JPH09232685A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH09232685A JPH09232685A JP3964696A JP3964696A JPH09232685A JP H09232685 A JPH09232685 A JP H09232685A JP 3964696 A JP3964696 A JP 3964696A JP 3964696 A JP3964696 A JP 3964696A JP H09232685 A JPH09232685 A JP H09232685A
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Abstract
連続動作が可能な、青色から近紫外の波長領域のGaN
系のLD、及び同じ波長領域のGaN系の高輝度、長寿
命なLEDを実現すること。 【解決手段】高濃度の不純物添加により比抵抗を大幅に
低減したBP、GaN又はSiCをコンタクト層として
用いること、またこれらの材料を電流阻止層として用い
ることにより、電流阻止機能と同時に横モード制御機能
を有する低雑音で高密度な光読みだしが可能なLD、及
び高輝度青色LEDを得ることができる。
Description
より構成され、青色から近紫外の波長領域において、低
雑音でかつ長時間の連続動作が可能なレーザーダイオー
ド、及び高輝度で長寿命な発光ダイオード等の半導体発
光装置に関するものである。
あるGaN及びGaN系混晶は、禁制帯幅が3.4eV
以上と大きく、また直接遷移形であるため短波長の半導
体レーザーダイオード(以下LDと略称)の材料として
期待されている。発光ダイオード(以下LEDと略称)
としても、GaNを用いた青色LEDの開発が従来から
行われている。しかし、GaN及びGaN系混晶を用い
たLDにおいては、パルス動作が報告されているのみで
あり連続動作は実現していない。短波長のLDを高密度
記録用の光源として使用するためには、連続動作が可能
であるばかりでなく横モードが単峰に制御され、かつ低
雑音でなくてはならないが、まだこれらの事項について
は、何等の検討もなされていない。またGaNを用いた
青色LEDについても、高輝度で長寿命のものは得られ
ていない。
具備する従来の代表的な可視領域LDの構造を示す。G
aInP(以下特に必要な場合のほかAx B1-x C、0
≦x≦1の化合物をABCと略称する。4元系も同じ)
から成る発光層37の下部にn−AlGaAsから成る
第1のとじ込め層36が設けられ、前記発光層37の上
部に凸状に加工されたp−AlGaInPから成る第2
のとじ込め層38が形成される。凸状に加工された前記
第2のとじ込め層38の両側面に接して、基板34と同
じ格子定数を有するn−GaAs又はn−AlGaAs
から成る電流阻止層39を設ける。凸状に加工された第
2のとじ込め層38の頂上面にp+ −GaInPから成
る中間コンタクト層40が形成され、前記中間コンタク
ト層40及び前記電流阻止層39の上部と電流供給用電
極42との間にp−GaAsから成るコンタクト層41
が形成される。なお35はn−GaAs基板34上への
多層成長を容易にするためのn−GaAsバッファ層、
43は前記基板に設けた電流電極である。
は、横モード制御は発光層37からの発光エネルギーが
前記電流阻止層39の禁制帯幅よりも大きいことによる
光吸収効果を利用して行われる。またこの構造では、最
後に成長するコンタクト層41として、成長基板34及
び前記電流阻止層39と同じ材料が用いられているため
に装置全体として格子整合がとり易く、凸状にエッチン
グ加工された第2の光とじ込め層38の両側面に接して
再成長により形成される前記電流阻止層39も高品質と
することができる。しかし上記のようなLDの構成では
横モード制御が以下に述べるように光吸収により行われ
る。図9のLDの構成は、格子整合の立場からは優れて
いるが、光吸収の効果が大きいために、レーザ発光のし
