JPH088484A - Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極 - Google Patents
Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極Info
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- JPH088484A JPH088484A JP16304094A JP16304094A JPH088484A JP H088484 A JPH088484 A JP H088484A JP 16304094 A JP16304094 A JP 16304094A JP 16304094 A JP16304094 A JP 16304094A JP H088484 A JPH088484 A JP H088484A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ｐ型ＩＩ−ＶＩ化合物半導体結晶層とオーミッ
ク接触を形成し得る、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成
る発光素子用あるいは受光素子用の電極を提供する。 【構成】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受光素
子用の電極は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層２
０上に形成されたｐ型のダイアモンド系炭素層２１、及
びその上に形成された金属層２２から成る。あるいは
又、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に形成され
たｐ型のβ型ＳｉＣ層（ＳｉとＣが面心立方格子を組む
閃亜鉛鉱型構造を有するＳｉＣ層）、及びその上に形成
された金属層から成る。
ク接触を形成し得る、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成
る発光素子用あるいは受光素子用の電極を提供する。 【構成】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受光素
子用の電極は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層２
０上に形成されたｐ型のダイアモンド系炭素層２１、及
びその上に形成された金属層２２から成る。あるいは
又、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に形成され
たｐ型のβ型ＳｉＣ層（ＳｉとＣが面心立方格子を組む
閃亜鉛鉱型構造を有するＳｉＣ層）、及びその上に形成
された金属層から成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半
導体から成る発光受光素子用の電極、より詳しくは、所
謂ｐ型電極の改良に関する。
導体から成る発光受光素子用の電極、より詳しくは、所
謂ｐ型電極の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＭｇＳＳｅ
等のワイドギャップＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が、短波
長（緑色、青色）の発光ダイオードや半導体レーザ用の
材料として有望視されている。ＺｎＳｅを用いたＬＥＤ
の基本構造は、例えば、ＧａＡｓ又はＺｎＳｅから成る
ｎ型化合物半導体基板の上に形成された、ｎ型ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体結晶層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体結晶層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶から成る
キャップ層、及び金属電極から構成されている。また、
ＺｎＳｅを用いた二重ヘテロ構造を有する半導体レーザ
の基本構造は、例えば、ｎ型化合物半導体基板、ｎ型Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体結晶層から成る第１のクラッド
層、活性層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層から
成る第２のクラッド層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
結晶から成るキャップ層、及び金属電極から構成されて
いる。金属電極は、例えば、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕから構成
されている。そして、キャップ層と金属電極との間に
は、低い接触比抵抗及び信頼性の高いオーミック接触が
要求される。尚、キャップ層は、コンタクト層としての
機能、及びその下に形成されたＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体結晶層の酸化防止層としての機能を有する。
等のワイドギャップＩＩ−ＶＩ族化合物半導体が、短波
長（緑色、青色）の発光ダイオードや半導体レーザ用の
材料として有望視されている。ＺｎＳｅを用いたＬＥＤ
の基本構造は、例えば、ＧａＡｓ又はＺｎＳｅから成る
ｎ型化合物半導体基板の上に形成された、ｎ型ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体結晶層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体結晶層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶から成る
キャップ層、及び金属電極から構成されている。また、
ＺｎＳｅを用いた二重ヘテロ構造を有する半導体レーザ
の基本構造は、例えば、ｎ型化合物半導体基板、ｎ型Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体結晶層から成る第１のクラッド
層、活性層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層から
成る第２のクラッド層、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
結晶から成るキャップ層、及び金属電極から構成されて
いる。金属電極は、例えば、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕから構成
されている。そして、キャップ層と金属電極との間に
