子層、4および4′は光閉じ込め用
クラッド層であるZnS単結晶層、6は光導波層である
Zn So 、sS eo 、s単結晶層である。
れたS 102熱酸化膜、3はZnSとZn5o、9S
@o、1の歪超格子層、4および4′は光閉じ込め用
クラッド層であるZnS単結晶層、6は光導波層である
Zn So 、sS eo 、s単結晶層である。
光導波層6の膜厚は0.5μm、クラッド層4および4
′の膜厚ば2μmである。歪超格子層3はZnSの膜厚
が100人、Zn5o 、9S eo 、1の膜厚が1
00′人で、順次交互に積層してその周期は10周期と
する。5102熱酸化膜の膜厚は0.2μmでストライ
プ状に所定の間隔をへだてて多数形成されており、その
ストライプ幅は3μm1間隔は8μmとした。また光導
波路長は15間である。
′の膜厚ば2μmである。歪超格子層3はZnSの膜厚
が100人、Zn5o 、9S eo 、1の膜厚が1
00′人で、順次交互に積層してその周期は10周期と
する。5102熱酸化膜の膜厚は0.2μmでストライ
プ状に所定の間隔をへだてて多数形成されており、その
ストライプ幅は3μm1間隔は8μmとした。また光導
波路長は15間である。
次に本装置の装造方法について説明する。本実施例では
エピタキシャル成長法として有機金属気相成長法(MO
VPE)を用いたがこれに限るものではなく、分子線エ
ピタキシー法(MBE)、またはホットウォール法等を
用いてもよい。まず、清浄なSi基板上に熱酸化法によ
りS 102膜を形成する。しかる後、フォトおよびエ
ツチング工程によりストライプパターンを得る。次にM
OVPEにより基板上に順次エピタキシャル成長を行う
。
エピタキシャル成長法として有機金属気相成長法(MO
VPE)を用いたがこれに限るものではなく、分子線エ
ピタキシー法(MBE)、またはホットウォール法等を
用いてもよい。まず、清浄なSi基板上に熱酸化法によ
りS 102膜を形成する。しかる後、フォトおよびエ
ツチング工程によりストライプパターンを得る。次にM
OVPEにより基板上に順次エピタキシャル成長を行う
。
本実施例では原料ガスとしてジメチル亜鉛(DMZ)、
ジメチルセレン(DMSe )、ジメチル硫黄(DMS
)を用いたが、■族原料としてセレン化水素(H2S
e )、硫化水素(H2S)を用いてもよい。成長条件
は装置にもかなり依存するが、例えばZnS単結晶薄膜
の場合、基板温度400℃、DMZのH2の流量(0℃
) = 2.5CC/xiR,DM S OH2(D流
f=(0℃) =9 cc/Unl H2総流量= 1
.417g1n、減圧100 Torr下で良好なエピ
タキシャル成長が可能となる。またZn5o 、sS
So 、sおよびZn5o、9S @o、1単結晶薄膜
の場合、DMZのH2の流量(0℃)=2−6CL/m
、DM!3eの)の流量(15℃)−3Ciおよび0.
5 cc、/l!X 、DMSのH2の流量(0℃)=
9CQ/mixで同じく良好なエピタキシャル成長が可
能となる。
ジメチルセレン(DMSe )、ジメチル硫黄(DMS
)を用いたが、■族原料としてセレン化水素(H2S
e )、硫化水素(H2S)を用いてもよい。成長条件
は装置にもかなり依存するが、例えばZnS単結晶薄膜
の場合、基板温度400℃、DMZのH2の流量(0℃
) = 2.5CC/xiR,DM S OH2(D流
f=(0℃) =9 cc/Unl H2総流量= 1
.417g1n、減圧100 Torr下で良好なエピ
タキシャル成長が可能となる。またZn5o 、sS
So 、sおよびZn5o、9S @o、1単結晶薄膜
の場合、DMZのH2の流量(0℃)=2−6CL/m
、DM!3eの)の流量(15℃)−3Ciおよび0.
