半导体器件的制作方法

专利名称：：半导体器件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及包括InP基板上的n型半导体层和p型半导体层的半导体器件。
背景技术：
：激光二极管(LD)在诸如压縮光盘(compactdisk，CD)、数字式多用盘(digitalversatiledisk,DVD)或者蓝光盘(blu-raydisk;BD)等光盘装置中被用作光源。除了上面的应用之外，激光二极管还被应用在诸如光通信、固体激光激励、材料加工、传感器、测量仪器、医疗、印刷机器和显示器等各种领域内。发光二极管(LED)被应用在诸如电器的指示灯、红外线通信、印刷机器、显示器和照明灯等领域。然而，在LED中，尽管人类对于绿色具有最高光谱灵敏度，但绿色的效率与其它颜色相比并不高。另一方面，在LD中，在纯蓝色(480nm或稍高一点)橙色(600nm或稍高一点)的可见光范围内不能得到实用特性。例如，据E.Kato等人的报导，在通过在GaAs基板上层叠II-VI族化合物半导体而形成的蓝绿色LD(大约500nm)中，实现了大约400小时1mW的室温连续波运行("SignificantprogressinII-VIblue-greenlaserdiodelifetime"byE.Katoetal.,ElectronicsLetters5th,February1998，Vol.34,No.3,pp.282-284(E.Kato等人的"II-VI族蓝绿色激光二极管寿命的显著进步"，电子学快报第五期，1998年2月，Vol.34，No.3，第282-284页))。然而，在这种材料体系中仍不能得到更好的特性。人们认为这是由于材料中容易产生并移动结晶缺陷的物理特性所致。一般地，在II-VI族化合物半导体中，不容易控制p型传导。特别地，存在着p型载流子浓度随着能隙的增加而降低的趋势。例如，在E.Kato等人的"II-VI族蓝绿色半导体器件寿命的显著进步"(电子学快报第五期，1998年2月，Vol.34，No.3，第282-284页)中，能隙随着作为p型熔覆层的ZnMgSSe中Mg的组分比的增加而有所增加。然而，当能隙为大约3eV以上时，p型载流子浓度降低到小于1xl(^cm—s的值，并且不容易使用ZnMgSSe作为p型熔覆层。这种情况的原因分析如下。尽管在ZnMgSSe中有氮(N)原子作为p型掺杂剂，但很多原子位于VI族位置之外的间隙位置处，并且不会变成载流子。这意味着p型掺杂剂的活化率很低(远低于1%)。此外，人们认为位于间隙位置的大量原子可能是产生结晶缺陷的主要原因。在E.Kato等人的"II-VI族蓝绿色半导体器件寿命的显著进步"(电子学报第五期，1998年2月，Vol.34，No.3，第282-284页)中，由于作为活性层的ZnCdSe不能与GaAs基板实现完全的晶格匹配，因而在ZnCdSe中存在变形。一般地，在发光器件和受光器件中，由于热量、传导或变形等的影响，缺陷从具有最大数量结晶缺陷的区域传输并扩散，且该缺陷到达活性层。这导致器件的劣化和器件寿命的縮短。因此，在E.Kato等人的"II-VI族蓝绿色半导体器件寿命的显著进步"(电子学快报第五期，1998年2月，Vol.34，No.3，第282-284页)中所说明的活性层具有变形的情况下，当在p型熔覆层等中产生结晶缺陷时，很可能由于该结晶缺陷而使器件劣化。为了这个原因，国内外的发明人和一些研究小组的焦点集中于用II-VI族化合物半导体MgxZnyCd卜x-ySe(0Sx化0《y<1，0《1-x-ySl)作为用于形成出射黄光绿光的光学器件的备选材料，并进行了研究和开发("MolecularbeamepitaxialgrowthofhighqualityZni—xCdxSeonInPsubstrates"byN.Daietal.,Appl.Phys.Lett.，66,2742(1995)(N.Dai等人的"在InP基板上进行高质量Zn^C4Se的分子束外延生长"，应用物理学快报，第66期，第2742页，1995年)；"MolecularBeamEpitaxialGrowthofMgZnCdSeon(100)InPSubstrates"byT.Moritaetal.,J.Electron.Mater.，25，425(1996)(T,Morita等人的"在(IOO)InP基板上进5行MgZnCdSe的分子束外延生长"，电子材料期刊，第25期，第425页，1996年))。当各个组分x和组分y满足下面的关系式时，MgxZnyCd^x—ySe(此后，简称为"MgZnCdSe")与InP是晶格匹配的，并通过将各个组分x禾口组分y从x=0及y=0.47变化到x=0.8及y=0.17来使得MgxZriyCdi—x—ySe中的能隙可控制在2.1eV~3.6eV范围内。