JP2002353553A - Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same

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JP2002353553A
JP2002353553A JP2001152161A JP2001152161A JP2002353553A JP 2002353553 A JP2002353553 A JP 2002353553A JP 2001152161 A JP2001152161 A JP 2001152161A JP 2001152161 A JP2001152161 A JP 2001152161A JP 2002353553 A JP2002353553 A JP 2002353553A
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JP
Japan
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layer
electrode
emitting device
semiconductor light
light emitting
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Application number
JP2001152161A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kikuchi
敏 菊地
Katsushi Fujii
克司 藤井
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting device, whose contact resistance is low, whose adhesion is superior and which can contribute toward reduction of the operating voltage, and to provide a method of manufacturing the semiconductor light-emitting device. SOLUTION: In the semiconductor light-emitting device, a p-type compound semiconductor layer 14 and an electrode 15 are provided on a substrate 1. The electrode 15 is provided with an Au layer 9, which is brought into contact with the layer 14, an impurity absorption layer 10, an impurity barrier layer 11 and a surface layer 12, in this order.

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、化合物半導体層上
に電極を有する半導体発光装置及びその製造方法に関
し、特に、低コンタクト抵抗及び密着性に優れた電極構
造からなる電極を有する半導体発光装置及びその製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device having an electrode on a compound semiconductor layer and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor light emitting device having an electrode having an electrode structure excellent in low contact resistance and adhesion. The present invention relates to the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、情報処理用及び通信用光源として
広く利用されているレーザーダイオードや発光ダイオー
ド等の半導体発光素子は、一般にGaAs、GaP等の
III−V族若しくはZnSe等のII−VI族の化合物半
導体、又はサファイア等の基板上に化合物半導体層をエ
ピタキシャル成長させた後、化合物半導体層上に、又は
必要に応じて基板上に電極を形成し、次いで、チップ化
工程でバー状に劈開し、端面コーティング、さらに素子
のサイズに切り分けた後、ボンディング工程とパッケー
ジング工程を経て製品とされる。
2. Description of the Related Art At present, semiconductor light emitting devices such as laser diodes and light emitting diodes which are widely used as light sources for information processing and communication are generally made of GaAs, GaP or the like.
After epitaxially growing a compound semiconductor layer on a substrate such as a II-VI compound semiconductor such as III-V or ZnSe, or sapphire, an electrode is formed on the compound semiconductor layer or, if necessary, on the substrate. Then, the substrate is cleaved into a bar shape in a chip forming process, coated on an end face, and further cut into element sizes, and then processed into a product through a bonding process and a packaging process.

【0003】上記電極は、キャリアに半導体発光素子を
組み込んだり、半導体発光素子の表面の電極にワイヤリ
ングを行う際のインターフェースとなるが、動作電圧の
低下等を図るために、低コンタクト抵抗で、且つオーミ
ック接続されていることが重要である。一方、電極には
その表面のワイヤリング等のボンディングにおける密着
性が良好であることも要求され、そのためには化合物半
導体の構成元素の電極表面への拡散をできる限り抑える
ことが重要である。このような要件を満たす目的で、電
極は、通常、化合物半導体層とオーミックコンタクトを
とるためのオーミックコンタクト層及び表面層を含む多
層構造をとる。そして、これらの多重層と化合物半導体
とのオーミックコンタクト及び密着性を向上させるた
め、化合物半導体層上に多重層を形成した後、アロイと
呼ばれる熱処理を行うのが一般的である。
The above-mentioned electrodes serve as an interface when a semiconductor light emitting device is incorporated in a carrier or wiring is performed on electrodes on the surface of the semiconductor light emitting device. It is important that the connection is ohmic. On the other hand, the electrode is also required to have good adhesion in bonding such as wiring on the surface, and for that purpose, it is important to suppress the diffusion of constituent elements of the compound semiconductor to the electrode surface as much as possible. For the purpose of satisfying such requirements, the electrode usually has a multilayer structure including an ohmic contact layer for making ohmic contact with the compound semiconductor layer and a surface layer. Then, in order to improve ohmic contact and adhesion between the multilayer and the compound semiconductor, it is common to form a multilayer on the compound semiconductor layer and then perform a heat treatment called an alloy.

【0004】上記オーミックコンタクト層の上に設けら
れる表面層の材料としては、導電性が高く、且つ腐食さ
れにくいAuが広く使用されている。例えば、p型のG
aAs、AlGaAsなどの化合物半導体層上に形成さ
れる電極では、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ti/
Pt/Au、AuZnNiなどが電極材料として使用さ
れる。一方、オーミックコンタクト層の材料も経験的に
知られており、n型のGaAs、GaInPなどの化合
物半導体上へのオーミックコンタクト層として、AuG
eNi、AuGeNi/Au等の電極構造体が用いられ
る。
As a material of a surface layer provided on the ohmic contact layer, Au having high conductivity and being hardly corroded is widely used. For example, p-type G
In an electrode formed on a compound semiconductor layer such as aAs or AlGaAs, Cr / Au, Cr / Pt / Au, Ti /
Pt / Au, AuZnNi or the like is used as an electrode material. On the other hand, the material of the ohmic contact layer is also empirically known, and AuG is used as an ohmic contact layer on a compound semiconductor such as n-type GaAs or GaInP.
An electrode structure such as eNi or AuGeNi / Au is used.

【0005】ところで、p型の化合物半導体上にAuを
含む電極を形成した場合、Auの含有量が多くなると、
該半導体層に接触する電極表面がp型の化合物半導体層
中からIII族元素を吸い出す効果が特に大きくなること
が実験的に明らかにされている。そして、このIII族元
素の電極表面層の最表面における含有率が5%を越える
と、Auと該III族元素との合金形成又は酸化物形成が
顕著になり、ボンディング強度を著しく低下することが
見出された(特開平11−274469号公報)。
By the way, when an electrode containing Au is formed on a p-type compound semiconductor, if the content of Au increases,
It has been experimentally revealed that the electrode surface in contact with the semiconductor layer has a particularly large effect of sucking the group III element out of the p-type compound semiconductor layer. When the content of the group III element on the outermost surface of the electrode surface layer exceeds 5%, the formation of an alloy or an oxide of Au and the group III element becomes remarkable, and the bonding strength is remarkably reduced. (JP-A-11-274469).

【0006】上記ボンディング強度の低下を抑えるた
め、例えば特開平11−274469号公報には、電極
層中にTi等の特定の組成を有する不純物吸収層を設
け、この不純物吸収層にIII族元素をトラップさせて電
極表面層の最表面における含有率を5%以下にすること
で、ボンディング強度を維持できる方法が開示されてい
る。
In order to suppress the decrease in the bonding strength, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-274469 discloses a method in which an impurity absorbing layer having a specific composition such as Ti is provided in an electrode layer. There is disclosed a method capable of maintaining the bonding strength by trapping the content at the outermost surface of the electrode surface layer to 5% or less.

【0007】一方、上記電極のコンタクト抵抗を低下さ
せる試みもなされ、ボンディング性が比較的良好なTi
/Pt/Auの電極構造を有する電極に、仕事関数の大
きな材料(Pt)を用いた層を有する電極が開発されて
いる。例えば、特許第3093774号公報、Okada, e
t al; JJAP, Vol.30, No.4A, April, 1991, pp L558-56
0には、p−GaAs層上にPt/Ti/Pt/Auを
順次形成し、低コンタクト抵抗が得られる技術が示され
ている。また、Sugiyama, et al; JJAP, Vol.33, Janua
ry, 1994, pp. 786-789 には、p−AlGaAs/G
aAs層上にPt/Ti/Pt/Au層を順次形成し、
低コンタクト抵抗を実現させる技術が示されている。
On the other hand, attempts have been made to lower the contact resistance of the electrodes, and Ti has relatively good bonding properties.
As an electrode having an electrode structure of / Pt / Au, an electrode having a layer using a material (Pt) having a large work function has been developed. For example, Japanese Patent No. 3093774, Okada, e
t al; JJAP, Vol.30, No.4A, April, 1991, pp L558-56
FIG. 0 shows a technique in which Pt / Ti / Pt / Au is sequentially formed on a p-GaAs layer to obtain a low contact resistance. Sugiyama, et al; JJAP, Vol. 33, Janua
ry, 1994, pp. 786-789, p-AlGaAs / G
Pt / Ti / Pt / Au layers are sequentially formed on the aAs layer,
Techniques for realizing low contact resistance are disclosed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年に
おける情報処理用、通信用等の用途で使用される半導体
レーザの進展とニーズの多様化に伴い、半導体レーザ等
に使用される電極も用途に応じて益々微細化が進んでい
る。このような状況の中で、上記従来の電極構造を有す
る電極では動作電圧を低減するためには必ずしも充分と
はいえなかった。したがって、これまでの電極よりも動
作電圧の低減を図ることができる電極の開発が急務とさ
れていた。かくして、本発明は上記の課題を解決するた
めになされたものであり、低コンタクト抵抗かつ密着性
に優れ、動作電圧の低減に寄与可能な電極構造を有する
半導体発光装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。
However, with the recent development of semiconductor lasers used for information processing, communication and the like and diversification of needs, the electrodes used for semiconductor lasers and the like are also adapted to the applications. And miniaturization is progressing more and more. Under these circumstances, the electrodes having the above-mentioned conventional electrode structure are not always sufficient to reduce the operating voltage. Therefore, there is an urgent need to develop an electrode capable of reducing the operating voltage as compared with the conventional electrodes. Thus, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a semiconductor light emitting device having an electrode structure which has low contact resistance and excellent adhesion, and can contribute to reduction of operating voltage, and a method of manufacturing the same. The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、p型化合物半導体層
のオーミックコンタクト層としてPtではなくAuを用
いる電極構造を有する電極とすることで、これまでの電
極よりも低コンタクト抵抗性及び密着性で優れた電極を
有する本発明の半導体発光装置及びその製造方法を完成
するに至った。すなわち、本発明者等は、化合物半導体
と接触する電極の金属として仕事関数の大きなAuを用
いてAu/Ti/Pt/Auの電極構造を有する電極を
形成することにより、低コンタクト抵抗性及び化合物半
導体層への密着強度を飛躍的に向上させることのできる
半導体発光装置を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have made an electrode having an electrode structure using Au instead of Pt as the ohmic contact layer of the p-type compound semiconductor layer. As a result, the semiconductor light emitting device of the present invention having an electrode having lower contact resistance and better adhesion than conventional electrodes and a method of manufacturing the same have been completed. That is, the present inventors have formed an electrode having an electrode structure of Au / Ti / Pt / Au using Au having a large work function as a metal of an electrode in contact with a compound semiconductor, thereby achieving low contact resistance and low compound resistance. A semiconductor light emitting device capable of dramatically improving the adhesive strength to a semiconductor layer has been completed.