きい値電流が大きくなる欠点がある。
込め層とは、キャリヤを発光層内に集中し、またLD発
光が高い効率で安定に生ずるよう光の導波モードを前記
発光層と整合させるため、前記発光層の上下両面に構成
される多層構造をいう。電流阻止層とは、前記発光層と
これに電流を供給する上部電極との間に、一部の領域を
除いて電流を阻止することができる構造を構成し、これ
を用いて前記発光層の面内に、LDの横モード制御に適
した電流の集中を生じさせることをいう。この時前記電
流阻止層は、同時にLD発光の横モードを制御するよう
に構成することができる。
たヘテロ障壁によるキャリヤ閉じ込め層、ヘテロ界面の
屈折率の差を用いた光閉じ込め層、導波層、クラッド層
等の通常の技術用語は必要に応じて随時使用する。
な横モードを備え、かつ長寿命の連続動作が可能な、青
色から近紫外の波長領域のGaN系のLD、及び同様な
波長領域のGaN系の高輝度、長寿命なLEDを実現す
ることを目的としている。
的な可視領域LDの構造においては、電流阻止層39の
禁制帯幅がGaInP発光層37の発光エネルギーより
も小さいために、電流阻止層39の屈折率がAlGaI
nP閉じ込め層38の屈折率よりも大きく、屈折率差に
基づく電流阻止層39の横モード制御機能を期待するこ
とはできない。
制御に対して有効となるのは、屈折率の虚数部に相当す
る光吸収係数であることが判明した。すなわち従来の代
表的な可視領域LDの構造において、横モード制御は、
n−GaAsから成る電流阻止層39の大きな光吸収に
基づくものであることが明らかとなった。
光波長の短い、青色から近紫外の波長領域のGaN系の
LD、LEDでは、LD動作を行うために約3倍から4
倍の励起キャリヤ密度が必要である。このため、LDの
しきい値電流を大きくする光吸収の効果を小さくしなけ
ればならない。GaN系のLDでは、基板に相当する材
料がGaNとなるために、GaNよりも禁制帯幅の小さ
いGaInNを発光層とし、電流阻止層としてGaNを
用いれば電流阻止層による光吸収が小さく、かつ格子整
合のとれた構成となるが、一方電流阻止層の光吸収が小
さいため横モードの不安定や雑音の増加が予想される。
このように、従来の可視領域LD構成の考え方を単に延
長するのみでは、実用的なGaN系青色LD、LEDを
得ることができない。
いたLD、LEDの装置構成として、サファイヤ、Si
C等の基板上にGaN系混晶材料から成る発光層、光及
びキャリヤ閉じ込めのための閉じ込め層から成る多層構
造を形成したものが、候補として考えられる。しかし前
記多層構造と、これを成長するサファイヤ、SiC等の
成長基板との間の格子不整合、あるいは多層構造を構成
する化合物半導体薄層間の格子不整合が存在するため
に、前記多層構造中に高密度の転位が発生し、発光強度
の低下や寿命の低下を生ずる。
動作電流を低減するために発光層の厚さを0.001〜
0.01μm程度にしなければならない。またキャリヤ
と光の十分な閉じ込め効果を発揮させるためには、閉じ
込め層の膜厚が十分に厚いことと、活性層と閉じ込め層
の禁制帯幅の差が大きく、かつ発光層と閉じ込め層の間
のヘテロ接合介面が平坦であることが要求される。
(0≦x≦1)を用いて閉じ込め層を形成するには、A
l組成xとして最低0.1、望ましくは0.15から
0.3の値を有することが必要であり、また発光層との
格子整合の関係からは0.15以下とすることが望まし
い。しかし、xの値を0.15以下とすれば、光の閉じ
込め効果が低下するために、動作電流の増加が避けられ
ない。前記光閉じ込め効果の低下を回復するためには、
発光層と光閉じ込め層との間に両者の中間の禁制帯幅を
有する光導波層を挿入することが有効な方法であるが、
このとき前記発光層へのキャリヤ閉じ込め効果が低下す
るため、その対策として前記発光層を、光導波層を構成
するAlGaNより禁制帯幅の小さいGaInNにしな
ければならない。
の波長領域では少なくとも0.2μm、望ましくは0.
