JP2002270965A - Semiconductor device and semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor device and semiconductor light emitting device

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JP2002270965A
JP2002270965A JP2001070760A JP2001070760A JP2002270965A JP 2002270965 A JP2002270965 A JP 2002270965A JP 2001070760 A JP2001070760 A JP 2001070760A JP 2001070760 A JP2001070760 A JP 2001070760A JP 2002270965 A JP2002270965 A JP 2002270965A
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JP
Japan
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semiconductor
region
film
strain
light emitting
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JP2001070760A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Imanishi
大介 今西
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a semiconductor light emitting device in which a crystal defect can be suppressed by relaxing strain caused by different physical properties even if semiconductor layers having different physical properties, e.g. a coefficient of thermal expansion or the like, are laid in layer. SOLUTION: The semiconductor device has a first semiconductor region, e.g. a substrate 10, and a second semiconductor region of a multilayer semiconductor ST comprising a strain relaxing film 11 provided at a one region on the first semiconductor region substrate, an at least a first clad layer of a first conductivity type, a first active layer 14 and a second clad layer of a second conductivity type provided on the first semiconductor region provided with no strain relaxing film 11 and on the strain relaxing film 11 and having specified physical properties, e.g. a coefficient of thermal expansion, different from those of the first semiconductor region. Strain caused by the different physical properties between the first and second semiconductor regions can be relaxed by the strain relaxing film 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
半導体発光装置に関し、特に発熱時に発生する歪を構造
的に緩和することができる半導体装置および半導体発光
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor device and a semiconductor light emitting device capable of structurally alleviating distortion generated when heat is generated.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、半導体発光素子の一つであるレー
ザダイオードは、CD(コンパクトディスク)やDVD
(デジタル多用途ディスク)などの光ディスク装置にお
ける再生あるい記録用の光源として、あるいはその他の
電子機器などにおいて、様々な分野に広く用いられてい
る。特に、W(ワット)クラスなどの高出力を可能にし
たハイパワーのレーザダイオードは、レーザ加工などの
様々な分野に適用されており、産業上重要な役割を担っ
ている。
2. Description of the Related Art Today, a laser diode, which is one of the semiconductor light emitting devices, is a compact disk (CD) or a compact disk (DVD).
It is widely used in various fields as a light source for reproduction or recording in an optical disk device such as a (digital versatile disk) or in other electronic devices. In particular, a high-power laser diode that enables high output such as a W (watt) class is applied to various fields such as laser processing and plays an important role in industry.

【0003】図5(a)は、例えば780nm帯などの
近赤外領域のレーザ光を発振するレーザダイオードの模
式構成を示す斜視図である。例えばn型基板10上に活
性層14を含む半導体積層体STが形成されている。上
記のn型基板10は、例えばGaAs系の材料からな
り、半導体積層体STはAlGaAs系の材料からな
る。
FIG. 5A is a perspective view showing a schematic configuration of a laser diode which oscillates a laser beam in a near infrared region such as a 780 nm band. For example, a semiconductor stacked body ST including an active layer 14 is formed on an n-type substrate 10. The n-type substrate 10 is made of, for example, a GaAs-based material, and the semiconductor stacked body ST is made of an AlGaAs-based material.

【0004】図5(b)は、図5(a)のレーザダイオ
ードのより詳細な層構成を示す断面図である。即ち、例
えばGaAsからなるn型基板10上に、例えばAlG
aAsからなるn型クラッド層12、例えばAlGaA
sからなる第1光ガイド層13、例えばAlGaAsか
らなる多重量子井戸構造(発振波長780nm)の活性
層14、例えばAlGaAsからなる第2光ガイド層1
5、例えばAlGaAsからなるp型クラッド層16、
例えばGaAsからなるp型コンタクト層17が積層さ
れている。さらに、電流注入ストライプとなる領域を除
いて、p型コンタクト層17表面からp型クラッド層1
6の途中の深さまでの領域に、例えばGaAsからなる
n型電流ストップ層18が形成されており、電流狭窄構
造となるストライプとなっている。以上のようにして、
半導体積層体STが形成されている。上記において、n
型半導体層にはそれぞれ例えばSeがドープされてお
り、p型半導体層にはそれぞれ例えばZnがドープされ
ている。
FIG. 5B is a sectional view showing a more detailed layer structure of the laser diode of FIG. 5A. That is, for example, on an n-type substrate 10 of GaAs, for example, AlG
n-type cladding layer 12 made of aAs, for example, AlGaAs
s, the active layer 14 having a multiple quantum well structure (oscillation wavelength 780 nm) made of AlGaAs, for example, the second optical guide layer 1 made of AlGaAs
5, a p-type cladding layer 16 made of, for example, AlGaAs,
For example, a p-type contact layer 17 made of GaAs is laminated. Further, the p-type cladding layer 1 is removed from the surface of the p-type contact layer 17 except for the region serving as the current injection stripe.
An n-type current stop layer 18 made of, for example, GaAs is formed in the region up to the middle depth of 6, forming a stripe having a current confinement structure. As described above,
A semiconductor laminate ST is formed. In the above, n
For example, each of the type semiconductor layers is doped with Se, and each of the p-type semiconductor layers is doped with Zn, for example.

【0005】さらに、p型コンタクト層17に接続する
ようにTi/Pt/Auなどのp電極19aが形成され
ており、一方、n型基板10に接続するようにAuGe
/Ni/Auなどのn電極19bが形成されている。
Further, a p-electrode 19a such as Ti / Pt / Au is formed so as to be connected to the p-type contact layer 17, while AuGe is formed so as to be connected to the n-type substrate 10.
An n electrode 19b of / Ni / Au or the like is formed.

【0006】上記のレーザダイオードにおいて、半導体
基板10を構成するGaAsと半導体積層体STを構成
するAlGaAsでは、格子定数がほとんど変わらない
ため、格子整合を特に考慮しなくても問題なく半導体基
板10上に半導体積層体STを積層することが可能であ
るというメリットがある。
In the above-mentioned laser diode, since the lattice constant of GaAs forming the semiconductor substrate 10 and AlGaAs forming the semiconductor stacked body ST hardly change, there is no problem even if lattice matching is not particularly taken into consideration. There is an advantage that the semiconductor stacked body ST can be stacked on the substrate.

【0007】図6(a)は、上記のような構成のレーザ
ダイオードを数十個並列に集積したレーザアレイの模式
図であり、図6(b)は上記のレーザアレイにおける2
個分のレーザダイオードに相当する部分の模式構成を示
す斜視図である。共通のn型基板10上に、少なくとも
n型クラッド層、活性層、およびp型クラッド層を含
む、上述のような構成の半導体積層体STが、各レーザ
ダイオードに対応して形成されている。レーザダイオー
ドを数十個集積することで、光出力をワットクラスにま
で増大することができ、工業的に活用されている。
FIG. 6A is a schematic view of a laser array in which several tens of laser diodes having the above-described configuration are integrated in parallel, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a portion corresponding to an individual laser diode. On the common n-type substrate 10, the semiconductor laminate ST having the above-described configuration including at least the n-type cladding layer, the active layer, and the p-type cladding layer is formed corresponding to each laser diode. By integrating several tens of laser diodes, the light output can be increased to the watt class, and is used industrially.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
レーザダイオードには、例えば200mW程度以上とす
る光出力の高出力化が求められており、上述のようなレ
ーザアレイのようなさらなる高出力を実現する構成が開
発されている状況においては、上記の構成のようにGa
As系の半導体基板上にAlGaAs系の半導体積層体
が積層された構成では、積層時には歪は生じていないも
のの、GaAs系材料とAlGaAs系材料で熱膨張係
数に差があることから、レーザダイオードとして使用さ
れるときの発熱時においてはGaAs系材料とAlGa
As系材料の間に歪が発生することになるという問題が
生じる。上記の歪の大きさが大きくなると、歪に起因し
て結晶の転位が導入され、これが成長してしまい、レー
ザダイオードとしての機能が失われてしまう。
However, a laser diode in recent years is required to have a high light output of, for example, about 200 mW or more, and realize a higher output as in the above-described laser array. In a situation where a configuration that performs
In a configuration in which an AlGaAs-based semiconductor laminated body is laminated on an As-based semiconductor substrate, although no distortion occurs during the lamination, there is a difference in thermal expansion coefficient between the GaAs-based material and the AlGaAs-based material. At the time of heat generation when used, GaAs-based material and AlGa
There arises a problem that strain occurs between As-based materials. When the magnitude of the strain increases, dislocations of the crystal are introduced due to the strain, which grows, and the function as a laser diode is lost.

