JP3093234B2 - 放射線放出半導体デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
放射線放出半導体デバイスおよびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、下側に導電層が設けられまた上に少なくと
も第１導電形の第１クラッド層、活性層、第１導電形と
反対の第２導電形の第２クラッド層、および第２導電形
でガリウム砒素（GaAs）より成る接点層が順次に配置さ
れた第１導電形でガリウム砒素（GaAs）より成る半導体
基板を有する半導体本体を有し、この半導体本体は、そ
の表面に隣接し且つ少なくとも接点層を有し且つ上に導
電層が配されたメサストライプを有し、この導電層は、
メサストライプを越えて延在し、メサストライプの外側
で該導電層の下にある半導体層と、バリヤを形成する接
合を形成する放射線放出半導体ダイオードに関するもの
である。本発明は更に、ガリウム砒素の半導体基板上に
少なくとも第１導電形の第１クラッド層、活性層、第２
導電形の第２クラッド層および第２導電形でガリウム砒
素（GaAs）より成る接点層を順次に設け、一方フォトリ
ソグラフィとエッチングによって、少なくとも接点層を
有するメサストライプを形成し、しかる後導電層を基板
に設け、導電層を前記のメサストライプの上および外側
に設け、このメサストライプの外側で、該導電層の下に
ある半導体層と、バリヤを形成する接合を形成するよう
にした放射線放出半導体ダイオードの製造方法に関する
ものである。
も第１導電形の第１クラッド層、活性層、第１導電形と
反対の第２導電形の第２クラッド層、および第２導電形
でガリウム砒素（GaAs）より成る接点層が順次に配置さ
れた第１導電形でガリウム砒素（GaAs）より成る半導体
基板を有する半導体本体を有し、この半導体本体は、そ
の表面に隣接し且つ少なくとも接点層を有し且つ上に導
電層が配されたメサストライプを有し、この導電層は、
メサストライプを越えて延在し、メサストライプの外側
で該導電層の下にある半導体層と、バリヤを形成する接
合を形成する放射線放出半導体ダイオードに関するもの
である。本発明は更に、ガリウム砒素の半導体基板上に
少なくとも第１導電形の第１クラッド層、活性層、第２
導電形の第２クラッド層および第２導電形でガリウム砒
素（GaAs）より成る接点層を順次に設け、一方フォトリ
ソグラフィとエッチングによって、少なくとも接点層を
有するメサストライプを形成し、しかる後導電層を基板
に設け、導電層を前記のメサストライプの上および外側
に設け、このメサストライプの外側で、該導電層の下に
ある半導体層と、バリヤを形成する接合を形成するよう
にした放射線放出半導体ダイオードの製造方法に関する
ものである。
（従来の技術） このような放射線放出ダイオードは、更に詳しく云え
ばこのダイオードがレーザの形の時には、情報を書込む
プリンタや情報を読出す（例えば所謂コンパクトディス
ク（CD）やビデオロングプレー（VLP）システム）また
は書込みおよび読出す（例えばデジタル光学記録（DO
R））「光ディスク」システムのような、とりわけデー
タ処理システムの光源を構成する。更にこのようなダイ
オードが発光ダイオード（LED）の時には、オプトエレ
クトロニクスシステムに多数の用途がある。
ばこのダイオードがレーザの形の時には、情報を書込む
プリンタや情報を読出す（例えば所謂コンパクトディス
ク（CD）やビデオロングプレー（VLP）システム）また
は書込みおよび読出す（例えばデジタル光学記録（DO
R））「光ディスク」システムのような、とりわけデー
タ処理システムの光源を構成する。更にこのようなダイ
オードが発光ダイオード（LED）の時には、オプトエレ
クトロニクスシステムに多数の用途がある。
このような放射線放出ダイオードとこのような製造方
法は1979年７月５日発行の「エレクトロン・レター（El
ectron Lett.）」Vol.15,No.14,第441−442頁のM.C.Ama
nn氏の論文「ニュー・ストライプ−ジオメトリー・レー
ザ・ウイズ・シンプリファイド・ファブリケーション・
プロセス（New stripe−geometry laser with simplifi
ed fabrication process）」より既知である。この論文
には、ｎ形GaAs基板の上に、ｎ形AlGaAsクラッド層、Ga
As活性層、ｐ形AlGaAsクラッド層、およびｐ形GaAs接点
層が配置された放射線放出半導体ダイオードが記載され
ている。基板とｐ形GaAs接点層には共に導電層が設けら
れる。この放射線放出ダイオードはメサストライプを有
し、このメサストライプは少なくともGaAs接点層を有
し、この接点層はメサストライプの外側でエッチングで
除かれ、その結果、この領域では、上部導電層と第２ク
ラッド層の間にバリヤを形成する接合が形成される。こ
の放射線放出ダイオードは、メサストライプがその部分
を形成するメサ領域を有し、その中で、順方向への電流
通過によって、存するpn接合によって電磁放射線を発生
することができる。バリヤを形成する接合の存在のため
に、電流は動作中殆んどメサストライプに制限される。
法は1979年７月５日発行の「エレクトロン・レター（El
ectron Lett.）」Vol.15,No.14,第441−442頁のM.C.Ama
nn氏の論文「ニュー・ストライプ−ジオメトリー・レー
ザ・ウイズ・シンプリファイド・ファブリケーション・
プロセス（New stripe−geometry laser with simplifi
ed fabrication process）」より既知である。この論文
には、ｎ形GaAs基板の上に、ｎ形AlGaAsクラッド層、Ga
As活性層、ｐ形AlGaAsクラッド層、およびｐ形GaAs接点
層が配置された放射線放出半導体ダイオードが記載され
ている。基板とｐ形GaAs接点層には共に導電層が設けら
れる。この放射線放出ダイオードはメサストライプを有
し、このメサストライプは少なくともGaAs接点層を有
し、この接点層はメサストライプの外側でエッチングで
除かれ、その結果、この領域では、上部導電層と第２ク
ラッド層の間にバリヤを形成する接合が形成される。こ
の放射線放出ダイオードは、メサストライプがその部分
を形成するメサ領域を有し、その中で、順方向への電流
通過によって、存するpn接合によって電磁放射線を発生
することができる。バリヤを形成する接合の存在のため
に、電流は動作中殆んどメサストライプに制限される。
この既知の半導体ダイオードの欠点は、バリヤを形成
する接合の特性を例えばクラッド層の特性と無関係に調
節できないことである。したがってこの欠点は、クラッ
ド層の特性が種々の機能を果たすのに同時に最適でなけ
ればならないということに帰す。実際に、クラッド層は
幾つかの機能を果たす。すなわち、活性層、電流通過層
およびバリヤ形成体内の光子および電荷キャリヤの夫々
光学的および電気的囲い（enclosure）である。既知の
方法では、所謂インデックス・ガイド（index guidin
g）を得るためにメサストライプもクラッド層の一部を
有せねばならない場合更に別の欠点が生じる。この場合
第２クラッド層はメサストライプの外側で薄い厚さ迄エ
ッチバック（etched back）されねばならないが、この
工程の制御は極めて困難である。その上、第２クラッド
層の厚さが基板面上で一定でなければ（実際に特に大き
な基板が使用される場合は殆んどそうである）エッチン
グ処理はメサストライプの外側の第２クラッド層の厚さ
に比較的大きな広がりを生じる。その結果、異なる特性
