JPH02305486A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体レーザ装置などの半導体装置の製造
方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor laser device.
近年、Aj!GaAs系可視半導体レーザ装置は、コン
パクトディスクやレーザディスクなどの光学ディスクに
対する記録・再生用の光源などとして急速に需要が拡大
してきている。このような要求を満たすべく、各種の構
造を有する半導体レーザ装置が研究・開発され実用化さ
れてきている。In recent years, Aj! Demand for GaAs-based visible semiconductor laser devices is rapidly increasing as a light source for recording and reproducing optical discs such as compact discs and laser discs. In order to meet such demands, semiconductor laser devices having various structures have been researched, developed, and put into practical use.
半導体レーザ装置では、発振効率の向上などの観点から
、注入電流の拡がりを抑制して電流が注入される活性領
域を制限する必要があり、前記活性領域をストラ4プ状
に制限したストライプ構造のものが従来より用いられて
いる。前記ストライプ構造には種々のものが提案されて
おり、それらの中で結晶の内部に電流狭窄のためのスト
ライプを設けた内部ストライプ構造の半導体レーザ装置
では、活性領域の極近傍で電流狭窄を行うので電流の拡
がりを充分に抑えることができ、したがって低閾値電流
でのレーザ発振を実現することが可能である。In semiconductor laser devices, from the viewpoint of improving oscillation efficiency, it is necessary to suppress the spread of the injected current and limit the active region into which the current is injected. have been traditionally used. Various types of stripe structures have been proposed. Among them, a semiconductor laser device with an internal stripe structure in which a stripe for current confinement is provided inside the crystal performs current confinement very close to the active region. Therefore, the spread of current can be sufficiently suppressed, and therefore it is possible to realize laser oscillation with a low threshold current.
第2図には、上述のような内部ストライプ構造を有する
半導体レーザ装置の構造が示されている。FIG. 2 shows the structure of a semiconductor laser device having an internal stripe structure as described above.
この半導体レーザ装置は、n−GaAs基板1表面に順
に、n−GaAsバッファ層2、n−A 12 yGa
+−yAsクラッド層3 、A I XGa+−JS活
性層4 、p−A 12 、Gap−、Asクラッド層
5、n−GaAs電流ブロッキング層7、およびp−G
aAsキャンプ層8が積層されて構成されている。9は
p型オーミック電極であり、10はn型オーミック電掻
である。This semiconductor laser device includes an n-GaAs buffer layer 2, an n-A 12 yGa
+-yAs cladding layer 3, A I XGa+-JS active layer 4, p-A12, Gap-, As cladding layer 5, n-GaAs current blocking layer 7, and p-G
It is constructed by stacking aAs camp layers 8. 9 is a p-type ohmic electrode, and 10 is an n-type ohmic electrode.
次にこの半導体レーザ装置の製造方法を説明する。先ず
n−GaAs基板1表面に順に、n−GaAsバフファ
層’l 、n−A I 、Ga1−yAsAsクラッド
層51xGa + −1IAs活性層4、およびp−A
12 yGa+−yAsクラッド層5を結晶成長させ
た後、このp−A 1 、Gap−、Asクラッド層5
をメサ形状にエツチングする。次に、n−GaAs電流
ブロッキング層7を結晶成長させた後、大気中に取り出
してn−GaAs1i流ブロツキング層7をストライプ
状に化学エツチングして、第2図の紙面に垂直な方向に
延びるストライプ部11を形成して、このストライプ部
11でp−Al 、Ga 1− 、Asクラ7ド層5を
露出させる。Next, a method of manufacturing this semiconductor laser device will be explained. First, on the surface of the n-GaAs substrate 1, an n-GaAs buffer layer 'l, n-A I, a Ga1-yAsAs cladding layer 51xGa + -1IAs active layer 4, and a p-A
12 After crystal growth of the yGa+-yAs cladding layer 5, this p-A 1 , Gap-, As cladding layer 5
is etched into a mesa shape. Next, after the n-GaAs current blocking layer 7 is crystal-grown, it is taken out into the atmosphere and the n-GaAs 1i current blocking layer 7 is chemically etched into stripes to form stripes extending in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. A section 11 is formed, and the p-Al, Ga1-, As cladding layer 5 is exposed at this stripe section 11.