y=0.47-0.37x其中组分x为0以上且0.8以下；且组分y为0.17以上且0.47以下。在上述组分范围内，禁带通常表示直接跃迁型，并且当将该能隙转换为波长时，波长为从5卯nm(橙色)至344nm(紫外线)。因而，这表明，通过仅改变MgZnCdSe中的组分x和组分y就能实现在出射黄光绿光的发光器件中的活性层和熔覆层。事实上，T.Morita等人对通过分子束外延(molecularbeamepitaxy,MBE)方法在InP基板上生长的MgZnCdSe进行光致发光测量。据报导，在具有各种组分x和组分y的MgZnCdSe中，得到了峰值波长为从571nm至397nm的优良发光特性("MolecularBeamEpitaxialGrowthofMgZnCdSeon(100)InPSubstrates"byT.Moritaetal"J.Electron.Mater,,25,425(1996)(T.Morita等人的"在(IOO)InP基板上进行MgZnCdSe的分子束外延生长"，电子材料期刊，第25期，第425页，1996年))。据L.Zeng等人的报导，在通过使用MgZnCdSe而形成的量子阱结构中，在各个红色、绿色和蓝色波长带中通过光激励来实现激光振动("Red-green-bluephotopumpedlasingfromZnCdMgSe/ZnCdSequantumwelllaserstructuregrownonInP"byL.Zengetal"Appl,Phys.Lett.,72,3136(1998)(L.Zeng等人的"从在InP上生长的ZnCdMgSe/ZnCdSe量子阱激光结构中由红绿蓝光泵产生激光"，应用物理学快报，第72期，第3136页，1998年))。另一方面，在仅由MgZnCdSe构成的LD中，迄今为止还没有通过电流驱动实现的激光振动的报导。人们认为主要原因是难以通过掺杂MgZnCdSe的杂质来控制p型传导。因而，当使用MgZnCdSe作为n型熔覆层时，本发明的各发明人曾经进行了研究以寻找用于活性层和p型熔覆层的最佳材料。结果，通过使用ZnsCch-sSe(0<s<1)(此后，简称为"ZnCdSe")作为活性层并使用MgSe/BeZnTe层叠结构作为p型熔覆层从而实现在560nm处的黄绿色LD中的77K振动，在该p型熔覆层中交替地层叠有BetZni_tTe层(0<1<1)(此后，简称为"BeZnTe")和MgSe层。在此，77K振动意味着当发光器件被冷却到77K时让该发光器件发生振动。当使用BeuZn^uSewTei—w(0<u<l，0〈w〈l)(此后，简称为"BeZnSeTe")来代替ZnCdSe作为活性层时，观察到在594nm、575nm和542nm处的从橙色至黄绿色的单峰发光，并在575nm的LED中实现室温下5000小时以上的发光。此外，各发明人曾制造了一种LED器件并研究了发光的详细机制，在该LED器件中，n型熔覆层具有MgZnCdSe单层结构或者MgSe/ZnCdSe超晶格结构并且活性层具有BeZnSeTe单层结构。结果，可以了解，在发光波长中对驱动电流的依赖性大，并显示出在从n型熔覆层至活性层附近的异质界面中产生TypeII(半导体异质结合时，第二种类型的能隙连接方式)的发光。接着，对于与InP晶格匹配的n型熔覆层和p型熔覆层，各发明人曾经开发了如下方针n型熔覆层和p型熔覆层具有的能隙和折射率可以实现载流子限制(carrierconfinement)和光限制(lightconfinement)并且可以实现得到足够载流子浓度的掺杂。结果，各发明人曾发现，通过主要使用MgZnSeTe作为n型熔覆层并主要使用BeMgZnTe作为p型熔覆层来满足上述条件。此外，各发明人曾提出了通过使用上述n型熔覆层和p型熔覆层并且使用BeZnSeTe作为活性层材料而能够发生绿色振动的激光二极管。此后，各发明人曾利用MBE方法通过晶体生长来生长上述材料，并进行评价。结果，在含有作为主要组分的MgZnSeTe的n型熔覆层中，可以了解的是，得到了足以用于光限制的折射率，并得到了足以用于载流子限制的电子势垒(electronbarrier)。然而在这点上，可以了解的是，虽然存在着生长条件不是完全最优化的可能性，但仅得到了大约1xl017cm—3的载流子浓度，这对载流子传导仍是不够的。此外，可以了解的是，当将结晶性维持在良好条件下时，难以通过晶体生长来使熔覆层生长成具有用于限制所必需的厚度(例如，大约1pm的厚度)。另一方面，在含有作为主要组分的BeMgZnTe的p型熔覆层中，可以了解的是，得到了足以用于载流子传导(lxl018cm—3以上)的载流子浓度，并得到了足以用于光限制的折射率。然而在这点上，可以了解的是，当将结晶性维持在良好条件下时，难以通过晶体生长来使熔覆层生长成具有用于限制所必需的厚度(例如，大约lpm的厚度)，并且仅得到了不足以用于载流子限制的空穴势垒(holebarrier)。