【0010】本発明は、基板上に化合物半導体層と電極
とを有する半導体発光装置であって、その電極は、p型
の化合物半導体層と接触するAu層、不純物吸収層、不
純物バリア層及び表面層をこの順に有する半導体発光装
置を提供する。
The present invention is a semiconductor light emitting device having a compound semiconductor layer and an electrode on a substrate, wherein the electrode comprises an Au layer, an impurity absorbing layer, an impurity barrier layer, and a surface in contact with the p-type compound semiconductor layer. A semiconductor light emitting device having layers in this order is provided.

【0011】本発明の半導体発光装置の好ましい態様と
して、前記Au層の厚さが1μm以下である態様;前記
不純物吸収層がTiを含有する層である態様;前記不純
物バリア層がPtを含有する層である態様;前記表面層
がAuを含有する層である態様;前記電極上にさらにメ
ッキ導電層を有する態様を挙げることができる。
As a preferred embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention, an embodiment in which the thickness of the Au layer is 1 μm or less; an embodiment in which the impurity absorption layer is a layer containing Ti; and an embodiment in which the impurity barrier layer contains Pt. A mode in which the surface layer is a layer containing Au; and a mode in which a plated conductive layer is further provided on the electrode.

【0012】本発明の半導体発光装置であれば、p型G
aAs系化合物半導体上への仕事関数の大きな接触メタ
ルとして純粋なAuを用いるため、低オーミックコンタ
クト抵抗性及び半導体/電極(金属)界面での密着性の
向上を図ることができる。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the p-type G
Since pure Au is used as a contact metal having a large work function on an aAs-based compound semiconductor, low ohmic contact resistance and adhesion at a semiconductor / electrode (metal) interface can be improved.

【0013】また本発明は、基板を形成する工程、化合
物半導体層を形成する工程、及びAu層、不純物吸収
層、不純物バリア層及び表面層をこの順に有する電極を
形成する工程を含む半導体発光装置の製造方法であっ
て、前記電極を形成する工程が、Au層、不純物吸収
層、不純物バリア層及び表面層を成膜法によって積層し
た後、600℃以下のアロイを行うことにより電極を形
成することを特徴とする半導体発光装置の製造方法を提
供する。
Further, the present invention provides a semiconductor light emitting device including a step of forming a substrate, a step of forming a compound semiconductor layer, and a step of forming an electrode having an Au layer, an impurity absorbing layer, an impurity barrier layer and a surface layer in this order. Wherein the electrode is formed by laminating an Au layer, an impurity absorbing layer, an impurity barrier layer, and a surface layer by a film forming method, and then performing alloying at 600 ° C. or less to form the electrode. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device is provided.

【0014】本発明の製造方法の好ましい態様として、
前記成膜法が物理学的成膜法である態様;前記物理学的
成膜法が電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着又はスパッタリ
ングである態様;前記電極を形成する工程において、前
記表面層を形成した後、かつ前記アロイを行う前に、メ
ッキ導電層を前記表面層上に形成する工程が含まれる態
様;前記電極の表面層が化学的成膜法により形成される
態様;前記化学的成膜法が、電解メッキ法、無電解メッ
キ法又は金属溶射法である態様を挙げることができる。
As a preferred embodiment of the production method of the present invention,
An embodiment in which the film forming method is a physical film forming method; an embodiment in which the physical film forming method is electron beam evaporation, resistance heating evaporation or sputtering; and forming the surface layer in the step of forming the electrode. An embodiment including a step of forming a plating conductive layer on the surface layer after and before performing the alloying; an embodiment in which the surface layer of the electrode is formed by a chemical film forming method; the chemical film forming method However, there can be mentioned an embodiment in which an electrolytic plating method, an electroless plating method, or a metal spraying method is used.

【0015】本発明の半導体発光装置の製造方法であれ
ば、アロイ化が所定の温度及び時間内で行われるため、
低コンタクト抵抗である上、さらに半導体/電極界面に
おける密着性にも優れた半導体発光装置を提供すること
ができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, since alloying is performed within a predetermined temperature and time,
It is possible to provide a semiconductor light emitting device that has low contact resistance and excellent adhesion at the semiconductor / electrode interface.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下において、本発明の半導体発
光装置及びその製造方法について詳細に説明する。本発
明の半導体発光装置は、基板上に化合物半導体層が形成
され、該化合物半導体層上にさらにp型の化合物半導体
層と接触するAu層、不純物吸収層、不純物バリア層及
び表面層をこの順に有してなる電極を有することを特徴
とする。このような特徴を有する本発明の半導体発光装
置の構造を、図1を参照しながら具体的に説明する。な
お、本明細書に添付する図面は、構造を把握しやすくす
るために、敢えて寸法を変えている部分を含むが、実際
の寸法は本明細書中に記載されるとおりである。また、
図1はいわゆるセルフアラインストライプ構造の半導体
発光装置を示すが、本発明はこの構造に限定されるもの
ではなく、埋込み型のリッジストライプ構造であっても
よい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor light emitting device according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail. In the semiconductor light emitting device of the present invention, a compound semiconductor layer is formed on a substrate, and an Au layer, an impurity absorption layer, an impurity barrier layer, and a surface layer that are in contact with a p-type compound semiconductor layer are further formed on the compound semiconductor layer in this order. It is characterized by having an electrode. The structure of the semiconductor light emitting device of the present invention having such features will be specifically described with reference to FIG. In addition, although the drawings attached to this specification include parts whose dimensions are intentionally changed in order to facilitate understanding of the structure, actual dimensions are as described in this specification. Also,
FIG. 1 shows a semiconductor light emitting device having a so-called self-aligned stripe structure, but the present invention is not limited to this structure, and may have a buried ridge stripe structure.

【0017】図1では、本発明の半導体発光装置の構造
は概略的に、基板1上に、n型クラッド層2、活性層
3、及びp型第1クラッド層4を積層し、その上に表面
保護膜5及び該表面保護膜5を介してストライプ状に開
口された電流ブロック層6、さらに電流ブロック層6の
開口した部分に積層するようにp型第2クラッド層7、
該p型第2クラッド層7上にキャップ層8がそれぞれ積
層されてp型化合物半導体層14を形成する。そして、
該化合物半導体層14上には、Au層9、不純物吸収層
10、不純物バリア層11、表面層12及びメッキ導電
層13をこの順に有する電極15が形成されている。
In FIG. 1, the structure of the semiconductor light-emitting device of the present invention is schematically shown in which an n-type cladding layer 2, an active layer 3, and a p-type first cladding layer 4 are laminated on a substrate 1, and on top of that. A surface protection film 5, a current blocking layer 6 opened in a stripe shape through the surface protection film 5, and a p-type second cladding layer 7, which is laminated on the opening of the current blocking layer 6.
A cap layer 8 is laminated on the p-type second cladding layer 7 to form a p-type compound semiconductor layer 14. And
On the compound semiconductor layer 14, an electrode 15 having an Au layer 9, an impurity absorption layer 10, an impurity barrier layer 11, a surface layer 12, and a plated conductive layer 13 in this order is formed.

【0018】図1において、本発明の半導体発光装置を
構成する基板1は、その上にダブルへテロ構造の結晶を
成長することが可能なものであれば、その導電性や材料
については特に限定されない。好ましいものは、導電性
のある基板である。具体的には、基板上への結晶膜成長
に適したGaAs,GaP,GaN,AlAs,Al
P,AlN,InAs,InP,InN等のIII−V
族、ZnSe,ZnTe,ZnS,CdSe,CdT
e,CdS等のII−VI族化合物半導体基板や、サファ
イヤ基板、Si等を用いることができる。特に閃亜鉛鉱
型構造を有する結晶基板を用いるのが好ましい。その場
合、基板結晶成長面は低次な面、又はそれと結晶学的に
等価な面が好ましく、(100)面が最も好ましい。な
お、本明細書において(100)面という場合、必ずし
も厳密に(100)ちょうどの面である必要はなく、最
大30°程度のオフアングルを有する場合まで包含す
る。オフアングルの大きさの上限は30°以下が好まし
く、16°以下がより好ましい。下限は0.5°以上が
好ましく、2°以上がより好ましく、6°以上がさらに
好ましく、10°以上が最も好ましい。
In FIG. 1, the substrate 1 constituting the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited in its conductivity and material as long as a crystal having a double hetero structure can be grown thereon. Not done. Preferred is a conductive substrate. More specifically, GaAs, GaP, GaN, AlAs, Al suitable for growing a crystal film on a substrate.
III-V such as P, AlN, InAs, InP, InN
Group, ZnSe, ZnTe, ZnS, CdSe, CdT
A II-VI group compound semiconductor substrate such as e, CdS, a sapphire substrate, Si or the like can be used. In particular, it is preferable to use a crystal substrate having a zinc blende structure. In this case, the substrate crystal growth surface is preferably a low-order plane or a plane crystallographically equivalent thereto, and most preferably a (100) plane. Note that in this specification, the (100) plane does not necessarily have to be exactly the (100) plane, but includes a case having an off-angle of about 30 ° at the maximum. The upper limit of the off-angle is preferably 30 ° or less, more preferably 16 ° or less. The lower limit is preferably 0.5 ° or more, more preferably 2 ° or more, still more preferably 6 ° or more, and most preferably 10 ° or more.

【0019】基板1上には、通常基板の欠陥をエピタキ
シャル成長層に持ち込まないために厚さ0.2〜2μm
程度のバッファ層を形成しておくことが好ましい。
On the substrate 1, a thickness of 0.2 to 2 μm is usually used so that defects of the substrate are not introduced into the epitaxial growth layer.
It is preferable to form a buffer layer of the order.

【0020】基板1上には、活性層3を含むp型化合物
半導体層14を形成する。p型化合物半導体層14は、
活性層3の上下に活性層より屈折率の小さい層を含んで
おり、そのうち基板側の層はn型クラッド層、他方のエ
ピタキシャル側の層はp型クラッド層として機能する。
これらの屈折率の大小関係は、各層の材料組成を当業者
に公知の方法にしたがって適宜選択することにより調節
することができる。例えば、AlxGa1-xAs、(Al
xGa1-x0.5In0.5P、AlxGa1-xNなどのAlを
組成に含むクラッド層では、Al組成を変化させること
により屈折率を調節することができる。
On the substrate 1, a p-type compound semiconductor layer 14 including the active layer 3 is formed. The p-type compound semiconductor layer 14
Layers having a lower refractive index than the active layer are included above and below the active layer 3, of which the substrate-side layer functions as an n-type cladding layer and the other epitaxial-side layer functions as a p-type cladding layer.
The magnitude relationship between the refractive indices can be adjusted by appropriately selecting the material composition of each layer according to a method known to those skilled in the art. For example, Al x Ga 1 -x As, (Al
x Ga 1-x) 0.5 In 0.5 P, the cladding layer comprising the composition of Al such as Al x Ga 1-x N, it is possible to adjust the refractive index by changing the Al composition.

