JP5217598B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

半導体レーザ素子として、n型InP基板上に半導体メサ部を有し、この半導体メサ部の側面に半絶縁性の埋込層を有するものが知られている(例えば、非特許文献1を参照)。この半導体レーザ素子では、半導体メサ部は、n型InP基板の表面上に順に、n型InPバッファ層、活性層、及び、p型InPクラッド層を有している。埋込層は、Feをドープした半絶縁性のInP層である。
"Reliability and Degradation Behaviors of Semi-InsuratingFe-Doped InP Buried Heterostructure Lasers Fabricated by RIE and MOVPE",Hiroyasu Mawatari 他, Journal of Lightwave Technology, Vol. 15, No. 3, March 1997,p534-537.
As a semiconductor laser element, one having a semiconductor mesa portion on an n-type InP substrate and a semi-insulating buried layer on a side surface of the semiconductor mesa portion is known (for example, see Non-Patent Document 1). . In this semiconductor laser device, the semiconductor mesa portion has an n-type InP buffer layer, an active layer, and a p-type InP cladding layer in order on the surface of the n-type InP substrate. The buried layer is a semi-insulating InP layer doped with Fe.
"Reliability and Degradation Behaviors of Semi-InsuratingFe-Doped InP Buried Heterostructure Lasers Fabricated by RIE and MOVPE", Hiroyasu Mawatari et al., Journal of Lightwave Technology, Vol. 15, No. 3, March 1997, p534-537.

上述した半導体レーザ素子では、p型InPクラッド層と埋込層とが接しているので、p型クラッド層のドーパントであるZnと埋込層のFeとが相互に拡散して、埋込層の抵抗が低下する。また、埋込層内でトラップされている電子とp型InPクラッド層のホールとが再結合し、電流リークパスが形成される。このような電流リークパスは、活性層への電流注入効率の低下を招く。   In the semiconductor laser device described above, since the p-type InP cladding layer and the buried layer are in contact with each other, Zn which is a dopant of the p-type cladding layer and Fe of the buried layer diffuse to each other, and Resistance decreases. Also, electrons trapped in the buried layer and holes in the p-type InP cladding layer are recombined to form a current leak path. Such a current leak path causes a decrease in efficiency of current injection into the active layer.

本発明は、電流リークパスの形成を防止することによって活性層への電流注入効率を向上させることができる半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that can improve current injection efficiency into an active layer by preventing formation of a current leak path.

本発明に係る半導体発光素子は、p型InP基板と、当該基板の表面上に順に、p型バッファ層、活性層、及び、n型クラッド層を有する半導体メサ部と、n型ブロック層と、半絶縁性の埋込層と、を備えるものである。n型ブロック層は、InP基板の露出した表面と埋込層との間、及び、p型バッファ層と埋込層との間に位置する。   A semiconductor light emitting device according to the present invention includes a p-type InP substrate, a semiconductor mesa portion having a p-type buffer layer, an active layer, and an n-type cladding layer in order on the surface of the substrate, an n-type block layer, And a semi-insulating buried layer. The n-type block layer is located between the exposed surface of the InP substrate and the buried layer, and between the p-type buffer layer and the buried layer.

この半導体発光素子を好適に製造するための本発明の製造方法は、a)p型InP基板の表面上に、p型バッファ層、活性層、及びn型クラッド層を含む半導体メサ部を形成する工程と、b)n型半導体層を、p型InP基板の露出した表面及び半導体メサ部の側面に、堆積する工程と、c)活性層の側面を露出させるよう半導体メサ部の側面に堆積したn型半導体層を選択的にエッチングする工程と、d)エッチングする工程の後に、n型半導体層上且つ半導体メサ部の側部に半絶縁性の埋込層を形成する工程と、を含んでいる。   In the manufacturing method of the present invention for suitably manufacturing this semiconductor light emitting device, a) a semiconductor mesa portion including a p-type buffer layer, an active layer, and an n-type cladding layer is formed on the surface of a p-type InP substrate. And b) depositing an n-type semiconductor layer on the exposed surface of the p-type InP substrate and the side surface of the semiconductor mesa portion; and c) depositing on the side surface of the semiconductor mesa portion so as to expose the side surface of the active layer. selectively etching the n-type semiconductor layer; and d) forming a semi-insulating buried layer on the n-type semiconductor layer and on the side of the semiconductor mesa portion after the etching step. Yes.