发明内容鉴于上述说明，期望提供一种半导体器件，该半导体器件包括具有n型熔覆层中所需特性的n型熔覆层或者具有p型熔覆层中所需特性的p型熔覆层。本发明实施例提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括半导体层，该半导体层在InP基板上依次包括n型第一熔覆层、n型第二熔覆层、活性层、p型第一熔覆层和p型第二熔覆层。所述n型第一熔覆层和所述n型第二熔覆层满足下面的公式(1)公式(4)，或者所述p型第一熔覆层和所述p型第二熔覆层满足下面的公式(5)公式(8)。lxio17cm-、N"lxl020cm-3...(l)N1>N2,,,(2)D1>D2…(3)Ecl<Ec3<Ec2…(4)lxl017cm-、N"1020cm-3…(5)N3<N4,,,(6)D3<D4...(7)Evl<Ev3<Ev2…(8)这里，Nl是所述n型第一熔覆层的n型载流子浓度，N2是所述n型第二熔覆层的n型载流子浓度，Dl是所述n型第一熔覆层的层厚度，D2是所述n型第二熔覆层的层厚度，Ecl是所述n型第一熔覆层的导带底端或者导带次级底端，Ec2是所述n型第二熔覆层的导带底端或者导带次级底端，Ec3是所述活性层的导带底端或者导带次级底端，N3是所述p型第一熔覆层的p型载流子浓度，N4是所述p型第二熔覆层的p型载流子浓度，D3是所述p型第一熔覆层的层厚度，D4是所述p型第二熔覆层的层厚度，Evl是所述p型第一熔覆层的价带顶端或者价带次级顶端，Ev2是所述p型第二熔覆层的价带顶端或者价带次级顶端，以及Ev3是所述活性层的价带顶端或者价带次级顶端。在本发明实施例的半导体器件中，根据主要功能将所述n型熔覆层或者所述p型熔覆层分成两层。例如，在根据主要功能将n型熔覆层分成两层的情况下，在其中一层所述n型熔覆层(n型第一熔覆层)中，n型载流子浓度高于另一层所述n型熔覆层(n型第二熔覆层)中的n型载流子浓度，并且n型第一熔覆层的层厚度大于n型第二熔覆层的层厚度。因此，维持了整个n型熔覆层的载流子传导。在所述n型第二熔覆层中，导带底端或者导带次级底端高于所述活性层的导带底端或者导带次级底端。因而，维持了足以用于载流子限制的电子势垒，并抑制了TypeII发光。例如，在根据主要功能将p型熔覆层分成两层的情况下，在其中一层所述p型熔覆层(p型第二熔覆层)中，p型载流子浓度高于另一层所述p型熔覆层(p型第一熔覆层)中的p型载流子浓度，并且p型第二熔覆层的层厚度大于p型第一熔覆层的层厚度。因而，维持了足以用于载流子传导的p型载流子浓度。在所述p型第一熔覆层中，价带顶端或者价带次级顶端低于所述活性层的价带顶端或者价带次级顶端。因此，维持了足以用于载流子限制的空穴势垒，并抑制了TypeII发光。在本发明实施例的半导体器件中，由于根据主要功能(载流子传导的两种类型、载流子限制以及对TypeII发光的抑制)将所述n型熔覆层或者所述p型熔覆层分成两层，因而能够将载流子传导、载流子限制、对TypeII发光的抑制和光限制的全部特性设为适于所述n型熔覆层和所述p型熔覆层的值。结果，能够实现这样的半导体器件，其包括具有n型熔覆层中所需特性的所述n型熔覆层或者具有p型熔覆层中所需特性的所述p型熔覆层。从下面的说明中将更全面地体现出本发明的其它和进一步的目的、特征和优点。图1是本发明实施例的激光二极管的截面结构图。图2是用于解释图1中激光二极管的能带结构的概念图。具体实施例方式下面参照本发明的优选实施例。图l示出了本发明实施例的激光二极管l(半导体器件)的截面结构。图2示意性地示出了图1中各层的能带结构的示例。利用例如分子束外延(MBE)方法和金属有机化学气相沉积(metalorganicchemicalvapordeposition,MOCVD)方法等外延生长方法或者金属有机气相外延(metalorganicvaporphaseepitaxy,MOVPE)方法来形成激光二极管1。通过沉积并生长结晶膜且维持基板IO的晶体与该结晶膜之间的特定结晶学取向关系来形成激光二极管1。激光二极管1具有如下结构在基板10的一个表面侧上依次层叠有缓冲层ll、n型熔覆层12、n侧引导层13、活性层14、p侧引导层15、p型熔覆层16和接触层17。基板10是InP基板。在基板10的表面上形成缓冲层11是为了改善从n型熔覆层12到接触层17的各半导体层的晶体生长性能，且缓冲层ll包括例如从基板10侧依次层叠的缓冲层11A、11B禾tUlC。