は、低い接触比抵抗及び信頼性の高いオーミック接触が
要求される。尚、キャップ層は、コンタクト層としての
機能、及びその下に形成されたＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体結晶層の酸化防止層としての機能を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、現状では、
キャップ層と金属電極との接触はショットキ接合とな
り、高い電圧を金属電極に印加しなければ電流が流れな
いという問題がある。これは、金属電極中の電気伝導を
担う電子のエネルギーレベルと比較して、ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の価電子帯のエネルギーレベルが深いこ
と、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体において得られるキ
ャリア濃度が１０18／ｃｍ3程度と低いことに起因して
いる。
キャップ層と金属電極との接触はショットキ接合とな
り、高い電圧を金属電極に印加しなければ電流が流れな
いという問題がある。これは、金属電極中の電気伝導を
担う電子のエネルギーレベルと比較して、ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の価電子帯のエネルギーレベルが深いこ
と、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体において得られるキ
ャリア濃度が１０18／ｃｍ3程度と低いことに起因して
いる。
【０００４】また、面発光型ダイオードや面発光型半導
体レーザから成る発光素子の発光効率を高めるために
は、発光素子内部で生成した光が外部に放出される際、
光が電極によって遮られないようにする必要がある。そ
のため、金属電極等の不透明な電極を用いる場合には、
発光領域の外側に電極を形成し、発光領域が電極で覆わ
れない構造としている。このような構造においては、電
極を介して流入した電流が、発光領域の化合物半導体結
晶層内で十分に広がることが必要とされる。然るに、ｐ
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は抵抗が高いために、電流
が発光領域の化合物半導体結晶層内で十分に広がり難
い。その結果、電極直下の領域のみが発光し、発光領域
全体では発光し難いという問題がある。従来の透明電極
を構成するＩＴＯやＺｎＯ等はｎ型半導体材料であるた
め、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層との間で低抵
抗のオーミック電極とはなり得ない。
体レーザから成る発光素子の発光効率を高めるために
は、発光素子内部で生成した光が外部に放出される際、
光が電極によって遮られないようにする必要がある。そ
のため、金属電極等の不透明な電極を用いる場合には、
発光領域の外側に電極を形成し、発光領域が電極で覆わ
れない構造としている。このような構造においては、電
極を介して流入した電流が、発光領域の化合物半導体結
晶層内で十分に広がることが必要とされる。然るに、ｐ
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は抵抗が高いために、電流
が発光領域の化合物半導体結晶層内で十分に広がり難
い。その結果、電極直下の領域のみが発光し、発光領域
全体では発光し難いという問題がある。従来の透明電極
を構成するＩＴＯやＺｎＯ等はｎ型半導体材料であるた
め、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層との間で低抵
抗のオーミック電極とはなり得ない。
【０００５】ＧａＡｓから成るｐ型化合物半導体基板上
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層を成長させ、最上層
をｎ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶から成るキャップ
層とすれば、ＩＴＯやＺｎＯ等の従来の透明電極を用い
ることができる。また、ｎ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
結晶層上には、オーミック接触を有し低い接触比抵抗値
を有する金属電極を容易に形成することができる。従っ
て、上述のような問題を回避することが可能である。と
ころが、ｐ型化合物半導体基板上にこのような発光素子
構造体を形成した場合、例えばＺｎＳｅと比較してＧａ
Ａｓは価電子帯のエネルギーバンドが約１．４ｅＶ浅い
ために、ｐ型化合物半導体基板とｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体結晶層との間はショットキ接合となってしま
い、やはり高い駆動電圧が必要になる。
にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層を成長させ、最上層
をｎ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶から成るキャップ
層とすれば、ＩＴＯやＺｎＯ等の従来の透明電極を用い
ることができる。また、ｎ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
結晶層上には、オーミック接触を有し低い接触比抵抗値
を有する金属電極を容易に形成することができる。従っ
て、上述のような問題を回避することが可能である。と
ころが、ｐ型化合物半導体基板上にこのような発光素子
構造体を形成した場合、例えばＺｎＳｅと比較してＧａ
Ａｓは価電子帯のエネルギーバンドが約１．４ｅＶ浅い
ために、ｐ型化合物半導体基板とｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体結晶層との間はショットキ接合となってしま
い、やはり高い駆動電圧が必要になる。
【０００６】受光素子においても、発光素子と同様に、
ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層と金属電極との間
にショットキ接合が形成されるために、ｐ型ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体結晶層と金属電極との間で電流が流れ難
くなるという問題がある。
ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層と金属電極との間
にショットキ接合が形成されるために、ｐ型ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体結晶層と金属電極との間で電流が流れ難