この製造方法によれば、p型InP基板のドーパントと埋込層のドーパントとの相互拡散を防止することができ、リーク電流が低減された半導体発光素子を提供することができる。また、n型半導体層の堆積と選択的エッチングによってn型ブロック層を形成するので、好適な形状のブロック層を形成することができる。更に、n型ブロック層とn型クラッド層との接触を防止することができる。   According to this manufacturing method, mutual diffusion between the dopant of the p-type InP substrate and the dopant of the buried layer can be prevented, and a semiconductor light emitting device with reduced leakage current can be provided. In addition, since the n-type block layer is formed by deposition and selective etching of the n-type semiconductor layer, a block layer having a suitable shape can be formed. Furthermore, contact between the n-type block layer and the n-type cladding layer can be prevented.

本発明の製造方法では、n型半導体層がn型InP層であり、上述の選択的にエッチングする工程において、塩酸と酢酸を含むエッチング液を用いてエッチングが行われることが好適である。このエッチング液は、半導体メサ部の側面に堆積したn型InP層の選択的エッチングに適している。   In the manufacturing method of the present invention, it is preferable that the n-type semiconductor layer is an n-type InP layer, and the etching is performed using an etchant containing hydrochloric acid and acetic acid in the selective etching step. This etching solution is suitable for selective etching of the n-type InP layer deposited on the side surface of the semiconductor mesa portion.

本発明の製造方法では、上記堆積する工程において、p型InP基板の露出した表面とn型半導体層の表面との間の距離が、p型InP基板の露出した表面と活性層の底面との間の距離に等しくなるように、n型半導体層が成長されることが好適である。n型半導体層の表面と活性層の底面を面一にすることによって、n型半導体層とn型クラッド層との接触を防止することが可能になることに加えて、埋込層とp型バッファ層との接触面積を最小限に抑えることができる。   In the manufacturing method of the present invention, in the step of depositing, the distance between the exposed surface of the p-type InP substrate and the surface of the n-type semiconductor layer is such that the exposed surface of the p-type InP substrate and the bottom surface of the active layer. The n-type semiconductor layer is preferably grown so as to be equal to the distance between them. By making the surface of the n-type semiconductor layer and the bottom surface of the active layer flush with each other, it becomes possible to prevent contact between the n-type semiconductor layer and the n-type cladding layer, and in addition, the buried layer and the p-type The contact area with the buffer layer can be minimized.

本発明の製造方法は、上記の半導体メサ部を形成する工程と上記の堆積する工程との間に、p型InP基板の(111)面を露出させるようウェットエッチングを行う工程を更に含むことが好適である。基板の(111)面上では、成長させる半導体層の寸法を良好に制御することが可能である。したがって、(111)面上にn型半導体層を形成することによって、当該n型半導体層の寸法の制御が容易となり、特に、n型半導体層の厚みの制御が容易となる。   The manufacturing method of the present invention further includes a step of performing wet etching so as to expose a (111) plane of the p-type InP substrate between the step of forming the semiconductor mesa portion and the step of depositing. Is preferred. On the (111) plane of the substrate, the dimensions of the semiconductor layer to be grown can be controlled well. Therefore, by forming the n-type semiconductor layer on the (111) plane, the dimension of the n-type semiconductor layer can be easily controlled, and in particular, the thickness of the n-type semiconductor layer can be easily controlled.

本発明によれば、電流リークパスの形成を防止することによって活性層への電流注入効率を向上させることができる半導体発光素子の製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which can improve the current injection efficiency to an active layer by preventing formation of a current leak path is provided.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法のフローチャートである。図1に示す本製造方法では、まず、工程S1において、p型InP基板の上に、半導体メサ部が形成される。   FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. In the present manufacturing method shown in FIG. 1, first, in step S1, a semiconductor mesa portion is formed on a p-type InP substrate.