【0009】図7(a)は、使用時における上記のレー
ザアレイの模式図であり、使用時の発熱により、GaA
s系の半導体基板とAlGaAs系の半導体積層体との
熱膨張に差が生じ、レーザアレイ全体が反ってしまう様
子を示している。例えば、レーザアレイの大きさが、数
十個のレーザダイオードが並べられている方向に10m
m、共振器方向に1mm程度であった場合、反りの大き
さは10μmにも達する。通常、上記のようなレーザア
レイなどのレーザダイオードはヒートシンクなどに固定
されて用いられているので、上記のような反りが発生す
ると歪が発生する。例えば、図7(b)の模式構成図に
示すように、n型半導体基板10とn型クラッド層12
の界面や、p型クラッド層16とn型電流ブロック層1
8との界面などから結晶の転位Tが発生、増殖し、これ
が光出射領域Rに達すると、レーザ発振能力が極端に低
下し、光出力は大幅に低下してしまう。
FIG. 7A is a schematic diagram of the above-mentioned laser array at the time of use.
This shows a state in which a difference occurs in thermal expansion between the s-based semiconductor substrate and the AlGaAs-based semiconductor laminate, and the entire laser array warps. For example, the size of the laser array is 10 m in the direction in which several tens of laser diodes are arranged.
m, about 1 mm in the resonator direction, the magnitude of the warpage reaches 10 μm. Usually, a laser diode such as a laser array as described above is used by being fixed to a heat sink or the like. Therefore, distortion occurs when the above-described warpage occurs. For example, as shown in a schematic configuration diagram of FIG. 7B, an n-type semiconductor substrate 10 and an n-type cladding layer 12 are formed.
Interface, the p-type cladding layer 16 and the n-type current blocking layer 1
When the dislocations T of the crystal are generated and multiplied from the interface with the crystal 8 and reach the light emitting region R, the laser oscillation capability is extremely reduced, and the light output is greatly reduced.

【0010】上記のような装置の歪に起因する結晶の転
位の問題は、レーザダイオードなどの半導体発光装置に
限らず、熱膨張係数などの物性の異なる半導体層が積層
していて、結晶の転位を発生および増殖させる程度の歪
を生じさせる位に装置の発熱が大きい場合には根本的に
発生する問題である。
The problem of crystal dislocation due to the above-described device distortion is not limited to a semiconductor light emitting device such as a laser diode and the like. This is a fundamental problem when the heat generation of the device is large enough to cause a strain that generates and proliferates.

【0011】本発明は上述の状況に鑑みてなされたもの
であり、従って本発明は、熱膨張係数などの物性の異な
る半導体層が積層していても、異なる物性に起因して発
生する歪を緩和して結晶の転位を抑制することができる
半導体装置および半導体発光装置を提供することを目的
とする。
[0011] The present invention has been made in view of the above situation, and therefore, the present invention eliminates the distortion generated due to different physical properties even when semiconductor layers having different physical properties such as thermal expansion coefficients are stacked. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a semiconductor light emitting device which can relax and suppress dislocation of a crystal.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、第1半導体領域と、上記第
1半導体領域基板上の一領域において設けられた歪緩和
膜と、上記歪緩和膜が設けられていない領域における上
記第1半導体領域上および上記歪緩和膜上に設けられ、
上記第1半導体領域とは所定の物性が異なっている第2
半導体領域とを有し、上記第1半導体領域と上記第2半
導体領域との異なる物性に起因する歪を上記歪緩和膜に
より緩和する構成となっている。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises a first semiconductor region, a strain relaxation film provided in one region on the first semiconductor region substrate, Provided on the first semiconductor region and on the strain relaxation film in a region where the strain relaxation film is not provided,
A second semiconductor region having a predetermined physical property different from that of the first semiconductor region.
A semiconductor region, wherein a strain caused by different physical properties between the first semiconductor region and the second semiconductor region is relaxed by the strain relaxation film.

【0013】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
上記第1半導体領域と上記第2半導体領域は、上記異な
る物性として熱膨張係数が異なっている。
The semiconductor device according to the present invention is preferably
The first semiconductor region and the second semiconductor region have different thermal expansion coefficients as the different physical properties.

【0014】上記の本発明の半導体装置は、好適には、
上記歪緩和膜は、少なくとも上記第1半導体領域あるい
は上記第2半導体領域との界面において実質的にファン
デルワールス力により結合している。あるいは、好適に
は、上記歪緩和膜は、層状半導体層である。
Preferably, the above-described semiconductor device of the present invention
The strain relaxation film is bonded at least at the interface with the first semiconductor region or the second semiconductor region by substantially van der Waals force. Alternatively, preferably, the strain relaxation film is a layered semiconductor layer.

【0015】上記の本発明の半導体装置は、第1半導体
領域と第1半導体領域とは所定の物性が異なっている第
2半導体領域との界面に一部に、第1半導体領域と第2
半導体領域との異なる物性に起因する歪を緩和する歪緩
和膜が設けられており、従って、結晶の転位を抑制する
ことができる。
In the semiconductor device of the present invention, the first semiconductor region and the first semiconductor region are partially formed at the interface between the first semiconductor region and the second semiconductor region having predetermined physical properties different from each other.
A strain relieving film for relieving strain due to physical properties different from that of the semiconductor region is provided, so that dislocation of crystals can be suppressed.

【0016】また、上記の目的を達成するため、本発明
の半導体発光装置は、第1導電型の半導体基板と、上記
半導体基板上の一領域において設けられた歪緩和膜と、
上記歪緩和膜が設けられていない領域における上記半導
体基板上および上記歪緩和膜上において、少なくとも第
1導電型の第1クラッド層、第1活性層および第2導電
型の第2クラッド層が積層された半導体積層体とを有
し、上記半導体基板と上記半導体積層体とは所定の物性
が異なっており、上記半導体基板と上記半導体積層体と
の異なる物性に起因する歪を上記歪緩和膜により緩和す
る構成となっている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device, comprising: a semiconductor substrate of a first conductivity type; a strain relief film provided in one region on the semiconductor substrate;
At least a first cladding layer of the first conductivity type, a first active layer, and a second cladding layer of the second conductivity type are laminated on the semiconductor substrate and the strain relaxation film in a region where the strain relaxation film is not provided. The semiconductor substrate and the semiconductor laminate have different predetermined physical properties, and the strain caused by the different physical properties of the semiconductor substrate and the semiconductor laminate is reduced by the strain relaxation film. It is configured to relax.

【0017】上記の本発明の半導体発光装置は、好適に
は、上記半導体基板と上記半導体積層体は、上記異なる
物性として熱膨張係数が異なっている。さらに好適に
は、上記半導体基板と上記半導体積層体は、格子定数が
実質的に等しい。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, preferably, the semiconductor substrate and the semiconductor laminate have different thermal expansion coefficients as the different physical properties. More preferably, the semiconductor substrate and the semiconductor laminate have substantially the same lattice constant.