くなるという問題がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ
化合物半導体結晶層とオーミック接触を形成し得る、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光素子用あるいは受
光素子用の電極を提供することにある。
化合物半導体結晶層とオーミック接触を形成し得る、Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光素子用あるいは受
光素子用の電極を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受
光素子用の電極は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶
層上に形成されたｐ型のダイアモンド系炭素層、及びそ
の上に形成された金属層から成ることを特徴とする。こ
こで、ダイアモンド系炭素層とは、単結晶や多結晶のダ
イアモンドから成る層、あるいは又、ダイアモンド状炭
素（diamond-like carbon）やｉ−カーボンといった炭
素がｓｐ3結合したアモルファスな炭素から成る層を意
味する。
めの本発明のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受
光素子用の電極は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶
層上に形成されたｐ型のダイアモンド系炭素層、及びそ
の上に形成された金属層から成ることを特徴とする。こ
こで、ダイアモンド系炭素層とは、単結晶や多結晶のダ
イアモンドから成る層、あるいは又、ダイアモンド状炭
素（diamond-like carbon）やｉ−カーボンといった炭
素がｓｐ3結合したアモルファスな炭素から成る層を意
味する。
【０００９】あるいは又、上記の目的を達成するための
本発明のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受光素
子用の電極は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上
に形成されたｐ型のβ型ＳｉＣ層（ＳｉとＣが面心立方
格子を組む閃亜鉛鉱型構造を有するＳｉＣ層）、及びそ
の上に形成された金属層から成ることを特徴とする。β
型ＳｉＣ層は結晶質であっても非晶質であってもよい。
本発明のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受光素
子用の電極は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上
に形成されたｐ型のβ型ＳｉＣ層（ＳｉとＣが面心立方
格子を組む閃亜鉛鉱型構造を有するＳｉＣ層）、及びそ
の上に形成された金属層から成ることを特徴とする。β
型ＳｉＣ層は結晶質であっても非晶質であってもよい。
【００１０】これらの本発明のＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体から成る発光受光素子用の電極においては、ｐ型ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体結晶層は、ｐ型ＺｎＳｅ、ｐ型Ｚ
ｎＳＳｅ又はｐ型ＺｎＭｇＳＳｅから構成することがで
きる。金属層を構成する材料として、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、及びこれらの合金又は多層膜を挙げることが
できる。尚、本明細書における発光受光素子という用語
には、発光素子及び受光素子が包含される。
体から成る発光受光素子用の電極においては、ｐ型ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体結晶層は、ｐ型ＺｎＳｅ、ｐ型Ｚ
ｎＳＳｅ又はｐ型ＺｎＭｇＳＳｅから構成することがで
きる。金属層を構成する材料として、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、及びこれらの合金又は多層膜を挙げることが
できる。尚、本明細書における発光受光素子という用語
には、発光素子及び受光素子が包含される。
【００１１】本発明における発光受光素子には、電極を
形成すべき部分がｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層
から構成された発光受光素子ならば如何なるものも包含
され、例えば、二重ヘテロ構造（ＤＨ）、分離閉じ込め
ヘテロ構造（ＳＣＨ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を
有し、端面発光型あるいは面発光型のｐｎ接合型発光ダ
イオードや半導体レーザ、フォトダイオード、多重量子
井戸構造（ＭＱＷ）を有する光吸収変調器を挙げること
ができる。あるいは又、本発明における発光受光素子に
は、１次元量子井戸構造や２次元量子井戸構造を有する
半導体レーザを含むことができ、更に、ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ半導体レーザ、横方向電流注入ＭＱＷ半導体レーザ、
多重ストライプ形半導体レーザ等を含むことができる。
形成すべき部分がｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層
から構成された発光受光素子ならば如何なるものも包含
され、例えば、二重ヘテロ構造（ＤＨ）、分離閉じ込め
ヘテロ構造（ＳＣＨ）、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を
有し、端面発光型あるいは面発光型のｐｎ接合型発光ダ
イオードや半導体レーザ、フォトダイオード、多重量子
井戸構造（ＭＱＷ）を有する光吸収変調器を挙げること
ができる。あるいは又、本発明における発光受光素子に
は、１次元量子井戸構造や２次元量子井戸構造を有する
半導体レーザを含むことができ、更に、ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ半導体レーザ、横方向電流注入ＭＱＷ半導体レーザ、
多重ストライプ形半導体レーザ等を含むことができる。
【００１２】
【作用】本発明の発光受光素子用の電極においては、ｐ
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上にｐ型のダイアモ
ンド系炭素層あるいはｐ型のβ型ＳｉＣ層が形成され、
更にその上に金属層が形成されている。ダイアモンド等
の価電子帯のエネルギーレベルは、金属層を構成する例
えば金のフェルミレベルよりも約１．３ｅＶ深い。ま