図2は、半導体メサ部を形成する工程において生成される生産物を示す断面図である。図2の(a)に示すように、工程S1では、p型InP基板10の表面10a上に、順次、p型半導体層12a、半導体層14a、第1のn型半導体層16a、及び、第2のn型半導体層18aが形成される。一例では、p型半導体層12a、半導体層14a、第1のn型半導体層16a、及び、第2のn型半導体層18aは、有機金属気相成長(OMVPE:OrganoMetaric Vapor Phase Epitaxy)法によって、成長される。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a product generated in the process of forming the semiconductor mesa portion. As shown in FIG. 2A, in step S1, a p-type semiconductor layer 12a, a semiconductor layer 14a, a first n-type semiconductor layer 16a, and a first n-type semiconductor layer 16a are sequentially formed on the surface 10a of the p-type InP substrate 10. Two n-type semiconductor layers 18a are formed. In one example, the p-type semiconductor layer 12a, the semiconductor layer 14a, the first n-type semiconductor layer 16a, and the second n-type semiconductor layer 18a are formed by an organic metal vapor phase epitaxy (OMVPE) method. Grown up.

p型InP基板10には、例えばZnがドープされている。一例では、InP基板10の不純物濃度は、約1×1018cm−3であり、InP基板10の厚みは、350μmである。 The p-type InP substrate 10 is doped with Zn, for example. In one example, the impurity concentration of the InP substrate 10 is about 1 × 10 18 cm −3 , and the thickness of the InP substrate 10 is 350 μm.

p型半導体層12aは、半導体メサ部Mにおけるp型バッファ層12となるものである。p型半導体層12aは、一例では、p型InP層であり、Znがドープされる。一例では、p型半導体層120は、その不純物濃度が約1×1018cm−3であり、その厚みが550nmであるように、形成される。 The p-type semiconductor layer 12a becomes the p-type buffer layer 12 in the semiconductor mesa portion M. In one example, the p-type semiconductor layer 12a is a p-type InP layer and is doped with Zn. In one example, the p-type semiconductor layer 120 is formed so that its impurity concentration is about 1 × 10 18 cm −3 and its thickness is 550 nm.

半導体層14aは、半導体メサ部Mにおける活性層14となるものである。一例では、半導体層14aは、例えば、多重量子井戸構造を有するように、交互に積層された複数の井戸層と複数のバリア層を有する。この量子井戸構造を構成する井戸層はInGaAsPからなり、そのバンドギャップ波長は1.6μm、厚みは5nmである。また、バリア層はInGaAsPからなり、そのバンドギャップ波長は1.25μm、厚みは10nmである。このとき、半導体層14aからの発光波長は、1.55μmである。また、半導体層14aの厚みは、224nmである。   The semiconductor layer 14a becomes the active layer 14 in the semiconductor mesa portion M. In one example, the semiconductor layer 14a has, for example, a plurality of well layers and a plurality of barrier layers stacked alternately so as to have a multiple quantum well structure. The well layer constituting this quantum well structure is made of InGaAsP, and has a band gap wavelength of 1.6 μm and a thickness of 5 nm. The barrier layer is made of InGaAsP, and has a band gap wavelength of 1.25 μm and a thickness of 10 nm. At this time, the emission wavelength from the semiconductor layer 14a is 1.55 μm. The thickness of the semiconductor layer 14a is 224 nm.

第1のn型半導体層16aは、半導体メサ部Mにおけるn型クラッド層16となるものである。第1のn型半導体層16aは、一例では、n型InP層であり、Siがドープされる。一例では、第1のn型半導体層16aは、その不純物濃度が約1×1018cm−3であり、その厚みが2000nmであるように、形成される。 The first n-type semiconductor layer 16a becomes the n-type cladding layer 16 in the semiconductor mesa portion M. In one example, the first n-type semiconductor layer 16a is an n-type InP layer, and is doped with Si. In one example, the first n-type semiconductor layer 16a is formed so that its impurity concentration is about 1 × 10 18 cm −3 and its thickness is 2000 nm.

第2のn型半導体層18aは、半導体メサ部Mにおけるキャップ層18となるものである。第2のn型半導体層18aは、一例では、n型InGaAs層であり、Siがドープされる。一例では、第2のn型半導体層18aは、その不純物濃度が約1×1019cm−3であり、その厚みが200nmであるように、形成される。 The second n-type semiconductor layer 18 a becomes the cap layer 18 in the semiconductor mesa portion M. In one example, the second n-type semiconductor layer 18a is an n-type InGaAs layer and is doped with Si. In one example, the second n-type semiconductor layer 18a is formed so that its impurity concentration is about 1 × 10 19 cm −3 and its thickness is 200 nm.