【0018】上記の本発明の半導体発光装置は、好適に
は、上記半導体基板と上記半導体積層体は、それぞれ化
合物半導体領域である。例えば、上記半導体基板はGa
As系材料からなり、上記半導体積層体領域は、AlG
aAs系材料からなる。
In the above semiconductor light emitting device of the present invention, preferably, the semiconductor substrate and the semiconductor laminate are each a compound semiconductor region. For example, the semiconductor substrate is Ga
Made of an As-based material, and the semiconductor laminate region is made of AlG
It is made of an aAs-based material.

【0019】上記の本発明の半導体発光装置は、好適に
は、上記歪緩和膜は、少なくとも上記半導体基板あるい
は上記半導体積層体との界面において実質的にファンデ
ルワールス力により結合している。例えば、上記歪緩和
膜は、酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜である。
In the above-described semiconductor light emitting device of the present invention, preferably, the strain relaxation film is bonded at least at an interface with the semiconductor substrate or the semiconductor laminate by substantially van der Waals force. For example, the strain relaxation film is a silicon oxide film or a silicon nitride film.

【0020】上記の本発明の半導体発光装置は、好適に
は、上記歪緩和膜は、層状半導体層である。例えば、上
記歪緩和膜は、Ga2 Se3 膜である。
In the above-described semiconductor light emitting device of the present invention, preferably, the strain relaxation film is a layered semiconductor layer. For example, the strain relaxation film is a Ga 2 Se 3 film.

【0021】上記の本発明の半導体発光装置は、好適に
は、上記半導体基板上に、少なくとも第1導電型の第1
クラッド層、第1活性層および第2導電型の第2クラッ
ド層が積層された半導体積層体が複数個集積されてお
り、上記複数の半導体積層体がそれぞれ半導体発光素子
を構成する。さらに好適には、上記複数の半導体積層体
において、一の半導体積層体と他の半導体積層体との間
には上記歪緩和膜あるいは上記半導体基板に達する溝が
設けられている。
The semiconductor light emitting device of the present invention is preferably arranged such that at least a first conductive type first light-emitting device is provided on the semiconductor substrate.
A plurality of semiconductor laminates in which a clad layer, a first active layer, and a second conductive type second clad layer are laminated are integrated, and each of the plurality of semiconductor laminates constitutes a semiconductor light emitting device. More preferably, in the plurality of semiconductor laminates, a groove reaching the strain relief film or the semiconductor substrate is provided between one semiconductor laminate and another semiconductor laminate.

【0022】上記の本発明の半導体発光装置は、半導体
基板と、半導体積層体とは熱膨張係数などの物性が異な
っており、少なくとも第1導電型の第1クラッド層、第
1活性層および第2導電型の第2クラッド層が積層され
た半導体積層体との界面の一部に、半導体基板と半導体
積層体との異なる物性に起因する歪を緩和する歪緩和膜
が設けられており、従って、結晶の転位を抑制すること
ができる。
In the semiconductor light emitting device of the present invention described above, the semiconductor substrate and the semiconductor laminate have different physical properties such as thermal expansion coefficients, and at least a first conductive type first cladding layer, a first active layer and a first active layer. At a part of the interface with the semiconductor laminate in which the two-conductivity-type second clad layer is laminated, a strain relaxation film for relieving strain caused by different physical properties between the semiconductor substrate and the semiconductor laminate is provided. In addition, dislocation of the crystal can be suppressed.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体発光装置と
その製造方法の実施の形態について図面を参照して説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】第1実施形態 本実施形態に係る半導体発光装置は、例えば780nm
帯などの近赤外領域のレーザ光を発振するレーザダイオ
ードである。図1(a)は、本実施形態に係るレーザダ
イオードの模式構成を示す斜視図である。例えばn型基
板10上の一領域において、歪緩和膜11が形成されて
いる。さらに、歪緩和膜11が設けられていない領域に
おけるn型基板10上および歪緩和膜11上に、活性層
14を含む半導体積層体STが形成されている。上記の
n型基板10は、例えばGaAs系の材料からなり、半
導体積層体STはAlGaAs系の材料からなる。ま
た、上記の歪緩和膜11は、例えば酸化シリコン膜ある
いは窒化シリコン膜など、少なくともn型基板10ある
いは半導体積層体STとの界面において、実質的にファ
ンデルワールス力により結合している膜、あるいは、G
2 Se3 膜などの層状半導体層である。
First Embodiment A semiconductor light emitting device according to this embodiment has a thickness of, for example, 780 nm.
This is a laser diode that oscillates laser light in the near infrared region such as a band. FIG. 1A is a perspective view illustrating a schematic configuration of a laser diode according to the present embodiment. For example, a strain relaxation film 11 is formed in one region on the n-type substrate 10. Further, a semiconductor stacked body ST including an active layer 14 is formed on the n-type substrate 10 and the strain relaxation film 11 in a region where the strain relaxation film 11 is not provided. The n-type substrate 10 is made of, for example, a GaAs-based material, and the semiconductor stacked body ST is made of an AlGaAs-based material. Further, the strain relaxation film 11 is a film substantially bonded by van der Waals force at least at an interface with the n-type substrate 10 or the semiconductor stacked body ST, such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, or , G
It is a layered semiconductor layer such as an a 2 Se 3 film.

【0025】図1(b)は、図1(a)のレーザダイオ
ードのより詳細な層構成を示す断面図である。即ち、例
えばGaAsからなるn型基板10上の一領域におい
て、上述の歪緩和膜11が形成されており、歪緩和膜1
1が設けられていない領域におけるn型基板10上およ
び歪緩和膜11上に、例えば1500nm程度の膜厚の
Al0.4Ga0.6 Asからなるn型クラッド層12、例
えば10nm程度の膜厚のAl0. 3 Ga0.7 Asからな
る第1光ガイド層13、例えば10nm程度の膜厚のA
0.1 Ga0.9 Asからなる量子井戸と例えば10nm
程度の膜厚のAl0.3 Ga 0.7 Asからなるバリア層と
からなる多重量子井戸構造(発振波長780nm)の活
性層14、例えば10nm程度の膜厚のAl0.3 Ga
0.7 Asからなる第2光ガイド層15、例えば1200
nm程度の膜厚のAl0.4 Ga0.6 Asからなるp型ク
ラッド層16、例えばGaAsからなるp型コンタクト
層17が積層されている。さらに、電流注入ストライプ
となる領域を除いて、p型コンタクト層17表面からp
型クラッド層16の途中の深さまでの領域に、例えばG
aAsからなるn型電流ストップ層18が形成されてお
り、電流狭窄構造となるストライプとなっている。以上
のようにして、半導体積層体STが形成されている。上
記において、n型半導体層にはそれぞれ例えばSeがド
ープされており、p型半導体層にはそれぞれ例えばZn
がドープされている。
FIG. 1B shows the laser diode of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a more detailed layer configuration of the card. That is, an example
For example, in one region on the n-type substrate 10 made of GaAs.
Thus, the strain relaxation film 11 is formed, and the strain relaxation film 1 is formed.
1 on the n-type substrate 10 in a region where the
And a film having a thickness of, for example, about 1500 nm
Al0.4Ga0.6 Example of n-type cladding layer 12 made of As
For example, Al having a thickness of about 10 nm0. Three Ga0.7 From As
The first light guide layer 13 having a thickness of, for example, about 10 nm
l 0.1 Ga0.9 As quantum well of 10 nm
Al with moderate thickness0.3 Ga 0.7 A barrier layer made of As
Of multiple quantum well structure (oscillation wavelength 780 nm) composed of
Layer 14, for example, Al having a thickness of about 10 nm0.3 Ga
0.7 The second light guide layer 15 made of As, for example, 1200
Al with a thickness of about nm0.4 Ga0.6 As-type p-type
Rad layer 16, for example, a p-type contact made of GaAs
Layer 17 is laminated. In addition, the current injection stripe
Except for the region where
In the region up to the middle depth of the mold cladding layer 16, for example, G
An n-type current stop layer 18 made of aAs is formed.
Thus, the stripe has a current constriction structure. that's all
Thus, the semiconductor stacked body ST is formed. Up
In the above description, for example, Se is doped in each of the n-type semiconductor layers.
Each of the p-type semiconductor layers has, for example, Zn
Is doped.