【0021】n型クラッド層2は、活性層3よりも屈折
率の小さい材料で形成される。また、n型クラッド層2
の屈折率は、p型クラッド層の屈折率よりも大きいこと
が好ましい。例えば、p型のGaInP、AlGaIn
P、AlInP、AlGaAs、AlGaAsP、Al
GaInAs、GaInAsP、GaN、AlGaN、
AlGaInN、BeMgZnSe、MgZnSSe、
CdZnSeTe等の一般的なIII−V族、II−VI族
半導体を用いることができる。n型クラッド層2のキャ
リア濃度は、下限は1×1018cm-3以上が好ましく、
3×1018cm -3以上がより好ましく、5×1018cm
-3以上が最も好ましい。上限は2×10 20cm-3以下が
好ましく、5×1019cm-3以下がより好ましく、3×
1018cm-3以下が最も好ましい。
The n-type cladding layer 2 is more refracted than the active layer 3.
It is formed of a material having a low rate. Further, the n-type cladding layer 2
Must be larger than the refractive index of the p-type cladding layer.
Is preferred. For example, p-type GaInP, AlGaIn
P, AlInP, AlGaAs, AlGaAsP, Al
GaInAs, GaInAsP, GaN, AlGaN,
AlGaInN, BeMgZnSe, MgZnSSe,
General III-V group, II-VI group such as CdZnSeTe
Semiconductors can be used. Capacitor of n-type cladding layer 2
Rear concentration, lower limit is 1 × 1018cm-3More preferably,
3 × 1018cm -3More preferably, 5 × 1018cm
-3The above is most preferred. The upper limit is 2 × 10 20cm-3The following
Preferably 5 × 1019cm-3The following is more preferable, and 3 ×
1018cm-3The following are most preferred.

【0022】n型クラッド層2は、単層からなるもので
あるときは、好ましくは0.5〜4μm、より好ましく
は1〜3μm程度の厚みを有する。また、n型クラッド
層2は、複数層からなるものであってもよく、具体的に
は活性層側にはGaInP、AlGaInP又はAlI
nPからなるクラッド層と、その層よりも基板側にn型
のAlGaAs又はAlGaAsPからなるクラッド層
が形成されている態様を例示することができる。このと
き、活性層側の層の厚さは薄くすることが好ましく、厚
さの下限としては0.01μm以上が好ましく、0.0
5μm以上がより好ましい。上限としては、0.5μm
以下が好ましく、0.3μm以下がより好ましい。ま
た、基板側の層のキャリア濃度は、下限としては2×1
17cm-3以上が好ましく、5×1017cm-3以上がよ
り好ましい。上限としては3×10 18cm-3以下が好ま
しく、2×1018cm-3以下がより好ましい。
The n-type cladding layer 2 is a single layer.
In some cases, preferably 0.5 to 4 μm, more preferably
Has a thickness of about 1 to 3 μm. Also, n-type cladding
The layer 2 may be composed of a plurality of layers.
Is GaInP, AlGaInP or AlI on the active layer side.
an nP cladding layer and an n-type
Layer made of AlGaAs or AlGaAsP
Can be exemplified. This and
The thickness of the layer on the active layer side is preferably thin,
The lower limit of the thickness is preferably 0.01 μm or more, and 0.0
5 μm or more is more preferable. 0.5 μm as upper limit
Or less, more preferably 0.3 μm or less. Ma
The carrier concentration of the layer on the substrate side is 2 × 1 as the lower limit.
017cm-3More preferably, 5 × 1017cm-3That's all
Is more preferable. 3 × 10 as upper limit 18cm-3The following is preferred
2 × 1018cm-3The following is more preferred.

【0023】本発明の半導体発光装置を構成する活性層
3の構造は、特に制限されず、図1の一例においては、
二重量子井戸(DQW)構造を有している。この二重量
子井戸(DQW)構造は具体的には光閉じ込め層(ノン
ドープ)31、量子井戸層(ノンドープ)32、バリア
層(ノンドープ)33、量子井戸層(ノンドープ)34
及び閉じ込め層(ノンドープ)35を順次積層した構造
を有する。この二重量子井戸(DQW)構造以外にも、
例えば、量子井戸層及び前記量子井戸層を上下から挟む
光閉じ込め層からなる単一量子井戸構造(SQW)や、
3層以上の量子井戸層及びそれらに挟まれたバリア層並
びに最上の量子井戸層の上及び最下の量子井戸層の下に
積層された光閉じ込め層を有する多量子井戸構造であっ
てもよい。活性層3を量子井戸構造とすることで、単層
のバルク活性層と比較して、短波長化(630nm〜6
60nm)かつ低しきい値化を達成することができる。
The structure of the active layer 3 constituting the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited, and in the example of FIG.
It has a double quantum well (DQW) structure. Specifically, the double quantum well (DQW) structure has a light confinement layer (non-doped) 31, a quantum well layer (non-doped) 32, a barrier layer (non-doped) 33, and a quantum well layer (non-doped) 34.
And a confinement layer (non-doped) 35 are sequentially laminated. In addition to this double quantum well (DQW) structure,
For example, a single quantum well structure (SQW) including a quantum well layer and a light confinement layer sandwiching the quantum well layer from above and below,
A multi-quantum well structure having three or more quantum well layers, a barrier layer sandwiched between them, and an optical confinement layer stacked above the uppermost quantum well layer and below the lowermost quantum well layer may be used. . By making the active layer 3 have a quantum well structure, the wavelength can be shortened (from 630 nm to 6 nm) as compared with a single bulk active layer.
60 nm) and a lower threshold can be achieved.

【0024】活性層3の材料としては、GaAs、Al
GaAs、GaInP、AlGaInP、GaInA
s、AlGaInAs、GaInAsP、GaN、Ga
InNなどを例示することができる。GaとInを構成
元素として含む材料である場合は、自然超格子が形成さ
れやすいために、オフ基板を用いることにより自然超格
子抑制の効果が大きくなる。
The material of the active layer 3 is GaAs, Al
GaAs, GaInP, AlGaInP, GaInA
s, AlGaInAs, GaInAsP, GaN, Ga
InN can be exemplified. In the case of a material containing Ga and In as constituent elements, a natural superlattice is easily formed. Therefore, the effect of suppressing the natural superlattice is enhanced by using an off-substrate.

【0025】活性層3の上には、p型クラッド層が形成
される。本発明の半導体発光装置におけるp型クラッド
層の層数は特に制限はないが、活性層3に光を閉じ込め
る効率を向上させる観点からは2層以上形成することが
好ましい。以下、活性層3に近い方から順にp型第1ク
ラッド層4とp型第2クラッド層7として説明する。
On the active layer 3, a p-type clad layer is formed. Although the number of p-type cladding layers in the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited, it is preferable to form two or more p-type cladding layers from the viewpoint of improving the efficiency of confining light in the active layer 3. Hereinafter, the p-type first cladding layer 4 and the p-type second cladding layer 7 will be described in order from the one closer to the active layer 3.

【0026】p型第1クラッド層4は、活性層3よりも
屈折率の小さい材料で形成される。例えば、p型のAl
GaInP、AlInP、AlGaAs、AlGaAs
P、AlGaInAs、GaInAsP、AlGaIn
N、BeMgZnSe、MgZnSSe、BeMgZn
SSe、CdZnSeTe等の一般的なIII−V族、II
−VI族半導体を用いることができる。p型クラッド層
がAlを含むIII−V族化合物半導体で構成されている
場合は、その成長可能な実質的全面をGaAs、GaA
sP、GaInAs、GaInP、GaInN等のAl
を含まないIII−V族化合物半導体で覆えば表面酸化を
防止することができるため好ましい。
The p-type first cladding layer 4 is formed of a material having a lower refractive index than the active layer 3. For example, p-type Al
GaInP, AlInP, AlGaAs, AlGaAs
P, AlGaInAs, GaInAsP, AlGaIn
N, BeMgZnSe, MgZnSSe, BeMgZn
General III-V group such as SSe, CdZnSeTe, II
-VI semiconductors can be used. When the p-type cladding layer is made of a group III-V compound semiconductor containing Al, GaAs or GaAs is formed on substantially the entire surface on which the p-type cladding layer can be grown.
Al such as sP, GaInAs, GaInP, and GaInN
It is preferable to cover with a group III-V compound semiconductor containing no, since surface oxidation can be prevented.

【0027】p型第1クラッド層4のキャリア濃度は、
下限は2×1017cm-3以上が好ましく、5×1017
-3以上がより好ましく、7×1017cm-3以上が最も
好ましい。上限は5×1018cm-3以下が好ましく、3
×1018cm-3以下がより好ましく、2×1018cm-3
以下が最も好ましい。厚さの下限としては0.01μm
以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、
0.07μm以上が最も好ましい。上限としては、0.
5μm以下が好ましく、0.3μm以下がより好まし
く、0.2μm以下が最も好ましい。
The carrier concentration of the p-type first cladding layer 4 is:
The lower limit is preferably 2 × 10 17 cm −3 or more, and 5 × 10 17 c
m -3 or more is more preferable, and 7 × 10 17 cm -3 or more is most preferable. The upper limit is preferably 5 × 10 18 cm −3 or less, and 3
× 10 18 cm -3, more preferably less, 2 × 10 18 cm -3
The following are most preferred. 0.01 μm as the lower limit of thickness
Or more, more preferably 0.05 μm or more,
Most preferably, it is 0.07 μm or more. The upper limit is 0.
It is preferably at most 5 μm, more preferably at most 0.3 μm, most preferably at most 0.2 μm.