次いで、図2の(b)に示すように、工程S1では、マスク20が形成される。マスク20は、第2のn型半導体層18a上であって、半導体メサ部Mとなる部分の上に形成される。マスク20は、例えば、SiO膜を第2のn型半導体層18aの表面上に約2μm堆積し、当該膜をフォトリソグラフィによってパターニングすることにより、形成される。 Next, as shown in FIG. 2B, in step S1, a mask 20 is formed. The mask 20 is formed on the second n-type semiconductor layer 18a and on the portion that becomes the semiconductor mesa portion M. The mask 20 is formed, for example, by depositing about 2 μm of a SiO 2 film on the surface of the second n-type semiconductor layer 18a and patterning the film by photolithography.

続いて、図2の(c)に示すように、工程S1では、マスク20によって覆われていない部分を、上側からエッチングすることによって、半導体メサ部Mが形成される。このエッチングには、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)を用いることができる。一例では、RIEは、CHとHの混合ガスを用いて行われ、CHガス及びHガスの流量は共に、25sccmである。一例では、RIEエッチングのエッチングレートは1.8μm/hであり、深さ3.6〜3.7μmのエッチングが行われる。以上のような半導体メサ部Mを形成する工程S1により、図2の(c)に示す生産物22が生成される。 Subsequently, as shown in FIG. 2C, in step S <b> 1, the semiconductor mesa portion M is formed by etching the portion not covered with the mask 20 from the upper side. For this etching, for example, RIE (Reactive Ion Etching) can be used. In one example, RIE is performed using a mixed gas of CH 4 and H 2, the flow rate of CH 4 gas and H 2 gas are both 25 sccm. In one example, the etching rate of RIE etching is 1.8 μm / h, and etching with a depth of 3.6 to 3.7 μm is performed. By the process S1 for forming the semiconductor mesa portion M as described above, a product 22 shown in FIG. 2C is generated.

本製造方法においては、次いで、表面エッチング工程S2が行われる。図3は、表面エッチング工程において生成される生産物を示す断面図である。この表面エッチング工程S2では、RIEのメタンガスに起因する半導体メサ部Mの残留カーボンを除去するために、ウェットエッチングが行われる。一例では、工程S2において、濃硫酸が用いられ、2分間のエッチングが行われる。   In the manufacturing method, a surface etching step S2 is then performed. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a product generated in the surface etching process. In this surface etching step S2, wet etching is performed in order to remove residual carbon in the semiconductor mesa portion M caused by RIE methane gas. In one example, in step S2, concentrated sulfuric acid is used and etching is performed for 2 minutes.

その後、表面エッチング工程S2では、半導体メサ部Mの結晶ダメージ層を除去するために、また、p型InP基板10の(111)面を露出させるために、更にウェットエッチングが行われる。一例では、エッチング液として、塩酸150cc、酢酸150cc、過酸化水素水60cc、水150ccを含む混合液が用いられ、30秒のエッチングが行われる。   Thereafter, in the surface etching step S2, further wet etching is performed in order to remove the crystal damage layer of the semiconductor mesa portion M and to expose the (111) plane of the p-type InP substrate 10. In one example, a mixed solution containing 150 cc of hydrochloric acid, 150 cc of acetic acid, 60 cc of hydrogen peroxide, and 150 cc of water is used as an etching solution, and etching is performed for 30 seconds.

以上の表面エッチング工程S2によって、生産物24が生成され、p型InP基板10の表面10bが露出されて、(111)面が提供される。なお、一例では、表面エッチング工程S2によってp型InP基板10がその厚さ方向にエッチングされる量は、約100nmである。   Through the above surface etching step S2, the product 24 is generated, the surface 10b of the p-type InP substrate 10 is exposed, and the (111) plane is provided. In one example, the amount by which the p-type InP substrate 10 is etched in the thickness direction by the surface etching step S2 is about 100 nm.