【0026】さらに、p型コンタクト層17に接続する
ようにTi/Pt/Auなどのp電極19aが形成され
ており、一方、n型基板10に接続するようにAuGe
/Ni/Auなどのn電極19bが形成されている。
Further, a p-electrode 19a of Ti / Pt / Au or the like is formed so as to connect to the p-type contact layer 17, while AuGe is connected so as to connect to the n-type substrate 10.
An n electrode 19b of / Ni / Au or the like is formed.

【0027】上記のp電極19aおよびn電極19bに
所定の電圧を印加すると、n型電流ストップ層18によ
り狭窄されながら電流が注入され、図1(a)に示す共
振器方向Dへ、活性層14から例えば780nm帯の所
定の波長のレーザ光が出射される。
When a predetermined voltage is applied to the p-electrode 19a and the n-electrode 19b, a current is injected while being narrowed by the n-type current stop layer 18, and the active layer is moved in the resonator direction D shown in FIG. 14 emits a laser beam having a predetermined wavelength in the 780 nm band, for example.

【0028】ここで、歪緩和膜11によるストライプ幅
によっても電流狭窄されることになる。歪緩和膜11は
n型クラッド層12側に設けられており、キャリアであ
る電子のモビリティが大きいので、n型クラッド層12
を比較的厚めに設けておけば、活性層の発光領域への電
子の注入を均一に行うころができるが、レーザダイオー
ド全体の幅xに対する歪緩和膜11が設けられていない
領域の幅(歪緩和膜11によるストライプ幅)yは、レ
ーザ特性に影響を与えない範囲に設定する。例えば、レ
ーザダイオード全体の幅xが300μmであるときに、
歪緩和膜11によるストライプ幅yを100μm程度と
し、例えばy/x≧0.3となるように設定する。
Here, the current is confined also by the stripe width of the strain relaxation film 11. The strain relaxation film 11 is provided on the side of the n-type cladding layer 12 and has high mobility of electrons as carriers.
Is relatively thick, electrons can be uniformly injected into the light emitting region of the active layer, but the width (strain) of the region where the strain relaxation film 11 is not provided with respect to the width x of the entire laser diode. The stripe width y of the relaxation film 11 is set in a range that does not affect the laser characteristics. For example, when the width x of the entire laser diode is 300 μm,
The stripe width y of the strain relaxation film 11 is set to about 100 μm, for example, so that y / x ≧ 0.3.

【0029】上記の本実施形態に係るレーザダイオード
において、半導体基板10を構成するGaAsと半導体
積層体STを構成するAlGaAsでは、格子定数がほ
とんど変わらないため、格子整合を特に考慮しなくても
問題なく半導体基板10上に半導体積層体STを積層す
ることが可能であるというメリットがある。一方、Ga
As系材料とAlGaAs系材料で熱膨張係数に差があ
ることから、レーザダイオードとして使用されるときの
発熱時においてはGaAs系材料とAlGaAs系材料
の間に歪が発生することになる。しかしながら、n型基
板10あるいは半導体積層体STとの界面において歪緩
和膜11が形成されている。歪緩和膜11が、例えば酸
化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜など、n型基板1
0あるいは半導体積層体STとの界面において実質的に
ファンデルワールス力により結合している膜である場合
には、歪がかかると歪緩和膜11の表面において上記結
合が容易に切断され、n型基板10や半導体積層体ST
などの結晶表面と歪緩和膜11の表面が上記歪を吸収す
る方向にすべるような状態となり、結晶の伸縮の影響が
伝達されにくく、上記のように熱膨張係数差などに起因
して発生する歪を緩和することができる。また、歪緩和
膜11が、例えばGa2 Se3 膜などの層状半導体層で
ある場合には、歪がかかると、歪緩和膜11の膜中のσ
結合よりも弱いπ結合よりなる層状半導体の各層の界面
が上記歪を吸収する方向にずれて、結晶の伸縮の影響が
伝達されにくく、上記のように熱膨張係数差などに起因
して発生する歪を緩和することができる。
In the above-described laser diode according to the present embodiment, since the lattice constant of GaAs forming the semiconductor substrate 10 and AlGaAs forming the semiconductor laminate ST hardly change, there is no problem even if lattice matching is not particularly taken into consideration. There is an advantage that the semiconductor stacked body ST can be stacked on the semiconductor substrate 10 without any additional steps. On the other hand, Ga
Since there is a difference in the thermal expansion coefficient between the As-based material and the AlGaAs-based material, distortion occurs between the GaAs-based material and the AlGaAs-based material during heat generation when used as a laser diode. However, the strain relaxation film 11 is formed at the interface with the n-type substrate 10 or the semiconductor stacked body ST. The strain relaxation film 11 is made of an n-type substrate 1 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.
0 or a film substantially bonded by Van der Waals force at the interface with the semiconductor stacked body ST, when a strain is applied, the bond is easily cut on the surface of the strain relaxation film 11, and the n-type Substrate 10 or semiconductor laminate ST
The surface of the crystal and the surface of the strain relaxation film 11 slip in the direction of absorbing the strain, and the effect of expansion and contraction of the crystal is not easily transmitted, and the crystal is generated due to a difference in thermal expansion coefficient as described above. Distortion can be reduced. When the strain relaxing film 11 is a layered semiconductor layer such as a Ga 2 Se 3 film, for example, when a strain is applied, σ in the strain relaxing film 11 is reduced.
The interface between the layers of the layered semiconductor composed of the π bond weaker than the bond is shifted in the direction of absorbing the strain, and the influence of the expansion and contraction of the crystal is difficult to be transmitted, and is caused due to the difference in thermal expansion coefficient as described above. Distortion can be reduced.

【0030】上記のように、本実施形態に係るレーザダ
イオードは、n型基板と半導体積層体とは熱膨張係数な
どの物性が異なっており、この物性の差に起因して歪が
発生しても、n型基板と半導体積層体の界面に形成され
ている歪緩和膜により歪を緩和することができる。これ
により、転位が発生するために必要なエネルギーを小さ
くでき、また、転位に与えるエネルギーを小さくできる
ので転位を増殖させなくできる。さらに、コンタクト層
などに導入した高濃度の不純物に関して、歪に起因する
不必要な不純物の拡散を抑制することができる。近年特
に求められている高出力化したレーザダイオードなどに
おける、転位の抑制および不純物拡散の抑制による信頼
性の向上など、性能の向上を実現することができる。さ
らに、発熱時の歪によるレーザダイオードの反り量を減
少させ、ヒートシンクなどへのボンディングが容易とな
る。
As described above, in the laser diode according to the present embodiment, the n-type substrate and the semiconductor laminate have different physical properties such as the thermal expansion coefficient, and distortion occurs due to the difference in physical properties. Also, the strain can be relaxed by the strain relieving film formed at the interface between the n-type substrate and the semiconductor laminate. Thereby, the energy required for generating the dislocation can be reduced, and the energy given to the dislocation can be reduced, so that the dislocation can be prevented from growing. Further, regarding high-concentration impurities introduced into the contact layer and the like, unnecessary diffusion of impurities due to strain can be suppressed. In a laser diode or the like having a high output which has been particularly required in recent years, it is possible to realize an improvement in performance such as an improvement in reliability by suppressing dislocations and suppressing impurity diffusion. Further, the amount of warpage of the laser diode due to distortion during heat generation is reduced, and bonding to a heat sink or the like becomes easy.