【0028】p型第1クラッド層4は活性層3の上に形
成する。本発明の好ましい実施様態では、p型第1クラ
ッド層4の屈折率は、n型クラッド層2の屈折率よりも
小さい。このような態様を採用することにより、活性層
から光ガイド層側へ有効に光がしみ出すように光分布
(近視野像)を制御することができる。また、活性領域
(活性層の存在する部分)から不純物拡散領域への光導
波損失を低減することもできるため、高出力動作におけ
るレーザ特性や信頼性の向上を達成することができる。
The p-type first cladding layer 4 is formed on the active layer 3. In a preferred embodiment of the present invention, the refractive index of the p-type first cladding layer 4 is smaller than the refractive index of the n-type cladding layer 2. By adopting such an embodiment, the light distribution (near-field image) can be controlled so that light effectively seeps from the active layer to the light guide layer side. Further, since the optical waveguide loss from the active region (the portion where the active layer is present) to the impurity diffusion region can be reduced, it is possible to achieve improvement in laser characteristics and reliability in high-power operation.

【0029】また、p型第1クラッド層4上には、さら
にキャップ層(図示せず)を形成することもできる。こ
のようなキャップ層を形成すれば、少なくとも開口部内
にp型第2クラッド層7を再成長させる際に、再成長界
面で通過抵抗を増大させるような高抵抗層の発生を容易
に防ぐことができるようになる。また、キャップ層をエ
ッチング阻止層として機能させてもよい。キャップ層に
は、酸化されにくく、又は酸化されてもクリーニングが
容易な材料を用いることができ、具体的には、Al等の
酸化されやすい元素の含有率が低い(0.3以下程度)
III−V族化合物半導体層が挙げられる。
Further, a cap layer (not shown) can be further formed on the p-type first cladding layer 4. By forming such a cap layer, at least when the p-type second cladding layer 7 is regrown at least in the opening, it is possible to easily prevent the generation of a high-resistance layer that increases the passage resistance at the regrowth interface. become able to. Further, the cap layer may function as an etching stop layer. For the cap layer, a material that is hardly oxidized or easy to clean even when oxidized can be used. Specifically, the content of an easily oxidizable element such as Al is low (about 0.3 or less).
III-V compound semiconductor layers.

【0030】グルーブ形成や選択成長に使用する表面保
護膜5は、誘電体であることが好ましく、具体的には、
SiNx膜、SiO2膜、SiON膜、Al23膜、Z
nO膜、SiC膜及びアモルファスSiからなる群から
選択される。表面保護膜5は、マスクとしてMOCVD
などを用いてグルーブを選択再成長により形成する場合
に用いられる。
The surface protective film 5 used for groove formation and selective growth is preferably a dielectric material.
SiNx film, SiO 2 film, SiON film, Al 2 O 3 film, Z
It is selected from the group consisting of an nO film, a SiC film, and amorphous Si. The surface protective film 5 is formed by MOCVD as a mask.
It is used when a groove is formed by selective regrowth using a method such as the above.

【0031】電流ブロック層6は、p型第1クラッド層
4上に形成され、開口部を有する。基本的には、該開口
部から活性層3に電流が注入される。電流ブロック層6
の材料は、放熱性、劈開性、コンタクト抵抗の観点から
半導体であることが好ましい。また、電流ブロック層6
の屈折率は、従来のロスガイド構造に比べて動作電流を
低減するため、p型第2クラッド層7の屈折率よりも低
くする(実屈折率ガイド構造)。p型第2クラッド層7
よりも低屈折率にすることや、GaAs基板との格子整
合を考慮すると、電流ブロック層6の材料としては、半
導体としてAlGaAs又はAlGaAsP、若しくは
AlGaInP又はAlInPを用いることが好まし
い。
The current blocking layer 6 is formed on the p-type first cladding layer 4 and has an opening. Basically, a current is injected into the active layer 3 from the opening. Current block layer 6
Is preferably a semiconductor from the viewpoint of heat dissipation, cleavage, and contact resistance. The current blocking layer 6
Is lower than the refractive index of the p-type second cladding layer 7 (actual refractive index guide structure) in order to reduce the operating current as compared with the conventional loss guide structure. p-type second cladding layer 7
In consideration of lowering the refractive index and lattice matching with the GaAs substrate, it is preferable to use AlGaAs or AlGaAsP as a semiconductor, or AlGaInP or AlInP as a material for the current blocking layer 6.

【0032】電流ブロック層6は、光分布(特に横方向
の光分布)を制御したり電流阻止の機能を向上させるた
めに、屈折率、キャリア濃度又は導電型が異なる2つ以
上の層から形成してもよい。また、電流ブロック層6の
導電型は、n型又は高抵抗(アンドープ若しくは深い順
位を形成する不純物(O、Cr、Feなど)をドー
プ)、或いはこれら2つの組み合わせのいずれであって
もよく、導電型或いは組成の異なる複数の層から形成さ
れていてもよい。例えば、活性層3に近い側からp型又
は高抵抗の半導体層、及びn型の半導体層の順に形成さ
れている電流ブロック層を好ましく用いることができ
る。また、あまり薄いと電流阻止に支障を生じる可能性
があるため、厚さは0.1μm以上であるのが好まし
く、0.5μm以上であるのがより好ましい。素子とし
てのサイズ等を勘案すれば、0.1〜3μm程度の範囲
から選択するのが好ましい。
The current blocking layer 6 is formed from two or more layers having different refractive indices, carrier concentrations or conductivity types in order to control the light distribution (particularly the light distribution in the lateral direction) and to improve the current blocking function. May be. Further, the conductivity type of the current blocking layer 6 may be any of n-type or high resistance (undoped or doped with an impurity (O, Cr, Fe, or the like that forms a deep order)), or a combination of the two. It may be formed from a plurality of layers having different conductivity types or compositions. For example, a current blocking layer formed in the order of a p-type or high-resistance semiconductor layer and an n-type semiconductor layer from the side close to the active layer 3 can be preferably used. Further, if the thickness is too small, it may cause a problem in blocking the current. Therefore, the thickness is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.5 μm or more. In consideration of the size of the element, it is preferable to select from the range of about 0.1 to 3 μm.

【0033】電流ブロック層6の上側層として、開口部
内部及び少なくとも開口部両脇の電流ブロック層6上の
一部にいたるようにp型第2クラッド層7が形成され
る。p型第2クラッド層7は、開口部の上側表面をすべ
て覆い、かつ開口部の両脇の電流ブロック層6上の一部
に延在されるように形成される。電流ブロック層6をそ
のまま用いてp型第2クラッド層7が開口部の両脇の電
流ブロック層6上の一部まで延在されるように形成した
ことから、素子特性を充分に安定化させることができ
る。
As the upper layer of the current blocking layer 6, the p-type second cladding layer 7 is formed so as to reach the inside of the opening and at least part of the current blocking layer 6 on both sides of the opening. The p-type second cladding layer 7 is formed so as to cover the entire upper surface of the opening and extend partially on the current block layer 6 on both sides of the opening. Since the p-type second cladding layer 7 is formed so as to extend to a part of the current blocking layer 6 on both sides of the opening by using the current blocking layer 6 as it is, the element characteristics are sufficiently stabilized. be able to.

【0034】p型第2クラッド層7のキャリア濃度は、
下限は5×1017cm-3以上が好ましく、7×1017
-3以上がより好ましく、1×1018cm-3以上が最も
好ましい。上限は1×1019cm-3以下が好ましく、5
×1018cm-3以下がより好ましく、3×1018cm-3
以下が最も好ましい。
The carrier concentration of the p-type second cladding layer 7 is
The lower limit is preferably 5 × 10 17 cm −3 or more, and 7 × 10 17 c
m -3 or more is more preferable, and 1 × 10 18 cm -3 or more is most preferable. The upper limit is preferably 1 × 10 19 cm −3 or less, and 5
× 10 18 cm -3 or less is more preferable, and 3 × 10 18 cm -3
The following are most preferred.

【0035】p型第2クラッド層7の厚さは、薄くなり
すぎると光閉じ込めが不十分となり、厚くなりすぎると
通過抵抗が増加してしまうことを考慮して、下限は0.
5μm以上が好ましく、1.0μm以上がより好まし
い。上限は3.0μm以下が好ましく、2.0μm以下
がより好ましい。
The lower limit of the thickness of the p-type second cladding layer 7 is set at 0. 0, taking into consideration that if the thickness is too small, light confinement will be insufficient, and if the thickness is too large, the passage resistance will increase.
5 μm or more is preferable, and 1.0 μm or more is more preferable. The upper limit is preferably 3.0 μm or less, more preferably 2.0 μm or less.

【0036】電流ブロック層6とp型第2クラッド層7
を形成した後にさらに電極15を形成するに先立ち、電
極材料との接触抵抗を低減するために、低抵抗(高キャ
リア濃度)のキャップ層8を形成することが好ましい。
特に電極15を形成しようとする最上層表面の全体にキ
ャップ層8を形成したうえで電極を形成することが好ま
しい。
The current blocking layer 6 and the p-type second cladding layer 7
It is preferable to form the cap layer 8 having a low resistance (high carrier concentration) in order to reduce the contact resistance with the electrode material before the formation of the electrode 15 after the formation.
In particular, it is preferable to form the electrode after forming the cap layer 8 on the entire uppermost layer surface on which the electrode 15 is to be formed.

【0037】このとき、キャップ層8の材料は、通常は
クラッド層よりバンドギャップが小さい材料の中から選
択し、金属電極とのオーミック性を取るため低抵抗で適
当なキャリア密度を有するのが好ましい。キャリア密度
の下限は、1×1018cm-3以上が好ましく、3×10
18cm-3以上がより好ましく、5×1018cm-3以上が
最も好ましい。上限は、5×1019cm-3以下が好まし
く、3×1019cm-3以下がより好ましく、2×1019
cm-3以下が最も好ましい。キャップ層の厚みは、0.
01〜1000μmが好ましく、0.1〜20μmがよ
り好ましく、0.5〜7μmが最も好ましい。
At this time, the material of the cap layer 8 is usually selected from materials having a smaller band gap than that of the cladding layer, and preferably has a low resistance and an appropriate carrier density in order to obtain ohmic contact with the metal electrode. . The lower limit of the carrier density is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more, and 3 × 10
18 cm -3 or more, and most preferably 5 × 10 18 cm -3 or more. The upper limit is preferably 5 × 10 19 cm −3 or less, more preferably 3 × 10 19 cm −3 or less, and 2 × 10 19 cm −3.
cm -3 or less is most preferred. The thickness of the cap layer is 0.
It is preferably from 01 to 1000 µm, more preferably from 0.1 to 20 µm, most preferably from 0.5 to 7 µm.