5 cc、/l!X 、DMSのH2の流量(0℃)=
9CQ/mixで同じく良好なエピタキシャル成長が可
能となる。
上述の成長条件でまず基板上にZnSとZn5o 、s
S e o、1の歪超格子層を積層し、順次ZnS
単結晶薄膜のクラッド層、Z n S o 、s S
(3o 、s単結晶薄膜の光導波層、ZnS 単結晶
薄膜のクラッド層を積層する。
S e o、1の歪超格子層を積層し、順次ZnS
単結晶薄膜のクラッド層、Z n S o 、s S
(3o 、s単結晶薄膜の光導波層、ZnS 単結晶
薄膜のクラッド層を積層する。
この方法により極めて良好な表面モホロジーを有する単
結晶薄膜積層構造を形成することができ、光伝搬ロスも
a (0,7dB/crn(λ、:42nm)と極めて
良好な特性が得られた。まだ基板のそりもほとんど観測
されなかった。
結晶薄膜積層構造を形成することができ、光伝搬ロスも
a (0,7dB/crn(λ、:42nm)と極めて
良好な特性が得られた。まだ基板のそりもほとんど観測
されなかった。
尚、S iO2ストライプの高さ2幅9間隔等を最適化
することにより横方向の光の閉じ込めも可能となり、S
HGの効率のアップもはかれる。
することにより横方向の光の閉じ込めも可能となり、S
HGの効率のアップもはかれる。
以上の説明においてSt基板を用いたが、GaAs。
InP等を用いてもよく、また絶縁膜としてSiN4等
を用いることも可能である。さらに歪超格子材料として
ZnSSeとZnSを用いたが、それぞれZnS eと
ZnS、Zn5eとZnSSe、ZnTeとZnS e
lZn ToとZn5eTe等であってもよく、混晶の
組成もX=0.9と異なるものでもよい。また光導波層
とクラッド層も本構成と同一でなくてもよく、クラッド
層の屈折率が光導波層よシ小さいように選択すれば、Z
n5e、 ZnTe1ZnSeTe、 ZnSTe等で
あってもよい。各層の膜厚や歪超格子層の周期も最適な
ものを選ぶことができる。
を用いることも可能である。さらに歪超格子材料として
ZnSSeとZnSを用いたが、それぞれZnS eと
ZnS、Zn5eとZnSSe、ZnTeとZnS e
lZn ToとZn5eTe等であってもよく、混晶の
組成もX=0.9と異なるものでもよい。また光導波層
とクラッド層も本構成と同一でなくてもよく、クラッド
層の屈折率が光導波層よシ小さいように選択すれば、Z
n5e、 ZnTe1ZnSeTe、 ZnSTe等で
あってもよい。各層の膜厚や歪超格子層の周期も最適な
ものを選ぶことができる。
さらに非線形光学素子と半導体レーザーやVLSI等と
の一体化素子として、あらかじめこれらの素子が形成さ
れているSt基板等に非線形光学素子を形成することも
可能である。
の一体化素子として、あらかじめこれらの素子が形成さ
れているSt基板等に非線形光学素子を形成することも
可能である。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、Si基板上の
H−VI族化合物エピタキシャル成長の問題点であった
基板への密着度を増し、さらに格子不整合の悪影響を抑
制して、極めて高品質な単結晶エピタキシャル膜を形成
できるようになり、Si基板上にII−VI族化合物へ
テロ接合デバイスを作成することが可能となった。
H−VI族化合物エピタキシャル成長の問題点であった
基板への密着度を増し、さらに格子不整合の悪影響を抑
制して、極めて高品質な単結晶エピタキシャル膜を形成
できるようになり、Si基板上にII−VI族化合物へ
テロ接合デバイスを作成することが可能となった。
第1図は本発明の一実施例における半導体装置の断面斜
視図、第2図は従来の半導体装置の断面図である。 1・・・・・・St基板、2・・・・・・3102熱酸
化膜、3・・・・・・歪超格子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
−3ε5j奴 2−・δ、θ、枯rIIL化咲 3− 歪埋みか4 男 2 図
視図、第2図は従来の半導体装置の断面図である。 1・・・・・・St基板、2・・・・・・3102熱酸
化膜、3・・・・・・歪超格子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
−3ε5j奴 2−・δ、θ、枯rIIL化咲 3− 歪埋みか4 男 2 図
Claims (3)
- (1)絶縁膜が形成された部分と半導体基板表面が露出
した部分を有する前記半導体基板の一主面上に、2種類
以上のII−VI族半導体からなる歪超格子層が積層されて
なる半導体装置。 - (2)絶縁層がSiO_2である特許請求の範囲第1項
記載の半導体装置。 - (3)半導体基板の一部にすでに半導体レーザーあるい
はVLSIが構成されている特許請求の範囲第1項記載
の半導体装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27250586A JPS63126288A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体装置 |
US07/076,549 US4866489A (en) | 1986-07-22 | 1987-07-22 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27250586A JPS63126288A (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63126288A true JPS63126288A (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=17514839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27250586A Pending JPS63126288A (ja) | 1986-07-22 | 1986-11-14 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63126288A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0685401A (ja) * | 1991-12-28 | 1994-03-25 | Gold Star Co Ltd | 半導体レーザ |
US5959308A (en) * | 1988-07-25 | 1999-09-28 | Texas Instruments Incorporated | Epitaxial layer on a heterointerface |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP27250586A patent/JPS63126288A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5959308A (en) * | 1988-07-25 | 1999-09-28 | Texas Instruments Incorporated | Epitaxial layer on a heterointerface |
JPH0685401A (ja) * | 1991-12-28 | 1994-03-25 | Gold Star Co Ltd | 半導体レーザ |
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