【0031】次に、本実施形態に係るレーザダイオード
の製造方法について説明する。まず、図2(a)に示す
ように、例えばGaAsからなるn型基板10上に、例
えばCVD(化学気相成長;Chemical Vapor Depositio
n )法により酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を
堆積させ、あるいはその他の方法によりGa2Se3
などの層状半導体層を形成し、所定のストライプ領域を
開口するようにパターニング加工して、歪緩和膜11を
形成する。
Next, a method for manufacturing the laser diode according to this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 2A, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposit) is formed on an n-type substrate 10 made of, for example, GaAs.
n) A silicon oxide film or a silicon nitride film is deposited by a method, or a layered semiconductor layer such as a Ga 2 Se 3 film is formed by another method, and is patterned to open a predetermined stripe region, thereby relaxing strain. The film 11 is formed.

【0032】次に、図2(b)に示すように、例えばM
OCVD(有機金属気相成長法)などのエピタキシャル
成長法により、歪緩和膜11が設けられていない領域に
おけるn型基板10上および歪緩和膜11上に、全面
に、例えば1500nm程度の膜厚のAl0.4 Ga0.6
Asからなるn型クラッド層12を形成する。
Next, as shown in FIG.
By an epitaxial growth method such as an OCVD (metal organic chemical vapor deposition method), an Al film having a thickness of, for example, about 1500 nm is entirely formed on the n-type substrate 10 and the strain relaxation film 11 in a region where the strain relaxation film 11 is not provided. 0.4 Ga 0.6
An n-type cladding layer 12 made of As is formed.

【0033】次に、図2(c)に示すように、上記と同
様のエピタキシャル成長法により、n型クラッド層12
上に、例えば10nm程度の膜厚のAl0.3 Ga0.7
sからなる第1光ガイド層13、例えば10nm程度の
膜厚のAl0.1 Ga0.9 Asからなる量子井戸と例えば
10nm程度の膜厚のAl0.3 Ga0.7 Asからなるバ
リア層とからなる多重量子井戸構造(発振波長780n
m)の活性層14、例えば10nm程度の膜厚のAl
0.3 Ga0.7 Asからなる第2光ガイド層15、例えば
1200nm程度の膜厚のAl0.4 Ga0.6 Asからな
るp型クラッド層16、例えばGaAsからなるp型コ
ンタクト層17を積層させる。
Next, as shown in FIG. 2C, the n-type cladding layer 12 is formed by the same epitaxial growth method as described above.
An Al 0.3 Ga 0.7 A film having a thickness of, for example, about 10 nm is formed thereon.
s first light guide layer 13 made of, for example, a quantum well made of Al 0.1 Ga 0.9 As having a thickness of about 10 nm and a multiple quantum well structure made up of a barrier layer made of Al 0.3 Ga 0.7 As having a thickness of about 10 nm, for example. (Oscillation wavelength 780n
m) Active layer 14, for example, Al having a thickness of about 10 nm
A second optical guide layer 15 made of 0.3 Ga 0.7 As, for example, a p-type clad layer 16 made of Al 0.4 Ga 0.6 As and having a thickness of about 1200 nm, for example, a p-type contact layer 17 made of GaAs, are laminated.

【0034】以降の工程としては、上記の工程で得られ
た半導体積層体の電流注入領域となる部分を除く領域に
おいて、p型コンタクト層17表面からp型クラッド層
16の途中の深さまでを除去して電流注入領域が凸に突
出した形状であるリッジ形状に加工し、リッジ部をSe
ドープのn型GaAsなどで埋め込んでn型電流ストッ
プ層18を形成し、p電極19aおよびn電極19bを
それぞれ形成して、へき開などにより共振器の端面を形
成し、図1に示すレーザダイオードとする。
In the subsequent steps, a part of the semiconductor laminate obtained in the above step except for a part to be a current injection region is removed from the surface of the p-type contact layer 17 to a depth in the middle of the p-type cladding layer 16. Then, the ridge portion is processed into a ridge shape in which the current injection region protrudes convexly, and the ridge portion is
The n-type current stop layer 18 is formed by embedding with doped n-type GaAs or the like, the p-electrode 19a and the n-electrode 19b are respectively formed, and the end face of the resonator is formed by cleavage or the like. I do.

【0035】上記の本実施形態のレーザダイオードの製
造方法によれば、n型基板と半導体積層体とは熱膨張係
数などの物性が異なっており、この物性の差に起因して
歪が発生しても、n型基板と半導体積層体の界面に形成
されている歪緩和膜により歪を緩和することができ、結
晶の転位の発生や増殖を抑制することができるレーザダ
イオードを製造することができる。
According to the method of manufacturing a laser diode of the present embodiment, the n-type substrate and the semiconductor laminate have different physical properties such as the coefficient of thermal expansion. Even in this case, the strain can be relaxed by the strain relieving film formed at the interface between the n-type substrate and the semiconductor laminate, and a laser diode that can suppress the generation and growth of crystal dislocation can be manufactured. .

【0036】第2実施形態 本実施形態に係る半導体発光装置は、第1実施形態と同
様に、例えば780nm帯などの近赤外領域のレーザ光
を発振するレーザダイオードである。図3(a)は、本
実施形態に係るレーザダイオードの模式構成を示す斜視
図である。例えばp型基板20上の一領域において、歪
緩和膜21が形成されている。さらに、歪緩和膜21が
設けられていない領域におけるp型基板20上および歪
緩和膜21上に、活性層24を含む半導体積層体STが
形成されている。上記のp型基板20は、例えばGaA
s系の材料からなり、半導体積層体STはAlGaAs
系の材料からなる。また、上記の歪緩和膜21は、例え
ば酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜など、少なく
ともp型基板20あるいは半導体積層体STとの界面に
おいて、実質的にファンデルワールス力により結合して
いる膜、あるいは、Ga2 Se3 膜などの層状半導体層
である。
Second Embodiment The semiconductor light emitting device according to the present embodiment is a laser diode that oscillates laser light in the near infrared region such as the 780 nm band, as in the first embodiment. FIG. 3A is a perspective view illustrating a schematic configuration of the laser diode according to the present embodiment. For example, a strain relaxation film 21 is formed in one region on the p-type substrate 20. Further, the semiconductor laminate ST including the active layer 24 is formed on the p-type substrate 20 and the strain relaxation film 21 in a region where the strain relaxation film 21 is not provided. The p-type substrate 20 is made of, for example, GaAs.
s-based material, and the semiconductor laminate ST is made of AlGaAs.
It consists of system material. Further, the strain relaxation film 21 is a film substantially bonded by van der Waals force at least at an interface with the p-type substrate 20 or the semiconductor stack ST, such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, or , And a layered semiconductor layer such as a Ga 2 Se 3 film.

