JP3795931B2 - 半導体発光素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体発光素子に関するものであり、活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を有する半導体発光素子であって、電流阻止層に形成されるグルーブの形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る様に改良された新規な半導体発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子は公知である。斯かる構造の半導体発光素子においては、グルーブによって電流狭搾が行われるため、一定形状のグルーブ、特に、底面の面積を一定としたグルーブを再現性良く形成することが重要である。すなわち、素子作成の際のエッチングプロセスによって生じる大きなサイドエッチングにより、グルーブの底面の面積が大きく変動する場合は、例えば、レーザーにおいては、しきい値電流が変動し、また、単一横モードの光を発光する素子が安定的に得られ難い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、電流阻止層に形成されるグルーブの形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る様に改良された新規な半導体発光素子を提供することにある。
【０００４】
本発明者等は、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、活性層上のエッチング阻止層およびキャップ層とこれらの各層に挟まれた電流阻止層とを特定の材料の組み合わせで構成することにより、電流阻止層において外広がりに形成されるグルーブのサイドエッチングを制限することが出来、上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の知見を基に完成されたものであり、その第１の要旨は、 活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子において、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｎ型キャップ層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置し、下側および上側クラッド層がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、エッチング阻止層およびキャップ層がＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、電流阻止層がＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、且つ、電流阻止層に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする半導体発光素子に存する。
【０００６】
また、本発明の第２の要旨は、第１の要旨に係る半導体発光素子において、キャップ層をエッチング除去した構造の半導体発光素子に存し、本発明の第３の要旨は、基本的には、第１の要旨に係る半導体発光素子において、電流阻止層に形成されるグルーブの底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去した構造の半導体発光素子に存し、本発明の第４の要旨は、基本的には、第１の要旨に係る半導体発光素子において、キャップ層および電流阻止層に形成されるグルーブの底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去した構造の半導体発光素子に存する。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の半導体発光素子において、ｎ型基板としては、通常、所謂III −Ｖ族化合物単結晶基板（ウエハ）が使用される。III −Ｖ族化合物単結晶基板は、周期律表の第III b 族元素と第Ｖb 族元素との化合物のバルク結晶から切り出して得られる。本発明においては、通常、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰの群から選択されるウエハが使用される。これらの中では、特にＧａＡｓが好適に使用される。
【０００８】
先ず、本発明の第１の要旨に係る半導体発光素子（ａ）について説明する。第１の要旨に係る半導体発光素子は、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｎ型キャップ層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置した構造を有する。
【０００９】
図１は、本発明の半導体発光素子（ａ）におけるエピ構造の一例を示す模式的説明図であり、図中、（１）は基板、（２）はバッファ層、（３）は下側クラッド層、（４）は活性層、（５）は第１上側クラッド層、（６）はエッチング阻止層、（７）は電流阻止層、（８）はキャップ層を表す。これらの各層は、エピタキシャル薄膜として形成される。斯かるエピ構造は、後述する本発明の半導体発光素子（ｂ）〜（ｄ）においても利用される。
【００１０】
バッファ層（２）は、好ましい態様として、基板バルク結晶の不完全性を緩和し、結晶軸を同一にしたエピタキシャル薄膜の形成を容易にするために使用される。バッファ層（２）は、基板（１）と同一の化合物で構成するのが好ましく、基板（１）としてＧａＡｓを使用した場合は、通常、バッファ層（２）にはＧａＡｓが使用される。
【００１１】
下側クラッド層（３）及び第１上側クラッド層（５）は、活性層（４）の屈折率より小さな屈折率を有する材料で構成される。バッファ層（２）としてＧａＡｓを使用した場合は、ダブルヘテロ接合を構成するため、通常、ＡｌＧａＡｓ系材料（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）が使用され、その混晶比は、屈折率が上記の条件を満足する様に適宜選択される。通常、混晶比は０．１５〜０．５０の範囲とされる。そして、下側クラッド層（３）及び第１上側クラッド層（５）の混晶比は、通常、同一とされるが、必ずしもその必要はない。
【００１２】
活性層（４）は、ＧａＡｓ材料、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓＰ系材料などによって構成され、その構造としては、例えば、上記の材料の薄膜から成る各種の量子井戸構造（ＳＱＷ、ＭＱＷ）等を採用することが出来る。そして、活性層（４）には、通常、光ガイド層が併用される。光ガイド層の構造としては、活性層の両側に光ガイド層を設けた構造（ＳＣＨ構造）、光ガイド層の組成を徐々に変化させることにより屈折率を連続的に変化させた構造（ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造）等を採用することが出来る。活性層（４）の材料および構造は、目的とする発光波長や出力などによって適宜選択される。
【００１３】
