JPH0244792A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要］ 半導体発光装置の製造方法の改良に関し、メサ状積層体
の表面に逆メサ方向、順メサ方向のいずれの方向に対し
ても酸化されやすい（１１１）Ａ面が現れることがなく
、しかもメサ状積層体の側面が素子形成に適した立った
形状となるようにすることによって、メサ状積層体の表
面が酸化されることがなく、そのため発振縁しきい値電
流が低く、発光効率が高く、暗電流が少ない半導体発光
装置を製造することを可能にする半導体発光装置の製造
方法を堤供することを目的とし、一導電型の■・■族化
合物半導体層上に、この■・■族化合物半導体の三元ま
たは四元混晶半導体の薄層よりなるメサエッチング修正
層を形成し、このメサエッチング修正層上に、前記の一
導電型の■・■族化合物半導体層よりなる下部クラッド
層を形成し、前記の■・■族化合物半導体の三元または
四元混晶半導体層よりなる活性層を形成し、反対導電型
の前記の■・■族化合物半導体層よりなる上部クラッド
層を形成し、この上部クラッド層上にストライプ状マス
クを形成し、このストライプ状マスクを使用して、前記
の上部クラッド層と前記の活性層と前記の下部クラッド
層と前記のメサエンチング修正層と前記のｍ・■族化合
物半導体層の上層とを除去して、メサ状積層体を形成す
る工程を有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体発光装置の製造方法の改良に関する。

特に、ストライプ状活性層をストライプ状の上下クラン
ド層をもって挟む構成のメサ状積層体を要部とする誘導
放出型半導体発光装置の製造方法において、このメサ状
積層体の表面に酸化されやすい（１１１）　Ａ面が発現
することがなく、したがって、上記のメサ状積層体の表
面が酸化されることかなく、そのため発振しきい値電流
が低く、発光効率が高（、暗電流が少ない半導体発光装
置を製造することを可能にするようにする改良に関する
。

〔従来の技術〕

従来技術に係る誘導放出型半導体発光装置の一例を、図
を参照して説明する。

第２図、第３図参照 第３図は、第２図のＥ−Ｅ断面図である。

図においては、１はｎ型インジウムリン（ＩｎＰ）基板
であり、１０はｎ型のインジウムリン（ｌｎＰ）層より
なる下部クラッド層であり、１１はインジウムガリウム
ヒ素リン （ＩｎＧａＡｓＰ）層よりなる活性層であり、１２はｐ
型のインジウムリン（ＩｎＰ）ＩＩよりなる上部クラン
ド層であり、１３はｐ型のインジウムガリウムヒ素リン
（ＩｎＧａＡｓＰ）層よりなるコンタクト層である。１
５はＰ型のインジウムリン（ｒｎＰ）層であり、１６は
ｎ型のインジウムリン層であり、１７はｐ型のインジウ
ムリン層であ、て、ｎ型のインジウムリン層１６とｐ型
のインジウムリン層１７とはＮ−Ｐ接合を形成し、この
領域に電流が流れないようにしている。１日は二酸化シ
リコン層であり、１９はチタン白金と金との二重層から
なるｐＯ１ｌｌ電極であり、２０は金ゲルマニウムと金
との二重層からなるｎ側電極である。

この半導体発光装置を製造するには、活性層１１と上下
クラッド７１１０．１２とコンタクト１１１３とよりな
る積層体をメサ状＠層体２２にするためのメサエッチン
グ工程が必要となる。このメサエッチング工程において
、第３図の下部クラッド層１０の側面に見られるように
（１１１）　Ａ面３が現れる。以下に、図面を参照して
メサエッチング工程における（１１１　）　Ａ面３の発
生現象について説明する。

第４図、第５図、第６図参照 第４図に示すように、例えばインジウムリン（ｌｎＰ）
基板Ｉの（１００）表面に、幅数ｎの二酸化シリコン層
よりなるストライプ状マスク２を０成し、ブロムメタノ
ール混合液を使用してエツチングすると、ストライプ状
マスク２の方向が＜ＯＴＩ＞方向の場合には、第５図に
示すように逆メサ形状となり、＜０１１＞方向の場合に
は、第６図に示すように順メサ形状となるにのいずれの
場合においても、メサ側面には（１１１”Ｉ　Ａ面３が
現れる。この（１１１’）　Ａ面は非常に酸化されやす
い性質を有しており、そのため、メサ側面に自然酸化膜
が形成され、引き続き行われる埋め込み成長工程におい
て、成長が不完全となる。その結果、半導体発光装置の
発振しきい値電流が大きくなり、発光効率が低下し、暗
電流が多くなるという欠陥が生ずる。このため、メサエ
ンチング時に（１１１）　Ａ面が現れないようにしなけ
ればならない、その方法の一例を図を参照して説明する
。