【0037】図3(b)は、図3(a)のレーザダイオ
ードのより詳細な層構成を示す断面図である。即ち、例
えばGaAsからなるp型基板20上の一領域におい
て、上述の歪緩和膜21が形成されており、歪緩和膜2
1が設けられていない領域におけるp型基板20上およ
び歪緩和膜21上に、例えば1500nm程度の膜厚の
Al0.4Ga0.6 Asからなるp型クラッド層22、例
えば10nm程度の膜厚のAl0. 3 Ga0.7 Asからな
る第1光ガイド層23、例えば10nm程度の膜厚のA
0.1 Ga0.9 Asからなる量子井戸と例えば10nm
程度の膜厚のAl0.3 Ga 0.7 Asからなるバリア層と
からなる多重量子井戸構造(発振波長780nm)の活
性層24、例えば10nm程度の膜厚のAl0.3 Ga
0.7 Asからなる第2光ガイド層25、例えば1200
nm程度の膜厚のAl0.4 Ga0.6 Asからなるn型ク
ラッド層26、例えばGaAsからなるn型コンタクト
層27が積層されている。以上のようにして、半導体積
層体STが形成されている。上記において、n型半導体
層にはそれぞれ例えばSeがドープされており、p型半
導体層にはそれぞれ例えばZnがドープされている。
FIG. 3B shows the laser diode of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a more detailed layer configuration of the card. That is, an example
For example, in one region on a p-type substrate 20 made of GaAs.
Thus, the strain relaxation film 21 is formed, and the strain relaxation film 2 is formed.
1 on the p-type substrate 20 in the region where the
And a film having a thickness of, for example, about 1500 nm
Al0.4Ga0.6 Example of a p-type cladding layer 22 made of As
For example, Al having a thickness of about 10 nm0. Three Ga0.7 From As
The first light guide layer 23, for example, A having a thickness of about 10 nm.
l 0.1 Ga0.9 As quantum well of 10 nm
Al with moderate thickness0.3 Ga 0.7 A barrier layer made of As
Of multiple quantum well structure (oscillation wavelength 780 nm) composed of
Layer 24, for example, Al having a thickness of about 10 nm0.3 Ga
0.7 The second light guide layer 25 made of As, for example, 1200
Al with a thickness of about nm0.4 Ga0.6 N-type ku consisting of As
Rad layer 26, for example, n-type contact made of GaAs
The layer 27 is laminated. As described above, the semiconductor product
A layer body ST is formed. In the above, the n-type semiconductor
Each of the layers is doped with, for example, Se,
Each of the conductor layers is doped with, for example, Zn.

【0038】さらに、n型コンタクト層27に接続する
ようにAuGe/Ni/Auなどのn電極28aが形成
されており、一方、p型基板20に接続するようにTi
/Pt/Auなどのp電極28bが形成されている。
Further, an n-electrode 28a such as AuGe / Ni / Au is formed so as to be connected to the n-type contact layer 27, while Ti is formed so as to be connected to the p-type substrate 20.
A p electrode 28b such as / Pt / Au is formed.

【0039】上記の構成のレーザダイオードにおいて
は、第1実施形態と同様に、p型基板と半導体積層体と
は熱膨張係数などの物性が異なっており、レーザダイオ
ードとして使用されるときの発熱時により歪が発生して
も、第1実施形態での説明と同様の機構により、p型基
板と半導体積層体の界面に形成されている歪緩和膜によ
り歪を緩和することができ、結晶の転位の発生や増殖を
抑制することができる。
In the laser diode having the above-described structure, as in the first embodiment, the p-type substrate and the semiconductor laminate have different physical properties such as thermal expansion coefficients, and the heat generation when the laser diode is used as a laser diode. Even if the strain occurs, the strain can be relaxed by the strain relief film formed at the interface between the p-type substrate and the semiconductor laminated body by the same mechanism as described in the first embodiment, and the crystal dislocations Generation and proliferation can be suppressed.

【0040】さらに、上記の構成のレーザダイオードに
おいては、歪緩和膜21は電流狭窄構造となるストライ
プを構成する。これにより、n電極28aおよびp電極
28bに所定の電圧を印加すると、歪緩和膜21により
狭窄されながら電流が注入され、図3(a)に示す共振
器方向Dへ、活性層24から例えば780nm帯の所定
の波長のレーザ光が出射される。
Further, in the laser diode having the above configuration, the strain relaxation film 21 forms a stripe having a current confinement structure. Thus, when a predetermined voltage is applied to the n-electrode 28a and the p-electrode 28b, a current is injected while being constricted by the strain relaxation film 21, and the current is injected from the active layer 24 in the resonator direction D shown in FIG. A laser beam having a predetermined wavelength in the band is emitted.

【0041】上記の歪緩和膜21は、設計するレーザ特
性に従って、電流狭窄構造となるストライプ幅が決めら
れる。レーザダイオード全体の幅xと、歪緩和膜21に
よるストライプ幅yに対して、例えばy/x≧0.3と
なるように設定する。
The stripe width of the current relaxation structure is determined in accordance with the designed laser characteristics. The width x of the entire laser diode and the stripe width y of the strain relaxation film 21 are set so that, for example, y / x ≧ 0.3.

【0042】上記のように、本実施形態に係るレーザダ
イオードは、p型基板と半導体積層体とは熱膨張係数な
どの物性が異なっており、この物性の差に起因して歪が
発生しても、p型基板と半導体積層体の界面に形成され
ている歪緩和膜により歪を緩和することができ、結晶の
転位の発生や増殖を抑制することができる。近年特に求
められている高出力化したレーザダイオードなどにおけ
る性能の向上を実現することができる。
As described above, in the laser diode according to the present embodiment, the p-type substrate and the semiconductor laminate have different physical properties such as the coefficient of thermal expansion, and distortion occurs due to the difference in physical properties. Also, the strain can be relaxed by the strain relieving film formed at the interface between the p-type substrate and the semiconductor laminate, and the generation and growth of crystal dislocation can be suppressed. It is possible to improve the performance of a high-output laser diode or the like that has been particularly required in recent years.

【0043】第3実施形態 本実施形態に係る半導体発光装置は、例えば780nm
帯などの近赤外領域のレーザ光を発振する第1実施形態
と同様の構造のレーザダイオードを数十個並列に集積し
たレーザアレイである。図4(a)は本実施形態に係る
レーザアレイの模式図であり、図4(b)は上記のレー
ザアレイにおける2個分のレーザダイオードに相当する
部分の模式構成を示す斜視図である。共通のn型基板1
0上の一領域において、歪緩和膜11が形成されてい
る。さらに、歪緩和膜11が設けられていない領域にお
けるn型基板10上および歪緩和膜11上に、少なくと
もn型クラッド層、活性層、およびp型クラッド層を含
む、第1実施形態と同様の構造の半導体積層体STが、
各レーザダイオードに対応して形成されている。上記の
n型基板10は、例えばGaAs系の材料からなり、半
導体積層体STはAlGaAs系の材料からなる。ま
た、上記の歪緩和膜11は、例えば酸化シリコン膜ある
いは窒化シリコン膜など、少なくともn型基板10ある
いは半導体積層体STとの界面において、実質的にファ
ンデルワールス力により結合している膜、あるいは、G
2 Se3 膜などの層状半導体層である。また、各レー
ザダイオードとなる半導体積層体ST間は、溝Gにより
分離されている。
Third Embodiment A semiconductor light emitting device according to the third embodiment has a thickness of, for example, 780 nm.
This is a laser array in which several tens of laser diodes having the same structure as that of the first embodiment for oscillating laser light in a near infrared region such as a band are integrated in parallel. FIG. 4A is a schematic view of a laser array according to the present embodiment, and FIG. 4B is a perspective view showing a schematic configuration of a portion corresponding to two laser diodes in the laser array. Common n-type substrate 1
In one region on zero, a strain relaxation film 11 is formed. Further, the same as in the first embodiment, including at least an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer on the n-type substrate 10 and the strain relaxation film 11 in a region where the strain relaxation film 11 is not provided. The semiconductor laminate ST having the structure
It is formed corresponding to each laser diode. The n-type substrate 10 is made of, for example, a GaAs-based material, and the semiconductor stacked body ST is made of an AlGaAs-based material. Further, the strain relaxation film 11 is a film substantially bonded by van der Waals force at least at an interface with the n-type substrate 10 or the semiconductor stacked body ST, such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, or , G
It is a layered semiconductor layer such as an a 2 Se 3 film. Further, the semiconductor laminates ST to be each laser diode are separated by a groove G.

