JPH05218585A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH05218585A
JPH05218585A JP1799092A JP1799092A JPH05218585A JP H05218585 A JPH05218585 A JP H05218585A JP 1799092 A JP1799092 A JP 1799092A JP 1799092 A JP1799092 A JP 1799092A JP H05218585 A JPH05218585 A JP H05218585A
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JP
Japan
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layer
mesa
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buried
conductivity type
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Withdrawn
Application number
JP1799092A
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English (en)
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Satoshi Ide
聡 井出
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05218585A publication Critical patent/JPH05218585A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 埋込み構造のメサストライプ型半導体発光装
置に関し,埋込み層から活性層への不純物拡散を防止
し,発光効率を高めしきい値電流を低減することを目的
とする。 【構成】 第一導電型の基板1上に順次堆積された第一
導電型の下側クラッド層2,活性層3及び第二導電型の
上側クラッド層4をストライプ状に成形したメサ5と,
メサ5の外側を埋め込む第二導電型の埋込み層7と,メ
サ5上に堆積される第二導電型のコンタクト層9と,基
板1の裏面及びコンタクト層9の表面に形成される電極
10,11とを有してなる半導体発光装置において,メ
サ5の側壁と埋込み層7との間に,n型導電型の又は不
純物を含まない半導体の何れかからなり,下側クラッド
層2又は上側クラッド層4の一つと同一の又は大きな禁
制帯幅を有する拡散障壁層6を設けたことを特徴として
構成する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光領域たる活性層が,
埋込み構造として構成されたメサストライプ中に形成さ
れる,埋込み構造のメサストライプ型半導体発光装置に
関する。
【0002】埋込み構造のメサストライプ型半導体発光
装置は,電流狭窄及び光閉じ込めに優れ,低いしきい値
電流と高い光変換効率を有することから光通信装置や光
情報処理装置に広く使用されている。
【0003】しかし,高速,小型化の進む光応用装置に
は,高出力かつ低消費電力の発光素子が強く求められて
いる。このため,埋込み構造のメサストライプ型半導体
発光装置における発光効率の向上としきい値電流の低減
が必要とされている。
【0004】
【従来の技術】図3は従来の半導体発光装置の構造図で
あり,埋込み構造のメサストライプ型半導体レーザのス
トライプに垂直な断面を表している。
【0005】従来のメサストライプ型半導体発光装置
は,図3を参照して,以下の工程により製造される。先
ず,n型InPからなる半導体基板1上に,n型InP
からなる下側クラッド層2,InGaAsPからなる活
性層3,及びp型InPからなる上側クラッド層4を順
次堆積し,次いで上側クラッド層4上に設けられたスト
ライプ形状のマスクを用いたメサエッチングによりスト
ライプ状の活性層3を含むメサ5を形成する。
【0006】次いで,メサ5の側面にp型InPを埋込
み層7として堆積してメサ5を埋め込む。この工程完了
時には,メサ5頂上表面は露出されている。次いで,n
型InPからなる電流狭窄層8を形成し,さらにp型I
nPを堆積してコンタクト層9を形成したのち,基板1
の裏面及びコンタクト層9の表面にそれぞれ裏面電極1
0及び表面電極11を形成する。
【0007】最後に,ダイシングと劈開を用いて個々の
素子に分割し,半導体レーザを製造する。かかる従来の
構造では,メサ5の側壁を埋めるp型半導体からなる埋
込み層7は,メサ5の側壁に表出する活性層3の端面に
直接にかつ密接して堆積される。
【0008】このため,拡散定数の大きなp型不純物
が,埋込み層7の堆積時に或いはその後の熱処理若しく
は堆積工程時に,メサ5側壁に表出した活性層3の端面
から活性層3中に拡散して,活性層3中に非発光の再結
合中心を形成する。また,かかるp型不純物の拡散に伴
い活性層3とクラッド層2,4との接合面におけるエネ
ルギーバンド構造の変化が緩慢になる。
【0009】その結果,半導体発光装置の発光効率は低
下し,またしきい値電流は大きくなるのである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に,従来の半
導体発光装置のごとく,メサの側壁に直接に密接してp
型の埋込み層を設ける構造では,埋込み層の堆積時に又
