JPH071813B2 - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
半導体発光装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体発光装置の製造方法に関し、特に埋込み
層の形成工程を改良した半導体発光装置の製造方法に係
わる。
層の形成工程を改良した半導体発光装置の製造方法に係
わる。
半導体発光装置は、小形、高効率、軽量、機械的振動に
強い等半導体素子に共通な特長の他に、高速の直接変調
が可能、光ファイバとの高効率結合が可能等の特長を持
つことから、近年、オプトエレクトロニクス用光源とし
て実用化が進んできているが、その利用分野を更に拡大
するためには、製造工程の改良による大幅なコストダウ
ンが必要である。
強い等半導体素子に共通な特長の他に、高速の直接変調
が可能、光ファイバとの高効率結合が可能等の特長を持
つことから、近年、オプトエレクトロニクス用光源とし
て実用化が進んできているが、その利用分野を更に拡大
するためには、製造工程の改良による大幅なコストダウ
ンが必要である。
ところで、半導体発光装置の一つとして、III-V族化合
物半導体の結晶でダブルヘテロ接合構造とし、かつ導波
路をストライプ状にするために活性層より屈折率の低い
III-V族化合物半導体で埋込み、更に結晶を劈開して得
られる接合面に対して垂直な劈開面を反射面とする埋込
み型半導体レーザが知られている。かかる半導体レーザ
は、例えば従来より以下に説明する方法により製造され
ている。
物半導体の結晶でダブルヘテロ接合構造とし、かつ導波
路をストライプ状にするために活性層より屈折率の低い
III-V族化合物半導体で埋込み、更に結晶を劈開して得
られる接合面に対して垂直な劈開面を反射面とする埋込
み型半導体レーザが知られている。かかる半導体レーザ
は、例えば従来より以下に説明する方法により製造され
ている。
まず、III-V族化合物半導体からなる半導体基板上にIII
-V族化合物半導体からなるバッファ層、クラッド層、活
性層、クラッド層及びキャップ層を順次積層してダブル
ヘテロ接合を形成した後、該キャップ層上にSiO2パター
ンを選択的に形成する。つづいて、該SiO2パターンをマ
スクとしてダブルヘテロ接合を所定深さまでエッチング
除去する。ひきつづき、液相成長法によりエッチング部
にIII-V族化合物半導体を選択的に成長させる。次い
で、SiO2パターンを除去し、キャップ層と基板裏面に正
負の電極を形成した後、ダブルヘテロ接合に対して垂直
方向に劈開して、反射面となる劈開面を形成して埋込み
型半導体レーザを製造する。
-V族化合物半導体からなるバッファ層、クラッド層、活
性層、クラッド層及びキャップ層を順次積層してダブル
ヘテロ接合を形成した後、該キャップ層上にSiO2パター
ンを選択的に形成する。つづいて、該SiO2パターンをマ
スクとしてダブルヘテロ接合を所定深さまでエッチング
除去する。ひきつづき、液相成長法によりエッチング部
にIII-V族化合物半導体を選択的に成長させる。次い
で、SiO2パターンを除去し、キャップ層と基板裏面に正
負の電極を形成した後、ダブルヘテロ接合に対して垂直
方向に劈開して、反射面となる劈開面を形成して埋込み
型半導体レーザを製造する。
上述した製造方法によれば、エッチング部にIII-V族化
合物半導体からなる埋込み層を選択的に形成できる。し
かしながら、かかる液相成長法は量産性に欠け、しかも
膜厚制御性が低いという問題があった。
合物半導体からなる埋込み層を選択的に形成できる。し
かしながら、かかる液相成長法は量産性に欠け、しかも
膜厚制御性が低いという問題があった。
このようなことから、例えば埋込み層をSiO2パターンを
マスクとして気相成長により形成することが試みられて
いる。しかしながら、かかる気相成長法では、ダブルヘ
テロ接合のエッチング部に選択的にIII-V族化合物半導
体を成長することが難しく、SiO2パターン上にもIII-V
族化合物半導体結晶が成長する。その結果、気相成長
後、SiO2パターンを除去するために、まずSiO2パターン
上の結晶を埋込み層に形成したマスク材を用いて除去
