JPH057049A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH057049A
JPH057049A JP15659091A JP15659091A JPH057049A JP H057049 A JPH057049 A JP H057049A JP 15659091 A JP15659091 A JP 15659091A JP 15659091 A JP15659091 A JP 15659091A JP H057049 A JPH057049 A JP H057049A
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JP
Japan
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layer
gainp
semiconductor layer
doped
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JP15659091A
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English (en)
Inventor
Kentaro Tani
健太郎 谷
Kousei Takahashi
向星 高橋
Masahiro Hosoda
昌宏 細田
Yasuo Suga
康夫 菅
Atsuisa Tsunoda
篤勇 角田
Kaneki Matsui
完益 松井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 p型のドーパントとしてBeを用いたAlG
aInP系材料からなる半導体発光装置に対してp型G
aAs層を介してオーミック接触を得る場合、その構造
について動作電圧を低減するための最適な条件を提供す
る。 【構成】 p型GaAs半導体層とp型(Alx
1-xyIn1-yP(0<x≦1,0≦y≦1)半導体
層との間に、p型GaInP中間層を有し前記p型Ga
InP中間層のキャリア濃度が、1×1019cm-3以上で
あること及び、前記p型GaAs半導体層と前記p型
(AlxGa1-xyIn1-yP(0<x≦1,0≦y≦
1)半導体層と前記GaInP中間層のp型ドーパント
としてBeを用いることを特徴とする半導体発光装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、p型のAlGaInP
系材料とp型GaAs半導体層を有する半導体発光装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】AlGaInP系材料は、AlGaAs
系材料に比べて広バンドギャップをもち、可視光(60
0nm〜670nm)の発光材料として注目されている。し
かしp型のAlGaInP系材料は、AlGaAs系材
料に比べて比抵抗が大きく、またp型GaAs半導体層
を用いる場合には、p型GaInP中間層、p型(Al
xGa1-xyIn1-yP(0<x≦1,0≦y≦1)半導
体層の間のバンド構造の不連続等によって、半導体レー
ザなどの動作電圧が高くなり、信頼性に問題があるとさ
れていたが、有機金属気相成長法(以下MOCVD法)
などによる、Zn,Mgをp型のドーパントとして用い
たものについては、例えば、IEEE.J.ofQuantum Elector
onics,Vol.25,No.6,p.1477(1989)に報告されているよう
な可視光半導体レーザが実用化されている。しかしなが
らMOCVD法では、成長時の基板温度が高く、Zn,
Mg等のドーパントの拡散等の問題点がある。そこで、
MOCVD法に代わる結晶成長法として、分子線エピタ
キシー法(以下MBE法)が注目されている。MBE法
の利点としては、p型ドーパントに安定な1×1018cm
-3以上の高濃度ドーピングが可能なBeを使用し、しか
も、600℃以下の低い成長温度で良質の結晶が得られ
るためドーパント拡散の影響が極めて少ないことがあげ
られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】p型のドーパントとし
てBeを用いたAlGaInP系材料からなる半導体発
光装置に対してp型GaAs層を介してオーミック接触
を得る場合、その構造について動作電圧を低減するため
の最適な条件が明らかではなかった。
【0004】p型のドーパントとしてBeを用いたAl
GaInP系材料からなる半導体発光装置に対してp型
GaAs層を介してオーミック接触を得る場合、その構
造について動作電圧を低減するための最適な条件を提供
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】GaAs半導体基板に格
子整合するAlGaInP系半導体層によるダブルヘテ
ロ構造をもち、p型GaAs半導体層とGaAs半導体
基板に格子整合するp型(AlxGa1-xyIn1-y
(0<x≦1,0≦y≦1)半導体層を有し、前記p型
GaAs半導体層とp型(AlxGa1-xyIn1-y
(0<x≦1,0≦y≦1)半導体層との間に、p型G
aInP中間層を有する半導体発光装置において、p型
のドーパントとしてBeを用い、前記p型GaInP中