化学エツチング後、水洗および乾燥を行い、この後にp
−GaAsキャンプ層8を成長させ、最後にオーミック
電極9.10を形成する。After chemical etching, washing with water and drying are performed, followed by p.
-Grow a GaAs camp layer 8 and finally form an ohmic electrode 9.10.
このようにして作製された半導体レーザ装置では、スト
ライブ部11以外の部分では、p−GaAsキャップ層
8、n−GaAs電流ブロフキングN7、p−A 1
yGa+−yAsクラッド層5の順でp−n−p接合が
形成されているため電流がほとんど流れず、ストライブ
部11直下の領域のみに効率良く電流が注入され、この
ようにしてストライプ部11近傍の活性領域に集中的に
キャリヤが注入されるので、低閾値電流でのレーザ発振
が可能となる。In the semiconductor laser device manufactured in this way, in the portion other than the stripe portion 11, the p-GaAs cap layer 8, the n-GaAs current broaching N7, the p-A 1
Since a p-n-p junction is formed in the order of the yGa+-yAs cladding layer 5, almost no current flows, and the current is efficiently injected only into the region immediately below the stripe portion 11. In this way, the stripe portion 11 Since carriers are intensively injected into the nearby active region, laser oscillation with a low threshold current becomes possible.
上述のような半導体レーザ装置の製造方法においては、
n−GaAs電流ブロッキング層7に化学エツチングを
施してストライブ部11を形成した直後にはp−A 1
、Gap−、Asクラ−ラド層5が露出している。In the method for manufacturing a semiconductor laser device as described above,
Immediately after forming the stripe portion 11 by chemically etching the n-GaAs current blocking layer 7, the p-A 1
, Gap-, As clarad layer 5 is exposed.
しかしながらこのp−A 1 、Ga+□Asクラッド
層5は化学的に非常に活性であるため、このストライプ
部11から露出するp−A 1 、Ga l −y^S
クラッドN5表面には、p−GaAsキャップ層8の形
成前に、大気中の酸素との反応により酸化膜が形成され
てしまう。However, since this p-A 1 , Ga+□As cladding layer 5 is chemically very active, the p-A 1 , Gal -y^S exposed from this stripe portion 11 is
Before the formation of the p-GaAs cap layer 8, an oxide film is formed on the surface of the cladding N5 due to reaction with oxygen in the atmosphere.
このためこの酸化股上に成長させられるp−GaAsキ
ャップ層8などは、その結晶性が著しく悪化し、さらに
p−A I 、Ga、−、Asクラッド層5とp−Ga
Asキー1171N8との界面に高抵抗層が形成される
ことになり、半導体レーザ装置の直列抵抗が著しく大き
くなるという問題があった。For this reason, the crystallinity of the p-GaAs cap layer 8 and the like grown on this oxide layer deteriorates significantly, and the p-A I, Ga, -, As cladding layer 5 and the p-GaAs
A high resistance layer is formed at the interface with the As key 1171N8, resulting in a problem that the series resistance of the semiconductor laser device becomes significantly large.
この発明の目的は、結晶性が改善されるとともに、直列
抵抗が低減される半導体装置の製造方法を提供すること
である。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which crystallinity is improved and series resistance is reduced.
この発明は、AIを組成に含む第1の半導体層とこの第
1の半導体層に積層された第2の半導体層とを備え、前
記第1の半導体層の形成後第2の半導体層の形成前に大
気中に取り出される工程を含む半導体装置の製造方法に
係り、前記第1の半導体層の形成後に、前記第2の半導
体層と同一材料からなる表面保護層を前記第1の半導体
層表面に連続して形成し、この後に大気中に取り出すこ
とを特徴としている。The present invention includes a first semiconductor layer containing AI in its composition and a second semiconductor layer stacked on the first semiconductor layer, and after forming the first semiconductor layer, forming the second semiconductor layer. The method for manufacturing a semiconductor device includes a step of first removing the first semiconductor layer into the atmosphere, and after forming the first semiconductor layer, a surface protective layer made of the same material as the second semiconductor layer is applied to the surface of the first semiconductor layer. It is characterized in that it is formed continuously and then taken out into the atmosphere.