し、更にSiO2パターンを除去するという繁雑な工程を必
要とする。のみならず、気相成長時の高温度の熱により
SiO2パターンとIII-V族化合物半導体からなるキャップ
層との界面に反応生成物が生じて、SiO2パターンの除去
後のキャップ層表面が荒れてしまうという問題があつ
た。
マスクとして気相成長により形成することが試みられて
いる。しかしながら、かかる気相成長法では、ダブルヘ
テロ接合のエッチング部に選択的にIII-V族化合物半導
体を成長することが難しく、SiO2パターン上にもIII-V
族化合物半導体結晶が成長する。その結果、気相成長
後、SiO2パターンを除去するために、まずSiO2パターン
上の結晶を埋込み層に形成したマスク材を用いて除去
し、更にSiO2パターンを除去するという繁雑な工程を必
要とする。のみならず、気相成長時の高温度の熱により
SiO2パターンとIII-V族化合物半導体からなるキャップ
層との界面に反応生成物が生じて、SiO2パターンの除去
後のキャップ層表面が荒れてしまうという問題があつ
た。
本発明は、ダブルヘテロ接合に形成したエッチング部に
III-V族化合物半導体の結晶を選択的に、効率よく、か
つ制御性よく埋込むことが可能で、しかもマスク材をそ
のまま電極として利用でき、工程の大幅な短縮化を達成
した半導体発光装置の製造方法を提供しようとするもの
である。
III-V族化合物半導体の結晶を選択的に、効率よく、か
つ制御性よく埋込むことが可能で、しかもマスク材をそ
のまま電極として利用でき、工程の大幅な短縮化を達成
した半導体発光装置の製造方法を提供しようとするもの
である。
本発明は、ダブルヘテロ構造を有するIII-V族化合物半
導体上に40μｍ以下の幅を有する高融点金属の電極を形
成する工程と、この電極をマスクとして前記半導体を所
望深さ選択的にエッチングする工程と、気相エピタキシ
ャル成長により前記半導体のエッチング部にIII-V族化
合物半導体を選択的に結晶成長させる工程とを具備した
ことを特徴とするものである。かかる本発明によれば、
既述の如くダブルヘテロ接合に形成したエッチング部に
III-V族化合物半導体の結晶を選択的に、効率よく、か
つ制御性よく埋込むことが可能で、しかもマスク材をそ
のまま電極として利用でき、工程の大幅な短縮化を達成
した半導体発光装置を得ることができる。
導体上に40μｍ以下の幅を有する高融点金属の電極を形
成する工程と、この電極をマスクとして前記半導体を所
望深さ選択的にエッチングする工程と、気相エピタキシ
ャル成長により前記半導体のエッチング部にIII-V族化
合物半導体を選択的に結晶成長させる工程とを具備した
ことを特徴とするものである。かかる本発明によれば、
既述の如くダブルヘテロ接合に形成したエッチング部に
III-V族化合物半導体の結晶を選択的に、効率よく、か
つ制御性よく埋込むことが可能で、しかもマスク材をそ
のまま電極として利用でき、工程の大幅な短縮化を達成
した半導体発光装置を得ることができる。
以下、本発明をGaAs系の埋込み型半導体レーザに適用し
た例について第１図（ａ）〜（ｄ）及び第２図を参照し
て詳細に説明する。
た例について第１図（ａ）〜（ｄ）及び第２図を参照し
て詳細に説明する。
まず、ｎ型のGaAs基板（GaAsウェハ）１上に厚さ0.5μ
ｍのｎ型GaAsからなるバッファ層２、厚さ1.5μｍの ｎ型Al0.3Ga0.7Asからなるクラッド層３、厚さ0.1μｍ
のノンドープGaAsからなる活性層４、厚さ1.5μｍのｐ
型Al0.3GaAs0.7からなるクラッド層５及び厚さ0.2μｍ
のp+型GaAsからなるキャップ層６を順次積層した後、該
キャップ層６上にスパッタリング法により厚さ0.2μｍ
のタングステン膜７を蒸着した（第１図（ａ）図示）。
つづいて、タングステン膜７をパターニングして40μｍ
以下の幅を有するストライプ状の電極８を形成した後、
該電極８をマスクとしてキャップ層６からクラッド層３
の途中まで選択的にエッチング除去してエッチング部９
を形成した（同図（ｂ）図示）。
ｍのｎ型GaAsからなるバッファ層２、厚さ1.5μｍの ｎ型Al0.3Ga0.7Asからなるクラッド層３、厚さ0.1μｍ
のノンドープGaAsからなる活性層４、厚さ1.5μｍのｐ