間層のキャリア濃度を1×1019cm-3以上とする。
【0006】
【作用】前記のような半導体発光装置において、p型の
ドーパントとしてBeを用いたp型(AlxGa1-xy
In1-yP(0<x≦1,0≦y≦1)半導体層、p型
GaInP中間層、p型GaAs半導体層間には、ヘテ
ロ障壁が存在することが判っている。そこで、p型Ga
InP中間層にBeを1×1019cm-3以上ドーピングす
ることによって電流の妨げとなる前記ヘテロ障壁を緩和
し、動作電圧の低減を図ることが出来る。
【0007】
【実施例】以下本発明の詳細を図示の実施例によって説
明する。
【0008】図1(a)〜(d)、及び図2(e)〜
(g)に本発明第1の実施例である半導体レーザの製造
プロセスを示す要部断面図を示す。
【0009】まず、n型GaAs基板1上にn型GaA
sバッファ層2、n型GaInP中間層3、n型AlI
nPクラッド層4、GaInP活性層5、p型AlIn
Pクラッド層6(Beドープ;4×1017cm-3)、Ga
InPエッチストップ層7、p型AlInP第二クラッ
ド層8(Beドープ;4×1017cm-3)、p型GaIn
P中間層9(Beドープ;1×1019cm-3)、p型Ga
Asコンタクト層10(Beドープ;5×1018cm-3
をMBE法により成長し(図1(a))、ホトリソグラ
フィー等によりストライプ状のマスク11を形成し(図
1(b))、マスク外領域をGaInPエッチストップ
層7の表面までエッチングして、リッジを形成し(図1
(c))、次にn型GaAs電流ブロック層12(Si
ドープ)を形成し(図1(d))リッジ外領域にホトリ
ソグラフィー等によりストライプ状のマスク13を形成
し(図2(e))、硫酸系エッチャントによってリッジ
上部のn型GaAs電流ブロック層12のみを除去する
(図2(f))。その後、n側及びp側に電極14、1
5を蒸着し、半導体レーザを作成した(図2(g))。
【0010】この時GaInP中間層9のドーピング濃
度を変えた多数の半導体レーザ素子の動作電圧を図5に
示す。このようにp型GaInP中間層9のキャリア濃
度を設定してやるとp型GaInP中間層のキャリア濃
度が1×1018cm-3のものと比べて、約1.0V以上前
記半導体レーザの動作電圧を低減することができた。こ
の実験結果よりp型GaInP中間層のキャリア濃度を
1×1019cm-3以上にすることによって動作電圧上昇の
原因であるp型GaAs半導体層とp型GaInP中間
層とp型(AlxGa1-xyIn1-yP(0<x≦1,0
≦y≦1)半導体層間のバンド不連続の緩和が図れ、
又、半導体レーザ動作電圧が2.5V以下になることに
より発熱など信頼性や素子特性に重大な問題を引き起こ
す原因を除去することができた。また、本実施例では、
クラッド層にAlInP層を用いたが(Al0・7
0・30・5In0・5P層または(Al0・6Ga0・40・5
0・5P層でも同様の効果が確認されている。
【0011】次に第2の実施例について説明する。図3
(a)〜(d)及び図4(e)〜(g)は第2の実施例
の半導体レーザの製造プロセスを示す要部断面図であ
る。
【0012】まず、n型GaAs基板21上にn型Ga
Asバッファ層22、n型GaInP中間層23、n型
AlInPクラッド層24、(Al0・3Ga0・70・5
0・5P活性層25、p型AlInPクラッド層26
(Beドープ;1×1018cm-3)、p型GaInP中間
層27(Beドープ;1×1019cm-3)、p型GaAs
コンタクト層28(Beドープ;5×1018cm-3)をM
BE法により成長し(図3(a))、ホトリソグラフィ
ー等によりストライプ状のマスク29を形成し(図3
(b))、マスク外領域をp型AlInPクラッド層2
6の途中までエッチングしてリッジを形成し(図3
(c))、次にn型GaAs電流ブロック層30(Si
ドープ)を形成し(図3(d))リッジ外領域にホトリ
ソグラフィー等によりストライプ状のマスク31を形成
し(図4(e))、硫酸系エッチャントによってリッジ
上部のn型GaAs電流ブロック層30のみを除去する
(図4(f))。その後、n側及びp側に電極32、3
3を蒸着し、半導体レーザを作成した(図4(g))。
この構造に於いても前記のような動作電圧の低減の効果
が得られる事が確認された。また、BeドープAlIn
P層では1×1018cm-3を越える高ドーピングを行った
場合、ドーパントの深い準位の形成や表面モホロジーの
劣化など結晶性悪化による素子特性の低下がみられる
が、本実施例ではp型GaInP中間層からのBe拡散
によるこのような悪影響は全く見られなかった。さら
に、本実施例では、活性層にx=0.3を用いたが、活
性層を、(Al0・6Ga0・40・5In0・5P層及びGaI
nP層等から成る量子井戸層や、分離閉じ込めヘテロ構
造(Separate Confinement Heterostructure)としても
前記と同様の効果が得られる事が確認されている。ま
た、他にも利得導波型構造や、p型基板等の他の構造の
AlGaInP系半導体レーザや、可視光LED(Ligh
t Emitting Diode)など、p型のドーパントとしてBe
を用いたp型(AlxGa1-xyIn1-yP(0<x≦
1,0≦y≦1)半導体層、p型GaInP中間層、p