【0038】本発明の半導体発光装置におけるp型化合
物半導体層14を製造する際には、従来から用いられて
いる方法を適宜選択して使用することができる。結晶の
成長方法は特に限定されるものではなく、ダブルヘテロ
構造の結晶成長や電流ブロック層等の選択成長には、有
機金属気相成長法(MOCVD法)、分子線エピタキシ
ー法(MBE法)、ハイドライドあるいはハライド気相
成長法(VPE法)、液相成長法(LPE法)等の公知
の成長方法を適宜選択して用いることができる。
In manufacturing the p-type compound semiconductor layer 14 in the semiconductor light emitting device of the present invention, a conventionally used method can be appropriately selected and used. The method of growing the crystal is not particularly limited. For the crystal growth of the double hetero structure and the selective growth of the current block layer, the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), the molecular beam epitaxy (MBE), A known growth method such as a hydride or halide vapor phase growth method (VPE method) or a liquid phase growth method (LPE method) can be appropriately selected and used.

【0039】各層の具体的成長条件等は、層の組成、成
長方法、装置の形状等に応じて異なるが、MOCVD法
を用いてIII−V族化合物半導体層を成長する場合、ダ
ブルへテロ構造は、成長温度650〜750℃程度、V
III比20〜60程度(AlGaAsの場合)、或いは
300〜600程度(InGaAsP、AlGaInP
の場合)、ブロック層は成長温度600〜700℃、V
III比40〜60程度(AlGaAsの場合)或いは3
50〜550程度(InGaAsP、AlGaInPの
場合)で行うのが好ましい。
Although the specific growth conditions and the like of each layer vary depending on the composition of the layer, the growth method, the shape of the device, and the like, when growing a III-V compound semiconductor layer using the MOCVD method, a double heterostructure is used. Means that the growth temperature is about 650 to 750 ° C.
III ratio of about 20 to 60 (in the case of AlGaAs) or about 300 to 600 (InGaAsP, AlGaInP
), The block layer has a growth temperature of 600 to 700 ° C., and V
III ratio about 40-60 (in case of AlGaAs) or 3
It is preferable to perform the process at about 50 to 550 (in the case of InGaAsP and AlGaInP).

【0040】本発明の半導体発光装置を構成する電極1
5は、p型化合物半導体層14と接触するAu層9、不
純物吸収層10、不純物バリア層11及び表面層12を
この順に有する。図1において、Au層9は、p型化合
物半導体層14のキャップ層8とオーミックコンタクト
することができ、オーミックコンタクト層として機能す
る。本発明におけるAu層9は、Auのみで形成され
る。Auは半導体と電極を接合するときに発生する障害
高さ(barrier height:ΦBP)を低減できる仕事関数の
大きな材料であり、接合する化合物半導体層中からIII
族元素を吸い出す効果が特に大きい。したがって、Au
層9は、後述するアロイ工程において、p型化合物半導
体層14から吸い上げたIII族元素とAu層9の表面に
おいて中間組成物を形成し、半導体と電極の物理的な接
合と電気的な接合を得ることができる。Auのこのよう
な利点から、本発明ではオーミックコンタクト層とし
て、Au合金(例えばAuZnNi合金)ではなく、純
粋なAu金属のみを使用する。Auのみとすることによ
り低コンタクト抵抗化に寄与し得る中間組成物を多く得
ることができ、飛躍的に低コンタクト抵抗とすることが
可能となる。
Electrode 1 constituting semiconductor light emitting device of the present invention
5 has an Au layer 9 in contact with the p-type compound semiconductor layer 14, an impurity absorbing layer 10, an impurity barrier layer 11, and a surface layer 12 in this order. In FIG. 1, the Au layer 9 can make ohmic contact with the cap layer 8 of the p-type compound semiconductor layer 14, and functions as an ohmic contact layer. The Au layer 9 in the present invention is formed only of Au. Au is a material having a large work function that can reduce a barrier height (ΦBP) generated when a semiconductor and an electrode are joined.
The effect of sucking out group elements is particularly large. Therefore, Au
The layer 9 forms an intermediate composition on the surface of the Au layer 9 with the group III element sucked up from the p-type compound semiconductor layer 14 in an alloying step to be described later, and forms a physical junction and an electrical junction between the semiconductor and the electrode. Obtainable. Due to such advantages of Au, the present invention uses only pure Au metal instead of Au alloy (for example, AuZnNi alloy) as the ohmic contact layer. By using only Au, it is possible to obtain many intermediate compositions that can contribute to lowering the contact resistance, and it is possible to dramatically reduce the contact resistance.

【0041】Au層9は、下層のキャップ層8中に含ま
れるGaを吸い出す効果がある。したがって、Au層9
の厚さが厚くなると、キャップ層8中のGaが吸い出さ
れ、該キャップ層8(キャップ層)の厚さが薄くなって
しまうため好ましくない。そこで、本発明におけるAu
層9の厚さは、1μm以下であることが好ましく、0.
9μm以下がより好ましく、0.8μm以下がさらに好
ましい。
The Au layer 9 has an effect of absorbing Ga contained in the lower cap layer 8. Therefore, the Au layer 9
Is thick, Ga in the cap layer 8 is sucked out, and the thickness of the cap layer 8 (cap layer) is undesirably reduced. Then, in the present invention, Au
The thickness of the layer 9 is preferably 1 μm or less.
9 μm or less is more preferable, and 0.8 μm or less is further preferable.

【0042】また、電極15では、Au層9上に不純物
吸収層10を積層させる。不純物吸収層10は、Au層
9により吸い上げられたIII族元素をトラップして表面
層12におけるIII族元素の含有率を制御する機能を有
し、このような不純物吸収層10にはTiを含有させる
ことが好ましい。Tiを不純物吸収層10に含有させる
と、二次イオン質量分析法(SIMS)による不純物濃
度の深さ方向のプロファイル分析結果から明らかなよう
に、Tiが不純物を効率よくトラップする。Ti含有不
純物吸収層10は、III−V族半導体の構成元素のうちI
II族元素(Ga、Al、In等)を効率よく吸収するこ
とができ、特にAu層9中に吸い上げられAu層9の表
面に拡散してきたIII族元素を効率よく吸収することが
できる。
In the electrode 15, the impurity absorbing layer 10 is laminated on the Au layer 9. The impurity absorbing layer 10 has a function of trapping the group III element absorbed by the Au layer 9 and controlling the content of the group III element in the surface layer 12. Such an impurity absorbing layer 10 contains Ti. Preferably. When Ti is contained in the impurity absorption layer 10, as shown in the profile analysis result of the impurity concentration in the depth direction by the secondary ion mass spectrometry (SIMS), the Ti traps the impurities efficiently. The Ti-containing impurity-absorbing layer 10 is composed of I-V
A group II element (Ga, Al, In, etc.) can be efficiently absorbed, and in particular, a group III element that has been absorbed into the Au layer 9 and diffused into the surface of the Au layer 9 can be efficiently absorbed.

【0043】不純物吸収層10は、厚すぎると不要な歪
みが発生しやすくなるため好ましくない。そこで、不純
物吸収層10の厚さは、1μm以下であることが好まし
く、0.9μm以下がより好ましく、0.8μm以下が
さらに好ましい。
If the impurity absorption layer 10 is too thick, unnecessary distortion is likely to occur, which is not preferable. Therefore, the thickness of the impurity absorbing layer 10 is preferably 1 μm or less, more preferably 0.9 μm or less, and still more preferably 0.8 μm or less.

【0044】電極15では、不純物吸収層10上にさら
に不純物バリア層11を積層させる。不純物バリア層の
材料としては、それ自体が表面層に拡散して不純物とな
らないもの(エレクトロマイグレーションのないもの)
であって、後述するアロイ工程における熱処理温度より
も高い融点を有することが必要となる。このような材料
としては、Pt、Mo、Ta等が挙げられるが、安定性
があり、歪みが小さく、かつ表面層12の性質に影響を
与えないPtが好ましい。
In the electrode 15, the impurity barrier layer 11 is further laminated on the impurity absorption layer 10. As a material for the impurity barrier layer, a material which does not itself diffuse into the surface layer and becomes an impurity (a material without electromigration)
It is necessary to have a melting point higher than a heat treatment temperature in an alloying step described later. Examples of such a material include Pt, Mo, and Ta. Pt, which has stability, has small distortion, and does not affect the properties of the surface layer 12, is preferable.

【0045】不純物バリア層11は、厚すぎると不要な
歪みが発生しやすくなるため好ましくない。そこで、不
純物バリア層11の厚さは、1μm以下であることが好
ましく、0.9μm以下がより好ましく、0.8μm以
下がさらに好ましい。
If the impurity barrier layer 11 is too thick, unnecessary distortion is likely to occur, which is not preferable. Therefore, the thickness of the impurity barrier layer 11 is preferably 1 μm or less, more preferably 0.9 μm or less, and still more preferably 0.8 μm or less.

【0046】電極15は、不純物バリア層11上にさら
に表面層12を積層させる。表面層12は、その後、キ
ャリアとのボンディングが行われる。このため、ボンデ
ィングが良好に行えるような材料である必要があり、こ
のような材料としてはAuを含む材料が好ましい。表面
層12の厚さは、10nm以上であることが好ましく、
20nm〜100μmであることがより好ましく、50
nm〜20μmであることがさらに好ましい。
In the electrode 15, the surface layer 12 is further laminated on the impurity barrier layer 11. Thereafter, the surface layer 12 is bonded to a carrier. For this reason, it is necessary that the material be capable of performing good bonding, and a material containing Au is preferable as such a material. The thickness of the surface layer 12 is preferably 10 nm or more,
It is more preferably 20 nm to 100 μm,
It is more preferable that the thickness be from nm to 20 μm.

【0047】電極15のAu層9、不純物吸収層10、
不純物バリア層11及び表面層12は、各種の成膜法に
より形成されるが、p型化合物半導体層14上への被膜
の形成が比較的容易な電子ビーム蒸着、抵抗加熱蒸着な
どの蒸着法、又はスパッタリング等といったドライプロ
セス等の物理学的成膜法により形成することができる。
そのほか、物理学的成膜法以外にも、電解メッキ法、無
電解メッキ法等のウエットプロセスや、金属溶射法等の
公知の化学的成膜法により形成してもよい。例えば、ウ
エットプロセスとして、亜硫酸カリウム1wt%、クエン
酸1wt%、亜硫酸ナトリウム1wt%、及び亜硫酸金ナト
リウム(Au50g/l)からなるAuメッキ液を用いて
電極15の各層を形成することができる。
The Au layer 9 of the electrode 15, the impurity absorbing layer 10,
The impurity barrier layer 11 and the surface layer 12 are formed by various film-forming methods, and an evaporation method such as electron beam evaporation or resistance heating evaporation, which relatively easily forms a film on the p-type compound semiconductor layer 14, Alternatively, it can be formed by a physical film formation method such as a dry process such as sputtering.
In addition to the physical film forming method, a wet process such as an electrolytic plating method or an electroless plating method, or a known chemical film forming method such as a metal spraying method may be used. For example, as a wet process, each layer of the electrode 15 can be formed using an Au plating solution comprising 1 wt% of potassium sulfite, 1 wt% of citric acid, 1 wt% of sodium sulfite, and sodium gold sulfite (Au 50 g / l).