この発明の構成によれば、Alを組成に含む活性な第1
の半導体層の形成の後に、この第1の半導体層の表面を
保護する表面保護層が連続して形成され、この状態で大
気中に取り出されるので、前記第1の半導体層表面に酸
化膜が形成されたりすることを防ぐことができる。しか
も、前記表面保護層は第1の半導体層上に形成すべき第
2の半導体層と同一材料からなり、この表面保護層表面
に酸化膜が形成されることはない、このため、前記表面
保護層上に形成されることになる第2の半導体層は良好
な結晶性を存することができ、さらに第1および第2の
半導体層間に高い抵抗値を有する酸化膜が介在されるこ
とはない。According to the configuration of the present invention, an active primary material containing Al in its composition
After the formation of the semiconductor layer, a surface protective layer is successively formed to protect the surface of the first semiconductor layer, and it is taken out into the atmosphere in this state, so that an oxide film is formed on the surface of the first semiconductor layer. can be prevented from forming. Moreover, the surface protective layer is made of the same material as the second semiconductor layer to be formed on the first semiconductor layer, and no oxide film is formed on the surface of the surface protective layer. The second semiconductor layer to be formed on the second semiconductor layer can have good crystallinity, and furthermore, an oxide film having a high resistance value is not interposed between the first and second semiconductor layers.
第1図はこの発明の一実施例の半導体装置の製造方法を
説明するための断面図である。この第1図において、前
述の第2図に示された各部と同等の部分には同一の参照
符号を付して示す。FIG. 1 is a sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, parts equivalent to those shown in FIG. 2 described above are designated by the same reference numerals.
この実施例では半導体レーザ装置が作製される。In this example, a semiconductor laser device is manufactured.
先ず第1図(11に示すように、n−GaAs(100
)基板1上に0.5 p mのn−GaAsバッファ層
2.1.0μmのn−A II 、Ga+−yAsクラ
ッド層3.0.08μmのQ 1 xGa+□As活性
N4、第1の半導体層である1、 0 p mのp−A
1 、Ga、−、AsクラッドN5.0.01pmの
p−GaAs表面保護層6をMOCVD法により順次成
長させる。First, as shown in Figure 1 (11), n-GaAs (100
) 0.5 pm n-GaAs buffer layer 2. 1.0 μm n-A II, Ga+-yAs cladding layer 3. 0.08 μm Q 1 xGa+□As active N4, first semiconductor on substrate 1 The p-A layer is 1,0 pm.
1, Ga, -, As cladding N5. A p-GaAs surface protective layer 6 with a thickness of 0.01 pm is sequentially grown by MOCVD.
次に第1図(2)に示すように、p−A 1 、Ga、
yAsクラッドN5およびp−GaAs表面保護層6を
幅5μm。Next, as shown in FIG. 1 (2), p-A 1 , Ga,
The width of the yAs cladding N5 and the p-GaAs surface protection layer 6 is 5 μm.
高さ0.8μmのメサ形状に化学エツチングする。Chemically etched into a mesa shape with a height of 0.8 μm.
続いて第1図(3)に示すように、0.5 p mのn
−GaAs電流ブロッキング層7を結晶成長させる。Next, as shown in Figure 1 (3), 0.5 p m of n
- Crystal growth of GaAs current blocking layer 7;
次に第1図(4)に示すように、n−GaAs電流ブロ
ッキング層7のメサ形状部の上部のみを表面から0.4
5μmだけ化学エツチングしてストライブ部11を形成
する。Next, as shown in FIG. 1(4), only the upper part of the mesa-shaped portion of the n-GaAs current blocking layer 7 is removed by 0.4 mm from the surface.