エッチング阻止層（６）及びキャップ層（８）は、ＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成される。具体的な構成材料としては、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等が挙げられるが、特にＧａＡｓが好適に使用される。
【００１４】
電流阻止層（７）は、ＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成される。具体的な構成材料としては、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等が挙げられるが、特に、ＩｎＧａＰが好適に使用される。具体的には、ＧａＡｓ基板を使用した場合は、Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐが使用される。
【００１５】
前記の各導電型におけるドーパントとしては、ｎ型には、通常、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ等が使用され、ｐ型には、通常、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｇ等が使用される。そして、各層におけるキャリア濃度は、各層の有する機能に従って適宜選択される。
【００１６】
また、通常、バッファ層（２）の厚さは０．１〜１μｍ、下側クラッド層（３）の厚さは０．５〜３μｍ、活性層（４）の厚さは量子井戸構造の場合１層当たり０．００５〜０．０２μｍ、第１上側クラッド層（５）の厚さは０．０５〜０．３μｍ、エッチング阻止層（６）の厚さは０．００５〜０．１μｍ、電流阻止層（７）の厚さは０．４〜３μｍの範囲から選択される。
【００１７】
図２は、本発明の半導体発光素子（ａ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ａ）は、活性層（４）上に設けられたキャップ層（８）と電流阻止層（７）の一部をエッチング除去して形成されたグルーブ（２０）を有する。グルーブ（２０）は、電流注入路と光導波路とを構成する要素であり、その平面形状は、通常、共振器長方向に伸びるストライプ状とされる。
【００１８】
そして、本発明の半導体発光素子（ａ）は、電流阻止層（７）に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする。斯かる特徴的構造は、基本的には、ＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成される電流阻止層（７）のエピタキシャル結晶成長の際に｛１００｝面を結晶成長面として利用することにより容易に実現することが出来る。
【００１９】
上記のエピタキシャル結晶成長においては、オフ基板を使用する公知の方法に従い、結晶成長面にステップを付与するため、主として｛１００｝面から僅かに傾斜させた面を結晶成長面として使用することも出来る。この場合、傾斜角度は、通常、０．５〜１５°の範囲から適宜選択される。エピタキシャルウエハーの製造は、公知の任意の方法を採用することが出来るが、気相成長法、特に、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）又は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を採用するのが好ましい。
【００２０】
グルーブ（２０）を形成するための電流阻止層のエッチングにおいては、ＳｉＮｘ等の保護膜を利用してエッチング窓を形成する公知のリソグラフィー技術とＭＡｓに対するＭＰの公知の選択エッチング方法が採用される。エッチング剤には、ＭＰ結晶の｛１１１｝面が主に現れている面を除く他の面を選択的にエッチングし得るエッチング剤が使用される。電流阻止層（７）のエッチングされない結晶面は、実質的には｛１１１｝面であるが、エッチングされない結晶面には、｛１１１｝面の他にこれに近接した結晶面（｛２１１｝面と｛３１１｝面）が存在することもある。
【００２１】
従って、エッチングされない結晶面が複数存在する場合、角度見合いとしての｛１１１｝面の存在割合は、｛１１１｝面に近接する他の面の種類によって異なるが、通常、５０％程度以上である。換言すれば、エッチングされない複数の結晶面には、｛１１１｝面とそれ以外に｛２１１｝面と｛３１１｝面の一方または両者が存在し、角度見合いとしての｛１１１｝面の存在割合は、通常、５０％程度以上である。
【００２２】
上記の選択エッチングにより、活性層（４）上に設けられたキャップ層（８）と電流阻止層（７）の一部をエッチング除去して共振器長方向に伸びるストライプ状のグルーブ（２０）が形成される。そして、ＭＰで構成される電流阻止層（７）の表面にＭＡｓで構成されるキャップ層（８）が形成されている場合は、サイドエッチングは制限される。
【００２３】
すなわち、電流阻止層（７）のエッチングは、エッチングされたキャップ層の端部（８１）、（８１）を変動することなく、換言すれば、グルーブ（２０）を形成する外広がりの各壁面がキャップ層（８）の下面側に進入することなく行われる。その結果、グルーブ（２０）は、キャップ層（８）の下面の端面から伸びた形状となる。
【００２４】
従って、本発明の半導体発光素子（ａ）は、グルーブの各壁面がキャップ層の下面側に進入する大きなサイドエッチングが行われる従来の素子構造に比し、グルーブ（２０）の形状の変動が少ない。それがため、本発明の半導体発光素子（ａ）は、高精度に行い得るエピタキシャル結晶成長およびリソグラフィー技術により、グルーブ（２０）の形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る。
【００２５】
グルーブの各壁面にサイドエッチングが起こらず、しかも、ＩｎＧａＰ等のＭＰ結晶の｛１１１｝面のみが露出する場合、外広がりに形成されるグルーブ（２０）の各壁面のエッチング阻止層（６）からの内角（α）は、理論的には、５４．７°となる。しかしながら、ＭＰ結晶の｛１１１｝面に近接する結晶面、例えば、｛３１１｝面（角度：２５．２°）が一部露出する場合は、５４．７°より鋭角となる。従って、上記の内角（α）は、電子顕微鏡写真に基づく測定値としては、ＭＰ結晶の｛１１１｝面に近接する結晶面の種類、エピタキシャル結晶成長の際の格子整合性の程度、電子顕微鏡写真による測定誤差などを考慮した場合、通常、４５〜６０°の範囲となる。
【００２６】
本発明の半導体発光素子（ａ）は、キャップ層（８）及びグルーブ（２０）の上にｐ型第２上側クラッド層（９）とｐ型コンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。そして、グルーブ（２０）は、第２上側クラッド層（９）よって埋められる。
【００２７】
第２クラッド層（９）は、下側クラッド層（３）と同様、活性層（４）の屈折率より小さな屈折率を有する材料で構成される。具体的には、通常、ＡｌＧａＡｓ系材料（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）が使用され、その混晶比は、屈折率が上記の条件を満足する様に適宜選択される。通常、混晶比は０．１５〜０．５０の範囲とされる。そして、第２クラッド層（９）の混晶比は、通常、下側クラッド層（３）同一とされるが、必ずしもその必要はない。一方、コンタクト層（１０）は、通常、ＧａＡｓ材料で構成される。第２クラッド層（９）及びコンタクト層（１０）の各厚さは、通常、０．５〜３μｍから選択される。