例えばインデックス・ガイドの程度が異なる放射線放出
ダイオードができるが、これは望ましいことでない。こ
の既知の半導体ダイオードの大きな欠点は、前述したよ
うに、クラッド層の特性が種々の機能を果たすのに同時
に最適でなければならないということである。
する接合の特性を例えばクラッド層の特性と無関係に調
節できないことである。したがってこの欠点は、クラッ
ド層の特性が種々の機能を果たすのに同時に最適でなけ
ればならないということに帰す。実際に、クラッド層は
幾つかの機能を果たす。すなわち、活性層、電流通過層
およびバリヤ形成体内の光子および電荷キャリヤの夫々
光学的および電気的囲い（enclosure）である。既知の
方法では、所謂インデックス・ガイド（index guidin
g）を得るためにメサストライプもクラッド層の一部を
有せねばならない場合更に別の欠点が生じる。この場合
第２クラッド層はメサストライプの外側で薄い厚さ迄エ
ッチバック（etched back）されねばならないが、この
工程の制御は極めて困難である。その上、第２クラッド
層の厚さが基板面上で一定でなければ（実際に特に大き
な基板が使用される場合は殆んどそうである）エッチン
グ処理はメサストライプの外側の第２クラッド層の厚さ
に比較的大きな広がりを生じる。その結果、異なる特性
例えばインデックス・ガイドの程度が異なる放射線放出
ダイオードができるが、これは望ましいことでない。こ
の既知の半導体ダイオードの大きな欠点は、前述したよ
うに、クラッド層の特性が種々の機能を果たすのに同時
に最適でなければならないということである。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前述の制限を受けずまたは少くとも極く僅
かしか受けずこのため可視光線を放出しまた有効な電流
制限のような好ましい特性を有する安価なダイオードが
得られる、スペクトルの可視部分で放射線を放出する半
導体およびその製造方法を供することを主な目的とする
ものである。
かしか受けずこのため可視光線を放出しまた有効な電流
制限のような好ましい特性を有する安価なダイオードが
得られる、スペクトルの可視部分で放射線を放出する半
導体およびその製造方法を供することを主な目的とする
ものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、種々の機能を果たす付加層の存在によって
初期の目的を実現することができるという認識に基いた
ものである 本発明の特徴とするところは、冒頭に記載した種類の
放射線放出半導体ダイオードにおいて、クラッド層はイ
ンジウムアルミニウムガリウム燐（InAlGaP）またはイ
ンジウムアルミニウム燐（InAlP）を有し、活性層はイ
ンジウムガリウム燐（InGaP）または前記のクラッド層
よりも低いアルミニウム含有量を有するインジウムアル
ミニウムガリウム燐（InAlGaP）を有し、中間層が導電
層と第２クラッド層の間に配置され、この中間層は、導
電層と、互いの直接的接触によってバリヤを形成する接
合を形成し、第２導電形であり、そのバンドギャップが
第２クラッド層のバンドギャップと接点層のバンドギャ
ップの間にある半導体材料を有することにある。中間層
の特性は或る程度クラッド層の特性よりも自由に選ぶこ
とができる。この中間層はクラッド層よりも活性層から
離れており、したがって活性層に及ぼす影響は小さい、
すなわち、該中間層よりの外方拡散は活性層に非常に速
く達することはなく、その結果たとえ中間層のドーピン
グが高濃度に選ばれてもｐ−ｎ接合が活性層より遠くな
る危険は小さく保たれる。その上、導電層とバリヤを形
成するために中間層はクラッド層に対して比較的薄い厚
さしか必要とせず、その結果中間層は例えば層構造に平
行および直角な電流通路に比較的僅かな影響しか及ぼさ
ない。本発明の放射線放出半導体ダイオードの製造方法
は、半導体材料として、インジウムアルミニウムガリウ
ム燐（InAlGaP）またはインジウムアルミニウム燐（InA
lAs）をクラッド層に対し選び、インジウムガリウム燐
（InGaP）または前記のクラッド層よりも低いアルミニ
ウム含有量を有するインジウムアルミニウムガリウム燐
（InALGaP）を活性層に対し選び、第２クラッド層と接
点層の間に、そのバンドギャップが第２クラッド層のバ
ンドギャップと接点層のバンドギャップの間にある中間
層を設け、メサストライプのエッチング時にこの層でエ
ッチング処理を阻止するようにしたことを特徴とする。
接点層をエッチする場合に中間層をエッチ阻止層として
用いることができるので、メサストライプ外側の第２ク
ラッド層の厚さは、このクラッド層を設けたときの厚さ
と正確に等しくなる。その結果、特にインデックス−ガ
イド（index guided）形レーザが望まれる場合には、本
発明による工程は既知の工程にくらべてクラッド層の厚
さの相違にそれ程神経質でない。本発明の方法の重要な
付加点利点は、方法が極めて簡単であることである、す
なわち、中断されない成長工程での半導体層構造の成長
後、メサエッチングおよび両面金属化後、個々の半導体
ダイオードを基板より分離することができる。このこと
は所謂「ゲイン−ガイド（gain−guided）」形と「イン
デックス−ガイド」形のような両方のダイオードに当嵌
り、したがって両方共簡単な方法および安いコストでつ
くることができる。使用される半導体材料は、例えば約
15原子百分率のアルミニウムを含む活性層によって、非
常に低い放射波長すなわち約600nmを有するダイオード
をつくることを可能にする。
初期の目的を実現することができるという認識に基いた
ものである 本発明の特徴とするところは、冒頭に記載した種類の
放射線放出半導体ダイオードにおいて、クラッド層はイ
ンジウムアルミニウムガリウム燐（InAlGaP）またはイ
ンジウムアルミニウム燐（InAlP）を有し、活性層はイ
ンジウムガリウム燐（InGaP）または前記のクラッド層
よりも低いアルミニウム含有量を有するインジウムアル
ミニウムガリウム燐（InAlGaP）を有し、中間層が導電
層と第２クラッド層の間に配置され、この中間層は、導
電層と、互いの直接的接触によってバリヤを形成する接
合を形成し、第２導電形であり、そのバンドギャップが
第２クラッド層のバンドギャップと接点層のバンドギャ
ップの間にある半導体材料を有することにある。中間層
の特性は或る程度クラッド層の特性よりも自由に選ぶこ
とができる。この中間層はクラッド層よりも活性層から
離れており、したがって活性層に及ぼす影響は小さい、
すなわち、該中間層よりの外方拡散は活性層に非常に速
く達することはなく、その結果たとえ中間層のドーピン
グが高濃度に選ばれてもｐ−ｎ接合が活性層より遠くな
る危険は小さく保たれる。その上、導電層とバリヤを形
成するために中間層はクラッド層に対して比較的薄い厚
さしか必要とせず、その結果中間層は例えば層構造に平
行および直角な電流通路に比較的僅かな影響しか及ぼさ
ない。本発明の放射線放出半導体ダイオードの製造方法
は、半導体材料として、インジウムアルミニウムガリウ
ム燐（InAlGaP）またはインジウムアルミニウム燐（InA
lAs）をクラッド層に対し選び、インジウムガリウム燐
（InGaP）または前記のクラッド層よりも低いアルミニ
ウム含有量を有するインジウムアルミニウムガリウム燐
（InALGaP）を活性層に対し選び、第２クラッド層と接
点層の間に、そのバンドギャップが第２クラッド層のバ
ンドギャップと接点層のバンドギャップの間にある中間
層を設け、メサストライプのエッチング時にこの層でエ