【0044】本実施形態に係るレーザアレイは、レーザ
ダイオードを数十個集積することで、光出力をワットク
ラスにまで増大することができ、従って発熱量が第1実
施形態のレーザダイオードより大きくなる。このため、
GaAs系材料からなるn型基板10とAlGaAs系
材料からなる各半導体積層体STとの熱膨張係数差に起
因する歪も第1実施形態のレーザダイオードより大きく
なるが、第1実施形態での説明と同様の機構により、n
型基板と各半導体積層体の界面に形成されている歪緩和
膜により歪を緩和することができ、結晶の転位の発生や
増殖を抑制することができる。さらに、各レーザダイオ
ードを構成する半導体積層体ST間が溝Gにより分離さ
れている構造とすることによっても、上記の熱膨張係数
差に起因する歪を緩和することができる。
In the laser array according to the present embodiment, the light output can be increased to the watt class by integrating several tens of laser diodes, so that the heat generation becomes larger than that of the laser diode of the first embodiment. . For this reason,
Although the strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the n-type substrate 10 made of a GaAs-based material and each semiconductor stacked body ST made of an AlGaAs-based material is larger than that of the laser diode of the first embodiment, the description in the first embodiment will be given. By the same mechanism as described above, n
The strain can be relaxed by the strain relieving film formed at the interface between the mold substrate and each semiconductor laminate, and the generation and growth of crystal dislocation can be suppressed. Further, the strain caused by the difference in the thermal expansion coefficient can be reduced by employing a structure in which the semiconductor laminates ST constituting each laser diode are separated by the groove G.

【0045】上記のように、本実施形態に係るレーザア
レイは、n型基板と半導体積層体とは熱膨張係数などの
物性が異なっており、この物性の差に起因して歪が発生
しても、n型基板と半導体積層体の界面に形成されてい
る歪緩和膜により歪を緩和することができ、結晶の転位
の発生や増殖を抑制することができる。近年特に求めら
れている光出力をワットクラスにまで高出力化したレー
ザアレイの性能の向上を実現することができる。さら
に、発熱時の歪によるレーザアレイの反り量を減少さ
せ、ヒートシンクなどへのボンディングが容易となる。
As described above, in the laser array according to the present embodiment, the n-type substrate and the semiconductor laminate have different physical properties such as the thermal expansion coefficient, and distortion occurs due to the difference in physical properties. Also, the strain can be relaxed by the strain relieving film formed at the interface between the n-type substrate and the semiconductor laminate, and the generation and growth of crystal dislocation can be suppressed. It is possible to improve the performance of a laser array whose light output, which has been particularly required in recent years, has been increased to the watt class. Further, the amount of warpage of the laser array due to distortion during heat generation is reduced, and bonding to a heat sink or the like becomes easy.

【0046】以上、本発明を3形態の実施形態により説
明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定される
ものではない。例えば、本発明は、レーザダイオードな
どの半導体発光装置に限らず、熱膨張係数などの物性が
異なる半導体領域が接する構成の半導体装置全般に適用
することができる。また、本発明において複数個の発光
素子を搭載する半導体発光装置とする場合、発光波長が
異なる発光素子、発光波長が同じでも発光強度が異なる
素子、発光特性が同一の発光素子などに適用できる。ま
た、3個以上の特性の異なる半導体発光素子を有する半
導体発光装置などにも適用可能である。また、レーザダ
イオードとしては、インデックスガイド型、パルセーシ
ョンレーザなど、様々な特性の他のレーザに適用するこ
とも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の変更を行うことが可能である。
Although the present invention has been described with reference to the three embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the present invention is not limited to a semiconductor light emitting device such as a laser diode, and can be applied to all semiconductor devices having a configuration in which semiconductor regions having different physical properties such as thermal expansion coefficients are in contact with each other. In addition, when the present invention is applied to a semiconductor light emitting device including a plurality of light emitting elements, the present invention can be applied to light emitting elements having different emission wavelengths, elements having different emission intensities even when the emission wavelengths are the same, and light emitting elements having the same emission characteristics. Further, the present invention is also applicable to a semiconductor light emitting device having three or more semiconductor light emitting elements having different characteristics. Further, as a laser diode, it is also possible to apply to other lasers having various characteristics such as an index guide type and a pulsation laser. In addition, various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、第1半導
体領域と第1半導体領域とは所定の物性が異なっている
第2半導体領域との界面に一部に、第1半導体領域と第
2半導体領域との異なる物性に起因する歪を緩和する歪
緩和膜が設けられており、従って、結晶の転位を抑制す
ることができる。
According to the semiconductor device of the present invention, the first semiconductor region and the first semiconductor region are partially formed at the interface between the first semiconductor region and the second semiconductor region having different predetermined physical properties. There is provided a strain relaxation film for relaxing strain caused by physical properties different from those of the two semiconductor regions, so that dislocation of crystals can be suppressed.

【0048】また、本発明の半導体発光装置によれば、
半導体基板と、半導体積層体とは熱膨張係数などの物性
が異なっており、少なくとも第1導電型の第1クラッド
層、第1活性層および第2導電型の第2クラッド層が積
層された半導体積層体との界面の一部に、半導体基板と
半導体積層体との異なる物性に起因する歪を緩和する歪
緩和膜が設けられており、従って、結晶の転位を抑制す
ることができる。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention,
A semiconductor substrate and a semiconductor laminate have different physical properties such as a coefficient of thermal expansion, and a semiconductor in which at least a first cladding layer of a first conductivity type, a first active layer, and a second cladding layer of a second conductivity type are laminated. At a part of the interface with the stacked body, a strain relieving film for reducing strain caused by different physical properties of the semiconductor substrate and the semiconductor stacked body is provided, so that dislocation of crystals can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は第1実施形態に係るレーザダイオ
ードの模式構成を示す斜視図であり、図1(b)は図1
(a)のレーザダイオードのより詳細な層構成を示す断
面図である。
FIG. 1A is a perspective view showing a schematic configuration of a laser diode according to a first embodiment, and FIG.
It is sectional drawing which shows the more detailed layer structure of the laser diode of (a).

【図2】図2は第1実施形態に係るレーザダイオードの
製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は歪緩
和膜の形成工程まで、(b)はn型クラッド層の形成工
程まで、(c)は半導体積層体の形成工程までを示す。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the laser diode manufacturing method according to the first embodiment, wherein FIG. 2A illustrates up to a process of forming a strain relaxation film, and FIG. (C) shows the steps up to the step of forming the semiconductor laminate.

【図3】図3(a)は第2実施形態に係るレーザダイオ
ードの模式構成を示す斜視図であり、図3(b)は図3
(a)のレーザダイオードのより詳細な層構成を示す断
面図である。
FIG. 3A is a perspective view showing a schematic configuration of a laser diode according to a second embodiment, and FIG.
It is sectional drawing which shows the more detailed layer structure of the laser diode of (a).

【図4】図4(a)は第3実施形態に係るレーザアレイ
の模式図であり、図4(b)は図4(a)のレーザアレ
イにおける2個分のレーザダイオードに相当する部分の
模式構成を示す斜視図である。
FIG. 4A is a schematic view of a laser array according to a third embodiment, and FIG. 4B is a diagram illustrating a portion corresponding to two laser diodes in the laser array of FIG. 4A; It is a perspective view which shows a schematic structure.

【図5】図5(a)は第1従来例に係るレーザダイオー
ドの模式構成を示す斜視図であり、図5(b)は図5
(a)のレーザダイオードのより詳細な層構成を示す断
面図である。
FIG. 5A is a perspective view showing a schematic configuration of a laser diode according to a first conventional example, and FIG.
It is sectional drawing which shows the more detailed layer structure of the laser diode of (a).

【図6】図6(a)は第2従来例に係るレーザアレイの
模式図であり、図6(b)は図6(a)のレーザアレイ
における2個分のレーザダイオードに相当する部分の模
式構成を示す斜視図である。
FIG. 6A is a schematic view of a laser array according to a second conventional example, and FIG. 6B is a diagram of a portion corresponding to two laser diodes in the laser array of FIG. 6A. It is a perspective view which shows a schematic structure.