【００２８】
電極（３１）は、ｎ型基板（１）の表面に形成され、ｎ型電極の場合、基板（１）表面に例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを順次に蒸着した後、アロイ処理することによって形成される。電極（３２）は、ｐ型コンタクト層（１０）の表面に形成され、ｐ型電極の場合、コンタクト層（１０）表面に例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを順次に蒸着した後、アロイ処理することによって形成される。
【００２９】
図３は、本発明の第２の要旨に係る半導体発光素子（ｂ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ｂ）は、前記の半導体発光素子（ａ）において、キャップ層（８）をエッチング除去した構造を有する。すなわち、前述の方法に従ってグルーブ（２０）を形成した後、キャップ層（８）を選択的にエッチング除去し、第２上側クラッド層（９）とコンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。
【００３０】
図４は、本発明の第３の要旨に係る半導体発光素子（ｃ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ｃ）は、前記の半導体発光素子（ａ）において、電流阻止層（７）に形成されるグルーブ（２０）の底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去した構造を有する。すなわち、前述の方法に従ってグルーブ（２０）を形成した後、グルーブ（２０）の底面に位置するエッチング阻止層を選択的にエッチング除去し、第２上側クラッド層（９）とコンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。
【００３１】
図５は、本発明の第４の要旨に係る半導体発光素子（ｄ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ｄ）は、前記の半導体発光素子（ａ）において、キャップ層および電流阻止層（７）に形成されるグルーブ（２０）の底面に位置するエッチング阻止層を選択的にエッチング除去し、第２上側クラッド層（９）とコンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。
【００３２】
電極（３０）、（３１）を形成して完成された半導体発光素子（ａ）〜（ｄ）は、チップ単位に分割され、レーザーダイオード（ＬＤ）として利用される。以上の説明は、レーザーダイオードを例としたものであるが、本発明の半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等にも適用し得る。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
先ず、ＭＢＥ法により、ｎ型ＧａＡｓ基板（ドーパント：Ｓｉ、キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）の表面に、ｎ型ＧａＡｓから成るバッファ層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、０．６μｍ）、ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓから成る下側クラッド層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、１．５μｍ）、アンドープ型のＧａＡｓから成る下側光ガイド層（０．０５μｍ）、アンドープ型のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（０．００６μｍ、ＳＱＷ）、アンドープ型のＧａＡｓから成る上側光ガイド層（０．０５μｍ）、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓから成る第１上側クラッド層（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓから成るエッチング阻止層（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．０１μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐから成る電流阻止層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、１．０μｍ）、ｎ型ＧａＡｓから成るキャップ層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）を順次に形成してエピタキシャルウエハを得た。
【００３５】
次いで、キャップ層の上に保護膜としてＳｉＮx 膜を形成し、リソグラフィー技術により、ＳｉＮx 膜に幅４μｍのストライプ状の孔を形成した。その後、硫酸（９８重量％）：過酸化水素水（３０重量％）：水の容量比が３：１：１の混合エッチング水溶液を使用して２５℃の温度でキャップ層を選択的にエッチングし、更に、塩酸（３６重量％）：水の容量比が４：１の混合エッチング水溶液を使用して２５℃の温度で電流阻止層を選択的にエッチングしてグルーブを形成した。
【００３６】
Ｘ線解析パターンにより、電流阻止層において外広がりに形成されたグルーブの各壁面の結晶面を測定した結果、Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であることが確認された。また、電子顕微鏡写真に基づき各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）を測定した結果は５３°であった。
【００３７】
次いで、キャップ層の表面にｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓの第２上側クラッド層（Ｚｎ：１×１０18ｃｍ-3、１．５μｍ）を形成してグルーブを埋め込み、更に、第２上側クラッド層の表面にｐ型ＧａＡｓのコンタクト層（Ｚｎ：５×１０18ｃｍ-3、３．０μｍ）を形成した。上記の第２上側クラッド層およびコンタクト層は、ＭＯＣＶＤ法により形成した。
【００３８】
基板およびコンタクト層の表面に電極を形成し、チップ単位に分割し、共振器長５００μｍの図２に示す構造のレーザーダイオードを得た。ｐ型電極は、順次にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着した後、アロイ処理することによって形成し、ｎ型電極は、順次にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着した後、アロイ処理することによって形成した。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ａ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は１２（ｍＡ）であった。
【００３９】
実施例２