ッチング処理を阻止するようにしたことを特徴とする。
接点層をエッチする場合に中間層をエッチ阻止層として
用いることができるので、メサストライプ外側の第２ク
ラッド層の厚さは、このクラッド層を設けたときの厚さ
と正確に等しくなる。その結果、特にインデックス−ガ
イド（index guided）形レーザが望まれる場合には、本
発明による工程は既知の工程にくらべてクラッド層の厚
さの相違にそれ程神経質でない。本発明の方法の重要な
付加点利点は、方法が極めて簡単であることである、す
なわち、中断されない成長工程での半導体層構造の成長
後、メサエッチングおよび両面金属化後、個々の半導体
ダイオードを基板より分離することができる。このこと
は所謂「ゲイン−ガイド（gain−guided）」形と「イン
デックス−ガイド」形のような両方のダイオードに当嵌
り、したがって両方共簡単な方法および安いコストでつ
くることができる。使用される半導体材料は、例えば約
15原子百分率のアルミニウムを含む活性層によって、非
常に低い放射波長すなわち約600nmを有するダイオード
をつくることを可能にする。
本発明の一実施態様では、中間層は、インジウムガリ
ウム燐（InGaP）またはクラッド層よりも低いアルミニ
ウム含有量を有するインジウムアルミニウムガリウム燐
（InAlGaP）を有する。In0.49Ga0.51Ｐに相当する組成
（その関係した格子常数がGaAsの格子常数に相当する組
成）はこの層により供される可能性を利用するのに非常
に適している。すなわち、このような中間層は導電層と
バリヤを形成するが、このバリヤは、電流制限領域を通
る電流を半導体ダイオードの動作電圧において実質上零
にするに足るだけ大きく、第２クラッド層（Eg＝2.3e
v）と接点層（Eg＝1.4ev）の間のギャップステップ（ga
p step）を実質的に等しい２つの部分（Eg＝1.9ev）に
分け、エッチ阻止層として極めて好適に働くことができ
る。クラッド層は一般に約20から50原子百分率のAlを含
み、一方活性層と中間層は一般に０から15原子百分率の
Alを含む。或る所定のAl含有量では、III族の元素の含
有量の和が１で且つすべての層が基板と実質的に同じ格
子常数を有するものとすれば、アルミニウム含有四元層
のInとGaの含有量は決まる。
ウム燐（InGaP）またはクラッド層よりも低いアルミニ
ウム含有量を有するインジウムアルミニウムガリウム燐
（InAlGaP）を有する。In0.49Ga0.51Ｐに相当する組成
（その関係した格子常数がGaAsの格子常数に相当する組
成）はこの層により供される可能性を利用するのに非常
に適している。すなわち、このような中間層は導電層と
バリヤを形成するが、このバリヤは、電流制限領域を通
る電流を半導体ダイオードの動作電圧において実質上零
にするに足るだけ大きく、第２クラッド層（Eg＝2.3e
v）と接点層（Eg＝1.4ev）の間のギャップステップ（ga
p step）を実質的に等しい２つの部分（Eg＝1.9ev）に
分け、エッチ阻止層として極めて好適に働くことができ
る。クラッド層は一般に約20から50原子百分率のAlを含
み、一方活性層と中間層は一般に０から15原子百分率の
Alを含む。或る所定のAl含有量では、III族の元素の含
有量の和が１で且つすべての層が基板と実質的に同じ格
子常数を有するものとすれば、アルミニウム含有四元層
のInとGaの含有量は決まる。
本発明の放射線放出ダイオードの別の実施態様では、
中間層はAlGaAsを有する。導電層は、この材料とも、バ
リヤを形成する接合を極めて好適に形成することがで
き、その結果、有効な電流制限を実現することができ
る。このような層は、各組成物の格子常数がGaAsの格子
常数に実質的に等しくその結果組成物の非常に正確な制
御が必要ないという利点を有する。若し層のAl含有量が
約40原子百分率ならばバンドギャップは約1.9evで、こ
れは前述したように好ましい値である。
中間層はAlGaAsを有する。導電層は、この材料とも、バ
リヤを形成する接合を極めて好適に形成することがで
き、その結果、有効な電流制限を実現することができ
る。このような層は、各組成物の格子常数がGaAsの格子
常数に実質的に等しくその結果組成物の非常に正確な制
御が必要ないという利点を有する。若し層のAl含有量が
約40原子百分率ならばバンドギャップは約1.9evで、こ
れは前述したように好ましい値である。
本発明の放射線放出ダイオードの別の実施態様では、
中間層は５・1017から４・1018at/cm3のドーピングを有
し、第２クラッド層は１・1017から５・1017at/cm3のド
ーピングを有する。これ等のドーピングは非常に好適な
ことがわかった。中間層の高いドーピングは電流−電圧
特性に有利に働く。第２クラッド層の低いドーピング
は、特にこの第２クラッド層が一般に比較的速く拡散す
るｐ形ドーパントを含む場合、層の成長の間の拡散によ
ってpn接合が活性領域より余り遠くに移されるのを阻止
する。
中間層は５・1017から４・1018at/cm3のドーピングを有
し、第２クラッド層は１・1017から５・1017at/cm3のド
ーピングを有する。これ等のドーピングは非常に好適な
ことがわかった。中間層の高いドーピングは電流−電圧
特性に有利に働く。第２クラッド層の低いドーピング
は、特にこの第２クラッド層が一般に比較的速く拡散す
るｐ形ドーパントを含む場合、層の成長の間の拡散によ
ってpn接合が活性領域より余り遠くに移されるのを阻止
する。
本発明の放射線放出ダイオードの別の実施態様では、
中間層は、ドーピングが第２クラッド層の側で高く接点
層の側で低いようなドーピングの勾配を有する。その結
果、中間層の最適な効果が可能になる、すなわち、一方
においては、低いドーピングは中間層と導電層間のバリ
ヤの形成を有利に運び、この結果電流制限が改良され、
他方においては、高いドーピングは電流−電圧特性を有
利にする。
中間層は、ドーピングが第２クラッド層の側で高く接点
層の側で低いようなドーピングの勾配を有する。その結
果、中間層の最適な効果が可能になる、すなわち、一方
においては、低いドーピングは中間層と導電層間のバリ
ヤの形成を有利に運び、この結果電流制限が改良され、
他方においては、高いドーピングは電流−電圧特性を有
利にする。
本発明の放射線放出ダイオードの別の実施態様では、
中間層は、第２クラッド層の側で高く接点層側では低い
ような組成の勾配を有する。やはりその結果として中間
層の最適な効果が可能になる、すなわち、一方におい
て、導電層の側の低いバンドギャップは中間層と導電層
間の大きなバリヤの形成を有利に運び、その結果電流制
限の効果が改良され、他方においては、バンドギャップ
の勾配は電流−電圧特性を有利にする。
中間層は、第２クラッド層の側で高く接点層側では低い
ような組成の勾配を有する。やはりその結果として中間
層の最適な効果が可能になる、すなわち、一方におい
て、導電層の側の低いバンドギャップは中間層と導電層
間の大きなバリヤの形成を有利に運び、その結果電流制
限の効果が改良され、他方においては、バンドギャップ
の勾配は電流−電圧特性を有利にする。
本発明の放射線放出ダイオードの別の実施態様では、
中間層は200Åと2000Åの間にある厚さを有する。上限
は、中間層の望ましくない電流の広がりの発生（更に詳
しく云えば中間層が比較的低い抵抗を有すれば）によっ
て決まり、一方下限は、所望される電流−電圧特性によ
って決まる。実際には、約800Åの厚さを用いるのが好
ましい。
中間層は200Åと2000Åの間にある厚さを有する。上限
は、中間層の望ましくない電流の広がりの発生（更に詳