た、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層を構成する例えば
ＺｎＳｅとほぼ等しい。更には、ダイアモンド系炭素層
あるいはβ型ＳｉＣ層は、不純物をドーピングすること
によって、キャリア濃度の高いｐ型導電層とすることが
できる。その結果、ｐ型のダイアモンド系炭素層あるい
はｐ型のβ型ＳｉＣ層からｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体結晶層へ正孔を注入する場合、障壁が形成されず、オ
ーミック接触を得ることができる。また、ダイアモンド
系炭素層あるいはβ型ＳｉＣ層と金属層との間の接触比
抵抗は１０-4Ω・ｃｍオーダーであり、問題は生じな
い。
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上にｐ型のダイアモ
ンド系炭素層あるいはｐ型のβ型ＳｉＣ層が形成され、
更にその上に金属層が形成されている。ダイアモンド等
の価電子帯のエネルギーレベルは、金属層を構成する例
えば金のフェルミレベルよりも約１．３ｅＶ深い。ま
た、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層を構成する例えば
ＺｎＳｅとほぼ等しい。更には、ダイアモンド系炭素層
あるいはβ型ＳｉＣ層は、不純物をドーピングすること
によって、キャリア濃度の高いｐ型導電層とすることが
できる。その結果、ｐ型のダイアモンド系炭素層あるい
はｐ型のβ型ＳｉＣ層からｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体結晶層へ正孔を注入する場合、障壁が形成されず、オ
ーミック接触を得ることができる。また、ダイアモンド
系炭素層あるいはβ型ＳｉＣ層と金属層との間の接触比
抵抗は１０-4Ω・ｃｍオーダーであり、問題は生じな
い。
【００１３】また、ダイアモンド系炭素層あるいはβ型
ＳｉＣ層は熱伝導率の高い炭素あるいはＳｉＣから構成
されているので、電極は熱的に安定しており、しかも動
作中の発光受光素子の温度上昇を抑制することができ
る。しかも、ダイアモンド系炭素層あるいはβ型ＳｉＣ
層は可視光に対して透明である。従って、面発光型の発
光素子に本発明の電極を適用した場合、発光素子内部で
生成した光が外部に放出される電極によって遮られると
いった問題を回避することができる。
ＳｉＣ層は熱伝導率の高い炭素あるいはＳｉＣから構成
されているので、電極は熱的に安定しており、しかも動
作中の発光受光素子の温度上昇を抑制することができ
る。しかも、ダイアモンド系炭素層あるいはβ型ＳｉＣ
層は可視光に対して透明である。従って、面発光型の発
光素子に本発明の電極を適用した場合、発光素子内部で
生成した光が外部に放出される電極によって遮られると
いった問題を回避することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
明を説明する。
【００１５】（実施例１）図１に模式的な断面図を示す
実施例１の発光素子は、面発光型の発光ダイオードであ
る。この発光素子は、ｎ型化合物半導体基板１０、その
上に形成された、バッファ層１１、ｎ型クラッド層１
２、活性層１３、ｐ型クラッド層１４、ｐ型キャップ層
２０、電流狭窄のための絶縁層３０、ダイアモンドから
成るｐ型のダイアモンド系炭素層２１、金属層２２、及
びｎ型化合物半導体基板１０の裏面に形成されたｎ型電
極４０から成る。実施例１の発光素子である発光ダイオ
ードにおいては、その内部で生成された光は、ｐ型ダイ
アモンド系炭素層２１を通過して外部に放出される。以
下に説明する工程により、実施例１の発光素子である発
光ダイオードを作製することができる。
実施例１の発光素子は、面発光型の発光ダイオードであ
る。この発光素子は、ｎ型化合物半導体基板１０、その
上に形成された、バッファ層１１、ｎ型クラッド層１
２、活性層１３、ｐ型クラッド層１４、ｐ型キャップ層
２０、電流狭窄のための絶縁層３０、ダイアモンドから
成るｐ型のダイアモンド系炭素層２１、金属層２２、及
びｎ型化合物半導体基板１０の裏面に形成されたｎ型電
極４０から成る。実施例１の発光素子である発光ダイオ
ードにおいては、その内部で生成された光は、ｐ型ダイ
アモンド系炭素層２１を通過して外部に放出される。以
下に説明する工程により、実施例１の発光素子である発
光ダイオードを作製することができる。
【００１６】ｎ型化合物半導体基板１０として、例え
ば、ＧａＡｓ、ＧａＰ又はＩｎＰを用いることができ
る。ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＧａＡｓ等を
ＭＯＣＶＤ法若しくはＭＢＥ法にてｎ型化合物半導体基
板１０上にエピタキシャル成長させることによって、バ
ッファ層１１を形成する。ｎ型化合物半導体基板１０と
して、ＺｎＳｅを用いることもできる。場合によって
は、バッファ層１１を形成しなくともよい。
ば、ＧａＡｓ、ＧａＰ又はＩｎＰを用いることができ
る。ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｌＧａＡｓ等を
ＭＯＣＶＤ法若しくはＭＢＥ法にてｎ型化合物半導体基
板１０上にエピタキシャル成長させることによって、バ
ッファ層１１を形成する。ｎ型化合物半導体基板１０と
して、ＺｎＳｅを用いることもできる。場合によって
は、バッファ層１１を形成しなくともよい。
【００１７】次いで、バッファ層１１（場合によって
は、ｎ型化合物半導体基板１０）上に、ｎ型クラッド層
１２、活性層１３、ｐ型クラッド層１４及びｐ型キャッ
プ層２０をＭＯＣＶＤ法若しくはＭＢＥ法にて順次エピ
タキシャル成長させる。これらの各層は、例えば以下の
組み合わせのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層から成
る。
は、ｎ型化合物半導体基板１０）上に、ｎ型クラッド層
１２、活性層１３、ｐ型クラッド層１４及びｐ型キャッ
プ層２０をＭＯＣＶＤ法若しくはＭＢＥ法にて順次エピ
タキシャル成長させる。これらの各層は、例えば以下の
組み合わせのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層から成
る。
【００１８】（構成例１） 活性層 ：ＺｎＳｅ クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ （構成例２） 活性層 ：ＺｎＳＳｅ クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ
【００１９】その後、ｐ型キャップ層２０を構成するｐ
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に、例えばスパッ