型GaAs半導体層を構造として持つ半導体発光装置に
も適用することが可能である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、GaAs半導体基板に
格子整合するAlGaInP系半導体層によるダブルヘ
テロ構造をもち、p型GaAs半導体層とGaAs半導
体基板に格子整合するp型(AlxGa1-xyIn1-y
(0<x≦1,0≦y≦1)半導体層を有し、前記p型
GaAs半導体層とp型(AlxGa1-xyIn1-y
(0<x≦1,0≦y≦1)半導体層との間に、p型G
aInP中間層を有する半導体発光装置於いて動作電圧
を低減することができ、信頼性の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の製造プロセスを説明す
るための要部断面図である。
【図2】図1に続く本発明の第1の実施例の製造プロセ
スを説明するための要部断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例の製造プロセスを説明す
るための要部断面図である。
【図4】図3に続く本発明の第2の実施例の製造プロセ
スを説明するための要部断面図である。
【図5】本発明の効果を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板 2 n型GaAsバッファ層 3 n型GaInP中間層 4 n型AlInPクラッド層 5 GaInP活性層 6 p型AlInPクラッド層 7 GaInPエッチストップ層 8 p型AlInP第二クラッド層 9 p型GaInP中間層 10 p型GaAsコンタクト層ストライプ状のマ
スク 11 マスク 12 n型GaAs電流ブロック層 13 マスク 14 n側電極 15 p側電極 21 n型GaAs基板 22 n型GaAsバッファ層 23 n型GaInP中間層 24 n型AlInPクラッド層 25 (Al0・3Ga0・70・5In0・5P活性層 26 p型AlInPクラッド層 27 p型GaInP中間層 28 p型GaAsコンタクト層 29 マスク 30 n型GaAs電流ブロック層 31 マスク 32 n側電極 33 p側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅 康夫 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シヤープ 株式会社内 (72)発明者 角田 篤勇 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シヤープ 株式会社内 (72)発明者 松井 完益 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シヤープ 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】GaAs半導体基板に格子整合するAlG
    aInP系半導体層によるダブルヘテロ構造をもち、p
    型GaAs半導体層とGaAs半導体基板に格子整合す
    るp型(AlxGa1-xyIn1-yP(0<x≦1,0≦
    y≦1)半導体層を有し、前記p型GaAs半導体層と
    前記p型(AlxGa1-xyIn1-yP(0<x≦1,0
    ≦y≦1)半導体層との間に電流を流す半導体発光装置
    に於いて、前記p型GaAs半導体層とp型(Alx
    1-xyIn1-yP(0<x≦1,0≦y≦1)半導体
    層との間に、p型GaInP中間層を有し前記p型Ga
    InP中間層のキャリア濃度が、1×1019cm-3以上で
    あることを特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】前記p型GaAs半導体層と前記p型(A
    xGa1-xyIn1-yP(0<x≦1,0≦y≦1)半
    導体層とGaInP中間層のp型ドーパントとしてBe
    を用いることを特徴とする請求項1記載の半導体発光装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6707834B2 (en) 2001-06-26 2004-03-16 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and process for producing the same
US7084433B2 (en) 2002-03-08 2006-08-01 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device capable of maintaining the operation current low and method of manufacturing the same
US7923269B2 (en) 2000-10-26 2011-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and manufacturing method thereof

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