JPH0760892B2 - ｐｎｐｎ光サイリスタ - Google Patents
ｐｎｐｎ光サイリスタInfo
- Publication number
- JPH0760892B2 JPH0760892B2 JP2853987A JP2853987A JPH0760892B2 JP H0760892 B2 JPH0760892 B2 JP H0760892B2 JP 2853987 A JP2853987 A JP 2853987A JP 2853987 A JP2853987 A JP 2853987A JP H0760892 B2 JPH0760892 B2 JP H0760892B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- base layer
- quantum well
- type base
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像処理や光コンピュータ等に必要とされる半
導体光メモリとして使用されるpnpn光サイリスタに関す
る。
導体光メモリとして使用されるpnpn光サイリスタに関す
る。
光双安定機能を有する半導体光メモリは、これからの光
交換や並列情報処理システムを構成する際に不可欠なキ
ー・デバイスである。この様な機能を備えたデバイスと
して、第３図に示した様な構造を持ったpnpn光サイリス
タが知られている。このpnpn光サイリスタはジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス（Journal of Appli
ed Physics）誌、第59巻、第596ページ〜第600ページ、
1986年に報告されており、サイリスタの非線形電流−電
圧特性を利用して順方向の導通状態時に発光を生じさせ
るもので光メモリ機能を実現できる。ｐ形アノード層17
とｎ形カソード層11の禁制帯幅はｎ形ベース層33の禁制
帯幅よりも大きくなるようにしてあるので、サイリスタ
の順方向導通時にキャリアはｎ形ベース層33中に閉じ込
められ、この部分で発光が生じる。従って、非導通状態
にバイアスしておいて、トリガ光をあてて導通状態にす
ることにより、トリガ光照射を止めても発光状態を保つ
ことができ、光メモリとして使用できる。
交換や並列情報処理システムを構成する際に不可欠なキ
ー・デバイスである。この様な機能を備えたデバイスと
して、第３図に示した様な構造を持ったpnpn光サイリス
タが知られている。このpnpn光サイリスタはジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス（Journal of Appli
ed Physics）誌、第59巻、第596ページ〜第600ページ、
1986年に報告されており、サイリスタの非線形電流−電
圧特性を利用して順方向の導通状態時に発光を生じさせ
るもので光メモリ機能を実現できる。ｐ形アノード層17
とｎ形カソード層11の禁制帯幅はｎ形ベース層33の禁制
帯幅よりも大きくなるようにしてあるので、サイリスタ
の順方向導通時にキャリアはｎ形ベース層33中に閉じ込
められ、この部分で発光が生じる。従って、非導通状態
にバイアスしておいて、トリガ光をあてて導通状態にす
ることにより、トリガ光照射を止めても発光状態を保つ
ことができ、光メモリとして使用できる。
このような従来のpnpn光サイリスタの発光領域はメサエ
ッチングによって限定される構造となっているが、光メ
モリの並列情報処理への応用上、素子サイズを微細化し
ていくと信頼性上の問題が発生する。メサ側壁にポリイ
ミドや誘電体からなるパッシベーション膜をつけて保護
しても長期的な信頼性を確保することは期待できない。
ッチングによって限定される構造となっているが、光メ
モリの並列情報処理への応用上、素子サイズを微細化し
ていくと信頼性上の問題が発生する。メサ側壁にポリイ
ミドや誘電体からなるパッシベーション膜をつけて保護
しても長期的な信頼性を確保することは期待できない。
本発明の目的は微細化しても信頼性の損われないpnpn光
サイリスタを提供することにある。
サイリスタを提供することにある。
本発明のpnpn光サイリスタは、ｎ型半導体基板の表面に
形成され所定の禁制帯幅のｎ型カソード層と、前記ｎ型
カソード層を順次に被覆して設けられこれより禁制帯幅
の狭いｐ型ベース層およびｎ型ベース層と、これらのベ
ース層を被覆しこれらより禁制帯幅の広いｐ型アノード
層とを有するpnpn光サイリスタにおいて、前記ｎ型ベー
ス層が前記ｐ型ベース層を順次に被覆するｎ型半導体層
および多重量子井戸層を含み、前記多重量子井戸層が前
記ｐ型アノード層から前記ｎ型半導体層にかけて形成さ
れ前記ｐ型ベース層と離れているｐ型拡散領域による無
秩序化領域で区画された発光領域であるというものであ
る。
形成され所定の禁制帯幅のｎ型カソード層と、前記ｎ型
カソード層を順次に被覆して設けられこれより禁制帯幅
の狭いｐ型ベース層およびｎ型ベース層と、これらのベ