実施例１において、エッチング阻止層をｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．０１μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウエハを得た後、グルーブを形成した。グルーブの各壁面は、主としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であり、各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）は４８°であった。
【００４０】
次いで、酒石酸水溶液（５０重量％）：過酸化水素水（３０重量％）の容量比が１：１の混合エッチング水溶液を使用し、２５℃の温度で２０秒間、キャップ層を選択的にエッチングした。次いで、実施例１と同様に操作して共振器長５００μｍの図３に示す構造のレーザーダイオードを得た。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ｂ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は１７（ｍＡ）であった。
【００４１】
実施例３
実施例１において、エッチング阻止層をｐ型ＧａＡｓから成るエッチング阻止層（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）、キャップ層をｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウエハを得た後、グルーブを形成した。グルーブの各壁面は、主としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であり、各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）は５０°であった。
【００４２】
次いで、酒石酸水溶液（５０重量％）：過酸化水素水（３０重量％）の容量比が１：１の混合エッチング水溶液を使用し、２５℃の温度でエッチング阻止層の一部（電流阻止層に形成されたグルーブの底面に位置するエッチング阻止層）を選択的にエッチングした。エッチング阻止層においては、図４に示す様に、少量のサイドエッチングが起こった。次いで、実施例１と同様に操作して共振器長５００μｍの図４に示す構造のレーザーダイオードを得た。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ｃ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は２４（ｍＡ）であった。
【００４３】
実施例４
実施例１において、キャップ層の厚さを０．０１μｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウエハを得た後、グルーブを形成した。グルーブの各壁面は、主としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であり、各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）は５４°であった。
【００４４】
次いで、酒石酸水溶液（５０重量％）：過酸化水素水（３０重量％）の容量比が２０：１の混合エッチング水溶液を使用し、２５℃の温度でキャップ層とエッチング阻止層の一部（電流阻止層に形成されたグルーブの底面に位置するエッチング阻止層）を選択的にエッチングした。エッチング阻止層においては、図５に示す様に、少量のサイドエッチングが起こった。次いで、実施例１と同様に操作して共振器長５００μｍの図５に示す構造のレーザーダイオードを得た。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ｄ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は２２（ｍＡ）であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、電流阻止層に形成されるグルーブの形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る様に改良された新規な半導体発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子におけるエピ構造の一例を示す模式的説明図である。
【図２】本発明の第１の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図３】本発明の第２の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図４】本発明の第３の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図５】本発明の第４の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図６】実施例１〜４で得られたレーザーダイオードの電流−出力特性図である。
【符号の説明】
１：ｎ型基板
２：ｎ型バッファ層
３：ｎ型下側クラッド層
４：活性層
５：ｐ型第１上側クラッド層
６：ｐ型エッチング阻止層
７：ｎ型電流阻止層
８：ｎ型キャップ層
９：ｐ型第２上側クラッド層
１０：ｐ型コンタクト層
２０：グルーブ
３１：電極
３２：電極
８１：エッチングされたキャップ層の端部
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体発光素子に関するものであり、活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を有する半導体発光素子であって、電流阻止層に形成されるグルーブの形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る様に改良された新規な半導体発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子は公知である。斯かる構造の半導体発光素子においては、グルーブによって電流狭搾が行われるため、一定形状のグルーブ、特に、底面の面積を一定としたグルーブを再現性良く形成することが重要である。すなわち、素子作成の際のエッチングプロセスによって生じる大きなサイドエッチングにより、グルーブの底面の面積が大きく変動する場合は、例えば、レーザーにおいては、しきい値電流が変動し、また、単一横モードの光を発光する素子が安定的に得られ難い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、電流阻止層に形成されるグルーブの形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る様に改良された新規な半導体発光素子を提供することにある。
【０００４】