本製造方法においては、次いで、n型半導体層を堆積する工程S3が行われる。図4は、n型半導体層を堆積する工程によって生成される生産物を示す断面図である。この工程S3では、n型InP基板10の表面10b上、及び、半導体メサ部Mの側面に、n型半導体層26が堆積されて、生産物28が生成される。一例では、工程S3において、ドーパントとしてSiを含むInP層が、1.2〜1.3μmの高さで堆積される。InP層における不純物濃度は、例えば、約1×1019cm−3である。 Next, in this manufacturing method, step S3 for depositing an n-type semiconductor layer is performed. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a product generated by a process of depositing an n-type semiconductor layer. In this step S3, the n-type semiconductor layer 26 is deposited on the surface 10b of the n-type InP substrate 10 and on the side surface of the semiconductor mesa portion M, and a product 28 is generated. In one example, in step S3, an InP layer containing Si as a dopant is deposited at a height of 1.2 to 1.3 μm. The impurity concentration in the InP layer is, for example, about 1 × 10 19 cm −3 .

n型半導体層26は、例えば、有機金属気相成長(OMPVE)法によって成長することができる。OMVPE法による成長では、例えば、原料としてトリメチルインジウム(TMIn)、フォスフィン(PH3)を用い、ドーパントの原料としてモノシラン(SiH4)を用いることができる。一例では、成長温度は620℃であり、成長速度は2μm/hであり、成長時間は35〜40分である。   The n-type semiconductor layer 26 can be grown by, for example, a metal organic chemical vapor deposition (OMPVE) method. In the growth by the OMVPE method, for example, trimethylindium (TMIn) and phosphine (PH3) can be used as raw materials, and monosilane (SiH4) can be used as a dopant raw material. In one example, the growth temperature is 620 ° C., the growth rate is 2 μm / h, and the growth time is 35-40 minutes.

n型半導体層26は、p型InP基板10の表面10b上に堆積する第1の部分26aと半導体メサ部Mの側面に堆積する第2の部分26bを含む。この第1の部分26aは、ブロック層となる部分である。第1の部分26aの厚み、即ち、p型InP基板10の表面10bと第1の部分26aの表面26cとの間の距離は、活性層14の底面14bとp型InP基板10の表面10bとの間の距離より小さいことが好ましい。例えば、これら二つの距離の差は、0.2〜0.3μm以下であることが好ましい。これは、後続の選択エッチング後に、n型半導体層26とn型クラッド層16との接触を無くすことにより、電流リークパスを無くすためである。なお、後に埋めこむ半絶縁性の埋込層とp型バッファ層12との接触は、接触面積が小さければ問題にはならない。これは、n型半導体の抵抗よりp型半導体の抵抗が小さいからである。   The n-type semiconductor layer 26 includes a first portion 26 a deposited on the surface 10 b of the p-type InP substrate 10 and a second portion 26 b deposited on the side surface of the semiconductor mesa portion M. The first portion 26a is a portion that becomes a block layer. The thickness of the first portion 26 a, that is, the distance between the surface 10 b of the p-type InP substrate 10 and the surface 26 c of the first portion 26 a is determined by the bottom surface 14 b of the active layer 14 and the surface 10 b of the p-type InP substrate 10. Is preferably smaller than the distance between. For example, the difference between these two distances is preferably 0.2 to 0.3 μm or less. This is because the current leak path is eliminated by eliminating the contact between the n-type semiconductor layer 26 and the n-type cladding layer 16 after the subsequent selective etching. Note that the contact between the semi-insulating buried layer embedded later and the p-type buffer layer 12 is not a problem as long as the contact area is small. This is because the resistance of the p-type semiconductor is smaller than that of the n-type semiconductor.

より好ましくは、これら二つの距離は等しく、活性層14の底面14bと第1の部分26aの表面26cとは面一である。ここで、第1の部分26aの厚みは、以下のように制御することができる。即ち、p型InP基板10の表面10bとキャップ層18の表面(上面)との間の測定距離と、活性層14の底面14bからキャップ層18の表面(上面)までの設計距離との差を求める。この差に応じて、OMPVE法による成長条件、即ち成長時間を調整することによって、第1の部分26aの厚みを制御することができる。   More preferably, these two distances are equal, and the bottom surface 14b of the active layer 14 and the surface 26c of the first portion 26a are flush with each other. Here, the thickness of the first portion 26a can be controlled as follows. That is, the difference between the measurement distance between the surface 10b of the p-type InP substrate 10 and the surface (upper surface) of the cap layer 18 and the design distance from the bottom surface 14b of the active layer 14 to the surface (upper surface) of the cap layer 18 is calculated. Ask. According to this difference, the thickness of the first portion 26a can be controlled by adjusting the growth condition by the OMPVE method, that is, the growth time.