ース層を被覆しこれらより禁制帯幅の広いｐ型アノード
層とを有するpnpn光サイリスタにおいて、前記ｎ型ベー
ス層が前記ｐ型ベース層を順次に被覆するｎ型半導体層
および多重量子井戸層を含み、前記多重量子井戸層が前
記ｐ型アノード層から前記ｎ型半導体層にかけて形成さ
れ前記ｐ型ベース層と離れているｐ型拡散領域による無
秩序化領域で区画された発光領域であるというものであ
る。
多重量子井戸層は不純物拡散やイオン注入により無秩序
化されて禁制帯幅も増大する。
化されて禁制帯幅も増大する。
pnpn光サイリスタの導通時にｎ型ベース層に注入された
キャリアは無秩序化されていない量子井戸中に効率良く
緩和し発光が生じる。発光部は、メサエッチング方式の
場合のように、製造工程中に外気にさらされることがな
いので信頼性が向上する。結晶成長は一回で済む。無秩
序化領域の屈折率が発光部である多重量子井戸層の屈折
率よりも低くなるような材料を用いれば光を発光部に閉
じ込めることもできる。
キャリアは無秩序化されていない量子井戸中に効率良く
緩和し発光が生じる。発光部は、メサエッチング方式の
場合のように、製造工程中に外気にさらされることがな
いので信頼性が向上する。結晶成長は一回で済む。無秩
序化領域の屈折率が発光部である多重量子井戸層の屈折
率よりも低くなるような材料を用いれば光を発光部に閉
じ込めることもできる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例の主要部を示す半導体チ
ップの断面図である。
ップの断面図である。
この実施例はｎ型半導体基板10の表面に形成され所定の
禁制帯幅のｎ型カソード層11（Al0.4Ga0.6As層）と、ｎ
型カソード層11を順次に被覆して設けられこれより禁制
帯幅の狭いｐ型ベース層（Al0.2Ga0.8As層）およびｎ型
ベース層と、これらのベース層を被覆してこれらより禁
制帯幅の広いｐ型アノード層17（Al0.4Ga0.6As層）とを
有するpnpn光サイリスタにおいて、前述のｎ型ベース層
がｐ型ベース層17を順次に被覆するｎ型Al0.2Ga0.8As層
13−１および多重量子井戸層16を含み、多重量子井戸層
16がｐ型アノード層17からｎ型Al0.2Ga0.8As層13−１に
かけて形成されｐ型ベース層12と離れているｐ型のZn拡
散領域19による無秩序化領域で区画された発光領域であ
るというものであり、この無秩序化領域は多重量子井戸
層16とZn拡散領域19の重なった部分である。
禁制帯幅のｎ型カソード層11（Al0.4Ga0.6As層）と、ｎ
型カソード層11を順次に被覆して設けられこれより禁制
帯幅の狭いｐ型ベース層（Al0.2Ga0.8As層）およびｎ型
ベース層と、これらのベース層を被覆してこれらより禁
制帯幅の広いｐ型アノード層17（Al0.4Ga0.6As層）とを
有するpnpn光サイリスタにおいて、前述のｎ型ベース層
がｐ型ベース層17を順次に被覆するｎ型Al0.2Ga0.8As層
13−１および多重量子井戸層16を含み、多重量子井戸層
16がｐ型アノード層17からｎ型Al0.2Ga0.8As層13−１に
かけて形成されｐ型ベース層12と離れているｐ型のZn拡
散領域19による無秩序化領域で区画された発光領域であ
るというものであり、この無秩序化領域は多重量子井戸
層16とZn拡散領域19の重なった部分である。
次に、この実施例の製造方法について説明する。
GaAs（不純物濃度Ｎ＝２×1018km-3）からなるｎ型半導
体基板10上にSiドープのAlνGa1-νAs（ν＝0.4,厚さｄ
＝２μm,N＝２×1018cm-3）をエピタキシャル成長させ
てｎ型カソード層11を形成し、次にBeドープのAlxGa1-x
As（ｘ＝0.2,d＝5nm,N＝１×1019cm-3）をエピタキシャ
ル成長させてｐ型ベース層12を形成する。
体基板10上にSiドープのAlνGa1-νAs（ν＝0.4,厚さｄ
＝２μm,N＝２×1018cm-3）をエピタキシャル成長させ
てｎ型カソード層11を形成し、次にBeドープのAlxGa1-x
As（ｘ＝0.2,d＝5nm,N＝１×1019cm-3）をエピタキシャ
ル成長させてｐ型ベース層12を形成する。
次に、ｎ型ベース層を形成する。このｎ型ベース層はｎ
型Al0.2Ga0.8As層13−1,多重量子井戸層16,n型Al0.2Ga
0.8As層13−２よりなっている。まず厚さ0.6μm,不純物
濃度１×1017cm-3のｎ型Al0.2Ga0.8As層13−１を成長さ
せ、次に、ｎ型GaAs層14（ｄ＝5nm,N＝１×1017cm-3）
とｎ型AlwGa1-wAs層15（ｗ＝0.2,d＝5nm,N＝１×1017cm
-3）とを交互に７周期積層して多重量子井戸層16を形成
し、最後にｎ型Al0.2Ga0.8As層３−２（ｄ＝0.1μm,N＝
１×1017cm-3）を形成する。
型Al0.2Ga0.8As層13−1,多重量子井戸層16,n型Al0.2Ga
0.8As層13−２よりなっている。まず厚さ0.6μm,不純物
濃度１×1017cm-3のｎ型Al0.2Ga0.8As層13−１を成長さ