本発明者等は、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、活性層上のエッチング阻止層およびキャップ層とこれらの各層に挟まれた電流阻止層とを特定の材料の組み合わせで構成することにより、電流阻止層において外広がりに形成されるグルーブのサイドエッチングを制限することが出来、上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の知見を基に完成されたものであり、その第１の要旨は、 活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子において、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｎ型キャップ層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置し、下側および上側クラッド層がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、エッチング阻止層およびキャップ層がＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、電流阻止層がＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、且つ、電流阻止層に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする半導体発光素子に存する。
【０００６】
また、本発明の第２の要旨は、第１の要旨に係る半導体発光素子において、キャップ層をエッチング除去した構造の半導体発光素子に存し、本発明の第３の要旨は、基本的には、第１の要旨に係る半導体発光素子において、電流阻止層に形成されるグルーブの底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去した構造の半導体発光素子に存し、本発明の第４の要旨は、基本的には、第１の要旨に係る半導体発光素子において、キャップ層および電流阻止層に形成されるグルーブの底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去した構造の半導体発光素子に存する。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の半導体発光素子において、ｎ型基板としては、通常、所謂III −Ｖ族化合物単結晶基板（ウエハ）が使用される。III −Ｖ族化合物単結晶基板は、周期律表の第III b 族元素と第Ｖb 族元素との化合物のバルク結晶から切り出して得られる。本発明においては、通常、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰの群から選択されるウエハが使用される。これらの中では、特にＧａＡｓが好適に使用される。
【０００８】
先ず、本発明の第１の要旨に係る半導体発光素子（ａ）について説明する。第１の要旨に係る半導体発光素子は、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｎ型キャップ層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置した構造を有する。
【０００９】
図１は、本発明の半導体発光素子（ａ）におけるエピ構造の一例を示す模式的説明図であり、図中、（１）は基板、（２）はバッファ層、（３）は下側クラッド層、（４）は活性層、（５）は第１上側クラッド層、（６）はエッチング阻止層、（７）は電流阻止層、（８）はキャップ層を表す。これらの各層は、エピタキシャル薄膜として形成される。斯かるエピ構造は、後述する本発明の半導体発光素子（ｂ）〜（ｄ）においても利用される。
【００１０】
バッファ層（２）は、好ましい態様として、基板バルク結晶の不完全性を緩和し、結晶軸を同一にしたエピタキシャル薄膜の形成を容易にするために使用される。バッファ層（２）は、基板（１）と同一の化合物で構成するのが好ましく、基板（１）としてＧａＡｓを使用した場合は、通常、バッファ層（２）にはＧａＡｓが使用される。
【００１１】
下側クラッド層（３）及び第１上側クラッド層（５）は、活性層（４）の屈折率より小さな屈折率を有する材料で構成される。バッファ層（２）としてＧａＡｓを使用した場合は、ダブルヘテロ接合を構成するため、通常、ＡｌＧａＡｓ系材料（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）が使用され、その混晶比は、屈折率が上記の条件を満足する様に適宜選択される。通常、混晶比は０．１５〜０．５０の範囲とされる。そして、下側クラッド層（３）及び第１上側クラッド層（５）の混晶比は、通常、同一とされるが、必ずしもその必要はない。
【００１２】
活性層（４）は、ＧａＡｓ材料、ＡｌＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓ系材料、ＩｎＧａＡｓＰ系材料などによって構成され、その構造としては、例えば、上記の材料の薄膜から成る各種の量子井戸構造（ＳＱＷ、ＭＱＷ）等を採用することが出来る。そして、活性層（４）には、通常、光ガイド層が併用される。光ガイド層の構造としては、活性層の両側に光ガイド層を設けた構造（ＳＣＨ構造）、光ガイド層の組成を徐々に変化させることにより屈折率を連続的に変化させた構造（ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造）等を採用することが出来る。活性層（４）の材料および構造は、目的とする発光波長や出力などによって適宜選択される。
【００１３】
エッチング阻止層（６）及びキャップ層（８）は、ＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成される。具体的な構成材料としては、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等が挙げられるが、特にＧａＡｓが好適に使用される。
【００１４】
電流阻止層（７）は、ＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成される。具体的な構成材料としては、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等が挙げられるが、特に、ＩｎＧａＰが好適に使用される。具体的には、ＧａＡｓ基板を使用した場合は、Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐが使用される。
【００１５】
前記の各導電型におけるドーパントとしては、ｎ型には、通常、Ｓｉ、Ｓｅ、Ｔｅ等が使用され、ｐ型には、通常、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｃ、Ｍｇ等が使用される。そして、各層におけるキャリア濃度は、各層の有する機能に従って適宜選択される。
【００１６】
また、通常、バッファ層（２）の厚さは０．１〜１μｍ、下側クラッド層（３）の厚さは０．５〜３μｍ、活性層（４）の厚さは量子井戸構造の場合１層当たり０．００５〜０．０２μｍ、第１上側クラッド層（５）の厚さは０．０５〜０．３μｍ、エッチング阻止層（６）の厚さは０．００５〜０．１μｍ、電流阻止層（７）の厚さは０．４〜３μｍの範囲から選択される。
【００１７】
図２は、本発明の半導体発光素子（ａ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ａ）は、活性層（４）上に設けられたキャップ層（８）と電流阻止層（７）の一部をエッチング除去して形成されたグルーブ（２０）を有する。グルーブ（２０）は、電流注入路と光導波路とを構成する要素であり、その平面形状は、通常、共振器長方向に伸びるストライプ状とされる。
【００１８】