タ法やＣＶＤ法にて絶縁層３０を形成し、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術を用いて絶縁層３０を所
望の形状にパターニングする。絶縁層は、ＳｉＯ2、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3等から構成することができる。
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に、例えばスパッ
タ法やＣＶＤ法にて絶縁層３０を形成し、フォトリソグ
ラフィ技術及びエッチング技術を用いて絶縁層３０を所
望の形状にパターニングする。絶縁層は、ＳｉＯ2、Ｓ
ｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3等から構成することができる。
【００２０】次に、ｐ型キャップ層２０を構成するｐ型
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に、実施例１におい
ては多結晶ダイアモンドから成るｐ型ダイアモンド系炭
素層２１を形成する。多結晶ダイアモンドから成るｐ型
ダイアモンド系炭素層２１を形成する前に、ｐ型キャッ
プ層２０の表面をダイアモンド粉で研磨することが、ダ
イアモンド核発生密度を高くする上で好ましい。多結晶
ダイアモンドから成るｐ型ダイアモンド系炭素層２１
は、水素ガス希釈のＣＯガス若しくはＣＨ4ガスを原料
ガスとして用い、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）をドーパントガス
として用いて、例えばＥＣＲプラズマＣＶＤ法にて成膜
することができる。成膜条件として、例えば、ＣＨ4／
Ｂ2Ｈ6／Ｈ2のモル比を０．００５／０．００００１／
１、反応室内の圧力２３０Ｐａを挙げることができる。
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に、実施例１におい
ては多結晶ダイアモンドから成るｐ型ダイアモンド系炭
素層２１を形成する。多結晶ダイアモンドから成るｐ型
ダイアモンド系炭素層２１を形成する前に、ｐ型キャッ
プ層２０の表面をダイアモンド粉で研磨することが、ダ
イアモンド核発生密度を高くする上で好ましい。多結晶
ダイアモンドから成るｐ型ダイアモンド系炭素層２１
は、水素ガス希釈のＣＯガス若しくはＣＨ4ガスを原料
ガスとして用い、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）をドーパントガス
として用いて、例えばＥＣＲプラズマＣＶＤ法にて成膜
することができる。成膜条件として、例えば、ＣＨ4／
Ｂ2Ｈ6／Ｈ2のモル比を０．００５／０．００００１／
１、反応室内の圧力２３０Ｐａを挙げることができる。
【００２１】あるいは又、特開平４−２６６０２０号公
報に開示されているように、炭素源としてメタン、一酸
化炭素、エタノール、メタノールやアセチレン等を用
い、窒素源として窒素ガス（Ｎ2）、アンモニア（Ｎ
Ｈ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）や三フッ化窒素（ＮＦ3）
等を用い、ホウ素源としてジボラン（Ｂ2Ｈ6）や炭化ホ
ウ素等を用い、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法にて成膜しても
よい。成膜条件は、例えば、ＣＨ4／ＮＨ3／Ｂ2Ｈ6＝１
０／１／１sccm、反応圧力１０-2〜１０-1Ｐａを挙げる
ことができる。
報に開示されているように、炭素源としてメタン、一酸
化炭素、エタノール、メタノールやアセチレン等を用
い、窒素源として窒素ガス（Ｎ2）、アンモニア（Ｎ
Ｈ3）、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）や三フッ化窒素（ＮＦ3）
等を用い、ホウ素源としてジボラン（Ｂ2Ｈ6）や炭化ホ
ウ素等を用い、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法にて成膜しても
よい。成膜条件は、例えば、ＣＨ4／ＮＨ3／Ｂ2Ｈ6＝１
０／１／１sccm、反応圧力１０-2〜１０-1Ｐａを挙げる
ことができる。
【００２２】"Diamond deposition on silicon surface
s heated to temperature as low as 135゜Ｃ", M. Iha
ra, et al, Appl. Phys. Lett. 59 (12), pp 1473-147
4, 16September, 1991 に開示されているＣＶＤ法を用
いて多結晶ダイアモンドから成るｐ型ダイアモンド系炭
素層２１を形成することができる。即ち、ｐ型キャップ
層２０を構成するｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層
の上方にフィラメントを配設し、このフィラメントでｐ
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層の表面を加熱しなが
ら、例えばＣＨ4／Ｂ2Ｈ6／Ｈ2を原料ガスとしてＣＶＤ
法にてｐ型ダイアモンド系炭素層２１を形成することが
できる。
s heated to temperature as low as 135゜Ｃ", M. Iha
ra, et al, Appl. Phys. Lett. 59 (12), pp 1473-147
4, 16September, 1991 に開示されているＣＶＤ法を用
いて多結晶ダイアモンドから成るｐ型ダイアモンド系炭
素層２１を形成することができる。即ち、ｐ型キャップ
層２０を構成するｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層
の上方にフィラメントを配設し、このフィラメントでｐ
型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層の表面を加熱しなが
ら、例えばＣＨ4／Ｂ2Ｈ6／Ｈ2を原料ガスとしてＣＶＤ
法にてｐ型ダイアモンド系炭素層２１を形成することが
できる。
【００２３】あるいは又、イオンプレーティング法やイ
オンビームスパッタ法等の物理的気相成長法でｐ型のダ
イアモンド系炭素層を形成することもできる。イオンビ
ームスパッタ法を用いる場合、"Growth of diamond at
room temperature by an ion-beam sputter deposition
under hydrogen-ion bombardment", M. Kitabatake,et
al, J. Appl. Phys. 58 (4), pp 1693-1695, 15 Augus
t 1985 に記載されたように、水素イオン衝撃を用いた