しく云えば中間層が比較的低い抵抗を有すれば）によっ
て決まり、一方下限は、所望される電流−電圧特性によ
って決まる。実際には、約800Åの厚さを用いるのが好
ましい。
本発明の放射線放出ダイオードの別の実施態様では、
導電層は金属pt,CrまたはTiの１つまたはそれ以上を含
む。これ等の金属は、特に中間層がｐ形の場合に十分な
高さ（寸法）のショットキーバリヤを得るのに非常に好
適なことがわかった。
導電層は金属pt,CrまたはTiの１つまたはそれ以上を含
む。これ等の金属は、特に中間層がｐ形の場合に十分な
高さ（寸法）のショットキーバリヤを得るのに非常に好
適なことがわかった。
本発明の放射線放出半導体ダイオードの別の実施態様
では、半導体本体は、メサストライプの範囲内で、中間
層と接点層の間に、第３クラッド層と該クラッド層の上
に配置された別の中間層とを有し、この別の中間層のバ
ンドギャップの値は、第３クラッド層のバンドギャップ
と接点層のバンドギャップの値の間にある。この結果、
ダイオードがレーザダイオードとして構成されていれ
ば、すなわち２つの鏡面間のストライプ領域が共振空洞
を形成しまた電流の強さがコヒーレントな電磁放射線を
発生するのに十分ならば、インデックス−ガイド形レー
ザの製造の可能性が得られる。この場合第２クラッド層
は、発生された放射線がメサストライプ外側で該ストラ
イプ内側と異なる屈折率を受けるようにかなり薄く（例
えば0.2μｍ）つくられ、そのため放射線に対する実効
屈折率の段が生じる。第２と第３クラッド層は殆んど同
じバンドギャップを有するので、この場合中間層がバン
ドギャップステップを２つまたはそれ以下の等しい部分
に分けることは必要ない。第３クラッド層は、メサスト
ライプの範囲内に放射線の有効囲いを得る役をし、一方
別の中間層は、好ましい電流−電圧特性の目的で第３ク
ラッド層と接点層間のバンドギャップを２つの略々等し
い部分に分ける役をするだけである。この実施態様に関
連して、本発明の方法の一実施態様では、第２クラッド
層と接点層の間に第３クラッド層と別の中間層とを設け
る工程と、メサストライプを中間層迄形成する工程とを
有する。このようにして、同時に小さな電流広がりとい
う利点を有するインデックス−ガイド形ダイオードが得
られる。この製造方法は、前の実施態様によるダイオー
ドの製造方法と実質的に等しい。
では、半導体本体は、メサストライプの範囲内で、中間
層と接点層の間に、第３クラッド層と該クラッド層の上
に配置された別の中間層とを有し、この別の中間層のバ
ンドギャップの値は、第３クラッド層のバンドギャップ
と接点層のバンドギャップの値の間にある。この結果、
ダイオードがレーザダイオードとして構成されていれ
ば、すなわち２つの鏡面間のストライプ領域が共振空洞
を形成しまた電流の強さがコヒーレントな電磁放射線を
発生するのに十分ならば、インデックス−ガイド形レー
ザの製造の可能性が得られる。この場合第２クラッド層
は、発生された放射線がメサストライプ外側で該ストラ
イプ内側と異なる屈折率を受けるようにかなり薄く（例
えば0.2μｍ）つくられ、そのため放射線に対する実効
屈折率の段が生じる。第２と第３クラッド層は殆んど同
じバンドギャップを有するので、この場合中間層がバン
ドギャップステップを２つまたはそれ以下の等しい部分
に分けることは必要ない。第３クラッド層は、メサスト
ライプの範囲内に放射線の有効囲いを得る役をし、一方
別の中間層は、好ましい電流−電圧特性の目的で第３ク
ラッド層と接点層間のバンドギャップを２つの略々等し
い部分に分ける役をするだけである。この実施態様に関
連して、本発明の方法の一実施態様では、第２クラッド
層と接点層の間に第３クラッド層と別の中間層とを設け
る工程と、メサストライプを中間層迄形成する工程とを
有する。このようにして、同時に小さな電流広がりとい
う利点を有するインデックス−ガイド形ダイオードが得
られる。この製造方法は、前の実施態様によるダイオー
ドの製造方法と実質的に等しい。
（実施例） 以下に本発明を添付の図面を参照して実施例で説明す
る。
る。
図面は略図的なもので寸法比通りのものではなく、特
に厚さ方向の寸法は見易いように誇張してある。各図面
において対応する部分は同じ符号で示してある。同一導
電形の半導体領域は同じ方向の斜影で表わしてある。
に厚さ方向の寸法は見易いように誇張してある。各図面
において対応する部分は同じ符号で示してある。同一導
電形の半導体領域は同じ方向の斜影で表わしてある。
第１図は本発明の放射線放出半導体ダイオードの第１
実施例の断面図を示す。この半導体ダイオードは第１導
電形、この場合にはｎ形の基板１を有し、この基板は、
導電層８をそなえまたこの実施例では単結晶ガリウム砒
素より成る。前記の基板上には半導体層構造が設けら
れ、この半導体層構造は、とりわけ、同じすなわちこの
場合にはｎ形のバッファ層を有する。この構造の上に
は、ｎ形の第１クラッド層２、活性層３、および反対
の、したがってこの場合にはｐ形の第２クラッド層４が
順次に設けられている。この構造の上には、メサストラ
イプ12の範囲内に、反対の、したがってこの場合にｐ形
の第３クラッド層９、反対の、したがってこの場合には
ｐ形の別の中間層10、およびやはり反対の、したがって
この場合にはｐ形の接点層６が配される。このメサスト
ライプの上には導電層７が設けられ、この導電層は、メ
サストライプ12の外側の下にある層と共に、バリヤを形
成する接合を形成する。その結果、半導体本体内に２つ
のストライプ領域14と15が形成され、導電層７と８が電
流回路内に含まれても所定の電圧以下ではこれ等の領域
を通って電流が全くまたは事実上流れない。半導体本体
内には前記のメサストライプ12が一部を成すストライプ
領域13が配設され、このメサストライプ内には、順方向
の十分大きな電流の強さによって電磁放射線の放出を生
じる。導電層７は接点層６と良好な電気接触を形成する
ので、領域13は電流に対する好ましい通路を構成する。
この実施例では、放射線放出半導体ダイオードは、ダイ
オードレーザすなわちインデックス−ガイド形のダイオ
ードレーザを構成する。このことは、十分に大きな電流
の強さでは放出はコヒーレントであることを意味する。
ダイオードレーザとしての構造と関連して、メサストラ
イプ12は２つの鏡面によって縦方向に直角に制限され、
これ等の鏡面は、図の平面内にあって半導体本体を形成
する結晶の劈開と一致する。その結果、発生された電圧
に対する共振空洞が活性層３のストライプ領域13内に形
成される。本発明によれば、中間層５が導電層７と第２
クラッド層４の間に位置し、この中間層は、導電層７
と、バリヤを形成する接合を形成し、第２導電形したが
ってこの場合にはｐ形であり、第２クラッド層のバンド
ギャップと接点層６のバンドギャップの間にあるバンド
ギャップを有する半導体材料を有する。この中間層５の
特性は多かれ少なかれ第２クラッド層４の特性と無関係
で、本発明に従って多くの利点が得られるように選ばれ
る。次の表より明らかなように、第２クラッド層４は、
残りのクラッド層と同様に、インジウムアルミニウムガ
リウム燐を有し、接点層６はガリウム砒素を有する。こ
の実施例では、中間層５はインジウムガリウム燐を有
し、そのバンドギャップは第２クラッド層４のバンドギ
ャップと接点層６のバンドギャップの間にある。その結
果、この中間層５は、メサストライプ12が形成される時
エッチ阻止層として働くことができる。更に、中間層５
のこの組成によって、導電層７と中間層５とは、これ等
の層が互に隣接する領域においてバリヤを構成する接合
を形成し、このバリヤは、この実施例においては略々2.