型Al0.3GaAs0.7からなるクラッド層５及び厚さ0.2μｍ
のp+型GaAsからなるキャップ層６を順次積層した後、該
キャップ層６上にスパッタリング法により厚さ0.2μｍ
のタングステン膜７を蒸着した（第１図（ａ）図示）。
つづいて、タングステン膜７をパターニングして40μｍ
以下の幅を有するストライプ状の電極８を形成した後、
該電極８をマスクとしてキャップ層６からクラッド層３
の途中まで選択的にエッチング除去してエッチング部９
を形成した（同図（ｂ）図示）。
次いで、水素（キャリアガス）6000sccm、トリメチルガ
リウム6sccm、トリメチルアルミニウム8sccm及びアルシ
ン300sccmの原料ガスを720℃の温度下で分解させる気相
エピタキシャル成長法により高抵抗のAl0.3Ga0.7As結晶
を成長させた。この時、Al0.3Ga0.7As結晶は、同図
（ｃ）に示すようにタングステンからなる電極８には全
く成長せず、エッチング部９のみに選択的に成長して、
前記正電極８表面と同レベルのAl0.3Ga0.7As結晶からな
る埋込み層10が形成された。
リウム6sccm、トリメチルアルミニウム8sccm及びアルシ
ン300sccmの原料ガスを720℃の温度下で分解させる気相
エピタキシャル成長法により高抵抗のAl0.3Ga0.7As結晶
を成長させた。この時、Al0.3Ga0.7As結晶は、同図
（ｃ）に示すようにタングステンからなる電極８には全
く成長せず、エッチング部９のみに選択的に成長して、
前記正電極８表面と同レベルのAl0.3Ga0.7As結晶からな
る埋込み層10が形成された。
次いで、基板１裏面を所望の厚さ研磨した後、Au-Ge-Ni
の合金からなる負電極12を形成し、該基板（ウェハ）１
のダイシング、埋込み層10の長さ方向に対して直交する
方向への劈開を行なって、共振器としての劈開面（反射
面）11a、11bを有する半導体レーザを製造した（同図
（ｄ）及び第２図図示）。なお、第２図は第１図（ｄ）
の斜視図である。
の合金からなる負電極12を形成し、該基板（ウェハ）１
のダイシング、埋込み層10の長さ方向に対して直交する
方向への劈開を行なって、共振器としての劈開面（反射
面）11a、11bを有する半導体レーザを製造した（同図
（ｄ）及び第２図図示）。なお、第２図は第１図（ｄ）
の斜視図である。
しかして、本発明によればキャップ層６上に40μｍ以下
の幅を有するタングステンからなるストライプ状の電極
８を形成し、該電極８をマスクとしてキャップ層６から
クラッド層３の中間までに亙って選択的にエッチング除
去してエッチング部９を形成した後、気相エピタキシャ
ル成長を行うことによって、該電極８上に高抵抗のAl
0.3Ga0.7As結晶が成長することなく、エッチング部９の
みに同Al0.3Ga0.7As結晶を選択的に成長でき、埋込み層
10を形成できる。しかも、前記気相エピタキシャル成長
の工程でタングステンからなる電極８とキャップ層６と
の間に良好なオーミック接触がなされる。従って、エッ
チング部９に埋込み層10を制御性よく、かつ効率的に形
成でき、更に選択的な結晶成長に使用したマスク材をそ
のまま正電極として利用できるため、工程が大幅に短縮
され、ひいては高性能の半導体レーザを量産的に得るこ
とが可能となる。
の幅を有するタングステンからなるストライプ状の電極
８を形成し、該電極８をマスクとしてキャップ層６から
クラッド層３の中間までに亙って選択的にエッチング除
去してエッチング部９を形成した後、気相エピタキシャ
ル成長を行うことによって、該電極８上に高抵抗のAl
0.3Ga0.7As結晶が成長することなく、エッチング部９の
みに同Al0.3Ga0.7As結晶を選択的に成長でき、埋込み層
10を形成できる。しかも、前記気相エピタキシャル成長
の工程でタングステンからなる電極８とキャップ層６と
の間に良好なオーミック接触がなされる。従って、エッ
チング部９に埋込み層10を制御性よく、かつ効率的に形
成でき、更に選択的な結晶成長に使用したマスク材をそ
のまま正電極として利用できるため、工程が大幅に短縮
され、ひいては高性能の半導体レーザを量産的に得るこ
とが可能となる。