这里，缓冲层IIA例如由Si掺杂的n型InP制成。缓冲层IIB例如由Si掺杂的n型InGaAs制成。缓冲层11C例如由Cl掺杂的n型ZnCdSe制成。n型熔覆层12具有如下结构从活性层14的相反侧(在本实施例中，指的是从基板10侧)依次层叠有n型第一熔覆层12A和n型第二熔覆层12B。在n型第一熔覆层12A与n型第二熔覆层12B的关系中，n型一熔覆层12A主要维持n型熔覆层12的载流子(电子)传导。在n型第一熔覆层12A中，n型载流子浓度是Ixl017cnr3~lxl02()cm—3范围内的值，并且该n型载流子浓度是比n型第二熔覆层12B的n型载流子浓度值高的值。此外，n型第一熔覆层12A的厚度大于n型第二熔覆层12B的厚度。n型第一熔覆层12A的能隙大于n侧引导层13和活性层14各自的能隙。n型第一熔覆层12A的折射率小于n侧引导层13和活性层14各自的折射率。n型第一熔覆层12A的导带底端或者导带次级底端低于活性层14的导带底端或者导带次级底端。n型第一熔覆层12A例如具有主要含有MguZn"Cdi—xl_x2Se(0<xl<l，0<x2<l,0<l-xl-x2d)的单层结构，或者具有主要含有MgSe/Zr^Cd^Se(0《3<1)超晶格的层叠结构。在n型第一熔覆层12A与n型第二熔覆层12B的关系中，n型第二熔覆层12B主要维持n型熔覆层12的载流子(电子)限制，并控制TypeII发光。在n型第二熔覆层12B中，导带底端或者导带次级底端高于n侧引导层13和活性层14各自的导带底端或者导带次级底端。n型第二熔覆层12B的能隙大于n侧引导层13和活性层14各自的能隙。n型第二熔覆层12B的折射率小于n侧引导层13和活性层14各自的折射率。n型第二熔覆层12B的n型载流子浓度是比n型第一熔覆层12A的n型载流子浓度值低的值。n型第二熔覆层12B的厚度小于n型第一熔覆层12A的厚度。n型第二熔覆层12B的价带顶端或者价带次级顶端低于n侧引导层13和活性层14各自的价带顶端或者价带次级顶端。n型第二熔覆层12B例如具有主要含有Mgx4Zm^Sex5Te^5(0<x4<l，0.5<x5<l)的单层结构，或者具有主要含有MgSe/Mg^Zm—x6Sex7Tebx7(0<x6<1，0.5<x7<1)超晶格的层叠结构。这里，在n型第一熔覆层12A或者n型第二熔覆层12B包含超晶格的情况下，能够通过调整该超晶格中所包含的各层的材料(组分比)和各层的厚度来改变(控制)有效能隙。此外在稍后说明的各半导体层包含超晶格的情况下，能够通过调整该超晶格中所包含的各层的材料(组分比)和各层的厚度来改变(控制)有效能隙。作为包含在n型熔覆层12中的n型杂质，例如有C1。11对n型第一熔覆层12A和n型第二熔覆层12B的说明可由下面的公式(1)公式(4)来表达。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>这里，Nl是n型第一熔覆层12A的n型载流子浓度。N2是n型第二熔覆层12B的n型载流子浓度。Dl是n型第一熔覆层12A的层厚度。D2是n型第二熔覆层12B的层厚度。Ecl是n型第一熔覆层12A中的导带底端或者导带次级底端。Ec2是n型第二熔覆层12B中的导带底端或者导带次级底端。Ec3是活性层14的导带底端或者导带次级底端。n侧引导层13的能隙大于活性层14的能隙。n侧引导层13的折射率小于活性层14的折射率。n侧引导层13的导带底端或者导带次级底端高于活性层14的导带底端或者导带次级底端。优选地，n侧引导层13的价带顶端或者价带次级顶端低于活性层14的价带顶端或者价带次级顶端°n侧引导层13例如具有主要含有MgSe/BexwZn!^9Sex2oTe,-x20(0<xl9<l，0"20<1)超晶格的层叠结构。然而，在n侧引导层13包含上述超晶格的情况下，优选的是，MgSe层和BexwZm-xwSex2oTe口x2o层均未被掺杂。在本发明的说明书中，"未被掺杂"意味着当制造半导体层时不向该半导体层供给掺杂剂。这一概念还包括当半导体层中根本不含有杂质的情况，以及当半导体层中略微含有从其它半导体层等扩散来的杂质的情况。活性层14主要包含具有对应于所需发光波长(例如，绿色带的波长)的能隙的II-VI族化合物半导体。例如，活性层14具有主要含有(kxl4〈l)的单层结构、主要含有MgSe/Be化Zn"xi5Se^Tep^6(0<x15<1，0<x16<1)超晶格的层叠结构或者主要含有ZnSe/BexnZn』xnSe^Te卜x！8(0<xl7<l，0"18〈1)超晶格的层叠结构。优选的是，全部活性层14未被掺杂。