はその後の工程時に埋込み層に含まれるp型不純物が活
性層中に拡散して非発光再結合中心を形成するため,及
び活性層とクラッド層との接合面でのエネルギーバンド
構造の変化を緩慢にするため,発光効率が低下しまたし
きい値電流が増加するという問題があった。
【0011】本発明は,メサを埋め込む前に予めメサの
側壁面に埋込み層からのp型不純物の拡散を阻止する拡
散障壁層を設けて,p型埋込み層からメサ端面を通して
不純物が活性層内に拡散することを阻止することによ
り,高い発光効率と低いしきい値電流とを有する埋込み
構造のメサストライプ型の半導体発光装置を提供するこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の実施例構
造図であり,埋込み構造のメサストライプ型半導体発光
装置のストライプに垂直な断面を表している。
【0013】上記の課題を解決するための本発明の構成
は,図1を参照して,第一導電型の半導体基板1表面上
に順次堆積された第一導電型の下側クラッド層2,活性
層3,及び第二導電型の上側クラッド層4からなるIII-
V 族化合物半導体堆積層をストライプ状に成形したメサ
5と,該メサ5の頂部表面を残して該メサ5の外側を埋
め込むp型の埋込み層7と,該メサ5の頂部表面に接し
て堆積される第二導電型のコンタクト層9と,該基板1
の裏面に形成される裏面電極10と,該コンタクト層9
の表面に形成される表面電極11とを有してなる半導体
発光装置において,該メサ5の側壁と該埋込み層7との
間に,n型半導体或いは実質的に不純物を含有しない半
導体のうちの何れかの半導体からなり,該下側クラッド
層2及び上側クラッド層4の何れか一つと実質的に同一
の又はより大きな禁制帯幅を有する拡散障壁層6を設け
たことを特徴として構成する。
【0014】
【作用】本発明の構成では,図1を参照して,メサ5の
側壁面に表出する活性層3の端面は拡散障壁層6で覆わ
れ,p型の埋込み層7と直接に接することはない。
【0015】従って,埋込み層7のp型不純物が活性層
3の端面に到達するには,拡散障壁層6内を通過して拡
散しなければならず,p型不純物の拡散距離よりも厚い
拡散障壁層6に阻まれ,埋込み層7の不純物は活性層3
まで拡散,到達しないのである。
【0016】このため,埋込み層7から活性層3への不
純物拡散に起因して生ずる非発光再結合中心の発生を阻
止することができるから,発光効率が高く,かつしきい
値電流が低い半導体発光素子を製造することができるの
である。
【0017】かかる不純物拡散距離は,半導体材料と不
純物元素の種類により異なり,また埋込み層或いはその
後の半導体層の堆積若しくは熱処理により相違するが,
拡散を防止できる最小限の厚さは,実験により,或いは
温度,時間,及び拡散係数から公知の手法により適宜計
算することができる。
【0018】なお,拡散障壁層6の厚さが不純物拡散距
離より薄い場合でも,活性層3中に拡散する不純物を低
減するという本発明の効果を奏することは当然である。
また,本構成では,活性層3の端面と直接に接する拡散
障壁層6は,n型不純物を含むか,または意図的に添加
される不純物は含まれていない。ところで,III-V 族化
合物半導体中のn型不純物は,一般に拡散速度がp型不
純物より遅いことが知られている。
【0019】このため,拡散障壁層6中のn型不純物は
活性層3内に余り拡散しないのである。もちろん,不純
物を含まない拡散障壁層6では拡散障壁層6自体からの
不純物拡散は無視できる。
【0020】従って発光効率を高く,しきい値電流を少
なくすることができる。さらに,拡散障壁層6はクラッ
ド層2,4と実質同一の或いはそれ以上の禁制帯幅,即
ち活性層3よりも大きな禁制帯幅を有するから,上部ク
ラッド4と拡散障壁層6との接合面に形成されるpn接
合に流れる順方向電流は活性層3と拡散障壁層6との接
合に形成されるpn接合に流れる電流に較べて小さい。
【0021】このため,下部クラッド層2から拡散障壁
層6を通り上部クラッド層4に至る活性層3を迂回して
流れる電流は小さく,半導体発光装置の発光効率,又は
しきい値電流に大きな影響を及ぼさないのである。
【0022】本発明は,III-V 族化合物半導体からなる
埋込み層が,拡散速度の大きなp型半導体からなり,II
I-V 族化合物半導体からなる発光層と接する構成の半導
体発光装置に適用できる。
【0023】かかる構造を構成する半導体には,例え
ば,InPにp型不純物としてZn又はCdを添加し,
n型不純物としてTe,Sn,S,Se,Siを添加し
たもの,またGaAsにp型不純物としてBe,Zn又
はCdを添加し,n型不純物としてSe,Sn,Si又
はTeを添加したものがある。なお,この例に限られな
いことは当然である。
【0024】
【実施例】本発明を実施例の製造工程を参照して説明す
る。図2は本発明の実施例製造一部工程図であり,図1
に示された本発明の実施例の製造工程の主要な一部を半
導体発光装置のストライプに垂直な断面で表したもので
ある。
【0025】先ず,本発明の実施例の製造には,図2
(a)を参照して,面方位(100)のn型InP基板
1表面上にn型不純物,例えばSnを添加したInP
を,下側クラッド層2として例えば液相エピタキシャル
成長法により堆積する。
【0026】次いで,InGaAsPを活性層3として
堆積する。次いで,p型不純物,例えばCdを添加した
InPを上側クラッド層4として,液相エピタキシャル
成長法により堆積する。
【0027】次いで,上側クラッド層4上に<011>
方位に伸長するストライプパターンを有するSiO2
マスクを形成し,このマスクを用いたメサエッチングに