本製造方法では、次いで、選択エッチング工程S4が行われる。図5は、選択エッチング工程によって生成される生産物を示す断面図である。この工程S4では、図5に示すように、半導体メサ部Mの側面に堆積したn型半導体層26の第2の部分26b(図4参照)が選択的にエッチングされることにより、生産物30が生成される。   Next, in this manufacturing method, a selective etching step S4 is performed. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a product generated by the selective etching process. In this step S4, as shown in FIG. 5, the second portion 26b (see FIG. 4) of the n-type semiconductor layer 26 deposited on the side surface of the semiconductor mesa portion M is selectively etched, thereby producing the product 30. Is generated.

一例では、工程S4において、塩酸60cc、酢酸300cc、水60ccを含むエッチング液を用いて、45秒のウェットエッチングが行われる。このエッチング液は、n型半導体層26であるSiドープInP層の(011)面及び(111)面をエッチングするが、(100)面はエッチングしない。したがって、当該エッチング液により、半導体メサ部Mの側面に堆積した第2の部分26bを選択的に除去することができる。   For example, in step S4, wet etching is performed for 45 seconds using an etching solution containing 60 cc of hydrochloric acid, 300 cc of acetic acid, and 60 cc of water. This etching solution etches the (011) plane and the (111) plane of the Si-doped InP layer that is the n-type semiconductor layer 26, but does not etch the (100) plane. Therefore, the second portion 26b deposited on the side surface of the semiconductor mesa portion M can be selectively removed by the etching solution.

次いで、本製造方法では、埋込層形成工程S5が行われる。図6は、埋込層形成工程によって生成される生産物を示す断面図である。図6に示すように、工程S5では、n型半導体層26上、及び半導体メサ部Mの両側部に、半絶縁性の埋込層32が形成され、生産物34が生成される。   Next, in this manufacturing method, a buried layer forming step S5 is performed. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a product generated by the buried layer forming step. As shown in FIG. 6, in step S <b> 5, semi-insulating buried layers 32 are formed on the n-type semiconductor layer 26 and on both sides of the semiconductor mesa portion M, and a product 34 is generated.

一例では、埋込層32は、FeがドープされたInP層であり、不純物濃度は、約1.5×1018cm−3である。埋込層32は、例えば、OMVPE法によって成長される。このOMVPE法では、例えば、原料としてトリメチルインジウム(TMIn)、フォスフィン(PH3)を用い、ドーパントの原料としてフェロセン(C10H10Fe)を用いることができる。一例では、このOMVPE法による成長の成長温度は620℃であり、成長速度は2μm/hである。また、半導体メサ部Mの側部を覆うために、埋込層32の厚みは2.5μmであり、成長時間は1時間15分〜1時間20分程度である。 In one example, the buried layer 32 is an InP layer doped with Fe, and the impurity concentration is about 1.5 × 10 18 cm −3 . The buried layer 32 is grown by, for example, the OMVPE method. In this OMVPE method, for example, trimethylindium (TMIn) and phosphine (PH3) can be used as raw materials, and ferrocene (C10H10Fe) can be used as a dopant raw material. In one example, the growth temperature for this OMVPE growth is 620 ° C. and the growth rate is 2 μm / h. In order to cover the side portion of the semiconductor mesa portion M, the thickness of the buried layer 32 is 2.5 μm, and the growth time is about 1 hour 15 minutes to 1 hour 20 minutes.

次いで、本製造方法では、マスク除去工程S6が行われる。図7は、マスク除去工程によって生成される生産物を示す断面図である。図7に示すように、工程S6では、マスク20が除去され、生産物36が生成される。マスク20は、一例では、ふっ酸を用いて除去される。   Next, in this manufacturing method, a mask removal step S6 is performed. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a product generated by the mask removing process. As shown in FIG. 7, in step S6, the mask 20 is removed and a product 36 is generated. In one example, the mask 20 is removed using hydrofluoric acid.

次いで、本製造方法では、保護膜形成工程S7が行われる。図8は、保護膜形成工程によって生成される生産物を示す断面図である。図8の(a)に示すように、工程S7では、まず、表面保護膜38が、キャップ層18の上部及び埋込層32の上部に形成される。この表面保護膜38は、一例では、SiO膜である。 Next, in this manufacturing method, the protective film forming step S7 is performed. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a product generated by the protective film forming step. As shown in FIG. 8A, in step S <b> 7, first, the surface protective film 38 is formed on the cap layer 18 and the buried layer 32. For example, the surface protective film 38 is a SiO 2 film.