そして、本発明の半導体発光素子（ａ）は、電流阻止層（７）に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする。斯かる特徴的構造は、基本的には、ＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成される電流阻止層（７）のエピタキシャル結晶成長の際に｛１００｝面を結晶成長面として利用することにより容易に実現することが出来る。
【００１９】
上記のエピタキシャル結晶成長においては、オフ基板を使用する公知の方法に従い、結晶成長面にステップを付与するため、主として｛１００｝面から僅かに傾斜させた面を結晶成長面として使用することも出来る。この場合、傾斜角度は、通常、０．５〜１５°の範囲から適宜選択される。エピタキシャルウエハーの製造は、公知の任意の方法を採用することが出来るが、気相成長法、特に、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）又は有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を採用するのが好ましい。
【００２０】
グルーブ（２０）を形成するための電流阻止層のエッチングにおいては、ＳｉＮｘ等の保護膜を利用してエッチング窓を形成する公知のリソグラフィー技術とＭＡｓに対するＭＰの公知の選択エッチング方法が採用される。エッチング剤には、ＭＰ結晶の｛１１１｝面が主に現れている面を除く他の面を選択的にエッチングし得るエッチング剤が使用される。電流阻止層（７）のエッチングされない結晶面は、実質的には｛１１１｝面であるが、エッチングされない結晶面には、｛１１１｝面の他にこれに近接した結晶面（｛２１１｝面と｛３１１｝面）が存在することもある。
【００２１】
従って、エッチングされない結晶面が複数存在する場合、角度見合いとしての｛１１１｝面の存在割合は、｛１１１｝面に近接する他の面の種類によって異なるが、通常、５０％程度以上である。換言すれば、エッチングされない複数の結晶面には、｛１１１｝面とそれ以外に｛２１１｝面と｛３１１｝面の一方または両者が存在し、角度見合いとしての｛１１１｝面の存在割合は、通常、５０％程度以上である。
【００２２】
上記の選択エッチングにより、活性層（４）上に設けられたキャップ層（８）と電流阻止層（７）の一部をエッチング除去して共振器長方向に伸びるストライプ状のグルーブ（２０）が形成される。そして、ＭＰで構成される電流阻止層（７）の表面にＭＡｓで構成されるキャップ層（８）が形成されている場合は、サイドエッチングは制限される。
【００２３】
すなわち、電流阻止層（７）のエッチングは、エッチングされたキャップ層の端部（８１）、（８１）を変動することなく、換言すれば、グルーブ（２０）を形成する外広がりの各壁面がキャップ層（８）の下面側に進入することなく行われる。その結果、グルーブ（２０）は、キャップ層（８）の下面の端面から伸びた形状となる。
【００２４】
従って、本発明の半導体発光素子（ａ）は、グルーブの各壁面がキャップ層の下面側に進入する大きなサイドエッチングが行われる従来の素子構造に比し、グルーブ（２０）の形状の変動が少ない。それがため、本発明の半導体発光素子（ａ）は、高精度に行い得るエピタキシャル結晶成長およびリソグラフィー技術により、グルーブ（２０）の形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る。
【００２５】
グルーブの各壁面にサイドエッチングが起こらず、しかも、ＩｎＧａＰ等のＭＰ結晶の｛１１１｝面のみが露出する場合、外広がりに形成されるグルーブ（２０）の各壁面のエッチング阻止層（６）からの内角（α）は、理論的には、５４．７°となる。しかしながら、ＭＰ結晶の｛１１１｝面に近接する結晶面、例えば、｛３１１｝面（角度：２５．２°）が一部露出する場合は、５４．７°より鋭角となる。従って、上記の内角（α）は、電子顕微鏡写真に基づく測定値としては、ＭＰ結晶の｛１１１｝面に近接する結晶面の種類、エピタキシャル結晶成長の際の格子整合性の程度、電子顕微鏡写真による測定誤差などを考慮した場合、通常、４５〜６０°の範囲となる。
【００２６】
本発明の半導体発光素子（ａ）は、キャップ層（８）及びグルーブ（２０）の上にｐ型第２上側クラッド層（９）とｐ型コンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。そして、グルーブ（２０）は、第２上側クラッド層（９）よって埋められる。
【００２７】
第２クラッド層（９）は、下側クラッド層（３）と同様、活性層（４）の屈折率より小さな屈折率を有する材料で構成される。具体的には、通常、ＡｌＧａＡｓ系材料（Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ）が使用され、その混晶比は、屈折率が上記の条件を満足する様に適宜選択される。通常、混晶比は０．１５〜０．５０の範囲とされる。そして、第２クラッド層（９）の混晶比は、通常、下側クラッド層（３）同一とされるが、必ずしもその必要はない。一方、コンタクト層（１０）は、通常、ＧａＡｓ材料で構成される。第２クラッド層（９）及びコンタクト層（１０）の各厚さは、通常、０．５〜３μｍから選択される。
【００２８】
電極（３１）は、ｎ型基板（１）の表面に形成され、ｎ型電極の場合、基板（１）表面に例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを順次に蒸着した後、アロイ処理することによって形成される。電極（３２）は、ｐ型コンタクト層（１０）の表面に形成され、ｐ型電極の場合、コンタクト層（１０）表面に例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを順次に蒸着した後、アロイ処理することによって形成される。
【００２９】
図３は、本発明の第２の要旨に係る半導体発光素子（ｂ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ｂ）は、前記の半導体発光素子（ａ）において、キャップ層（８）をエッチング除去した構造を有する。すなわち、前述の方法に従ってグルーブ（２０）を形成した後、キャップ層（８）を選択的にエッチング除去し、第２上側クラッド層（９）とコンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。
【００３０】
図４は、本発明の第３の要旨に係る半導体発光素子（ｃ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ｃ）は、前記の半導体発光素子（ａ）において、電流阻止層（７）に形成されるグルーブ（２０）の底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去した構造を有する。すなわち、前述の方法に従ってグルーブ（２０）を形成した後、グルーブ（２０）の底面に位置するエッチング阻止層を選択的にエッチング除去し、第２上側クラッド層（９）とコンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。
【００３１】
図５は、本発明の第４の要旨に係る半導体発光素子（ｄ）の一例の説明図であり、共振器長と直角方向に垂直に切断した断面の模式的説明図である。本発明の半導体発光素子（ｄ）は、前記の半導体発光素子（ａ）において、キャップ層および電流阻止層（７）に形成されるグルーブ（２０）の底面に位置するエッチング阻止層を選択的にエッチング除去し、第２上側クラッド層（９）とコンタクト層（１０）を順次に形成して構成される。