せ、次に、ｎ型GaAs層14（ｄ＝5nm,N＝１×1017cm-3）
とｎ型AlwGa1-wAs層15（ｗ＝0.2,d＝5nm,N＝１×1017cm
-3）とを交互に７周期積層して多重量子井戸層16を形成
し、最後にｎ型Al0.2Ga0.8As層３−２（ｄ＝0.1μm,N＝
１×1017cm-3）を形成する。
次にAlxGa1-xAs（ｘ＝0.4,d＝0.5μm,N＝２×1018c
m-3）を成長させてｐ型アノード層17を形成し、次にｐ
型GaAs（ｄ＝0.4μm,N＝２×1018cm-3）を成長させてｐ
型アノード層17を形成し、次にｐ型GaAs（ｄ＝0.2μm,N
＝２×1018cm-3）を成長させてアノードコンタクト層18
を形成する。
m-3）を成長させてｐ型アノード層17を形成し、次にｐ
型GaAs（ｄ＝0.4μm,N＝２×1018cm-3）を成長させてｐ
型アノード層17を形成し、次にｐ型GaAs（ｄ＝0.2μm,N
＝２×1018cm-3）を成長させてアノードコンタクト層18
を形成する。
次にZnを選択的に多重量子井戸層16より深く拡散させZn
拡散領域19を形成する。（Zn拡散処理を受けない多重量
子井戸層16の表面の面積は10μｍφの円形であり、第１
図の破線で示した矢印の方向から発光出力が得られ
る。） 最後にアノード電極20,カソード電極21を形成する。
拡散領域19を形成する。（Zn拡散処理を受けない多重量
子井戸層16の表面の面積は10μｍφの円形であり、第１
図の破線で示した矢印の方向から発光出力が得られ
る。） 最後にアノード電極20,カソード電極21を形成する。
拡散処理を受け、量子井戸構造が消失した無秩序化領域
では、Alの平均組成はＸ＝0.1となる。ｎ型GaAs層14か
ら横方向（層方向）に見た場合、Zn拡散領域19のところ
でＸ＝0.1に相当するAlGaAsのヘテロ障壁が存在するこ
とになる。Ｘ＝0.1のAlGaAsの禁制帯幅はGaAsの禁制帯
幅より約125meV大きい。サイリスタ導通後の順方向導通
状態ではキャリアはｎ型GaAs層14の量子井戸内に緩和
し、又、横方向にも閉じ込められることになる。
では、Alの平均組成はＸ＝0.1となる。ｎ型GaAs層14か
ら横方向（層方向）に見た場合、Zn拡散領域19のところ
でＸ＝0.1に相当するAlGaAsのヘテロ障壁が存在するこ
とになる。Ｘ＝0.1のAlGaAsの禁制帯幅はGaAsの禁制帯
幅より約125meV大きい。サイリスタ導通後の順方向導通
状態ではキャリアはｎ型GaAs層14の量子井戸内に緩和
し、又、横方向にも閉じ込められることになる。
発光出力としては100mAで数100μＷの出力が得られた。
第２図は本発明の第２の実施例の主要部を示す半導体チ
ップの斜視図である。
ップの斜視図である。
この実施例は端面方向に光を取り出す構造となってい
る。層構造は第１の実施例と殆んど同じである。この例
ではメサ幅は12μｍ、長手方向の長さ100μｍである。
選択拡散を行なった後、メサ加工を施す。拡散処理をし
ない多重量子井戸層16の幅は約２μｍである。
る。層構造は第１の実施例と殆んど同じである。この例
ではメサ幅は12μｍ、長手方向の長さ100μｍである。
選択拡散を行なった後、メサ加工を施す。拡散処理をし
ない多重量子井戸層16の幅は約２μｍである。
なお、Zn拡散領域19の端面に便宜上平行斜線を施してあ
る。
る。
この実施例はメサストライプ構造になっいるが、発光領
域は、Zn拡散領域19によって区画されていて、メサエッ
チング工程で影響を受け難いようになっている。
域は、Zn拡散領域19によって区画されていて、メサエッ
チング工程で影響を受け難いようになっている。
以上説明したように本発明は無秩序化領域で多重量子井
戸層が区画された発光領域を有していて、この発光領域
が露出していないので、製造工程上も外気にされされる
こもなく、信頼性の高い微細なpnpn光サイリスタが得ら
れるという効果がある。
戸層が区画された発光領域を有していて、この発光領域
が露出していないので、製造工程上も外気にされされる
こもなく、信頼性の高い微細なpnpn光サイリスタが得ら
れるという効果がある。
特にAlGaAs/GaAs系のような酸化され易い半導体材料を
使用したpnpn光サイリスタ又は半導体光メモリにおいて
この効果は著しい。
使用したpnpn光サイリスタ又は半導体光メモリにおいて
この効果は著しい。
第１図は本発明の第１の実施例の主要部を示す半導体チ
ップの断面図、第２図は本発明の第２の実施例の主要部
を示す半導体チップの斜視図、第３図は従来例の主要部
を示す半導体チップの断面図である。 10……ｎ型半導体基板、11……ｎ型カソード層、12……
ｎ型ベース層、13−1,13−２……ｎ型Al0.2Ga0.8As層、
14……ｎ型GaAs層、15……ｎ型AlwGa1-wAs層、16……多
重量子井戸層、17……ｐ型カソード層、18……アノード
コンタクト層、19……Zn拡散領域、20……アノード電
極、21……カソード電極、22……酸化シリコン膜、31…