また、工程S7では、図8の(b)に示すように、半導体メサ部Mの上部にある保護膜38が除去され、開口38aが形成され、キャップ層18の上面が露出されて、生産物40が生成される。   In step S7, as shown in FIG. 8B, the protective film 38 above the semiconductor mesa portion M is removed, an opening 38a is formed, the upper surface of the cap layer 18 is exposed, and the product 40 is generated.

次いで、本製造方法では、電極形成工程S8が行われる。図9は、電極形成工程によって生成される生産物(半導体発光素子)を示す断面図である。図9に示すように、工程S8では、上面電極42及び下面電極44が形成される。上面電極42は、n型電極であり、一例ではAuGeを含む電極である。上面電極42は、開口38a(図8を参照)内に形成される。下面電極44は、p型電極であり、一例では、AuZnを含む電極である。下面電極44は、p型InP基板10の裏面に形成される。このように、上面電極42及び下面電極44が形成されることによって、半導体発光素子46が生成される。   Subsequently, in this manufacturing method, electrode formation process S8 is performed. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a product (semiconductor light emitting device) generated by the electrode forming step. As shown in FIG. 9, in step S8, the upper surface electrode 42 and the lower surface electrode 44 are formed. The upper surface electrode 42 is an n-type electrode, and in one example, is an electrode containing AuGe. The upper surface electrode 42 is formed in the opening 38a (see FIG. 8). The lower surface electrode 44 is a p-type electrode, and in one example, is an electrode containing AuZn. The lower surface electrode 44 is formed on the back surface of the p-type InP substrate 10. Thus, the semiconductor light emitting element 46 is produced | generated by forming the upper surface electrode 42 and the lower surface electrode 44. FIG.

以上説明した製造方法によれば、p型InP基板10のドーパントと埋込層32のドーパントとの相互拡散を防止することができ、リーク電流が低減された半導体発光素子を提供することができる。   According to the manufacturing method described above, mutual diffusion between the dopant of the p-type InP substrate 10 and the dopant of the buried layer 32 can be prevented, and a semiconductor light emitting device with reduced leakage current can be provided.

また、OMVPE法といった成長法によるn型半導体層の堆積と選択的エッチングを用いてn型ブロック層26(26a)を形成するので、好適な形状のブロック層を形成することができる。即ち、厚みを好適に制御したブロック層を形成することができる。更に、n型ブロック層26とn型クラッド層16との接触を防止することが可能であり、電流リークを防止することができる。したがって、電流リークパスの形成を防止することによって、活性層への電流注入効率を向上させることができる   Further, since the n-type block layer 26 (26a) is formed by depositing an n-type semiconductor layer by a growth method such as OMVPE method and selective etching, a block layer having a suitable shape can be formed. That is, it is possible to form a block layer whose thickness is suitably controlled. Furthermore, the contact between the n-type block layer 26 and the n-type cladding layer 16 can be prevented, and current leakage can be prevented. Therefore, the current injection efficiency into the active layer can be improved by preventing the formation of a current leak path.

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各層の材料及び寸法、並びに、各工程の条件等は単なる一例であり、当業者であれば、適宜変更することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the materials and dimensions of each layer described above, conditions of each process, and the like are merely examples, and those skilled in the art can appropriately change them.

本発明の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法のフローチャートである。3 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. 半導体メサ部を形成する工程において生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated in the process of forming a semiconductor mesa part. 表面エッチング工程において生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated in a surface etching process. n型半導体層を堆積する工程によって生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated by the process of depositing an n-type semiconductor layer. 選択エッチング工程によって生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated by a selective etching process. 埋込層形成工程によって生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated by a buried layer formation process. マスク除去工程によって生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated by a mask removal process. 保護膜形成工程によって生成される生産物を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product produced | generated by a protective film formation process. 電極形成工程によって生成される生産物(半導体発光素子)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the product (semiconductor light emitting element) produced | generated by an electrode formation process.