【００３２】
電極（３０）、（３１）を形成して完成された半導体発光素子（ａ）〜（ｄ）は、チップ単位に分割され、レーザーダイオード（ＬＤ）として利用される。以上の説明は、レーザーダイオードを例としたものであるが、本発明の半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等にも適用し得る。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
先ず、ＭＢＥ法により、ｎ型ＧａＡｓ基板（ドーパント：Ｓｉ、キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3）の表面に、ｎ型ＧａＡｓから成るバッファ層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、０．６μｍ）、ｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓから成る下側クラッド層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、１．５μｍ）、アンドープ型のＧａＡｓから成る下側光ガイド層（０．０５μｍ）、アンドープ型のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（０．００６μｍ、ＳＱＷ）、アンドープ型のＧａＡｓから成る上側光ガイド層（０．０５μｍ）、ｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓから成る第１上側クラッド層（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓから成るエッチング阻止層（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．０１μｍ）、ｎ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐから成る電流阻止層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、１．０μｍ）、ｎ型ＧａＡｓから成るキャップ層（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）を順次に形成してエピタキシャルウエハを得た。
【００３５】
次いで、キャップ層の上に保護膜としてＳｉＮx 膜を形成し、リソグラフィー技術により、ＳｉＮx 膜に幅４μｍのストライプ状の孔を形成した。その後、硫酸（９８重量％）：過酸化水素水（３０重量％）：水の容量比が３：１：１の混合エッチング水溶液を使用して２５℃の温度でキャップ層を選択的にエッチングし、更に、塩酸（３６重量％）：水の容量比が４：１の混合エッチング水溶液を使用して２５℃の温度で電流阻止層を選択的にエッチングしてグルーブを形成した。
【００３６】
Ｘ線解析パターンにより、電流阻止層において外広がりに形成されたグルーブの各壁面の結晶面を測定した結果、Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であることが確認された。また、電子顕微鏡写真に基づき各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）を測定した結果は５３°であった。
【００３７】
次いで、キャップ層の表面にｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓの第２上側クラッド層（Ｚｎ：１×１０18ｃｍ-3、１．５μｍ）を形成してグルーブを埋め込み、更に、第２上側クラッド層の表面にｐ型ＧａＡｓのコンタクト層（Ｚｎ：５×１０18ｃｍ-3、３．０μｍ）を形成した。上記の第２上側クラッド層およびコンタクト層は、ＭＯＣＶＤ法により形成した。
【００３８】
基板およびコンタクト層の表面に電極を形成し、チップ単位に分割し、共振器長５００μｍの図２に示す構造のレーザーダイオードを得た。ｐ型電極は、順次にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを蒸着した後、アロイ処理することによって形成し、ｎ型電極は、順次にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを蒸着した後、アロイ処理することによって形成した。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ａ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は１２（ｍＡ）であった。
【００３９】
実施例２
実施例１において、エッチング阻止層をｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．０１μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウエハを得た後、グルーブを形成した。グルーブの各壁面は、主としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であり、各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）は４８°であった。
【００４０】
次いで、酒石酸水溶液（５０重量％）：過酸化水素水（３０重量％）の容量比が１：１の混合エッチング水溶液を使用し、２５℃の温度で２０秒間、キャップ層を選択的にエッチングした。次いで、実施例１と同様に操作して共振器長５００μｍの図３に示す構造のレーザーダイオードを得た。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ｂ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は１７（ｍＡ）であった。
【００４１】
実施例３
実施例１において、エッチング阻止層をｐ型ＧａＡｓから成るエッチング阻止層（Ｂｅ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）、キャップ層をｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ（Ｓｉ：１×１０18ｃｍ-3、０．１μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウエハを得た後、グルーブを形成した。グルーブの各壁面は、主としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であり、各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）は５０°であった。
【００４２】