【図7】図7(a)は、使用時における発熱により図6
(a)のレーザアレイ全体が反ってしまう様子を示す模
式図であり、図7(b)は発熱による歪に起因する結晶
の転位の発生および増殖の様子を示す模式構成図であ
る。
FIG. 7A is a view showing the state of FIG.
FIG. 7A is a schematic diagram illustrating a state in which the entire laser array is warped, and FIG. 7B is a schematic configuration diagram illustrating a state in which crystal dislocations are generated and propagated due to distortion due to heat generation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……n型基板、11…歪緩和膜、12…n型クラッ
ド層、13…第1光ガイド層、14…活性層、15…第
2光ガイド層、16…p型クラッド層、17…p型コン
タクト層、18…n型電流ブロック層、19a…p電
極、19b…n電極、20……p型基板、21…歪緩和
膜、22…p型クラッド層、23…第1光ガイド層、2
4…活性層、25…第2光ガイド層、26…n型クラッ
ド層、27…n型コンタクト層、28a…n電極、28
b…p電極、ST…半導体積層体、G…溝、T…結晶の
転位、R…光出射領域。
10 ... n-type substrate, 11 ... strain relaxation film, 12 ... n-type cladding layer, 13 ... first light guide layer, 14 ... active layer, 15 ... second light guide layer, 16 ... p-type cladding layer, 17 ... p-type contact layer, 18 ... n-type current blocking layer, 19a ... p-electrode, 19b ... n-electrode, 20 ... p-type substrate, 21 ... strain relaxation film, 22 ... p-type cladding layer, 23 ... first optical guide layer , 2
4 Active layer, 25 Second light guide layer, 26 N-type cladding layer, 27 N-type contact layer, 28a N-electrode, 28
b: p electrode, ST: semiconductor laminate, G: groove, T: crystal dislocation, R: light emission region.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1半導体領域と、 上記第1半導体領域基板上の一領域において設けられた
歪緩和膜と、 上記歪緩和膜が設けられていない領域における上記第1
半導体領域上および上記歪緩和膜上に設けられ、上記第
1半導体領域とは所定の物性が異なっている第2半導体
領域とを有し、 上記第1半導体領域と上記第2半導体領域との異なる物
性に起因する歪を上記歪緩和膜により緩和する構成とな
っている半導体装置。
A first semiconductor region, a strain relaxation film provided in one region on the first semiconductor region substrate, and a first semiconductor region in a region where the strain relaxation film is not provided.
A second semiconductor region provided on the semiconductor region and on the strain relaxation film, wherein the second semiconductor region has predetermined physical properties different from those of the first semiconductor region; and a difference between the first semiconductor region and the second semiconductor region. A semiconductor device having a configuration in which strain caused by physical properties is relaxed by the strain relaxation film.
【請求項2】上記第1半導体領域と上記第2半導体領域
は、上記異なる物性として熱膨張係数が異なっている請
求項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region have different thermal expansion coefficients as the different physical properties.
【請求項3】上記歪緩和膜は、少なくとも上記第1半導
体領域あるいは上記第2半導体領域との界面において実
質的にファンデルワールス力により結合している請求項
1に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the strain relaxation film is bonded at least at an interface with the first semiconductor region or the second semiconductor region by substantially van der Waals force.
【請求項4】上記歪緩和膜は、層状半導体層である請求
項1に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said strain relaxation film is a layered semiconductor layer.
【請求項5】第1導電型の半導体基板と、 上記半導体基板上の一領域において設けられた歪緩和膜
と、 上記歪緩和膜が設けられていない領域における上記半導
体基板上および上記歪緩和膜上において、少なくとも第
1導電型の第1クラッド層、第1活性層および第2導電
型の第2クラッド層が積層された半導体積層体とを有
し、 上記半導体基板と上記半導体積層体とは所定の物性が異
なっており、 上記半導体基板と上記半導体積層体との異なる物性に起
因する歪を上記歪緩和膜により緩和する構成となってい
る半導体発光装置。
5. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a strain relief film provided in one region on the semiconductor substrate, and a semiconductor substrate and the strain relief film in a region where the strain relief film is not provided. A semiconductor laminate having at least a first cladding layer of a first conductivity type, a first active layer, and a second cladding layer of a second conductivity type, wherein the semiconductor substrate and the semiconductor laminate are A semiconductor light emitting device having different predetermined physical properties, wherein a distortion caused by different physical properties between the semiconductor substrate and the semiconductor laminate is reduced by the strain relief film.
【請求項6】上記半導体基板と上記半導体積層体は、上
記異なる物性として熱膨張係数が異なっている請求項5
に記載の半導体発光装置。
6. The semiconductor substrate and the semiconductor laminate have different thermal expansion coefficients as the different physical properties.
The semiconductor light emitting device according to claim 1.
【請求項7】上記半導体基板と上記半導体積層体は、格
子定数が実質的に等しい請求項6に記載の半導体発光装
置。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein said semiconductor substrate and said semiconductor laminate have substantially the same lattice constant.
【請求項8】上記半導体基板と上記半導体積層体は、そ
れぞれ化合物半導体領域である請求項5に記載の半導体
発光装置。
8. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein said semiconductor substrate and said semiconductor laminate are each a compound semiconductor region.
【請求項9】上記半導体基板はGaAs系材料からな
り、 上記半導体積層体領域は、AlGaAs系材料からなる
請求項8に記載の半導体発光装置。
9. The semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein said semiconductor substrate is made of a GaAs-based material, and said semiconductor laminated body region is made of an AlGaAs-based material.
【請求項10】上記歪緩和膜は、少なくとも上記半導体
基板あるいは上記半導体積層体との界面において実質的
にファンデルワールス力により結合している請求項5に
記載の半導体発光装置。
10. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein said strain relaxation film is bonded at least at an interface with said semiconductor substrate or said semiconductor laminate by substantially van der Waals force.
【請求項11】上記歪緩和膜は、酸化シリコン膜あるい
は窒化シリコン膜である請求項10に記載の半導体発光
装置。
11. The semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein said strain relaxation film is a silicon oxide film or a silicon nitride film.
【請求項12】上記歪緩和膜は、層状半導体層である請
求項5に記載の半導体発光装置。
12. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein said strain relaxation film is a layered semiconductor layer.
【請求項13】上記歪緩和膜は、Ga2 Se3 膜である
請求項12に記載の半導体発光装置。
13. The semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein said strain relaxation film is a Ga 2 Se 3 film.
【請求項14】上記半導体基板上に、少なくとも第1導
電型の第1クラッド層、第1活性層および第2導電型の
第2クラッド層が積層された半導体積層体が複数個集積
されており、 上記複数の半導体積層体がそれぞれ半導体発光素子を構
成する請求項5に記載の半導体発光装置。
14. A plurality of semiconductor laminates each having at least a first cladding layer of a first conductivity type, a first active layer and a second cladding layer of a second conductivity type laminated on the semiconductor substrate. The semiconductor light emitting device according to claim 5, wherein each of the plurality of semiconductor laminates constitutes a semiconductor light emitting element.
【請求項15】上記複数の半導体積層体において、一の
半導体積層体と他の半導体積層体との間には上記歪緩和
膜あるいは上記半導体基板に達する溝が設けられている
請求項14に記載の半導体発光装置。
15. A semiconductor device according to claim 14, wherein the plurality of semiconductor laminates are provided with a groove reaching the strain relief film or the semiconductor substrate between one semiconductor laminate and another semiconductor laminate. Semiconductor light emitting device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016063436A1 (en) * 2014-10-22 2017-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Laser module

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