第７図、第８図、第９図参照 インジウムリン（ＩｎＰ）基板１表面に、エツチング速
度の速いインジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡＳＰ
）四元層６（Ｐｌ、波長で１．３ｎ）をあらかじめ形成
しておくことにより、ストライプ状マスク２直下の横方
向のエツチング速度が上昇し、（１１１）　Ａ面が現れ
なくなる。た−°、この方法は第８図に示すように、逆
メサ方向に対しては有効であるが、第９図に示すように
、順メサ方向に対しては、マスク２から離れたところに
（１１１）　Ａ面３が現れることがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

逆メサ方向に対しては（１１１）　Ａ面の発生を防ぐこ
とは比較的容易であるが、順メサ方向に対しては、これ
までを効な方法が見出されていない。

たまたま（１１ｒ）　Ａ面の発生を防ぐことができても
、メサ側面の傾斜が浅くなり、実用上大きな障害となっ
ている。化合物半導体を使用して種々の素子を製造する
場合、逆メサ方向のメサのみを使用して素子を構成でき
ない場合があり、むしろ、逆メサ方向と順メサ方向との
両方を使用して素子を構成する場合が多い。このため、
順メサ方向に対しても（１１１）　Ａ面が現れず、しか
もメサの側面がなるべく立った形状となることが望まれ
ている。

本発明の目的は、メサ状積層体の表面に逆メサ方向、順
メサ方向のいずれの方向に対しても酸化されやすい（１
１１）　Ａ面が現れることがなく、しかも、メサ状積層
体の側面が素子形成に適した垂直な面を有する形状とな
るようにすることによって、メサ状積層体の表面が酸化
されることがなく、振 そのため発皆しきい値電流が少なく、発光効率が高く、
暗電流が少ない半導体発光装置を製造することを可能に
する半導体発光装置の製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、一導電型の■・Ｖ族化合物半導体１１（
１）上に、この■・Ｖ族化合物半導体の三元または四元
混晶半導体の薄層よりなるメサエッチング修正層（１４
）を形成し、このメサエッチング修正層（１４）上に、
前記の一導電型の■・Ｖ族化合物半導体層よりなる下部
クラッド層（１０）を形成し、前記の■・Ｖ族化合物半
導体の三元または四元混晶半導体層よりなる活性ｊ！　
（１１）を形成し、反対導電型の前記の■・Ｖ族化合物
半導体層よりなる上部クラッド層（１２）を形成し、こ
の上部クラッド１１　（１２）上にストライプ状マスク
（２）を形成し、このストライプ状マスク（２）を使用
して、前記の上部クラッド層（１２）と前記の活性層（
１１）と前記の下部クラッド層（１０）と前記のメサエ
ッチング修正１　（１４）と前記の■・■族化合物半導
体層（１）の上層とを除去して、メサ状積層体（２２）
を形成する工程を有する半導体発光装置の製造方法によ
って達成される。

〔作用］ 以下に原理図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１０図、第１１図、第１２図、第１３図参照インジウ
ムリン（Ｉ　ｎ　Ｐ　）　Ｉｌｌと５との間にエツチン
グ速度の速いインジウムガリウムヒ素リン（Ｉ　ｎＧａ
Ａｓ　Ｐ）四元１ｉ４を形成し、二酸化シリコン層より
なるストライプ状マスク２を使用してエツチングすると
、エンチングがインジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａ
ＡｓＰ）四元層４に達するまでは第１１図に示すように
、（１１１）　Ａ面３が現れるが、エツチングがインジ
ウムガリウムヒ素リン（ｌｎＧａＡｓＰ）四元層４を過
ぎると、インジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡｓＰ
）四元Ｎ４の速いエツチング速度にひきずられて第１２
図に示すようにメサ側面は立ってゆき、ついには、第１
３図に示すように（１１１）　Ａ面３がなくなる。

第１４図参照 エンチング速度の速いインジウムガリウムヒ素リン（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ）四元層６をストライプ状マスク２の下面
にも追加して設けると、図に示すように（１１１）　Ａ
面が最初から現れなくなり、素子設計上の自由度が広く
とれる利点がある。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係る半導
体発光装置の製造方法について説明する。

第１ａ回参照 ｎ型インジウムリン（ＩｎＰ）基板１上に、１×１０′
＠／ｃｄ程度に不純物すずを含む厚さ０．４ｎ程度のイ
ンジウムガリウムヒ素リン （ＩｎＧａＡｓＰ）四元層（波長Ｌ５ｎ）よりなるメサ
エッチング修正層１４とＩＸＩＱ”／ｃｊ程度に不純物
すずを含むｎ型のインジウムリン（ｒｎＰ）層よりなる
下部クラッドＮ１０とアンドープの厚さ０．１５　ｎ程
度のインジウムガリウムヒ素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）四
元層（波長１．３Ｊ＋１）よりなる活性層１１とｌＸｌ
０”／ｃ＋ａ程度に不純物亜鉛を含む厚さ１．５ｎ程度
のｐ型インジウムリン（ＩｎＰ）層よりなる上部クラッ
ド１１１２とｌＸｌ０”／ｃ４程度に不純物亜鉛を含む
厚さ０．３ｎ程度のｐ型インジウムガリウムヒ素リン（
ＩｎＧａＡｓＰ）四元層（波長Ｌ３ｎ）よりなるコンタ
クト７１１３とからなる積層体２１を形成する。