【0048】電極15は、表面層12上にさらにメッキ
導電層13を形成することもできる。メッキ導電層13
は、表面層12上に積層して、表面層12を膜厚化する
ことにより、ダイボンディングやワイヤボンディング等
のボンディング時のボンディング性を向上することがで
きる。また、ジャンクションダウンによる放熱性、発光
点高さの調整等を向上することができる。
In the electrode 15, a plated conductive layer 13 can be further formed on the surface layer 12. Plating conductive layer 13
By laminating on the surface layer 12 and increasing the thickness of the surface layer 12, the bonding property at the time of bonding such as die bonding or wire bonding can be improved. In addition, it is possible to improve heat dissipation due to junction down, adjustment of the height of the light emitting point, and the like.

【0049】メッキ導電層13の材料は、導電性のある
金属であれば特に限定されるものではなく、例えば、A
g、Au−Ag、Ni、Cu、Sn+Sb、Sn−N
i、Pd、Ru、Rh等の導電性のある金属でメッキ導
電層13を形成してもよい。メッキ導電層13の厚さ
は、100μm以下であることが好ましく、20μm以
下であることがより好ましく、18μm以下であること
がさらに好ましい。
The material of the plated conductive layer 13 is not particularly limited as long as it is a conductive metal.
g, Au-Ag, Ni, Cu, Sn + Sb, Sn-N
The plated conductive layer 13 may be formed of a conductive metal such as i, Pd, Ru, and Rh. The thickness of the plating conductive layer 13 is preferably 100 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 18 μm or less.

【0050】メッキ導電層13の形成方法は、特に限定
されるものではなく、例えば、電極15に設けた枠状電
極又は電極15の周囲から電流を流しながらメッキする
ことによりメッキ導電層13を形成することができる
(特開平11−284285号公報)。そのほか、上記
電極15の形成方法と同様に、公知の形成方法により形
成することができるが、電解メッキ法、無電解メッキ法
又は金属溶射法等の化学的成膜法により形成することが
好ましい。なお、電解メッキ法又は無電解メッキ法で形
成する場合には、メッキ液は特に限定されず、メッキ導
電層13に使用する材料に併せて、Niメッキ液、Cu
メッキ液、Agメッキ液等の各種のメッキ液を使用する
ことができる。
The method for forming the plated conductive layer 13 is not particularly limited. For example, the plated conductive layer 13 is formed by plating while applying a current from the frame-shaped electrode provided on the electrode 15 or the periphery of the electrode 15. (JP-A-11-284285). In addition, similarly to the method of forming the electrode 15, the electrode 15 can be formed by a known forming method, but is preferably formed by a chemical film forming method such as an electrolytic plating method, an electroless plating method, or a metal spraying method. In the case of forming by an electroplating method or an electroless plating method, the plating solution is not particularly limited, and a Ni plating solution, Cu
Various plating solutions such as a plating solution and an Ag plating solution can be used.

【0051】本発明の半導体発光装置は、基板1を所望
の厚さまで薄くした後、必要に応じて基板のN側に導電
層(図示せず)を形成することができる。この導電層の
材料は、n型化合物半導体とオーミックコンタクト可能
なものが好ましく、このような材料としてはAuGeN
i合金等が用いられる。具体的には、基板1にAuGe
Ni/Auを形成し、さらにTi/Pt/Auを形成し
たものが挙げられる。このような導電層の形成方法は、
特に限定されるものではなく、上記各種の成膜法を用い
て形成することができる。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, after the substrate 1 is thinned to a desired thickness, a conductive layer (not shown) can be formed on the N side of the substrate as needed. The material of the conductive layer is preferably a material that can make ohmic contact with the n-type compound semiconductor. As such a material, AuGeN
An i alloy or the like is used. Specifically, the substrate 1 is AuGe
Ni / Au is formed, and Ti / Pt / Au is further formed. The method for forming such a conductive layer is as follows.
There is no particular limitation, and the film can be formed using any of the above various film formation methods.

【0052】電極の形成において、より良好なオーミッ
クコンタクト抵抗の実現と半導体と電極材料の接合を強
化する目的で、さらにアロイと呼ばれる熱処理工程を行
う。一般に、アロイ温度が低すぎるとオーミックコンタ
クトがとれず、また長い処理時間を必要とする。一方、
アロイ温度が高すぎたり、又はアロイ時間が長くなりす
ぎたりすると、半導体及びオーミックコンタクト層の構
成材料が表面層の表面まで拡散し、表面層の表面状態を
悪化させると同時に、電気特性の不良やボンディングの
不良などを引き起こす。したがって、アロイにより所望
の密着性及びボンディング強度を得るためには、半導体
材料と電極材料に応じた適当なアロイ温度及びアロイ時
間が不可欠である。本発明者らは、試行錯誤の末、Au
/Ti/Pt/Auの電極構造を有する半導体発光装置
の場合、所定の温度の範囲でアロイを行うことにより密
着性及びボンディング強度を向上させることができるこ
とを見出した。
In the formation of the electrode, a heat treatment process called an alloy is further performed for the purpose of realizing better ohmic contact resistance and strengthening the bonding between the semiconductor and the electrode material. Generally, if the alloy temperature is too low, ohmic contact cannot be made and a long processing time is required. on the other hand,
If the alloy temperature is too high or the alloy time is too long, the constituent materials of the semiconductor and the ohmic contact layer diffuse to the surface of the surface layer, deteriorating the surface state of the surface layer, and at the same time, having poor electrical characteristics. It causes bonding failure. Therefore, in order to obtain desired adhesiveness and bonding strength by using an alloy, an appropriate alloy temperature and alloy time according to the semiconductor material and the electrode material are indispensable. The present inventors, after trial and error, Au
In the case of a semiconductor light emitting device having an electrode structure of / Ti / Pt / Au, it has been found that by performing alloying within a predetermined temperature range, adhesion and bonding strength can be improved.

【0053】すなわち、本発明の製造方法におけるアロ
イ温度は600℃以下にすることが好ましく、200〜
600℃であることがより好ましく、300〜600℃
であることがさらに好ましい。また、本発明の製造方法
におけるアロイ保持時間は、24時間以下であることが
好ましく、12時間以下であることがより好ましく、6
0分以下であることがさらに好ましい。
That is, the alloy temperature in the production method of the present invention is preferably set to 600 ° C. or less,
More preferably 600 ° C, 300 to 600 ° C
Is more preferable. The alloy holding time in the production method of the present invention is preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less, and 6 hours or less.
More preferably, it is 0 minutes or less.

【0054】上記のように形成された半導体発光素子
は、さらに半導体レーザの共振器と垂直な方向に劈開さ
れ、棒状のレーザアレイとされる。このレーザバーの劈
開端面はSiNx,Si,Al23等の複合膜によりコ
ーティングされる。コーティング方法は、特に限定され
るものではなく、スパッタリング法、電子ビーム蒸着
法、抵抗加熱蒸着法等の公知の形成方法を用いてもよ
い。
The semiconductor light emitting device formed as described above is further cleaved in a direction perpendicular to the resonator of the semiconductor laser to form a rod-shaped laser array. The cleavage end face of this laser bar is coated with a composite film of SiNx, Si, Al 2 O 3 or the like. The coating method is not particularly limited, and a known forming method such as a sputtering method, an electron beam evaporation method, or a resistance heating evaporation method may be used.

【0055】コーティング終了後、素子はさらに劈開さ
れ、LDチップとされる。LDチップはボンディング工
程を経て製品となる。一般に、LDチップは、表面にA
uSnはんだ膜やPbSnはんだ膜が塗布されているキ
ャリアにダイボンディングされる。例えば、LDチップ
表面に厚み1〜90μmのAuSnはんだ膜(Au70
%、Sn30%)が塗布されているAlN製のキャリア
にダイボンディングを行う場合、AuとSnの共晶温度
よりやや高い温度でダイボンディングする。この際、押
し付け圧力は、数kg/cm2程度、押し付け時間は数
秒とされる。本発明の半導体発光装置では、押し付け圧
力は、1〜10kg/cm2、ボンディング温度は、A
uとSnの共晶温度よりやや高い380℃程度、押し付
け時間2〜15秒で実施することが好ましい。
After the coating is completed, the device is further cleaved to obtain an LD chip. An LD chip becomes a product through a bonding process. Generally, an LD chip has A
Die bonding is performed on a carrier coated with a uSn solder film or a PbSn solder film. For example, an AuSn solder film (Au70) having a thickness of 1 to 90 μm is formed on the LD chip surface.
%, Sn 30%), the die bonding is performed at a temperature slightly higher than the eutectic temperature of Au and Sn. At this time, the pressing pressure is about several kg / cm 2 , and the pressing time is several seconds. In the semiconductor light emitting device of the present invention, the pressing pressure is 1 to 10 kg / cm 2 , and the bonding temperature is A
It is preferable to carry out the process at about 380 ° C. slightly higher than the eutectic temperature of u and Sn, and for a pressing time of 2 to 15 seconds.

【0056】上記ダイボンディングに使用されるはんだ
の材料は、特に限定されるものではなく、PbSn、A
uSi、AuGe等の公知の材料を用いてもよい。ま
た、キャリアの材料も特に限定されるものではなく、T
−cBN、BeO、SiC、Al23、W、Mo、C
u、Si、GaAs等の公知の材料を用いることができ
る。
The material of the solder used for the die bonding is not particularly limited, and PbSn, A
A known material such as uSi or AuGe may be used. Further, the material of the carrier is not particularly limited.
-CBN, BeO, SiC, Al 2 O 3, W, Mo, C
Known materials such as u, Si, and GaAs can be used.