在活性层14中，与稍后说明的凸起部(ridge)18相面对的区域是发光区域14A。发光区域14A具有尺寸等于面对着发光区域14A的凸起部18底端尺寸的带状宽度，并对应于电流注入区域，在凸起部18中限定的电流被注入至该电流注入区域中。p侧引导层15的能隙大于活性层14的能隙。p侧引导层15的折射率小于活性层14的折射率。p侧引导层15的价带顶端或者价带次级顶端低于活性层14的价带顶端或者价带次级顶端。优选地，p侧引导层15的导带底端或者导带次级底端高于活性层14的导带底端或者导带次级底端。p侧引导层15具有主要含有MgSe/Be^Zn卜x2iSex22Te口x22(0<x21<l，0oc22〈l)超晶格的层叠结构。然而，在p侧引导层15包含上述超晶格的情况下，优选的是，MgSe层和Be^Zn卜x2,Sex22Te卜。2层均未被掺杂。p型熔覆层16具有从活性层14侧依次层叠有p型第一熔覆层16A和p型第二熔覆层16B的结构。在p型第一熔覆层16A与p型第二熔覆层16B的关系中，p型第一熔覆层16A主要维持p型熔覆层16的载流子(空穴)限制，并控制TypeII发光。p型第一熔覆层16A的价带顶端或者价带次级顶端低于活性层14、p侧引导层15和p侧第二熔覆层16B各自的价带顶端或者价带次级顶端。p型第一熔覆层16A的导带底端或者导带次级底端高于活性层14和p侧引导层15各自的导带底端或者导带次级底端。p型第一熔覆层16A的能隙大于活性层14和p侧引导层15各自的能隙。p型第一熔覆层16A的折射率小于活性层14和p侧引导层15各自的折射率。p型第一熔覆层16A的p型载流子浓度是比p型第二熔覆层16B的p型载流子浓度值低的值。p型第一熔覆层16A的厚度小于p型第二熔覆层16B的厚度。p型第一熔覆层16A例如具有主要含有MgSe/Bex8Zni_x8Te(0<x8<l)超晶格的层叠结构。优选的是，MgSe层未被掺杂。在p型第一熔覆层16A与p型第二熔覆层16B的关系中，p型第二熔覆层16B主要维持p型熔覆层16的载流子(空穴)传导。在p型第二熔覆层16B中，p型载流子浓度是Ixl017cm_3~lxl02()cm—3范围内的值，并且该p型载流子浓度是比p型第一熔覆层16A的p型载流子浓度值高的值。此外，p型第二熔覆层16B的厚度大于p型第一熔覆层16A的厚度。p型第二熔覆层16B的能隙大于活性层14和p侧引导层15各自的能隙。p型第二熔覆层16B的折射率小于活性层14和p侧引导层15各自的折射率。p型第二熔覆层16B的价带顶端或者价带次级顶端高于活性层14的价带顶端或者价带次级顶端。p型第二熔覆层16B例如具有主要含有Bex9Mgl—x9Te/Bexl。Zni_xl0Te(0<x9<l，0<xl0<l)超晶格的层叠结构，或者具有主要含有BexuMgxuZn"xll—xl2Te(0<xll<l，0<xl2<l，0<l-xll-xl2〈l)的单层结构。作为包含在p型熔覆层16(和稍后说明的接触层17)中的p型杂质，例如有N、P、O、As、Sb、Li、Na或者K。对p型第一熔覆层16A和p型第二熔覆层16B的说明可由下面的公式(5)公式(8)来表达。lxl017cm-3《N"1020cm_3...(5)N3<N4…(6)D3<D4...(7)Evl<Ev3<Ev2...(8;)这里，N3是p型第一熔覆层16A的p型载流子浓度。N4是p型第二熔覆层16B的p型载流子浓度。D3是p型第一熔覆层16A的层厚度。D4是p型第二熔覆层16B的层厚度。Evl是p型第一熔覆层16A的价带顶端或者价带次级顶端。Ev2是p型第二熔覆层16B的价带顶端或者价带次级顶端。Ev3是活性层14的价带顶端或者价带次级顶端。接触层17例如具有交替层叠有p型BeZnTe和p型ZnTe的结构。如上所述，在激光二极管1中，在p型熔覆层16的上部和接触层17中形成在轴向上延伸的带状凸起部18。该凸起部18限制了活性层14中的电流注入区域。在凸起部18的表面上形成有p侧电极19。在基板10的背面上形成有n侧电极20。p侧电极19例如具有在接触层17上依次层叠有Pd、Pt和Au的结构。n侧电极20例如具有在基板10的背面上依次层叠有Au和Ge的合金、Ni、Au的结构，并且n侧电极20与基板10电连接。n侧电极20被固定在支撑激光二极管1的安装台(submount)(图中未示出)的表面上。而且，n侧电极20通过该安装台被固定在散热器(图中未示出)的表面。优选的是，上述n型第一熔覆层12A、n型第二熔覆层12B、n侧引导层13、活性层14、p侧引导层15、p型第一熔覆层16A和p型第二熔覆层16B与基板IO是晶格匹配的。这里，由于基板10是InP基板，因而优选的是，除基板10之外的其它各层由具有与InP晶格匹配的组分比的材料制成。