次いで、酒石酸水溶液（５０重量％）：過酸化水素水（３０重量％）の容量比が１：１の混合エッチング水溶液を使用し、２５℃の温度でエッチング阻止層の一部（電流阻止層に形成されたグルーブの底面に位置するエッチング阻止層）を選択的にエッチングした。エッチング阻止層においては、図４に示す様に、少量のサイドエッチングが起こった。次いで、実施例１と同様に操作して共振器長５００μｍの図４に示す構造のレーザーダイオードを得た。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ｃ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は２４（ｍＡ）であった。
【００４３】
実施例４
実施例１において、キャップ層の厚さを０．０１μｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてエピタキシャルウエハを得た後、グルーブを形成した。グルーブの各壁面は、主としてＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ結晶の｛１１１｝面であり、各壁面のエッチング阻止層からの内角（α）は５４°であった。
【００４４】
次いで、酒石酸水溶液（５０重量％）：過酸化水素水（３０重量％）の容量比が２０：１の混合エッチング水溶液を使用し、２５℃の温度でキャップ層とエッチング阻止層の一部（電流阻止層に形成されたグルーブの底面に位置するエッチング阻止層）を選択的にエッチングした。エッチング阻止層においては、図５に示す様に、少量のサイドエッチングが起こった。次いで、実施例１と同様に操作して共振器長５００μｍの図５に示す構造のレーザーダイオードを得た。得られたレーザーダイオードの発振波長は９８０ｎｍであり、端面処理を行わずに測定した電流−出力特性は図６（ｄ）に示す通りであった。そして、しきい値電流（Ｉｔｈ）は２２（ｍＡ）であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、電流阻止層に形成されるグルーブの形状を容易かつ比較的再現性良く決定し得る様に改良された新規な半導体発光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体発光素子におけるエピ構造の一例を示す模式的説明図である。
【図２】本発明の第１の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図３】本発明の第２の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図４】本発明の第３の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図５】本発明の第４の要旨に係る半導体発光素子の一例の説明図である。
【図６】実施例１〜４で得られたレーザーダイオードの電流−出力特性図である。
【符号の説明】
１：ｎ型基板
２：ｎ型バッファ層
３：ｎ型下側クラッド層
４：活性層
５：ｐ型第１上側クラッド層
６：ｐ型エッチング阻止層
７：ｎ型電流阻止層
８：ｎ型キャップ層
９：ｐ型第２上側クラッド層
１０：ｐ型コンタクト層
２０：グルーブ
３１：電極
３２：電極
８１：エッチングされたキャップ層の端部
Claims (5)
- 活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子において、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｎ型キャップ層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置し、下側および上側クラッド層がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、エッチング阻止層およびキャップ層がＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、電流阻止層がＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、且つ、電流阻止層に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする半導体発光素子。
- 活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子において、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置し、下側および上側クラッド層がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、エッチング阻止層がＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、電流阻止層がＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、且つ、電流阻止層に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする半導体発光素子。
- 活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子において、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｎ型キャップ層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置し、電流阻止層に形成されるグルーブの底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去し、下側および上側クラッド層がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、エッチング阻止層およびキャップ層がＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、電流阻止層がＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、且つ、電流阻止層に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする半導体発光素子。
- 活性層上に設けられた電流阻止層の一部をエッチング除去して形成されたグルーブを有する半導体発光素子において、ｎ型基板上に、少なくとも、ｎ型下側クラッド層、活性層、ｐ型第１上側クラッド層、ｐ型エッチング阻止層、ｎ型電流阻止層、ｐ型第２上側クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に配置し、電流阻止層に形成されるグルーブの底面に位置するエッチング阻止層をエッチング除去し、下側および上側クラッド層がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、エッチング阻止層がＭＡｓ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、電流阻止層がＭＰ（ＭはIII b 族元素の一種または二種以上を表す）で構成され、且つ、電流阻止層に形成されるグルーブの各壁面に主として｛１１１｝面を露出して成ることを特徴とする半導体発光素子。
- エッチング阻止層とキャップ層とがＧａＡｓ材料で構成され、電流阻止層がＩｎ0.5 Ｇａ 0.5Ｐ材料で構成されている請求項１又は３に記載の半導体発光素子。
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