なお、上記実施例では高融点金属として、タングステン
（Ｗ）を用いたが、Mo、Ta、Ti、Pt、Re、Ir等の他の高
融点金属を使用してもよい。また、かかる高融点金属膜
の蒸着に際して、その後のパターニングにより形成され
る電極とIII-V族半導体とのオーミック性を向上するた
めに、Mg等のドーパントを混入させながら高融点金属膜
を蒸着したり、高融点金属の下地としてAlやNi等の比較
的低融点の金属膜を形成したりしてもよい。
（Ｗ）を用いたが、Mo、Ta、Ti、Pt、Re、Ir等の他の高
融点金属を使用してもよい。また、かかる高融点金属膜
の蒸着に際して、その後のパターニングにより形成され
る電極とIII-V族半導体とのオーミック性を向上するた
めに、Mg等のドーパントを混入させながら高融点金属膜
を蒸着したり、高融点金属の下地としてAlやNi等の比較
的低融点の金属膜を形成したりしてもよい。
上記実施例では、活性領域がGaAs、それを囲む領域がGa
0.3Al0.7Asを用いたが、これらはGa1XAlXAs（０＜Ｘ≦
１）であっても勿論よい。
0.3Al0.7Asを用いたが、これらはGa1XAlXAs（０＜Ｘ≦
１）であっても勿論よい。
上記実施例においては、再現性等の点で良好な結果が得
られることが多いので、ｎ型GaAsバッファ層２、p+GaAs
キャップ層６を成長されているが、場合によってはこれ
らを省略することも可能である。また、ｎ型GaAs基板の
代りにｐ型GaAs基板を用いて発光装置を製造することも
勿論可能である。
られることが多いので、ｎ型GaAsバッファ層２、p+GaAs
キャップ層６を成長されているが、場合によってはこれ
らを省略することも可能である。また、ｎ型GaAs基板の
代りにｐ型GaAs基板を用いて発光装置を製造することも
勿論可能である。
上記実施例において、選択的な気相エピタキシャル成長
を行う前のエッチング部の深さは、任意でよく、例えば
基板に達する深いエッチング部を形成してもよいし、或
いは活性層まで達しない浅いエッチング部を形成しても
実施例と同様な効果を発揮できる。
を行う前のエッチング部の深さは、任意でよく、例えば
基板に達する深いエッチング部を形成してもよいし、或
いは活性層まで達しない浅いエッチング部を形成しても
実施例と同様な効果を発揮できる。
上記実施例では、GaAs系の半導体レーザについて説明し
たが、高融点金属はIII族及びＶ族を含む有機金属化合
物又は水素化物を使用する気相エピタキシャル成長にお
いて同様な選択性を示すので、InPを始めとする他のIII
-V族化合物半導体基板を使用した発光装置にも適用でき
る。また、半導体レーザのみならず、埋込み構造を有す
る発光ダイオードにも同様に適用できる。
たが、高融点金属はIII族及びＶ族を含む有機金属化合
物又は水素化物を使用する気相エピタキシャル成長にお
いて同様な選択性を示すので、InPを始めとする他のIII
-V族化合物半導体基板を使用した発光装置にも適用でき
る。また、半導体レーザのみならず、埋込み構造を有す
る発光ダイオードにも同様に適用できる。
以上詳述した如く、本発明によればダブルヘテロ接合に
形成したエッチング部にIII-V族化合物半導体の結晶を
選択的に、効率よく、かつ制御性よく埋込むことが可能
で、しかもマスク材をそのまま電極として利用できるこ
とにより、工程の大幅な短縮化を達成でき、ひいては高
性能の半導体発光装置を量産的に製造し得る方法を提供
できるものである。
形成したエッチング部にIII-V族化合物半導体の結晶を
選択的に、効率よく、かつ制御性よく埋込むことが可能
で、しかもマスク材をそのまま電極として利用できるこ
とにより、工程の大幅な短縮化を達成でき、ひいては高
性能の半導体発光装置を量産的に製造し得る方法を提供
できるものである。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例における埋込み
型半導体レーザの製造工程を示す断面図、第２図は第１
図（ｄ）の斜視図である。 １……ｎ型GaAs基板（ウェハ）、２……ｎ型GaAsのバッ
ファ層、３……ｎ型Al0.3Ga0.7Asのクラッド層、４……
ノンドーブGaAsの活性層、５……Ｐ型Al0.3Ga0.7Asのク