第１ｂ図参照 積層体２１上に二酸化シリコン層を形成して、これをパ
ターニングし、図に示すように、（１００）面上に＜０
１　Ｔ＞方向に長さ約３０（ｌ　ｎ、＜ＯＴＩ＞方向に
幅約４ｎを有する二酸化シリコン層よりなるストライプ
状マスク２を形成し、このマスクを使用して前記積層体
２１をブロムメタノール混合液を使用してメサエッチン
グをなす、メサエンチング後のメサ状積層体２２の形状
を以下に示す。

第１Ｃ図参照 図は、メサ状積層体２２を第１ｂ図に示すストライプ状
マスク２のＣ−Ｄ方向に切断した断面を示す、（１１１
）Ａ面は全く現れない。

第１ｄ図参照 図は、メサ状積層体２２を第１ｂ図に示すストライプ状
マスク２のＡ−Ｂ方向に切断した断面を示す、第１ｃ図
と同様に（１１１）　Ａ面は全く現れない。

第１ｅ図参照 ストライプ状マスク２をフン酸を使用して除去し、メサ
状積層体２２の周囲にｐ型のインジウムリン（ＩｎＰ）
層１５とｎ型のインジウムリン（ＩｎＰ）層１６とｐ型
のインジウムリン（ＩｎＰ）層１７とを順次埋め込み、
コンタクト層１３を除く領域の表面に二酸化シリコン層
１８を形成し、チタン白金と金との二重層を形成してｐ
何重ｉ１９とし、反対側のｎ型インジウムリン（ＩｎＰ
）基板１の表面に金ゲルマニウムと金との二重層を形成
してｎ側１ｉ橿２０とする。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る半導体発光装置の製
造方法においては、一導電型の■・Ｖ族化合物半導体層
上に、■・■族化合物半導体の三元または四元混晶半導
体層の薄層よりなるメサエッチング修正層を形成し、メ
サエッチング修正層上に、一導電型の■・■族化合物半
導体層よりなる下部クラッド層と■・Ｖ族化合物半導体
の三元または四元混晶半導体層よりなる活性層と反対導
電型の■・Ｖ族化合物半導体層よりなる上部クラッド層
とを形成し、上部クラッド層にストライプ状マスクを形
成し、このストライプ状マスクを使用して前記の上部ク
ラッド層と前記の活性層と前記の下部クラッド層と前記
のメサエッチング修正層と前記の■・■族化合物半導体
層の上層とをメサエッチングしてメサ状積層体を形成す
るので、メサ状積層体の表面に逆メサ方向、順メサ方向
のいずれの方向に対しても酸化されやすい（１１１）Ａ
面が発現することがなく、したがって、上記のメサ状積
層体の表面が酸化されることがなく、引低く、発光効率
は高く、暗電流は少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ〜第１ｅ図は、本発明の一実施例に係る半導体発
光装置の製造方法の工程図である。 第２図は、従来技術に係る半導体発光装置の断面図であ
る。 第３図は、第２図のＥ−Ｅ断面図である。 第４、第５、第６図は、従来技術に係るメサエッチング
説明図である。 第７、第８、第９図は、従来技術に係る改良型メサエッ
チング説明図である。 第１０〜第１４図は、本発明に係る半導体発光装宜の２
１・ ・積層体、 製造方法に使用されるメサエッチングの説明図で２２・ ・メサ状積層体。 ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一導電型のIII・Ｖ族化合物半導体層（１）上に、該II
   I・Ｖ族化合物半導体の三元または四元混晶半導体の薄
   層よりなるメサエッチング修正層（１４）を形成し、 該メサエッチング修正層（１４）上に、前記一導電型の
   III・Ｖ族化合物半導体層よりなる下部クラッド層（１
   ０）を形成し、 前記III・Ｖ族化合物半導体の三元または四元混晶半導
   体層よりなる活性層（１１）を形成し、反対導電型の前
   記III・Ｖ族化合物半導体層よりなる上部クラッド層（
   １２）を形成し、 該上部クラッド層（１２）上にストライプ状マスク（２
   ）を形成し、 該ストライプ状マスク（２）を使用して、前記上部クラ
   ッド層（１２）と前記活性層（１１）と前記下部クラッ
   ド層（１０）と前記メサエッチング修正層（１４）と前
   記III・Ｖ族化合物半導体層（１）の上層とを除去して
   、メサ状積層体（２２）を形成する工程を有する ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。