作为II-VI族化合物半导体中与InP晶格匹配的材料，例如有表l所示的材料。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>这里，例如通过插入二元混晶BeTe和MgTe各自的能隙值，得到与InP晶格匹配的Be。.36MgQ.64Te的能隙值。在此，不考虑在三元混晶中或多或少会看见的能隙弯曲效应(bowingeffect)。在表1所示的其它三元或四元混晶的能隙值中也不考虑能隙弯曲效应。在与InP晶格匹配的Beo.48Znc.52Te中，在点r处的直接跃迁能隙可被评估为大约3.12eV。因而，根据超晶格中的层厚度的组合比，Beo.36Mgo.64Te/Beo.48Zno.52Te超晶格的能隙值可以为3.12eV与3.7eV之间的值。根据超晶格中的层厚度的组合比，MgSe/BeQ.48ZnQ.52Te超晶格的能隙值可以为在3.12eV与3.6eV之间的值。根据超晶格中的层厚度的组合比，MgSe/Mgo.6Zno.4Seo.85SeTe(U5超晶格的能隙值可以为在3.0eV与3.6eV之间的值。根据超晶格中的层厚度的组合比，MgSe/Zn。.48Cdo.52Se超晶格的能隙值可以为在2.1eV与3.6eV之间的值。另一方面，例如，在使用主要含有Be^Znh^Se^Te^"的单层结构作为活性层14的情况下，在活性层14与InP晶格匹配的条件下，活性层14的能隙值可以为对应于橙色(600nm)蓝绿色(480nm)范围内的波长的能隙值(2.06eV2.58eV)。因此，在上述作为示例的超晶格被用于n型第一熔覆层12A、n型第二熔覆层12B、n侧引导层13、p侧引导层15、p型第一熔覆层16A和p型第二熔覆层16B的情况下，能够产生大于活性层14能隙的能隙，且n型第一熔覆层12A、n型第二熔覆层12B、n侧引导层13、p侧引导层15、p型第一熔覆层16A和p型第二熔覆层16B与InP晶格匹配。据介绍，虽然在大气中MgSe和MgTe具有相同程度的吸湿性(hygroscopicity)，但当CdMgTe中的Mg的组分比为75%以下时，CdMgTe的结构是闪锌矿(ZB)结构，并且不会发生氧化反应(参照J.Appl.Phys.byJ.M.Hartmannetal.,80,6257(1996)(应用物理期刊，J.M.Hartmann等人，第80期，第6257页，1996年))。另一方面，当BeMgTe中的Mg的组分比为大约64%时，BeMgTe与InP晶格匹配，且此时Mg的组分比充分小于75%。因此，认为与InP晶格匹配的Beo.36Mgo.64Te与MgSe相比具有足够的氧化和吸湿耐用性。同样地，认为Mgo.33Cdo.33Zno.34Se和Mgo.6Zn。.4Se。.8sTe(U5与MgSe相比具有足够的氧化和吸湿耐用性。在本实施例中，MgSe未被用在具有较大p型载流子浓度且与电导性有关的p型第二熔覆层16B中。因而，不存在由于p型第二熔覆层16B中的氧化和吸湿引起的劣化而使电导性降低的风险。由经验可知，Be和Se具有高的相互反应性，并且在现有技术的MgSe/BeZnTe超晶格的界面中存在着形成BeSe的可能性。然而，可以例如通过在BeZnTe层的MgSe侧的界面中布置Zn原子从而将Be和Se布置为彼此不直接接触，来控制BeSe的形成。此外，可以通过MBE装置中的快门操作来形成上述原子布置。当同时存在Se和Te时，注意到Se与II族优先结合，并发生了让Te很难进入的现象或者发生了Se和Te的析出现象等。然而，对于这一问题，例如还可以通过使用MBE装置中的快门操作从而使Se和Te不同时存在，来控制Se与Te之间的竞争反应或者分离析出等现象的发生。在Be硫族材料中，与除了氧之外的其它VI族(Se或Te等)相比，Be离子具有极小的离子半径并且导致高的共价结合比。据说晶体本身的强度较高，并且抑制了诸如位错等缺陷的发生和传播。通过形成BeZnTe/BeMgTe超晶格结构，预期与现有技术中使用BeZnTe/MgSe超晶格结构的情况相比会更有效。在BeZnTe/BeMgTe超晶格结构中，由于该超晶格结构中的BeZnTe和BeMgTe两层都含有Be，因而预期会降低结晶缺陷的传播。例如按照如下所述可以制造出具有这种构造的激光二极管1。使用两个分子束外延(MBE)装置通过晶体生长制造上述各个半导体层。在适当处理InP基板IO的表面之后，将该基板IO放入到MBE装置中。接着，将基板IO装在样品交换用的准备室中，并且该准备室被真空泵抽真空成10—3Pa以下。通过加热至100°C将残留湿气和杂质气体从基板10除去。接着，将基板IO移送至用于生长III-V族化合物半导体的专用室。