より,上側クラッド層4及び活性層3をストライプ状に
残し,ストライプの両側の下側クラッド層5の表層を除
去して内層を表出して,幅が略1μmのストライプ状の
活性層3を含むストライプ状のメサ3を形成する。
【0028】かかるメサ形成の工程は従来の方法と変わ
るところはない。次いで,図2(b)を参照して,例え
ば液相エピタキシャル成長法をもちいてn型不純物,例
えばTeを添加したInPを,拡散障壁層6としてメサ
3の側壁及び上記表出された下側クラッド層2上に,活
性層3の端面が表出するメサ3側壁面上において例えば
厚さ0.2〜0.4μmに堆積する。この厚さの拡散障
壁層6により,その後の600℃,2時間の埋込み層の
堆積工程での拡散を阻止することができる。
【0029】かかる成長では,公知の様に,メサ頂上5
a(メサ頂部表面をいう。)には拡散障壁層6を堆積さ
せず,メサ3側壁とメサ3の両外側の領域上に堆積する
ことができる。
【0030】拡散障壁層6を形成する他の実施例は,図
2(c)を参照して,メサ頂上を含めて基板上全面にT
eを添加したInPを拡散障壁材6bとして堆積する。
次いで,拡散障壁材6bをメサ3頂上が表出する迄エッ
チングして除去する。この拡散障壁材6bからエッチン
グ層6aを除去した残りの層を拡散障壁層とする。
【0031】本実施例では,堆積の条件の自由度が大き
く,堆積が容易である。上記方法によりメサ3と拡散障
壁層6を形成した後,従来の通常用いられる方法によ
り,埋込み層7,電流狭窄層8,コンタクト層9,及び
電極10,11を形成する。
【0032】埋込み層7として,例えばZn添加のp型
InPを液相エピタキシャル成長法により堆積すること
ができる。また,電流狭窄層8として,例えばTeを添
加したn型InPを,コンタクト層9として,例えばZ
nを添加したp型InPを堆積することができる。
【0033】本実施例によれば,メサ形成後の半導体層
の成長によっても活性層中への埋込み層からの不純物拡
散を阻止でき,発光効率及びしきい値電流特性を劣化す
ることがない。
【0034】本発明の第二の実施例は,基板及び下側ク
ラッド層がp型であり,上側クラッド層及びコンタクト
層がn型の埋込み構造のメサストライプ型半導体発光装
置,即ち図1におけるダイオードのpnを反転したもの
である。
【0035】本第二の実施例では,図1における埋込み
層7は,メサの側壁上に不純物を添加しない拡散障壁層
を形成したのち,その上にp型半導体が堆積されて形成
され,図1における電流狭窄層8はn型半導体に続けて
p型半導体が堆積され,埋込み層と合わせてpnp構造
をなすように形成される。
【0036】従って,本第二の実施例においても,拡散
障壁層が埋込み層のp型不純物が活性層へ拡散すること
を防止するという本発明の効果を奏し,高い発光効率と
低いしきい値電流を有する半導体発光装置を製造するこ
とができる。
【0037】なお,本第二の実施例では,拡散障壁層を
n型とするとリーク電流が多いので,不純物が含まれな
いものとすることが好ましい。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば,メサ側壁に設けた拡散
障壁により埋込み層と活性層とを遮蔽して拡散障壁とす
ることにより,埋込み層の堆積以後の工程において埋込
み層からメサ端面を通して不純物が活性層内に拡散する
ことを阻止することができるから,高い発光効率と低い
しきい値電流とを有する埋込み構造のメサストライプ型
の半導体発光装置を提供することができ,光通信装置や
光情報処理装置の性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例構造図
【図2】 本発明の実施例製造一部工程図
【図3】 従来の半導体発光装置の構造図
【符号の説明】
1 基板 2 下側クラッド層 3 活性層 4 上側クラッド層 5 メサ 5a メサ頂上 6 拡散障壁層 6a エッチング層 6b 拡散障壁材 7 埋込み層 8 電流狭窄層 9 コンタクト層 10 裏面電極 11 表面電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一導電型の半導体基板(1)表面上に
    順次堆積された第一導電型の下側クラッド層(2),活
    性層(3),及び第二導電型の上側クラッド層(4)か
    らなるIII-V 族化合物半導体堆積層をストライプ状に成
    形したメサ(5)と,該メサ(5)の頂部表面を残して
    該メサ(5)の外側を埋め込むp型の埋込み層(7)
    と,該メサ(5)の頂部表面に接して堆積される第二導
    電型のコンタクト層(9)と,該基板(1)の裏面に形
    成される裏面電極(10)と,該コンタクト層(9)の
    表面に形成される表面電極(11)とを有してなる半導
    体発光装置において, 該メサ(5)の側壁と該埋込み層(7)との間に,n型
    半導体或いは実質的に不純物を含有しない半導体のうち
    の何れかの半導体からなり,該下側クラッド層(2)及
    び上側クラッド層(4)の何れか一つと実質的に同一の
    又はより大きな禁制帯幅を有する拡散障壁層(6)を設
    けたことを特徴とする半導体発光装置。
JP1799092A 1992-02-04 1992-02-04 半導体発光装置 Withdrawn JPH05218585A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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