5Vである半導体ダイオードの動作電圧において極めて好
ましい電流阻止特性を生ずる。更に、やはり次の表より
明らかなように、この実施例では１・1018at/cm3である
中間層のドーピングは、メサストライプ12内において第
３クラッド層９から第２クラッド層４への良好な電流通
過が可能であるように選ばれる。この実施例では、次の
組成、ドーピングおよび厚さが種々の半導体層に対して
用いられる。
実施例の断面図を示す。この半導体ダイオードは第１導
電形、この場合にはｎ形の基板１を有し、この基板は、
導電層８をそなえまたこの実施例では単結晶ガリウム砒
素より成る。前記の基板上には半導体層構造が設けら
れ、この半導体層構造は、とりわけ、同じすなわちこの
場合にはｎ形のバッファ層を有する。この構造の上に
は、ｎ形の第１クラッド層２、活性層３、および反対
の、したがってこの場合にはｐ形の第２クラッド層４が
順次に設けられている。この構造の上には、メサストラ
イプ12の範囲内に、反対の、したがってこの場合にｐ形
の第３クラッド層９、反対の、したがってこの場合には
ｐ形の別の中間層10、およびやはり反対の、したがって
この場合にはｐ形の接点層６が配される。このメサスト
ライプの上には導電層７が設けられ、この導電層は、メ
サストライプ12の外側の下にある層と共に、バリヤを形
成する接合を形成する。その結果、半導体本体内に２つ
のストライプ領域14と15が形成され、導電層７と８が電
流回路内に含まれても所定の電圧以下ではこれ等の領域
を通って電流が全くまたは事実上流れない。半導体本体
内には前記のメサストライプ12が一部を成すストライプ
領域13が配設され、このメサストライプ内には、順方向
の十分大きな電流の強さによって電磁放射線の放出を生
じる。導電層７は接点層６と良好な電気接触を形成する
ので、領域13は電流に対する好ましい通路を構成する。
この実施例では、放射線放出半導体ダイオードは、ダイ
オードレーザすなわちインデックス−ガイド形のダイオ
ードレーザを構成する。このことは、十分に大きな電流
の強さでは放出はコヒーレントであることを意味する。
ダイオードレーザとしての構造と関連して、メサストラ
イプ12は２つの鏡面によって縦方向に直角に制限され、
これ等の鏡面は、図の平面内にあって半導体本体を形成
する結晶の劈開と一致する。その結果、発生された電圧
に対する共振空洞が活性層３のストライプ領域13内に形
成される。本発明によれば、中間層５が導電層７と第２
クラッド層４の間に位置し、この中間層は、導電層７
と、バリヤを形成する接合を形成し、第２導電形したが
ってこの場合にはｐ形であり、第２クラッド層のバンド
ギャップと接点層６のバンドギャップの間にあるバンド
ギャップを有する半導体材料を有する。この中間層５の
特性は多かれ少なかれ第２クラッド層４の特性と無関係
で、本発明に従って多くの利点が得られるように選ばれ
る。次の表より明らかなように、第２クラッド層４は、
残りのクラッド層と同様に、インジウムアルミニウムガ
リウム燐を有し、接点層６はガリウム砒素を有する。こ
の実施例では、中間層５はインジウムガリウム燐を有
し、そのバンドギャップは第２クラッド層４のバンドギ
ャップと接点層６のバンドギャップの間にある。その結
果、この中間層５は、メサストライプ12が形成される時
エッチ阻止層として働くことができる。更に、中間層５
のこの組成によって、導電層７と中間層５とは、これ等
の層が互に隣接する領域においてバリヤを構成する接合
を形成し、このバリヤは、この実施例においては略々2.
5Vである半導体ダイオードの動作電圧において極めて好
ましい電流阻止特性を生ずる。更に、やはり次の表より
明らかなように、この実施例では１・1018at/cm3である
中間層のドーピングは、メサストライプ12内において第
３クラッド層９から第２クラッド層４への良好な電流通
過が可能であるように選ばれる。この実施例では、次の
組成、ドーピングおよび厚さが種々の半導体層に対して
用いられる。
この半導体ダイオードで放出される放射線は約680nm
の波長を有する。基板１の導電層８はこの実施例では約
1000Åの厚さを有する金−ゲルマニウム−ニッケルであ
る。導電層７はこの実施例では夫々約1000、約500およ
び約2500Åの厚さを有するプラチナ、金およびタンタル
層である。
の波長を有する。基板１の導電層８はこの実施例では約
1000Åの厚さを有する金−ゲルマニウム−ニッケルであ
る。導電層７はこの実施例では夫々約1000、約500およ
び約2500Åの厚さを有するプラチナ、金およびタンタル
層である。
以上説明した放射線放出ダイオードは、本発明によれ
ば次のようにして（第４図および５図参照）つくられ
る。出発材料は、２・1018at/cm3のドーピング濃度と例
えば350μｍの厚さを有する単結晶ｎ形ガリウム砒素の
基板１である。（001）の配向に対して最大でも６゜の
配向の狂いを有するのが好ましい表面が、研磨されてエ
ッチされた後、この表面上に、例えば有機金属気相エピ
タキシー法（OMVPE:Organo−Metallic Vapour Phase Ep
itaxy）により、気相から、約２・1018at/cm3のドーピ
ング濃度を有するｎ形GaAsの0.5μｍ厚の層11、約２・1
018at/cm3のドーピング濃度を有するｎ形In0.5Al0.30Ga
0.20Ｐの0.8μｍ厚の層２、In0.49Ga0.51Ｐの0.08μｍ
厚の層３、約４・1017at/cm3のドーピング濃度を有する
ｐ形In0.5AL0.30Ga0.20Ｐの0.2μｍ厚の層４、１・1018
at/cm3のドーピング濃度を有するｐ形In0.49Ga0.51Ｐの
0.08μｍ厚の層５、４・1017at/cm3のドーピング濃度を
有するｐ形In0.50Al0.30Ga0.20Ｐの0.7μｍ厚の層９、
約１・1018at/cm3のドーピング濃度を有するｐ形In0.49
Ga0.51Ｐの0.08μｍ厚の層10、および、約１・1018at/c
m3のドーピング濃度を有するｐ形GaAsの0.5μｍ厚の層
６が次々と成長される。このようにしてつくられた構造
の略図的な断面図が第４図に示されている。この多層構
造は液相エピタキシー法（LPE:Liquid Phase Epitaxy）
のようなここで用いられたのと別の成長技術によって成
長させることもでき、この場合、実用上の理由でこの材
料系におけるこの技術の使用は余り明白ではないが、基
板１は実質上（001）配向であるのが好ましい。このこ
とは所謂気相エピタキシー（VPE:Vapour Phase Epitax
y）技術による気相よりの成長にも当嵌る。より明白な
代りの成長技術は、この材料系に対して所謂分子線エピ
タキシー（MBE:Molecular Beam Epitaxy）である。けれ
ども、ここで選ばれた以外の材料系に対しては、前記の
LPEおよびVPE技術は特に適当であろう。ここで用いられ
たOMVPE技術の詳細については「ジャーナル・オブ・ア
プライド・フィジックス（Journal of Applied Physic
s）」58（1985）,31のM.J.Loudwise氏の論文「メタル−
オルガニック・ヴェイパー・デポジション・オブ・III
−Ｖセミコンダクターズ（metal−Organic Vapour Depo
sition of III−V Semiconductors）」が参考になるで
あろう。このようにして得られた半導体層構造が成長装
置より取出されて通常のように清浄された後、メサスト
ライプ12がリソグラフィ技術および通常使用されるエッ
チヤントによってエッチされる（第５図参照）。先づ、
2:1:50の比のNH3,H2O2およびH2Oより成りその室温での
エッチング速度が約0.7μm/時であるエッチヤントによ
ってGaAs接点層６が除かれ、In0.49Ga0.51Ｐ層10が、濃
硫酸より成りその室温でのエッチング速度が約350Å／
分のエッチヤントによって除かれる。次いで、In0.50Al
0.30Ga0.20Ｐ層が、濃燐酸より成り60℃でのエッチング
速度が約0.7μm/分であるエッチヤントによって選択的
にエッチされる。下にあるIn0.50Ga0.50Ｐ中間層５はこ
の場合エッチ阻止層として働く。このようにして得られ
た構造が再び通常の方法で清浄された後、約1000Åの厚
さを有する例えば金−ゲルマニウム−ニッケルより成る
導電層８が例えばスパッタリングによって基板１上に設
けられる（第１図参照）。最後に、例えばその厚さが夫
々約1000Å、約500Åおよび2500Åである白金層、タン
タル層および金層より成る導電層７が例えば同じ技法に
よって構造の上側に設けられる。基板を通常のようにし