【0057】キャリアにダイボンディングされたLDチ
ップの表面電極にはワイヤボンディングが施される。一
般にワイヤの材料は特に限定されるものではなく、A
l、Al合金、Cu等の公知の材料を用いられ、その線
径は、数10μmである。ワイヤボンディングの条件
は、任意の超音波を印加し、押し付け荷重を数10g程
度とするのが一般的である。本発明の半導体発光装置で
は、p側の導電層表面に線径10〜90μmのAuワイ
ヤをワイヤボンディングすることができる。ワイヤボン
ディングは、10〜300gの押し付け圧力で、10〜
800mWの超音波振動を0.01〜0.9秒印加して
行うことが好ましい。
The surface electrode of the LD chip die-bonded to the carrier is subjected to wire bonding. Generally, the material of the wire is not particularly limited.
Known materials such as 1, Al alloy, and Cu are used, and the wire diameter is several tens of μm. The conditions for wire bonding are generally such that an arbitrary ultrasonic wave is applied and the pressing load is about several tens g. In the semiconductor light emitting device of the present invention, an Au wire having a wire diameter of 10 to 90 μm can be wire-bonded to the surface of the p-side conductive layer. Wire bonding is performed with a pressing pressure of 10 to 300 g and 10 to 300 g.
It is preferable to apply 800 mW ultrasonic vibration for 0.01 to 0.9 seconds.

【0058】半導体発光素子の組立ては、ジャンクショ
ンアップでもジャンクションダウンでもよい。特にジャ
ンクションダウンは、導電層を付与したエピタキシャル
側をキャリアにダイボンディング等によって取り付けた
構造であり、ジャンクションアップに比べて、発光点付
近の発熱部をキャリアに比較的近接して取り付けられる
ので、放熱効果を向上することが可能となる。
The assembling of the semiconductor light emitting device may be performed at a junction up or at a junction down. In particular, junction down is a structure in which the epitaxial side with the conductive layer is attached to the carrier by die bonding or the like. Compared with junction up, the heat generation part near the light emitting point can be attached relatively close to the carrier, so heat dissipation The effect can be improved.

【0059】上記のようにして形成されたLDチップ
は、通常ヒートシンク、光出力モニター用フォトダイオ
ードと共に窒素雰囲気でCANパッケージ等に封止し
て、組み上げられる。最近では、小型化、低コスト化を
目的として、LDチップが光学部品と一体となった集積
型光ピックとして組み上げられる場合もある。
The LD chip formed as described above is usually assembled together with a heat sink and a light output monitoring photodiode in a CAN package or the like in a nitrogen atmosphere. Recently, for the purpose of miniaturization and cost reduction, an LD chip may be assembled as an integrated optical pick integrated with an optical component.

【0060】[0060]

【実施例】以下に、本発明の以下に具体例を挙げて、本
発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材
料、試薬、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しな
い限り適宜変更することができる。したがって、本発明
の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。
Now, the present invention will be described in further detail with reference to the following specific examples of the present invention. Materials, reagents, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.

【0061】(実施例1)本実施例において、図2に示
す順に各層を形成することにより半導体発光装置を製造
した。なお図2(a)〜図2(c)には、構造を把握し
やすくするために敢えて寸法を変えている部分がある
が、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりであ
る。
Example 1 In this example, a semiconductor light emitting device was manufactured by forming each layer in the order shown in FIG. 2 (a) to 2 (c), there are portions where the dimensions are intentionally changed in order to facilitate understanding of the structure, but the actual dimensions are as described in the following text.

【0062】厚さ350μmで表面が(100)面であ
るn型GaAs(n=1×1018cm-3)基板101上
に、MOCVD法により、厚さ1.0μmのn型GaA
sバッファー層(ノンドープ(図示せず)、厚さ1.5
μmのn型AlGaAs(Siドープ:n=1×1018
cm-3)からなるn型クラッド層102、厚さ70nm
のAlGaAs(ノンドープ)活性層103、厚さ0.
4μmのp型AlGaAs(Znドープ:p=6×10
17cm-3)からなるp型第1クラッド層104、厚さ1
50nmのSiNx表面保護膜105、厚さ0.5μm
のn型GaAs(Siドープ:n=2×1018cm-3
からなるn型電流ブロック層106、厚さ1μmのp型
AlGaAs(Znドープ:p=1.5×1018
-3)からなるp型第2クラッド層107、厚さ0.3
μmのp型GaAs(Znドープ:p=1.5×1019
cm-3)からなるp型キャップ層108を順次積層して
ダブルへテロ構造の化合物半導体層を形成した(図2
(a))。
On a n-type GaAs (n = 1 × 10 18 cm −3 ) substrate 101 having a thickness of 350 μm and a (100) surface, a 1.0 μm-thick n-type GaAs is formed by MOCVD.
s buffer layer (non-doped (not shown), thickness 1.5
μm n-type AlGaAs (Si-doped: n = 1 × 10 18)
cm −3 ) n-type cladding layer 102, thickness 70 nm
AlGaAs (non-doped) active layer 103 having a thickness of 0.
4 μm p-type AlGaAs (Zn doped: p = 6 × 10
17 cm -3 ) p-type first cladding layer 104, thickness 1
50 nm SiNx surface protective film 105, thickness 0.5 μm
N-type GaAs (Si-doped: n = 2 × 10 18 cm −3 )
N-type current blocking layer 106 made of p-type AlGaAs (Zn doped: p = 1.5 × 10 18 c) having a thickness of 1 μm
m −3 ), a p-type second cladding layer 107 having a thickness of 0.3
μm p-type GaAs (Zn doped: p = 1.5 × 10 19)
(cm −3 ) to form a compound semiconductor layer having a double hetero structure (FIG. 2).
(A)).

【0063】上記化合物半導体層上にp型電極を形成す
るため、フォトリソグラフィー及び電子ビーム蒸着機を
用いて、p型GaAsキャップ層108の上面に表1に
示す厚さのAu層109を積層した(図2(b))。次
いで、Au層109上に、Ti層110、Pt層111
及びAu層112を順次形成した(図2(c))その
後、さらに窒素雰囲気中で表1に示すアロイ温度及び時
間でアロイを行った。
In order to form a p-type electrode on the compound semiconductor layer, an Au layer 109 having a thickness shown in Table 1 was laminated on the upper surface of the p-type GaAs cap layer 108 by using photolithography and an electron beam evaporator. (FIG. 2 (b)). Next, a Ti layer 110 and a Pt layer 111 are formed on the Au layer 109.
Then, an Au layer 112 was sequentially formed (FIG. 2 (c)). Thereafter, alloying was further performed in a nitrogen atmosphere at an alloy temperature and time shown in Table 1.

【0064】[0064]

【表1】 [Table 1]

【0065】(実施例2)表2にp型GaAs系化合物
半導体上に接触するメタルの相違に基づくコンタクト抵
抗の差異を示した。表2の上欄は本発明の電極構造を有
する半導体発光装置であり、中欄はAuの代わりにPt
を用いたものであり、下欄はAu層やTi層を設けずに
直接Tiから順次形成した電極で比較した。このときの
Au層及びTi層の厚さは10nm、不純物吸収層(T
i)の厚さを50nm、不純物バリア層(Pt)の厚さ
を60nm、表面層(Au)の厚さを500nmとして
電極を形成した。
(Example 2) Table 2 shows the difference in contact resistance based on the difference in the metal in contact with the p-type GaAs compound semiconductor. The upper column of Table 2 is a semiconductor light emitting device having the electrode structure of the present invention, and the middle column is Pt instead of Au.
The lower column compares the electrodes formed directly from Ti directly without providing an Au layer or a Ti layer. At this time, the thickness of the Au layer and the Ti layer is 10 nm, and the impurity absorption layer (T
An electrode was formed with the thickness of i) being 50 nm, the thickness of the impurity barrier layer (Pt) being 60 nm, and the thickness of the surface layer (Au) being 500 nm.

【0066】[0066]

【表2】 [Table 2]

【0067】表2よりp型GaAs系化合物半導体上の
接触メタルとしてAuを使用した場合には、Ptを使用
した場合やAu層又はPt層を設けずに直接Tiから順
次形成した電極構造よりもコンタクト抵抗を低減できた
ことが分かる。
As can be seen from Table 2, when Au was used as the contact metal on the p-type GaAs compound semiconductor, the electrode structure was not as good as when Pt was used or when the electrode structure was formed directly from Ti directly without providing an Au layer or a Pt layer. It can be seen that the contact resistance could be reduced.

【0068】また、表3には本発明の半導体発光装置に
おけるp型GaAs化合物半導体上の接触メタルのAu
層の膜厚とコンタクト抵抗との関係を示したものであ
る。
Table 3 shows Au of the contact metal on the p-type GaAs compound semiconductor in the semiconductor light emitting device of the present invention.
It shows the relationship between the layer thickness and the contact resistance.

【0069】[0069]

【表3】 [Table 3]

【0070】表3より接触メタルのAu層の膜厚が50
nm以下である場合には、いずれのコンタクト抵抗もA
u層を有しない電極(Au層の膜厚=0)のコンタクト
抵抗値よりも小さい値を示すので、コンタクト抵抗が低
減されていることが分かる。
According to Table 3, the thickness of the Au layer of the contact metal is 50
When the contact resistance is less than
Since the contact resistance is smaller than the contact resistance of the electrode having no u layer (the thickness of the Au layer = 0), it can be seen that the contact resistance is reduced.

【0071】表4に本発明の半導体発光装置におけるア
ロイ温度とコンタクト抵抗との関係を示す。
Table 4 shows the relationship between the alloy temperature and the contact resistance in the semiconductor light emitting device of the present invention.

【0072】[0072]

【表4】 [Table 4]

【0073】表4が示すように、アロイ温度を600℃
より高温で行った場合には、コンタクト抵抗が5.75
×10-7Ωcm2であるのに対し、600℃以下の温度
下であれば、5分程度の時間で低コンタクト抵抗を実現
できることが分かる。
As shown in Table 4, the alloy temperature was set to 600 ° C.
When performed at a higher temperature, the contact resistance is 5.75.
It can be seen that a low contact resistance can be realized in about 5 minutes at a temperature of 600 ° C. or less, while it is × 10 −7 Ωcm 2 .

【0074】(実施例3)本発明の半導体発光装置にお
ける電極と化合物半導体層との界面反応状態を、オージ
ェ電子スペクトロスコピイ法(AES)により分析し
た。600℃以下のアロイ温度の場合、化合物半導体層
の元素(Ga、As、Al等)とオーミックコンタクト
層中のAu元素とが化合物を形成し、この化合物が低コ
ンタクト抵抗化に寄与していることが明らかになった。
このような化合物としては、例えば、AuGa、AuA
s、AuAl、AuAlAs、AuAlGa、AuAs
Gaなどが挙げられる。
Example 3 The state of the interface reaction between the electrode and the compound semiconductor layer in the semiconductor light emitting device of the present invention was analyzed by Auger electron spectroscopy (AES). At an alloy temperature of 600 ° C. or less, the element (Ga, As, Al, etc.) of the compound semiconductor layer and the Au element in the ohmic contact layer form a compound, and this compound contributes to lower contact resistance. Was revealed.
Such compounds include, for example, AuGa, AuA
s, AuAl, AuAlAs, AuAlGa, AuAs
Ga and the like.