符号の説明Explanation of symbols

10…p型InP基板、10a,10b…p型InP基板の表面、12…p型バッファ層、14…活性層、16…n型クラッド層、18…キャップ層、M…半導体メサ部、18…キャップ層、20…マスク、26…n型半導体層(ブロック層)、32…半絶縁性の埋込層、38…表面保護膜、42…上面電極、44…下面電極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... p-type InP substrate, 10a, 10b ... surface of p-type InP substrate, 12 ... p-type buffer layer, 14 ... active layer, 16 ... n-type cladding layer, 18 ... cap layer, M ... semiconductor mesa part, 18 ... Cap layer, 20 ... mask, 26 ... n-type semiconductor layer (block layer), 32 ... semi-insulating buried layer, 38 ... surface protective film, 42 ... upper surface electrode, 44 ... lower surface electrode.

Claims (3)

p型InP基板の表面上に、p型バッファ層、活性層、及びn型クラッド層を含む半導体メサ部を形成する工程と、
n型半導体層を、前記p型InP基板の露出した表面及び前記半導体メサ部の側面に、堆積する工程と、
前記活性層の側面を露出させるよう前記半導体メサ部の側面に堆積した前記n型半導体層を選択的にエッチングする工程と、
前記エッチングする工程の後に、前記n型半導体層上且つ前記半導体メサ部の側部に半絶縁性の埋込層を形成する工程と、を含み、
前記n型半導体層はn型InP層であり、
前記選択的にエッチングする工程では、塩酸と酢酸を含むエッチング液を用いてウェットエッチングが行われ、
前記p型バッファ層は、Znがドープされており、
前記半絶縁性の埋込層は、FeがドープされたInP層であり、
前記半導体メサ部を形成する工程において形成される前記半導体メサ部の側面は(011)面を有し、
前記n型半導体層を堆積する工程では、前記p型InP基板の前記露出した表面と前記n型半導体層の表面との間の第1の距離が、前記p型InP基板の前記露出した表面と前記活性層の底面との間の第2の距離より小さく、前記第1の距離と前記第2の距離との差が0.3μm以下となるように、前記n型半導体層の厚みを制御することにより行われる、
半導体発光素子の製造方法。
forming a semiconductor mesa portion including a p-type buffer layer, an active layer, and an n-type cladding layer on the surface of the p-type InP substrate;
depositing an n-type semiconductor layer on the exposed surface of the p-type InP substrate and the side surface of the semiconductor mesa portion;
Selectively etching the n-type semiconductor layer deposited on the side surface of the semiconductor mesa portion to expose the side surface of the active layer;
After the etching step, forming a semi-insulating buried layer on the n-type semiconductor layer and on the side of the semiconductor mesa portion, and
The n-type semiconductor layer is an n-type InP layer;
In the selective etching step, wet etching is performed using an etching solution containing hydrochloric acid and acetic acid,
The p-type buffer layer is doped with Zn,
The semi-insulating buried layer is an InP layer doped with Fe,
The side surface of the semiconductor mesa portion formed in the step of forming the semiconductor mesa portion has a (011) plane,
In the step of depositing the n-type semiconductor layer, a first distance between the exposed surface of the p-type InP substrate and the surface of the n-type semiconductor layer is set to be equal to the exposed surface of the p-type InP substrate. The thickness of the n-type semiconductor layer is controlled to be smaller than a second distance between the bottom surface of the active layer and a difference between the first distance and the second distance is 0.3 μm or less. Done by
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
前記半導体メサ部を形成する工程と前記堆積する工程との間に、前記p型InP基板の表面と前記半導体メサ部の側面とが交差する領域に、前記p型InP基板の(111)面を露出させるようウェットエッチングを行う工程を更に含む、請求項1に記載の製造方法。 The (111) plane of the p-type InP substrate is formed in a region where the surface of the p-type InP substrate and the side surface of the semiconductor mesa portion intersect between the step of forming the semiconductor mesa portion and the step of depositing. The manufacturing method of Claim 1 which further includes the process of performing wet etching so that it may expose. 前記半導体メサ部を形成する工程では、前記p型バッファ層、前記活性層、及び前記n型クラッド層を含む半導体積層を形成した後に、当該半導体積層の上面上にマスクを形成し、RIEエッチングにより当該半導体積層をエッチングすることにより、前記半導体メサ部が形成される、
請求項1又は2に記載の製造方法。
In the step of forming the semiconductor mesa portion, after forming the semiconductor stack including the p-type buffer layer, the active layer, and the n-type cladding layer, a mask is formed on the upper surface of the semiconductor stack, and RIE etching is performed. The semiconductor mesa portion is formed by etching the semiconductor stack.
The manufacturing method of Claim 1 or 2 .
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