イオンビームスパッタ法を採用してもよい。成膜された
ダイアモンド層にｐ型不純物をイオン注入したり拡散さ
せたりすることで、多結晶ダイアモンドから成るｐ型ダ
イアモンド系炭素層を形成することができる。
オンビームスパッタ法等の物理的気相成長法でｐ型のダ
イアモンド系炭素層を形成することもできる。イオンビ
ームスパッタ法を用いる場合、"Growth of diamond at
room temperature by an ion-beam sputter deposition
under hydrogen-ion bombardment", M. Kitabatake,et
al, J. Appl. Phys. 58 (4), pp 1693-1695, 15 Augus
t 1985 に記載されたように、水素イオン衝撃を用いた
イオンビームスパッタ法を採用してもよい。成膜された
ダイアモンド層にｐ型不純物をイオン注入したり拡散さ
せたりすることで、多結晶ダイアモンドから成るｐ型ダ
イアモンド系炭素層を形成することができる。
【００２４】その後、必要に応じて、ｐ型ダイアモンド
系炭素層２１のパターニングを行う。このパターニング
はフッ素系のハロゲンをＥＣＲプラズマによってイオン
化してエッチングする反応性イオンエッチング法やレー
ザによる直接的なエッチング法にて行うことができる。
系炭素層２１のパターニングを行う。このパターニング
はフッ素系のハロゲンをＥＣＲプラズマによってイオン
化してエッチングする反応性イオンエッチング法やレー
ザによる直接的なエッチング法にて行うことができる。
【００２５】その後、ｐ型ダイアモンド系炭素層２１の
上に、例えばＡｕから成る金属層をスパッタ法にて堆積
させ、かかる金属層２２をフォトリソグラフィ技術及び
エッチング技術を用いて所望の形状にパターニングす
る。あるいはＡｕ／Ｔｉから成る金属層をスパッタ法に
て堆積させ、フォーミングガス中で合金化処理を施した
後、かかる金属層２２をフォトリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術を用いて所望の形状にパターニングする。
こうして、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層２０上
に形成されたｐ型ダイアモンド系炭素層２１、及びその
上に形成された金属層２２から成る電極が形成される。
上に、例えばＡｕから成る金属層をスパッタ法にて堆積
させ、かかる金属層２２をフォトリソグラフィ技術及び
エッチング技術を用いて所望の形状にパターニングす
る。あるいはＡｕ／Ｔｉから成る金属層をスパッタ法に
て堆積させ、フォーミングガス中で合金化処理を施した
後、かかる金属層２２をフォトリソグラフィ技術及びエ
ッチング技術を用いて所望の形状にパターニングする。
こうして、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層２０上
に形成されたｐ型ダイアモンド系炭素層２１、及びその
上に形成された金属層２２から成る電極が形成される。
【００２６】最後に、ｎ型化合物半導体基板１０の裏面
に、ＩｎあるいはＡｕＧｅ／Ａｕから成るｎ型電極４０
を従来の方法に基づき形成する。
に、ＩｎあるいはＡｕＧｅ／Ａｕから成るｎ型電極４０
を従来の方法に基づき形成する。
【００２７】（実施例２）図２に模式的な断面図を示す
実施例２の発光素子は、端面発光型の二重ヘテロ構造を
有する半導体レーザである。この半導体レーザから成る
発光素子は、ｎ型化合物半導体基板１０、その上に形成
された、バッファ層１１、ｎ型クラッド層１２、活性層
１３、ｐ型クラッド層１４、ｐ型キャップ層２０、電流
狭窄のための絶縁層３０、多結晶ダイアモンドから成る
ｐ型ダイアモンド系炭素層２１、金属層２２、及びｎ型
化合物半導体基板１０の裏面に形成されたｎ型電極４０
から成る。実施例２の発光素子である半導体レーザにお
いては、その内部で生成された光は、端面から図面の紙
面と垂直な方向に放出される。実施例２の発光素子は、
実施例１にて説明した発光素子と同様の作製方法で作製
することができる。
実施例２の発光素子は、端面発光型の二重ヘテロ構造を
有する半導体レーザである。この半導体レーザから成る
発光素子は、ｎ型化合物半導体基板１０、その上に形成
された、バッファ層１１、ｎ型クラッド層１２、活性層
１３、ｐ型クラッド層１４、ｐ型キャップ層２０、電流
狭窄のための絶縁層３０、多結晶ダイアモンドから成る
ｐ型ダイアモンド系炭素層２１、金属層２２、及びｎ型
化合物半導体基板１０の裏面に形成されたｎ型電極４０
から成る。実施例２の発光素子である半導体レーザにお
いては、その内部で生成された光は、端面から図面の紙
面と垂直な方向に放出される。実施例２の発光素子は、
実施例１にて説明した発光素子と同様の作製方法で作製
することができる。
【００２８】（実施例３）実施例１及び実施例２におい
ては、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層２０上にダ
イアモンド系炭素層２１を形成した。これに対して、実
施例３においては、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶
層上にｐ型のβ型ＳｉＣ層を形成する。発光素子の構造
は、実施例１や実施例２にて説明した発光素子の構造と
同様とすることができる。
ては、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層２０上にダ
イアモンド系炭素層２１を形成した。これに対して、実
施例３においては、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶
層上にｐ型のβ型ＳｉＣ層を形成する。発光素子の構造
は、実施例１や実施例２にて説明した発光素子の構造と
同様とすることができる。
【００２９】ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上で
のｐ型のβ型ＳｉＣ層の形成は、例えば、ＳｉＨ4、Ｃ
Ｈ4、Ｈ2及びＢ2Ｈ6の混合ガスを用いたＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法にて行うことができる。あるいは又、アルゴン
雰囲気中でＳｉＣターゲットを直接スパッタする方法
や、Ｃ2Ｈ2等の反応性雰囲気中でＳｉを蒸着したり、ス
パッタ蒸着したり、あるいはイオンプレーティングする
ことで形成することができる。ＳｉＣは化学当量的に
１：１でなくともよく、例えば高周波スパッタ法にて成
膜されたＳｉＣ層のＳｉ／Ｃは１．１〜１．２程度であ
る。
のｐ型のβ型ＳｉＣ層の形成は、例えば、ＳｉＨ4、Ｃ