将基板10的温度加热至500°C且将P分子束施加至基板10的表面。因而，除去了基板10表面上的氧化膜。将基板10的温度加热至450°C，并且生长30nm的Si掺杂n型InP，从而形成缓冲层IIA。然后，将基板10的温度加热至470°C，并且生长200nm的Si惨杂n型InGaAs，从而形成缓冲层11B。接着，将基板10移送至用于生长II-VI族化合物半导体的专用室。将基板10的温度加热至200。C且将Zn分子束施加至缓冲层llB的表面，并且生长5nm的Cl掺杂n型ZnCdSe。然后将基板10的温度加热至280°C，并且生长100nm的Cl掺杂n型ZnCdSe，从而形成缓冲层IIC。接着，在基板10的温度为280°C的条件下，生长1)im的Cl掺杂n型17Zno.4sCdo.52Se/MgSe超晶格，从而形成n型第一熔覆层12A。生长0.6|iim的Cl掺杂Mgo.6Zn。.4SeQ.85Te(U5，从而形成n型第二熔覆层12B。生长70nm的Be(U3Zn。.87Seo.4oTeo.6。/MgSe超晶格，从而形成n侧引导层13。生长三层的Betu3Zno.87Se,Teo.60(3nm)/MgSe量子阱(三个阱)，从而形成活性层14。生长70nm的Be。.13Zn。.87Se,Te。.6。/MgSe超晶格，从而形成p侧引导层15。生长0.1pm的N掺杂p型Be,Zn。.52Te/MgSe超晶格结构，从而形成p型第一熔覆层16A。生长0.3的N掺杂p型Be0.48Zno.52Te/Beo.36Mgo.64Te超晶格，从而形成p型第二熔覆层16B。生长30nm的N掺杂p型BeZnTe、生长500nm的N掺杂p型BeZnTe/ZnTe层叠结构，并生长30nm的N掺杂p型ZnTe，从而形成接触层17。接着，通过光刻法在接触层17上形成预定形状的抗蚀剂图形(未在图中示出)，并且覆盖除了要形成凸起部18的带状区域之外的区域。然后，通过真空沉积法，在整个表面上层叠例如Pd/Pt/Au多层膜(未在图中示出)。此后，除去抗蚀剂图形和沉积在该抗蚀剂图形上的Pd/Pt/Au层叠膜。因而，在接触层17上形成p侧电极19。此后，如果必要的话，通过进行热处理使p侧电极19和接触层17彼此欧姆接触。接着，利用真空沉积法在基板10的整个背面上层叠例如AuGe合金或者Ni/Au多层膜(未在图中示出)，从而形成n侧电极20。接着，利用金刚石切割器划割出晶片的边缘，并通过施加压力将划痕打开并分离开，从而使晶片劈开。接着，在发光侧的端面(前端面)上形成大约5%的低反射涂层(未在图中示出)，并在前端面的相反侧处的端面(后端面)上形成大约95%的高反射涂层(未在图中示出)。通过在凸起部18的带状方向上进行划割而将芯片取出。接着，在对准发光点位置和端面角度的同时将芯片设置在安装台(未在图中示出)上，然后布置在散热器(未在图中示出)上。接着，在用金属线将芯片上的p侧电极19与干路(未在图中示出)上的终端连接起来之后，作为激光出口的窗口帽覆盖该干路从而进行气密密封。以此方式，制造出了本实施例的激光二极管1。接着，说明本实施例的激光二极管1的作用和效果。在本实施例的激光二极管1中，当在p侧电极19与n侧电极20之间施加预定电压时，电流被注入至活性层14，并通过电子空穴的复合而产生发光。从前端面处的对应于发光区域14A的部分(发光点)在层叠面内方向上出射例如具有蓝紫色橙色(480nm~600nm)范围内的波长的激光。在本实施例中，根据主要功能将n型熔覆层12和p型熔覆层16各自分成两层。在n型第一熔覆层12A中，n型载流子浓度高于n型第二熔覆层12B的n型载流子浓度，并且n型第一熔覆层12A的层厚度大于n型第二熔覆层12B的层厚度。因此，维持了整个n型熔覆层12的载流子传导。在n型第二熔覆层12B中，导带底端或者导带次级底端高于活性层14的导带底端或者导带次级底端。因而，维持了足以用于载流子限制的电子势垒，并抑制了TypeII发光。另一方面，在p型第二熔覆层16B中，p型载流子浓度高于p型第一熔覆层16A的p型载流子浓度，并且p型第二熔覆层16B的层厚度大于p型第一熔覆层16A的层厚度。因而，维持了足以用于载流子传导的p型载流子浓度。在p型第一熔覆层16A中，价带顶端或者价带次级顶端低于活性层14的价带顶端或者价带次级顶端。因此，维持了足以用于载流子限制的空穴势垒，并抑制了TypeII发光。由于这些原因，在本实施例中，能够将载流子传导、载流子限制、TypeII发光的抑制和光限制的全部特性设成适于n型熔覆层12和p型熔覆层16的值。结果，能够实现这样的激光二极管1，其包括具有n型熔覆层中所需特性的n型熔覆层12和具有p型熔覆层中所需特性的p型熔覆层16。在上文中，尽管利用实施例说明了本发明，本发明不限于该实施例并可作各种变形。