A stripe portion 11 is formed by chemical etching by 5 μm.
最後に第1図(5)に示すように第2の半導体層である
0、5μmのp−GaAsキャンプN8を結晶成長し、
さらにp型のオーミック電極9及びn型のオーミック電
i10を形成する。Finally, as shown in FIG. 1 (5), a 0.5 μm p-GaAs camp N8, which is the second semiconductor layer, is grown as a crystal.
Furthermore, a p-type ohmic electrode 9 and an n-type ohmic electrode i10 are formed.
このような製造方法によれば、化学エツチングを施した
直後(第1図(2))の基板表面において電流経路とな
るべきメサ形状部の上部は、p−GaAsキャップ層8
と同一材料からなる薄いp−GaAs表面保護層6に覆
われており、したがってこの部分はほとんど酸化されな
い、したがってストライブ部ll上に形成されるn−G
aAs電流ブロッキング層7、p−GaAsキャンプ層
8などの結晶性を良好なものとすることができる。p−
GaAs表面保gWN6はAlを組成に含まず、したが
って化学的に活性ではないので、その表面に高抵抗層が
形成されたりすることはない。According to such a manufacturing method, the upper part of the mesa-shaped portion which is to become a current path on the substrate surface immediately after chemical etching (FIG. 1 (2)) is formed by the p-GaAs cap layer 8.
This part is covered with a thin p-GaAs surface protection layer 6 made of the same material as the stripe section 11, and therefore this part is hardly oxidized.
The aAs current blocking layer 7, the p-GaAs camp layer 8, etc. can have good crystallinity. p-
Since GaAs surface-retaining WN6 does not contain Al in its composition and is therefore not chemically active, no high resistance layer is formed on its surface.
しかもp−GaAsキャップ層8を結晶成長する過程で
、このp−GaAsキャンプN8からのp型ドーバン1
−Znの熱拡散が生じ、メサ形状部の上部に薄く残した
n−GaAs電流ブロッキング層7は、p型に改質され
る。このため、ストライプ部11において、p−n−p
接合が形成されることはない。Moreover, in the process of crystal growth of the p-GaAs cap layer 8, the p-type dopant 1 from this p-GaAs camp N8
Thermal diffusion of -Zn occurs, and the n-GaAs current blocking layer 7 left thinly above the mesa-shaped portion is modified to be p-type. Therefore, in the stripe section 11, pn-p
No bond is formed.
このようにして、上述のようにして作製された半導体レ
ーザ装置では、その結晶性が良好であるとともに直列抵
抗が非常に小さくなる0本件発明者らの実験によれば、
この実施例に基づいて製造した内部ストライブ型半導体
レーザ装置(共振器長250μm)の順方向電流10m
A時における直列抵抗は130Ωであり、従来技術に基
づいて製造したものの等条件下での直列抵抗180〜2
00Ωをはるかに下回るものであった。According to experiments conducted by the inventors, the semiconductor laser device manufactured as described above has good crystallinity and extremely low series resistance.
Forward current of 10 m of internal stripe type semiconductor laser device (cavity length 250 μm) manufactured based on this example
The series resistance at time A is 130Ω, and the series resistance under the same conditions is 180 to 2
It was far below 00Ω.
前述の実施例では、n−GaAs1i流ブロツキング層
7をエツチングしてストライプ部11を形成する際に、
この1−GaA5ii流プロフキング層7においてその
p−GaAs表面保護層6上の部分を薄く残すようにし
たが、前記ストライプ部11の形成の際には、このスト
ライプ部11からρ−GaAs表面保護層6を露出させ
るようにしてもよい。In the above embodiment, when etching the n-GaAs1i style blocking layer 7 to form the stripe portion 11,
In this 1-GaA5ii style profking layer 7, a thin portion is left on the p-GaAs surface protection layer 6, but when forming the stripe portion 11, the p-GaAs surface protection layer 7 is removed from the stripe portion 11. Layer 6 may be exposed.