て劈開した後、個々の放射線放出半導体ダイオード（こ
の場合にはインデックス−ガイド形のダイオードレー
ザ）が完成準備状態にある。
ば次のようにして（第４図および５図参照）つくられ
る。出発材料は、２・1018at/cm3のドーピング濃度と例
えば350μｍの厚さを有する単結晶ｎ形ガリウム砒素の
基板１である。（001）の配向に対して最大でも６゜の
配向の狂いを有するのが好ましい表面が、研磨されてエ
ッチされた後、この表面上に、例えば有機金属気相エピ
タキシー法（OMVPE:Organo−Metallic Vapour Phase Ep
itaxy）により、気相から、約２・1018at/cm3のドーピ
ング濃度を有するｎ形GaAsの0.5μｍ厚の層11、約２・1
018at/cm3のドーピング濃度を有するｎ形In0.5Al0.30Ga
0.20Ｐの0.8μｍ厚の層２、In0.49Ga0.51Ｐの0.08μｍ
厚の層３、約４・1017at/cm3のドーピング濃度を有する
ｐ形In0.5AL0.30Ga0.20Ｐの0.2μｍ厚の層４、１・1018
at/cm3のドーピング濃度を有するｐ形In0.49Ga0.51Ｐの
0.08μｍ厚の層５、４・1017at/cm3のドーピング濃度を
有するｐ形In0.50Al0.30Ga0.20Ｐの0.7μｍ厚の層９、
約１・1018at/cm3のドーピング濃度を有するｐ形In0.49
Ga0.51Ｐの0.08μｍ厚の層10、および、約１・1018at/c
m3のドーピング濃度を有するｐ形GaAsの0.5μｍ厚の層
６が次々と成長される。このようにしてつくられた構造
の略図的な断面図が第４図に示されている。この多層構
造は液相エピタキシー法（LPE:Liquid Phase Epitaxy）
のようなここで用いられたのと別の成長技術によって成
長させることもでき、この場合、実用上の理由でこの材
料系におけるこの技術の使用は余り明白ではないが、基
板１は実質上（001）配向であるのが好ましい。このこ
とは所謂気相エピタキシー（VPE:Vapour Phase Epitax
y）技術による気相よりの成長にも当嵌る。より明白な
代りの成長技術は、この材料系に対して所謂分子線エピ
タキシー（MBE:Molecular Beam Epitaxy）である。けれ
ども、ここで選ばれた以外の材料系に対しては、前記の
LPEおよびVPE技術は特に適当であろう。ここで用いられ
たOMVPE技術の詳細については「ジャーナル・オブ・ア
プライド・フィジックス（Journal of Applied Physic
s）」58（1985）,31のM.J.Loudwise氏の論文「メタル−
オルガニック・ヴェイパー・デポジション・オブ・III
−Ｖセミコンダクターズ（metal−Organic Vapour Depo
sition of III−V Semiconductors）」が参考になるで
あろう。このようにして得られた半導体層構造が成長装
置より取出されて通常のように清浄された後、メサスト
ライプ12がリソグラフィ技術および通常使用されるエッ
チヤントによってエッチされる（第５図参照）。先づ、
2:1:50の比のNH3,H2O2およびH2Oより成りその室温での
エッチング速度が約0.7μm/時であるエッチヤントによ
ってGaAs接点層６が除かれ、In0.49Ga0.51Ｐ層10が、濃
硫酸より成りその室温でのエッチング速度が約350Å／
分のエッチヤントによって除かれる。次いで、In0.50Al
0.30Ga0.20Ｐ層が、濃燐酸より成り60℃でのエッチング
速度が約0.7μm/分であるエッチヤントによって選択的
にエッチされる。下にあるIn0.50Ga0.50Ｐ中間層５はこ
の場合エッチ阻止層として働く。このようにして得られ
た構造が再び通常の方法で清浄された後、約1000Åの厚
さを有する例えば金−ゲルマニウム−ニッケルより成る
導電層８が例えばスパッタリングによって基板１上に設
けられる（第１図参照）。最後に、例えばその厚さが夫
々約1000Å、約500Åおよび2500Åである白金層、タン
タル層および金層より成る導電層７が例えば同じ技法に
よって構造の上側に設けられる。基板を通常のようにし
て劈開した後、個々の放射線放出半導体ダイオード（こ
の場合にはインデックス−ガイド形のダイオードレー
ザ）が完成準備状態にある。
この場合半導体レーザはここに挙げた以外の組成も有
することができることに留意され度い。これはとりわけ
発生される放射線の所望の波長に依存する。その上、囲
いしたがってインデックス−ガイド（特に第２クラッド
層に関して）の程度に影響を及ぼすために、クラッド層
の特にアルミニウム成分を変えることができる。中間層
の組成とドーピング濃度も、該層の異なる作用に対する
最適の同調を得るために変えることができる。例えば、
この層は、バリヤの形成ができる限り有効に好適な電流
−電圧特性と組合せられることができるように両方の量
に勾配を有することができる。別の中間層10の組成とド
ーピングは、ダイオードレーザに対してできる限り好ま
しい電流−電圧特性が得られるように選ぶことができ
る。この目的に対しては、第３クラッド層と接点層の間
のバンドギャップ内の比較的大きなステップがこの別の
中間層によって２つの事実上等しいステップに分けられ
るように組成を選ぶのが望ましい。
することができることに留意され度い。これはとりわけ
発生される放射線の所望の波長に依存する。その上、囲
いしたがってインデックス−ガイド（特に第２クラッド
層に関して）の程度に影響を及ぼすために、クラッド層
の特にアルミニウム成分を変えることができる。中間層
の組成とドーピング濃度も、該層の異なる作用に対する
最適の同調を得るために変えることができる。例えば、
この層は、バリヤの形成ができる限り有効に好適な電流
−電圧特性と組合せられることができるように両方の量
に勾配を有することができる。別の中間層10の組成とド
ーピングは、ダイオードレーザに対してできる限り好ま
しい電流−電圧特性が得られるように選ぶことができ
る。この目的に対しては、第３クラッド層と接点層の間
のバンドギャップ内の比較的大きなステップがこの別の
中間層によって２つの事実上等しいステップに分けられ
るように組成を選ぶのが望ましい。
第２図は本発明の放射線放出ダイオードの第２実施例
を断面図で示す。この実施例では、半導体ダイオード
は、２つの層すなわち第３クラッド層９と別の中間層10
が省かれている以外は前の実施例と同じ層を有する。残
りの層の組成、厚さおよびドーピングは、次の表より明
らかなように１つを除いては前の実施例と同じである。
を断面図で示す。この実施例では、半導体ダイオード
は、２つの層すなわち第３クラッド層９と別の中間層10
が省かれている以外は前の実施例と同じ層を有する。残
りの層の組成、厚さおよびドーピングは、次の表より明
らかなように１つを除いては前の実施例と同じである。
この実施例の放射線放出半導体ダイオードはやはりダ
イオードレーザと同様に構成されているが、この場合は
ゲイン−ガイド形である。この目的で、第２クラッド層
４の厚さと組成は第１クラッド層２と実質的に同じであ
る。この場合にもやはり、本発明に従って、導電層７と
下にある層（この実施例では第２クラッド層４）の間に
中間層５が介在し、この中間層は、導電層７と、バリヤ
を構成する接合を形成し、第２導電形したがってこの場
合にはｐ形であり、第２クラッド層４と接点層６のバン
ドギャップと異なるバンドギャップを有する半導体材料
より成る。この中間層５の特性は多かれ少なかれ第２ク
ラッド層４の特性と無関係で、本発明により多くの利点
が得られるように選ばれる。前記の表より明らかなよう
に、第２クラッド層４は、残りのクラッド層と同様に，
インジウムアルミニウムガリウム燐を有し、接点層６は
ガリウム砒素を有する。この実施例では中間層５はイン
ジウムガリウム燐を有し、そのバンドギャップは第２ク
ラッド層および接点層６のバンドギャップよりずれてい
る。その結果、中間層５は、メサストライプ12の形成中
エッチ阻止層として働くことができる。更に、中間層５
のこの組成によって、導電層７と中間層５とは、これ等
層が互に隣接する領域において、この実施例では2.5Vで
ある半導体ダイオードの動作電圧において極めて好まし
い電流阻止特性を有するバリヤを構成する。更に、やは
り前記の表より明らかなように、この実施例では１・10
18at/cm3である中間層５のドーピングは、メサストライ
プ12内で第３クラッド層９から第２クラッド層４への良
好な電流通路が可能であるように選ばれる。メサストラ
イプ12の幅はこの実施例では約７μｍである。この半導
体ダイオードで放出される放射線は約680nmの波長を有
する。半導体層の組成に関して前に述べたことはこの実