【0075】(実施例4)図3に、本発明の化合物半導
体層上に接触する金属層のメタルとしてAuを用いた場
合と、比較のために従来法で使用していたPtを用いた
場合における電極と化合物半導体層との密着強度を示
す。測定方法は、電極表面における針の接触面積が約1
963×10-122のパラジウム針を1回当て、該電極
が剥離した面積を、針を当てる前の初期状態の電極面積
との割合で評価した。オーミックコンタクト層としてA
uを使用した場合は、従来のPtを使用した場合に比べ
て、約1.1倍以上の密着性の向上を示し、充分に実用
性があることが確認された。
EXAMPLE 4 FIGS. 3A and 3B show a case where Au is used as a metal of a metal layer in contact with a compound semiconductor layer of the present invention and a case where Pt used in a conventional method is used for comparison. 2 shows the adhesion strength between the electrode and the compound semiconductor layer in FIG. The measuring method is that the contact area of the needle on the electrode surface is about 1
A 963 × 10 −12 m 2 palladium needle was applied once, and the area where the electrode was peeled was evaluated by the ratio to the electrode area in the initial state before the needle was applied. A as ohmic contact layer
When u was used, the adhesion was improved by about 1.1 times or more as compared with the case where conventional Pt was used, and it was confirmed that this was sufficiently practical.

【0076】図4に、本発明の半導体発光装置における
電極を600℃以下でアロイした後の最表面のモフォロ
ジーのAu膜厚に対する依存性を示す。Au膜厚が、1
000nm以下の範囲にあれば、電極の最表面のモフォ
ロジーは良好であることが明らかとなった。また、図5
には、本発明の半導体発光装置における電極のAu層の
膜厚を1000nm以下の範囲とした場合の該電極の最
表面のモフォロジーのアロイ温度に対する依存性を示
す。アロイ温度が、600℃以下の範囲であれば、電極
の最表面のモフォロジーは良好であることが明らかとな
った。
FIG. 4 shows the dependence of the morphology of the outermost surface on the Au film thickness after the electrodes of the semiconductor light emitting device of the present invention are alloyed at 600 ° C. or lower. Au film thickness is 1
It was found that the morphology of the outermost surface of the electrode was good when it was in the range of 000 nm or less. FIG.
9 shows the dependence of the morphology of the outermost surface of the electrode on the alloy temperature when the thickness of the Au layer of the electrode in the semiconductor light emitting device of the present invention is in the range of 1000 nm or less. When the alloy temperature was in the range of 600 ° C. or less, it was found that the morphology of the outermost surface of the electrode was good.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明の半導体発光装置は、GaAs系
化合物半導体上のオーミック電極を実現することがで
き、従来の電極構造を有する半導体発光素子よりも低コ
ンタクト抵抗であり、かつ、化合物半導体と電極(金属)
の界面における密着性を向上することができる。また、
本発明の半導体発光装置は、Vop等の特性、レーザの
寿命、歩留まり等が飛躍的に向上し、工業的生産過程に
おけるコスト削減に貢献し得るものである。
The semiconductor light emitting device according to the present invention can realize an ohmic electrode on a GaAs compound semiconductor, has a lower contact resistance than a conventional semiconductor light emitting device having an electrode structure, and has a low resistance to a compound semiconductor. Electrode (metal)
Can improve the adhesiveness at the interface. Also,
The semiconductor light emitting device of the present invention can dramatically improve characteristics such as Vop, laser life, yield, and the like, and can contribute to cost reduction in an industrial production process.

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

【図1】 本発明の半導体発光装置の構造を説明するた
めの概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view for explaining a structure of a semiconductor light emitting device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体発光装置の製造工程の一例を
説明する工程図である。
FIG. 2 is a process diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図3】 本発明の半導体発行装置の電極における密着
強度の比較説明図である。
FIG. 3 is a comparative explanatory diagram of the adhesion strength of the electrodes of the semiconductor issuing device of the present invention.

【図4】 本発明の半導体発光装置の電極表面のモフォ
ロジーのAu膜厚に対する依存性を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dependence of the morphology of the electrode surface of the semiconductor light emitting device of the present invention on the Au film thickness.

【図5】 本発明の半導体発光装置の電極表面のモフォ
ロジーのアロイ温度に対する依存性を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the dependence of the morphology of the electrode surface of the semiconductor light emitting device of the present invention on the alloy temperature.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 n型クラッド層 3 活性層 4 p型第1クラッド層 5 表面保護膜 6 電流ブロック層 7 p型第2クラッド層 8 キャップ層 9 Au層 10 不純物吸収層 11 不純物バリア層 12 表面層 13 メッキ導電層 14 p型化合物半導体層 15 電極 31 光閉じ込め層 32 量子井戸層 33 バリア層 34 量子井戸層 35 光閉じ込め層 101 n型GaAs基板 102 n型AlGaAsクラッド層 103 AlGaAs活性層 104 p型AlGaAs第1クラッド層 105 SiNx表面保護膜 106 n型GaAs電流ブロック層 107 p型AlGaAs第2クラッド層 108 p型GaAsキャップ層 109 Au層 110 Ti層 111 Pt層 112 Au層 Reference Signs List 1 substrate 2 n-type cladding layer 3 active layer 4 p-type first cladding layer 5 surface protection film 6 current blocking layer 7 p-type second cladding layer 8 cap layer 9 Au layer 10 impurity absorption layer 11 impurity barrier layer 12 surface layer 13 Plating conductive layer 14 p-type compound semiconductor layer 15 electrode 31 optical confinement layer 32 quantum well layer 33 barrier layer 34 quantum well layer 35 optical confinement layer 101 n-type GaAs substrate 102 n-type AlGaAs cladding layer 103 AlGaAs active layer 104 p-type AlGaAs layer 1 clad layer 105 SiNx surface protective film 106 n-type GaAs current blocking layer 107 p-type AlGaAs second clad layer 108 p-type GaAs cap layer 109 Au layer 110 Ti layer 111 Pt layer 112 Au layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 AA04 AA05 AA06 AA10 BB09 BB11 CC01 DD34 DD35 DD37 DD43 DD52 DD53 DD78 DD83 EE06 EE14 EE16 EE17 FF03 FF17 GG04 HH08 HH15 5F073 AA07 AA74 CA05 CB02 CB07 CB10 CB18 CB22 DA05 EA28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 AA04 AA05 AA06 AA10 BB09 BB11 CC01 DD34 DD35 DD37 DD43 DD52 DD53 DD78 DD83 EE06 EE14 EE16 EE17 FF03 FF17 GG04 HH08 HH15 5F073 AA07 CB07 DA05 CB02 DA05 CB02

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に化合物半導体層と電極とを有す
る半導体発光装置であって、前記電極は、p型の化合物
半導体層と接触するAu層、不純物吸収層、不純物バリ
ア層及び表面層をこの順に有することを特徴とする半導
体発光装置。
1. A semiconductor light emitting device having a compound semiconductor layer and an electrode on a substrate, wherein the electrode includes an Au layer, an impurity absorption layer, an impurity barrier layer, and a surface layer that are in contact with a p-type compound semiconductor layer. A semiconductor light emitting device characterized by having in this order.
【請求項2】 前記Au層の厚さが1μm以下であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the thickness of the Au layer is 1 μm or less.
【請求項3】 前記不純物吸収層がTiを含有する層で
あることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発
光装置。
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the impurity absorption layer is a layer containing Ti.
【請求項4】 前記不純物バリア層がPtを含有する層
であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
の半導体発光装置。
4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said impurity barrier layer is a layer containing Pt.
【請求項5】 前記表面層がAuを含有する層であるこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体
発光装置。
5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said surface layer is a layer containing Au.
【請求項6】 前記電極が前記表面層上にさらにメッキ
導電層を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれ
かに記載の半導体発光装置。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said electrode further has a plated conductive layer on said surface layer.
【請求項7】 基板を形成する工程、化合物半導体層を
形成する工程、及びAu層、不純物吸収層、不純物バリ
ア層及び表面層をこの順に積層して電極を形成する工程
を含む半導体発光装置の製造方法であって、前記電極を
形成する工程において、Au層、不純物吸収層、不純物
バリア層及び表面層を成膜法によって積層した後、60
0℃以下のアロイを行うことにより電極を形成すること
を特徴とする半導体発光装置の製造方法。
7. A semiconductor light emitting device comprising: a step of forming a substrate; a step of forming a compound semiconductor layer; and a step of forming an electrode by laminating an Au layer, an impurity absorption layer, an impurity barrier layer, and a surface layer in this order. In the manufacturing method, in the step of forming the electrode, after stacking an Au layer, an impurity absorption layer, an impurity barrier layer, and a surface layer by a film forming method,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein an electrode is formed by performing alloying at 0 ° C. or lower.
【請求項8】 前記成膜法を物理学的成膜法により行う
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体発光装置の製
造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the film forming method is performed by a physical film forming method.
【請求項9】 前記物理学的成膜法を電子ビーム蒸着、
抵抗加熱蒸着又はスパッタリングにより行うことを特徴
とする請求項8に記載の半導体発光装置の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein the physical film forming method is electron beam evaporation,
The method according to claim 8, wherein the method is performed by resistance heating evaporation or sputtering.
【請求項10】 前記電極を形成する工程において、前
記表面層を形成した後、かつ前記アロイを行う前に、メ
ッキ導電層を前記表面層上に形成する工程が含まれるこ
とを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の半導体
発光装置の製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein the step of forming the electrode includes a step of forming a plating conductive layer on the surface layer after forming the surface layer and before performing the alloying. Item 10. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to any one of Items 7 to 9.
【請求項11】 前記電極のメッキ導電層を化学的成膜
法により形成することを特徴とする請求項10に記載の
半導体発光装置の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the plating conductive layer of the electrode is formed by a chemical film forming method.
【請求項12】 前記化学的成膜法を電解メッキ法、無
電解メッキ法又は金属溶射法で行うことを特徴とする請
求項11に記載の半導体発光装置の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the chemical film forming method is performed by an electrolytic plating method, an electroless plating method, or a metal spraying method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008053539A (en) * 2006-08-25 2008-03-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor optical element
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