なお、この発明はGaAs/ A I GaAs系の半
導体レーザ装置に限らず、Alを含むあらゆる化合物半
導体により製造される半導体装置に対して広く適用する
ことができるものである。Note that the present invention is not limited to GaAs/A I GaAs semiconductor laser devices, but can be widely applied to semiconductor devices manufactured using any compound semiconductor containing Al.
この発明の半導体装置の製造方法によれば、AIを組成
に含む活性な第1の半導体層の形成の後に、この第1の
半導体層の表面を保護する表面保護層が連続して形成さ
れ、この状態で大気中に取り出されるので、前記第1の
半導体層表面に酸化膜が形成されたりすることを防ぐこ
とができる。According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the formation of the active first semiconductor layer containing AI in its composition, a surface protection layer that protects the surface of the first semiconductor layer is successively formed; Since it is taken out into the atmosphere in this state, it is possible to prevent an oxide film from being formed on the surface of the first semiconductor layer.
しかも前記表面保!を層は第1の半導体層上に形成すべ
き第2の半導体層と同一材料からなり、この表面保護層
表面には酸化膜が形成されることはない。このため、前
記表面保護層上に形成されることになる第2の半導体層
は良好な結晶性を有することができ、さらに第1および
第2の半導体層間に高い抵抗値を有する酸化膜が介在さ
れることはない、これによって、半導体装置の結晶性を
良好なものとすることができるとともに、半導体装置の
直列抵抗を格段に低減して、その馴動電力の低減などを
図ることができるようになる。Moreover, the surface is protected! The layer is made of the same material as the second semiconductor layer to be formed on the first semiconductor layer, and no oxide film is formed on the surface of this surface protection layer. Therefore, the second semiconductor layer to be formed on the surface protective layer can have good crystallinity, and an oxide film having a high resistance value is interposed between the first and second semiconductor layers. As a result, it is possible to improve the crystallinity of the semiconductor device, and to significantly reduce the series resistance of the semiconductor device, thereby reducing the acclimatization power. become.
第1図はこの発明の一実施例の半導体装置の製造方法を
説明するための断面図、第2図は従来から用いられてい
る半導体レーザ装置の基本的な構成を示す断面図である
。
5 ・・・p−A 1 yGa+−、AsクラッドN(
第1の半導体層) 、6 ・=p−GaAs表面保護層
、7 ・=n−GaAs電流ブロッキング層、8・・・
p−GaAsキャップJ!!(第2の半導体層)
第1図FIG. 1 is a sectional view for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the basic structure of a conventionally used semiconductor laser device. 5...p-A 1 yGa+-, As clad N(
(first semiconductor layer), 6 .=p-GaAs surface protection layer, 7 .=n-GaAs current blocking layer, 8...
p-GaAs cap J! ! (Second semiconductor layer) Figure 1
Claims (1)
に積層された第2の半導体層とを備え、前記第1の半導
体層の形成後第2の半導体層の形成前に大気中に取り出
される工程を含む半導体装置の製造方法において、 前記第1の半導体層の形成後に、前記第2の半導体層と
同一材料からなる表面保護層を前記第1の半導体層表面
に連続して形成し、この後に大気中に取り出すことを特
徴とする半導体装置の製造方法。[Scope of Claims] Comprising a first semiconductor layer containing Al in its composition and a second semiconductor layer stacked on the first semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed after the first semiconductor layer is formed. In the method for manufacturing a semiconductor device, the method includes a step of exposing the first semiconductor layer to the atmosphere before forming the first semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that it is formed continuously on a surface and then taken out into the atmosphere.
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US6333946B1 (en) | 1999-02-19 | 2001-12-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and process for manufacturing the same |
JP2002094181A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Sony Corp | Semiconductor laser device and its manufacturing method |
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Publication number | Publication date |
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JP2706316B2 (en) | 1998-01-28 |
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