施例にも当嵌る。この実施例の放射線放出半導体ダイオ
ードレーザの製造は実質的に前の実施例の製造と同様に
行われる。
イオードレーザと同様に構成されているが、この場合は
ゲイン−ガイド形である。この目的で、第２クラッド層
４の厚さと組成は第１クラッド層２と実質的に同じであ
る。この場合にもやはり、本発明に従って、導電層７と
下にある層（この実施例では第２クラッド層４）の間に
中間層５が介在し、この中間層は、導電層７と、バリヤ
を構成する接合を形成し、第２導電形したがってこの場
合にはｐ形であり、第２クラッド層４と接点層６のバン
ドギャップと異なるバンドギャップを有する半導体材料
より成る。この中間層５の特性は多かれ少なかれ第２ク
ラッド層４の特性と無関係で、本発明により多くの利点
が得られるように選ばれる。前記の表より明らかなよう
に、第２クラッド層４は、残りのクラッド層と同様に，
インジウムアルミニウムガリウム燐を有し、接点層６は
ガリウム砒素を有する。この実施例では中間層５はイン
ジウムガリウム燐を有し、そのバンドギャップは第２ク
ラッド層および接点層６のバンドギャップよりずれてい
る。その結果、中間層５は、メサストライプ12の形成中
エッチ阻止層として働くことができる。更に、中間層５
のこの組成によって、導電層７と中間層５とは、これ等
層が互に隣接する領域において、この実施例では2.5Vで
ある半導体ダイオードの動作電圧において極めて好まし
い電流阻止特性を有するバリヤを構成する。更に、やは
り前記の表より明らかなように、この実施例では１・10
18at/cm3である中間層５のドーピングは、メサストライ
プ12内で第３クラッド層９から第２クラッド層４への良
好な電流通路が可能であるように選ばれる。メサストラ
イプ12の幅はこの実施例では約７μｍである。この半導
体ダイオードで放出される放射線は約680nmの波長を有
する。半導体層の組成に関して前に述べたことはこの実
施例にも当嵌る。この実施例の放射線放出半導体ダイオ
ードレーザの製造は実質的に前の実施例の製造と同様に
行われる。
第３図は、第２図の半導体ダイオードレーザの電流−
電圧特性と、比較のために接点層６が全くない匹敵する
ダイオードの電流−電圧特性とを示す。両ダイオードの
寸法は略々300×300μm2である。例えば2.5Vの順電圧に
おいて、メサストライプが約８μｍの幅を有する本発明
の半導体レーザでは約80mAの電流が流れ、接点層が全く
ない半導体レーザでは0.6mAの電流しか流れない。この
比較よりわかるように、このようにして、電流がメサス
トライプに極めて有効に制限されることのできるように
した、低コストでつくることのできるゲイン−ガイド形
の非常に簡単な半導体ダイオードレーザを得ることがで
きる。
電圧特性と、比較のために接点層６が全くない匹敵する
ダイオードの電流−電圧特性とを示す。両ダイオードの
寸法は略々300×300μm2である。例えば2.5Vの順電圧に
おいて、メサストライプが約８μｍの幅を有する本発明
の半導体レーザでは約80mAの電流が流れ、接点層が全く
ない半導体レーザでは0.6mAの電流しか流れない。この
比較よりわかるように、このようにして、電流がメサス
トライプに極めて有効に制限されることのできるように
した、低コストでつくることのできるゲイン−ガイド形
の非常に簡単な半導体ダイオードレーザを得ることがで
きる。
この実施例の他の変形も可能である。例えば、中間層
５はAlGaAsより成ることができる。約40％のアルミニウ
ム含有量において、非常に有効なバリヤが導電層７と形
成され、GaAs接点層６は申し分なく選択的にエッチされ
ることができ、第２クラッド層４と接点層６の間のバン
ドギャップステップは実質上相等しい２つのステップに
分けられ、その結果優れた電流−電圧特性が得られる。
５はAlGaAsより成ることができる。約40％のアルミニウ
ム含有量において、非常に有効なバリヤが導電層７と形
成され、GaAs接点層６は申し分なく選択的にエッチされ
ることができ、第２クラッド層４と接点層６の間のバン
ドギャップステップは実質上相等しい２つのステップに
分けられ、その結果優れた電流−電圧特性が得られる。
本発明の要旨を逸脱しない範囲において数多くの改変
が当業者にとっては可能なので、本発明は以上述べた実
施例に限定されるものではない。例えば、以上の実施例
において挙げられた半導体材料または半導体材料組成以
外に選ばれた他の半導体材料または半導体材料組成を用
いることができる。
が当業者にとっては可能なので、本発明は以上述べた実
施例に限定されるものではない。例えば、以上の実施例
において挙げられた半導体材料または半導体材料組成以
外に選ばれた他の半導体材料または半導体材料組成を用
いることができる。
導電形もすべて（同時に）反対の導電形に代えること
もできる。更に、用途に応じて、本発明による放射線放
出半導体ダイオードの発光ダイオード構造またはレーザ
構造を選択することができる。レーザ構造内で、本発明
を有利に利用することのできるゲイン−ガイド構造およ
びインデックス−ガイド構造の何れも選ぶことができ
る。最後に、半導体層および導電層を設ける実施例に用
いられた方法は半導体を造る材料系に部分的に依存し、
ここに述べた技法と別の技法に代えることもできる。例
えばMOCVDの代りにLPE,VPEまたはMBEを用いることもで
き、一方スパッタリングの代りに例えば蒸着法を用いる
こともできる。
もできる。更に、用途に応じて、本発明による放射線放
出半導体ダイオードの発光ダイオード構造またはレーザ
構造を選択することができる。レーザ構造内で、本発明
を有利に利用することのできるゲイン−ガイド構造およ
びインデックス−ガイド構造の何れも選ぶことができ
る。最後に、半導体層および導電層を設ける実施例に用
いられた方法は半導体を造る材料系に部分的に依存し、
ここに述べた技法と別の技法に代えることもできる。例
えばMOCVDの代りにLPE,VPEまたはMBEを用いることもで
き、一方スパッタリングの代りに例えば蒸着法を用いる
こともできる。
第１図は本発明の放射線放出半導体ダイオードの第１実
施例の断面図 第２図は本発明の放射線放出半導体ダイオードの第２実
施例の断面図 第３図は第１図の半導体ダイオードの電流−電圧特性と
比較のための接点層が全くない匹適する半導体ダイオー
ドの電流−電圧特性とを示すグラフ 第４図と第５図は夫々第１図の放射線放出半導体ダイオ
ードの相次ぐ製造工程時における状態を示す断面図であ
る。 １……基板、２……第１クラッド層 ３……活性層、４……第２クラッド層 5,10……中間層、６……接点層 7,8……導電層、９……第３クラッド層 11……半導体層構造、12……メサストライプ 13……ストライプ領域
施例の断面図 第２図は本発明の放射線放出半導体ダイオードの第２実
施例の断面図 第３図は第１図の半導体ダイオードの電流−電圧特性と
比較のための接点層が全くない匹適する半導体ダイオー
ドの電流−電圧特性とを示すグラフ 第４図と第５図は夫々第１図の放射線放出半導体ダイオ
ードの相次ぐ製造工程時における状態を示す断面図であ
る。 １……基板、２……第１クラッド層 ３……活性層、４……第２クラッド層 5,10……中間層、６……接点層 7,8……導電層、９……第３クラッド層 11……半導体層構造、12……メサストライプ 13……ストライプ領域
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−200784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229389（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−220488（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−281384（ＪＰ，Ａ) 昭和60年度電子情報通信学会半導体、 材料部門全国大会 Ｓ１−10 ｐ．１− 284〜５ 1988年（昭和63年）春季第35回応用物 理学関係連合講演会予稿集第３分冊 31 ａ−ＺＰ−９ ｐ．906 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (11)
- 【請求項１】ガリウム砒素（GaAs）による第１導電型の
半導体基板を有する半導体本体を有する放射線放出半導
体ダイオードであって、前記半導体基板の下側には導電
層が設けられ、前記半導体基板上には、順に、前記第１
導電型の第１クラッド層と、活性層と、前記第１導電型
とは反対の第２導電型の第２クラッド層と、ガリウム砒
素（GaAs）による前記第２導電型の接点層とが少なくと