…ｐ型半導体基板、32……ｐ型バッファ層、33……ｎ型
ベース層、34……カソードコンタクト層。
ップの断面図、第２図は本発明の第２の実施例の主要部
を示す半導体チップの斜視図、第３図は従来例の主要部
を示す半導体チップの断面図である。 10……ｎ型半導体基板、11……ｎ型カソード層、12……
ｎ型ベース層、13−1,13−２……ｎ型Al0.2Ga0.8As層、
14……ｎ型GaAs層、15……ｎ型AlwGa1-wAs層、16……多
重量子井戸層、17……ｐ型カソード層、18……アノード
コンタクト層、19……Zn拡散領域、20……アノード電
極、21……カソード電極、22……酸化シリコン膜、31…
…ｐ型半導体基板、32……ｐ型バッファ層、33……ｎ型
ベース層、34……カソードコンタクト層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】ｎ型半導体基板の表面に形成され所定の禁
制帯幅のｎ型カソード層と、前記ｎ型カソード層を順次
に被覆して設けられこれより禁制帯幅の狭いｐ型ベース
層およびｎ型ベース層と、これらのベース層を被覆しこ
れらより禁制帯幅の広いｐ型アノード層とを有するpnpn
光サイリスタにおいて、前記ｎ型ベース層が前記ｐ型ベ
ース層を順次に被覆するｎ型半導体層および多重量子井
戸層を含み、前記多重量子井戸層が前記ｐ型アノード層
から前記ｎ型半導体層にかけて形成され前記ｐ型ベース
層と離れているｐ型拡散領域による無秩序化領域で区画
された発光領域であることを特徴とするpnpn光サイリス
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2853987A JPH0760892B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | ｐｎｐｎ光サイリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2853987A JPH0760892B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | ｐｎｐｎ光サイリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63196084A JPS63196084A (ja) | 1988-08-15 |
| JPH0760892B2 true JPH0760892B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=12251471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2853987A Expired - Lifetime JPH0760892B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | ｐｎｐｎ光サイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0760892B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4140358B2 (ja) * | 2002-11-27 | 2008-08-27 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光サイリスタ、発光サイリスタの製造方法および発光素子アレイチップ |
| JP4370203B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2009-11-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体素子 |
| JP6435700B2 (ja) * | 2014-08-11 | 2018-12-12 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光サイリスタ、光源ヘッド、および画像形成装置 |
| JP7242349B2 (ja) | 2019-03-06 | 2023-03-20 | キヤノン株式会社 | 発光サイリスタ、発光サイリスタアレイ、露光ヘッド、および画像形成装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07107945B2 (ja) * | 1985-01-25 | 1995-11-15 | 株式会社日立製作所 | 半導体発光装置 |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP2853987A patent/JPH0760892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63196084A (ja) | 1988-08-15 |
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