例如，在本实施例中，说明了本发明适用于激光二极管的情况。然而，不必说，本发明还适用于诸如LED或光探测器(photodetector,PD)等半导体器件。本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。20权利要求1.一种半导体器件，其包括半导体层，所述半导体层在InP基板上依次包括n型第一熔覆层、n型第二熔覆层、活性层、p型第一熔覆层和p型第二熔覆层，其中，所述n型第一熔覆层和所述n型第二熔覆层满足下面的公式(1)～公式(4)，或者所述p型第一熔覆层和所述p型第二熔覆层满足下面的公式(5)～公式(8)，1×1017cm-3≤N1≤1×1020cm-3...(1)N1＞N2...(2)D1＞D2...(3)Ec1＜Ec3＜Ec2...(4)1×1017cm-3≤N4≤1020cm-3...(5)N3＜N4...(6)D3＜D4...(7)Ev1＜Ev3＜Ev2...(8)上述公式中，N1是所述n型第一熔覆层的n型载流子浓度，N2是所述n型第二熔覆层的n型载流子浓度，D1是所述n型第一熔覆层的层厚度，D2是所述n型第二熔覆层的层厚度，Ec1是所述n型第一熔覆层的导带底端或者导带次级底端，Ec2是所述n型第二熔覆层的导带底端或者导带次级底端，Ec3是所述活性层的导带底端或者导带次级底端，N3是所述p型第一熔覆层的p型载流子浓度，N4是所述p型第二熔覆层的p型载流子浓度，D3是所述p型第一熔覆层的层厚度，D4是所述p型第二熔覆层的层厚度，Ev1是所述p型第一熔覆层的价带顶端或者价带次级顶端，Ev2是所述p型第二熔覆层的价带顶端或者价带次级顶端，以及Ev3是所述活性层的价带顶端或者价带次级顶端。2.如权利要求l所述的半导体器件，其中，在所述n型第一熔覆层和所述n型第二熔覆层满足公式(1)公式(4)的情况下，所述n型第一熔覆层具有主要含有Mg^Znx2CdLxLx2Se(0<xl<l，0<x2<l，0〈l-xl-x2〈l)的单层结构，或者主要含有MgSe/ZnrfCdL^Se(0《3<1)超晶格的层叠结构，并且所述n型第二熔覆层具有主要含有Mgx4Zn』x4Sex5Te,.x5(0<x4<l，0.5〈x5〈l)的单层结构，或者主要含有MgSe/Mgx6Zn^6Sex7Te^7(0<x6<l，0.5《7<1)超晶格的层叠结构。3.如权利要求l所述的半导体器件，其中，在所述p型第一熔覆层和所述p型第二熔覆层满足公式(5)公式(8)的情况下，所述p型第一熔覆层具有主要含有MgSe/Bex8Zni.x8Te(0《8<1)超晶格的层叠结构，并且所述p型第二熔覆层具有主要含有Bex9Mgl—x9Te/BexH)ZriLxK)Te(0<x9<l，0<xlO<l)超晶格的层叠结构，或者主要含有BexllMgxl2Zni—xll—xl2Te(0<xll<l，0<xl2<l，0<l-xll-xl2〈l)的单层结构。4.如权利要求l所述的半导体器件，其中，所述活性层具有主要含有BexuZn!—xi3Sex!4Te卜xM(0<xl3<l，(kxl4〈l)的单层结构、主要含有MgSe/Be^ZnLwSe^Tei—xl6(0<xl5<l，0〈xl6〈l)超晶格的层叠结构或者主要含有ZnSe/BexnZnLxnSex!sTe卜x,8(0<xl7<l，(Kxl8〈l)超晶格的层叠结构。全文摘要本发明提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括半导体层，该半导体层在InP基板上依次包括n型第一熔覆层、n型第二熔覆层、活性层、p型第一熔覆层和p型第二熔覆层。所述n型第一熔覆层和所述n型第二熔覆层满足下面的公式(1)～公式(4)，或者所述p型第一熔覆层和所述p型第二熔覆层满足下面的公式(5)～公式(8)1×10¹⁷cm^-3≤N1≤1×10²⁰cm^-3…(1)N1＞N2…(2)D1＞D2…(3)Ec1＜Ec3＜Ec2…(4)1×10¹⁷cm^-3≤N4≤10²⁰cm^-3…(5)N3＜N4…(6)D3＜D4…(7)Ev1＜Ev3＜Ev2…(8)在本发明的半导体器件中，通过将n型熔覆层或者p型熔覆层分成两层，因而能够将载流子传导、载流子限制、对TypeII发光的抑制和光限制的全部特性设为适于所述n型熔覆层和所述p型熔覆层的值。文档编号H01S5/327GK101651288SQ20091016368公开日2010年2月17日申请日期2009年8月10日优先权日2008年8月12日发明者中岛博,中村均,岸野克巳,朝妻庸纪,玉村好司,田才邦彦,纪川健,藤崎寿美子,野村一郎申请人:株式会社日立制作所;学校法人上智学院;索尼株式会社