も配され、前記半導体本体は、その表面に隣接するメサ
ストライプを有し、このメサストライプは、少なくとも
前記接点層を有し、前記メサストライプ上に導電層が配
され、この導電層は、前記メサストライプを超えて延在
しかつ当該メサストライプの外側において当該導電層の
下にある半導体層とともにバリヤ形成接合を形成する、
放射線放出半導体ダイオードにおいて、 前記各クラッド層は、インジウムアルミニウムガリウム
燐（InAlGaP）又はインジウムアルミニウム燐（InAlP）
を有し、 前記活性層は、インジウムガリウム燐（InGaP）又は前
記クラッド層よりも少ないアルミニウム含有量を有する
インジウムアルミニウムガリウム燐（InAlGaP）を有
し、 前記導電層と前記第２クラッド層との間に、半導体材料
を有する中間層が配され、この中間層は、断面図で見た
場合に、前記メサストライプの外側にまで延在し、か
つ、当該中間層上に延在する導電層とともに当該導電層
との直接相互接触によりバリヤ形成接合を形成し、当該
中間層は、前記第２導電型であり、前記第２クラッド層
のバンドギャップと前記接点層のバンドギャップとの間
にあるバンドギャップの半導体材料を有する、 ことを特徴とする放射線放出半導体ダイオード。 - 【請求項２】請求項１に記載のダイオードであって、前
記中間層は、インジウムガリウム燐（InGaP）又は前記
クラッド層よりも少ないアルミニウム含有量を有するイ
ンジウムアルミニウムガリウム燐（InAlGaP）を有する
ことを特徴とする放射線放出半導体ダイオード。 - 【請求項３】請求項２に記載のダイオードであって、前
記中間層のアルミニウムの組成は、前記第２クラッド層
の側から前記接点層の側へと徐々に減少するとともに、
前記中間層のバンドギャップは、前記第２クラッド層の
側から前記接点層の側へと徐々に減少することを特徴と
する放射線放出半導体ダイオード。 - 【請求項４】請求項１に記載のダイオードであって、前
記中間層は、アルミニウムガリウム砒素を有することを
特徴とする放射線放出半導体ダイオード。 - 【請求項５】請求項１ないし４のうちいずれか１つに記
載のダイオードであって、前記第２クラッド層は、１・
1017から５・1017at/cm3のドーピングを有し、前記中間
層は、５・1017から４・1018at/cm3のドーピングを有す
ることを特徴とする放射線放出半導体ダイオード。 - 【請求項６】請求項１ないし５のうちいずれか１つに記
載のダイオードであって、前記中間層のドーピング濃度
は、前記第２クラッド層の側から前記接点層の側へと徐
々に減少することを特徴とする放射線放出半導体ダイオ
ード。 - 【請求項７】請求項１ないし６のうちいずれか１つに記
載のダイオードであって、前記中間層の厚さは、約200
Åから約2000Åの間にあることを特徴とする放射線放出
半導体ダイオード。 - 【請求項８】請求項１ないし７のうちいずれか１つに記
載のダイオードであって、前記半導体本体の上側の前記
導電層は、プラチナ（Pt）、クロム（Cr）又はチタン
（Ti）を有することを特徴とする放射線放出半導体ダイ
オード。 - 【請求項９】請求項１ないし８のうちいずれか１つに記
載のダイオードであって、前記半導体本体は、メサスト
ライプの範囲内で、前記中間層と前記接点層との間に、
第３クラッド層と該クラッド層との上に配置された別の
中間層とを有し、この別の中間層のバンドギャップの値
は、前記第３クラッド層のバンドギャップと前記接点層
とのバンドギャップとの間にあることを特徴とする放射
線放出半導体ダイオード。 - 【請求項１０】請求項１ないし８のうちいずれか１つに
記載の放射線放出半導体ダイオードを製造する方法であ
って、ガリウム砒素（GaAs）の半導体基板上に、少なく
とも、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、前記
第１導電型とは反対の第２導電型の第２クラッド層と、
ガリウム砒素（GaAs）による前記第２導電型の接点層と
を順に形成するとともに、フォトリソグラフィ及びエッ
チングによって前記接点層を少なくとも有するメサスト
ライプを設け、その後に当該基板上に導電層を設けて前
期メサストライプ上及びその外側に導電層が設けられ、
当該導電層が当該メサストライプの外側においてその導
電層の下に延在する半導体層とともにバリヤ形成接合を
形成する、製造方法において、 前記各クラッド層に対し半導体材料としてインジウムア
ルミニウムガリウム燐（InAlGaP）か又はインジウムア
ルミニウム燐（InAlP）を選定し、前記活性層に対しイ
ンジウムガリウム燐（InGaP）か又は前記クラッド層よ
りも少ないアルミニウム含有量を有するインジウムアル
ミニウムガリウム燐（InAlGaP）を選定し、 前記第２クラッド層と前記接点層との間に、半導体材料
を有する中間層が設けられ、この中間層は、断面図で見
た場合に、前記メサストライプの外側にまで延在し、当
該中間層上に延在する導電層とともに当該導電層との直
接相互接触によりバリア形成接合を形成し、当該中間層
は、前記第２クラッド層のバンドギャップと前記接点層
のバンドギャップとの間にあるバンドギャップの半導体
材料により形成され、 前記メサストライプをエッチングするときに、当該エッ
チング処理は、前記中間層上で阻止される、 ことを特徴とする放射線放出半導体ダイオードの製造方
法。 - 【請求項１１】請求項10に記載の製造方法であって，前
記中間層と前記接点層との間に、第３クラッド層と別の
中間層とを設け、前期メサストライプを当該中間層にま
で形成し、このメサストライプが前記第３クラッド層及
び前記別の中間層を有することを特徴とする放射線放出
半導体ダイオードの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8900748 | 1989-03-28 | ||
| NL8900748A NL8900748A (nl) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | Straling-emitterende halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02281785A JPH02281785A (ja) | 1990-11-19 |
| JP3093234B2 true JP3093234B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=19854361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7580290A Expired - Fee Related JP3093234B2 (ja) | 1989-03-28 | 1990-03-27 | 放射線放出半導体デバイスおよびその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5381024A (ja) |
| EP (1) | EP0390262B1 (ja) |
| JP (1) | JP3093234B2 (ja) |
| KR (1) | KR900015361A (ja) |
| DE (1) | DE69004842T2 (ja) |
| NL (1) | NL8900748A (ja) |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5381026A (en) * | 1990-09-17 | 1995-01-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Insulated-gate thyristor |
| DE69312799T2 (de) * | 1992-05-18 | 1998-02-12 | Philips Electronics Nv | Optoelektronische Halbleiteranordnung |
| US5578839A (en) | 1992-11-20 | 1996-11-26 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device |
| JPH07162089A (ja) * | 1993-12-13 | 1995-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | 可視光レーザダイオード及びその製造方法 |
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