Ｈ4、Ｈ2及びＢ2Ｈ6の混合ガスを用いたＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法にて行うことができる。あるいは又、アルゴン
雰囲気中でＳｉＣターゲットを直接スパッタする方法
や、Ｃ2Ｈ2等の反応性雰囲気中でＳｉを蒸着したり、ス
パッタ蒸着したり、あるいはイオンプレーティングする
ことで形成することができる。ＳｉＣは化学当量的に
１：１でなくともよく、例えば高周波スパッタ法にて成
膜されたＳｉＣ層のＳｉ／Ｃは１．１〜１．２程度であ
る。
【００３０】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例１及び実施例２においては、ダイアモン
ド系炭素層としてダイアモンドを例にとり説明したが、
ダイアモンド状炭素からダイアモンド系炭素層を構成す
ることもできる。この場合には、ダイアモンド状炭素
を、ＲＦプラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法、イオ
ンビームスパッタ法、レーザ蒸着法等によって形成すれ
ばよい。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例１及び実施例２においては、ダイアモン
ド系炭素層としてダイアモンドを例にとり説明したが、
ダイアモンド状炭素からダイアモンド系炭素層を構成す
ることもできる。この場合には、ダイアモンド状炭素
を、ＲＦプラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法、イオ
ンビームスパッタ法、レーザ蒸着法等によって形成すれ
ばよい。
【００３１】本発明の電極を、活性層１３を多重量子井
戸構造とした半導体レーザ構造を有する発光素子に適用
することができる。この場合、活性層、クラッド層及び
キャップ層を以下に例示する組成の化合物半導体結晶か
ら構成することができる。 （構成例３） 活性層 ：ＺｎＳｅ又はＺｎＳＳｅ（井戸層）／Ｚｎ
ＭｇＳＳｅ（障壁層） クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ （構成例４） 活性層 ：ＺｎＣｄＳｅ（井戸層）／ＺｎＳｅ又はＺ
ｎＳＳｅ（障壁層） クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ
戸構造とした半導体レーザ構造を有する発光素子に適用
することができる。この場合、活性層、クラッド層及び
キャップ層を以下に例示する組成の化合物半導体結晶か
ら構成することができる。 （構成例３） 活性層 ：ＺｎＳｅ又はＺｎＳＳｅ（井戸層）／Ｚｎ
ＭｇＳＳｅ（障壁層） クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ （構成例４） 活性層 ：ＺｎＣｄＳｅ（井戸層）／ＺｎＳｅ又はＺ
ｎＳＳｅ（障壁層） クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ
【００３２】あるいは又、本発明の電極を、分離閉じ込
めヘテロ（Separate-Confinement Heterostructure, Ｓ
ＣＨ）構造を有する半導体レーザ構造を有する発光素子
に適用することもできる。この場合、活性領域、クラッ
ド層及びキャップ層を以下に例示する組成の化合物半導
体結晶から構成することができる。尚、活性領域は、第
１の光ガイド層、活性層、第２の光ガイド層から構成さ
れている。 （構成例５） 活性層 ：ＺｎＣｄＳｅ 光ガイド層：ＺｎＳｅ又はＺｎＳＳｅ クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ （構成例６） 活性層 ：ＺｎＣｄＳｅ 光ガイド層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ クラッド層：ＺｎＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ
めヘテロ（Separate-Confinement Heterostructure, Ｓ
ＣＨ）構造を有する半導体レーザ構造を有する発光素子
に適用することもできる。この場合、活性領域、クラッ
ド層及びキャップ層を以下に例示する組成の化合物半導
体結晶から構成することができる。尚、活性領域は、第
１の光ガイド層、活性層、第２の光ガイド層から構成さ
れている。 （構成例５） 活性層 ：ＺｎＣｄＳｅ 光ガイド層：ＺｎＳｅ又はＺｎＳＳｅ クラッド層：ＺｎＭｇＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ （構成例６） 活性層 ：ＺｎＣｄＳｅ 光ガイド層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ クラッド層：ＺｎＳＳｅ キャップ層：ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ又はＺｎＭｇＳＳｅ
【００３３】尚、第１及び／又は第２の光ガイド層を、
所謂グレーテッド構造とすることもできる。即ち、発光
素子の活性領域をＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造とすることもで
きる。
所謂グレーテッド構造とすることもできる。即ち、発光
素子の活性領域をＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造とすることもで
きる。
【００３４】あるいは又、本発明の電極を、フォトダイ
オードから成る受光素子の電極に適用することができ
る。この場合、フォトダイオードの構造は、図１に示し
た面発光型の発光ダイオードと同様の構造とすればよ
い。更には、本発明の電極を多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を有する光吸収変調器の電極に適用することができ
る。この光吸収変調器においては多重量子井戸構造の井
戸層面に垂直に電界を印加する。これによって、伝導帯
及び価電子帯の量子準位が変化し、且つ波動関数の形が
変化する。その結果、多重量子井戸構造の光吸収スペク
トルを電界印加によって変化させることができる。
オードから成る受光素子の電極に適用することができ
る。この場合、フォトダイオードの構造は、図１に示し
た面発光型の発光ダイオードと同様の構造とすればよ
い。更には、本発明の電極を多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を有する光吸収変調器の電極に適用することができ
る。この光吸収変調器においては多重量子井戸構造の井
戸層面に垂直に電界を印加する。これによって、伝導帯
及び価電子帯の量子準位が変化し、且つ波動関数の形が
変化する。その結果、多重量子井戸構造の光吸収スペク