ラッド層、６……P+型GaAsのキャップ層、８……タング
ステンからなる電極、９……エッチング部、10……高抵
抗Al0.3Ga0.7Asからなる埋込み層、11a、11b……劈開面
（反射面）、12……Au-Ge-Niからなる負電極。
型半導体レーザの製造工程を示す断面図、第２図は第１
図（ｄ）の斜視図である。 １……ｎ型GaAs基板（ウェハ）、２……ｎ型GaAsのバッ
ファ層、３……ｎ型Al0.3Ga0.7Asのクラッド層、４……
ノンドーブGaAsの活性層、５……Ｐ型Al0.3Ga0.7Asのク
ラッド層、６……P+型GaAsのキャップ層、８……タング
ステンからなる電極、９……エッチング部、10……高抵
抗Al0.3Ga0.7Asからなる埋込み層、11a、11b……劈開面
（反射面）、12……Au-Ge-Niからなる負電極。
Claims (2)
- 【請求項１】ダブルヘテロ構造を有するIII-V族化合物
半導体上に40μｍ以下の幅を有する高融点金属の電極を
形成する工程と、この電極をマスクとして前記半導体を
所望深さ選択的にエッチングする工程と、気相エピタキ
シャル成長により前記半導体のエッチング部にIII-V族
化合物半導体を選択的に結晶成長させる工程とを具備し
たことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項２】高融点金属がタングステンであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体発光装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11841685A JPH071813B2 (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 半導体発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11841685A JPH071813B2 (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 半導体発光装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61276390A JPS61276390A (ja) | 1986-12-06 |
| JPH071813B2 true JPH071813B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=14736105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11841685A Expired - Fee Related JPH071813B2 (ja) | 1985-05-31 | 1985-05-31 | 半導体発光装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071813B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5011792A (en) * | 1990-02-12 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Method of making ohmic resistance WSb, contacts to III-V semiconductor materials |
| JPH0818154A (ja) * | 1994-07-04 | 1996-01-19 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | ２波長半導体レーザ |
-
1985
- 1985-05-31 JP JP11841685A patent/JPH071813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61276390A (ja) | 1986-12-06 |
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