トルを電界印加によって変化させることができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の発光受光素子用の電極において
は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層との間にオー
ミック接触を得ることができ、発光素子の駆動電圧の低
減、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層との間の接触
比抵抗の低減を図ることができる。また、熱拡散特性の
向上による発光受光素子の温度上昇を抑制することがで
きる。更には、面発光型の発光素子に対して本発明の電
極を適用した場合、発光素子内部で生成した光が外部に
放出される際に電極によって遮られるといった問題を回
避することができ、発光素子の発光効率の向上が実現で
きる。
は、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層との間にオー
ミック接触を得ることができ、発光素子の駆動電圧の低
減、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層との間の接触
比抵抗の低減を図ることができる。また、熱拡散特性の
向上による発光受光素子の温度上昇を抑制することがで
きる。更には、面発光型の発光素子に対して本発明の電
極を適用した場合、発光素子内部で生成した光が外部に
放出される際に電極によって遮られるといった問題を回
避することができ、発光素子の発光効率の向上が実現で
きる。
【図１】実施例１の発光素子の模式的な断面図である。
【図２】実施例２の発光素子の模式的な断面図である。
１０ ｎ型化合物半導体基板 １１ バッファ層 １２ ｎ型クラッド層 １３ 活性層 １４ ｐ型クラッド層 ２０ ｐ型キャップ層（ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体
結晶層） ３０ 絶縁層 ２１ ｐ型のダイアモンド系炭素層 ２２ 金属層 ４０ ｎ型電極
結晶層） ３０ 絶縁層 ２１ ｐ型のダイアモンド系炭素層 ２２ 金属層 ４０ ｎ型電極
Claims (3)
- 【請求項１】ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に
形成されたｐ型のダイアモンド系炭素層、及びその上に
形成された金属層から成ることを特徴とする、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極。 - 【請求項２】ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層上に
形成されたｐ型のβ型ＳｉＣ層、及びその上に形成され
た金属層から成ることを特徴とする、ＩＩ−ＶＩ族化合
物半導体から成る発光受光素子用の電極。 - 【請求項３】ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶層は、
ｐ型ＺｎＳｅ、ｐ型ＺｎＳＳｅ又はｐ型ＺｎＭｇＳＳｅ
から成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体から成る発光受光素子用の
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16304094A JPH088484A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16304094A JPH088484A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088484A true JPH088484A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15766044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16304094A Pending JPH088484A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | Ｉｉ−ｖｉ族化合物半導体から成る発光受光素子用の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088484A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004173826A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Seiko Epson Corp | 光学式センサ、カード型情報記録媒体及びそれを用いた情報処理システム |
| US20120223334A1 (en) * | 2007-05-31 | 2012-09-06 | Chien-Min Sung | Doped diamond led devices and associated methods |
| JP2013042126A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
| US8753911B2 (en) | 2007-05-31 | 2014-06-17 | Ritedia Corporation | Diamond LED devices and associated methods |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP16304094A patent/JPH088484A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004173826A (ja) * | 2002-11-26 | 2004-06-24 | Seiko Epson Corp | 光学式センサ、カード型情報記録媒体及びそれを用いた情報処理システム |
| US20120223334A1 (en) * | 2007-05-31 | 2012-09-06 | Chien-Min Sung | Doped diamond led devices and associated methods |
| US8753911B2 (en) | 2007-05-31 | 2014-06-17 | Ritedia Corporation | Diamond LED devices and associated methods |
| JP2013042126A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 光電変換装置 |
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