3μmから0.5μmとしなければならない。しかし、
Al組成の高いAlGaNは、とくにp形の比抵抗が高
く、このため閉じ込め層の膜厚が大であれば、発光装置
の動作電圧が大となり、実用的な装置を得ることができ
ない。
GaN系青色LDにおいて、しきい値電流低減につなが
る発光層の厚さ方向の光とじ込めを屈折率差で行い、低
雑音化と高密度記録につながる横モード制御を、電流阻
止層に不純物を添加して適度な光吸収係数を生じさせる
ことにより達成することにある。すなわちGaInN発
光層を中心として、これらの諸機能を具備し、かつ格子
整合のとれた化合物半導体材料の最適な組み合わせを見
い出だすことにある。高輝度LEDは、LDと同様な構
造のものを、しきい値電流以下で動作することにより達
成されるので、技術的課題は基本的にはLDと同様であ
る。
段は次の通りである。高濃度の不純物添加により比抵抗
を大幅に低減したGaN又はBPをコンタクト層として
用いることにより、GaN系LD、LEDの動作電圧を
低減することができる。また従来の可視LDのように、
電流阻止層と発光層との禁制帯幅の差に基づく電流阻止
層の極めて大きな光吸収により、横モードを制御するの
ではなく、高濃度に不純物を添加する方法で電流阻止層
の光吸収を適度に増加することにより、電流阻止層に横
モード制御機能を付与し、GaN系青色LDの低雑音化
と高密度な光読取りを可能とすることができる。
め層としては、GaInN発光層と格子整合するGa
N、AlGaNを用いることにより、屈折率の差に基づ
く光とじ込めとヘテロ界面によるキャリヤのとじ込めを
行う。また光閉じ込め層にGaInNから成る可飽和吸
収層を含ませることにより、自己間欠動作する低雑音高
密度光読取り用LDを得ることができる。
の実施の形態を説明する。図1に本発明の第1の実施の
形態の半導体発光装置である青色LDの断面構造を示
す。ドナー濃度1−5×1018/cm3 、望ましくは3
−5×1018/cm3 の面指数(0001)を有するn
−SiC基板2のSi面上に、Siドープn−AlNか
ら成る電子濃度1−5×1019/cm3 、厚さ1−10
0nmのバッファ層3を1350℃の温度で形成する。
次に格子不整合による歪みを除去するために、NH3 と
水素の混合気流中で1400℃で30分アニールした
後、Siドープn−GaNから成るドナー濃度1−5×
1018/cm3 、厚さ1−5μmの第1コンタクト層4
を成長する。
プn−Al0.2 Ga0.8 Nから成るドナー濃度5×10
17/cm3 −3×1018/cm3 、厚さ0.2−0.5
μmの第1クラッド層5と、Siドープn−GaNから
成るドナー濃度5×1017/cm3 −1×1018/cm
3 、厚さ0.1−0.2μmの第1導波層6と、意識的
には不純物を添加しない厚さ0.001−0.05μm
のGa0.85In0.15Nから成る発光層7と、Mgドープ
p−Al0.2 Ga0.8 Nから成るアクセプタ濃度1−5
×1018/cm3 、厚さ0.01−0.05μmの第2
クラッド層8と、Mgドープp−Ga0.8 In0.2 Nか
ら成るアクセプタ濃度1−5×1018/cm3 、厚さ
0.001−0.05μmの可飽和吸収層9と、Mgド
ープp−Al0.2 Ga0.8 Nから成るアクセプタ濃度1
−5×1018/cm3 、厚さ0.01−0.05μmの
第3クラッド層10を形成する。
ープp−GaNから成るアクセプタ濃度1−5×1018
/cm3 、厚さ0.01−0.1μmの第2導波層11
と、Mgドープp−Al0.2 Ga0.8 Nから成るアクセ
プタ濃度1−3×1019/cm3 、厚さ0.2−0.5
μmの第4クラッド層12と、Mgドープp−GaNか
ら成るアクセプタ濃度2−9×1019/cm3 、厚さ
0.01−0.1μmの中間コンタクト層13を順に形
成する。凸形のストライプ状に加工した前記第2導波層
11と第4クラッド層12と中間コンタクト層13の上
にはMgドープp−BPから成るアクセプタ濃度1−9
×1019/cm3 、厚さ0.55μmのコンタクト層1
4を形成する。ここでコンタクト層の厚さとは、凸形ス
トライプの頂上面から、PaZn/Auから成る最上部
の電流供給用電極15の下面までの距離である。なおT
i/Pt/Auから成る電流供給用の対向電極1がn−
SiC基板2に設けられている。
N混晶及びGaNとの間の高いヘテロ障壁と、高濃度M
gドープ中間コンタクト領域での実効障壁高さの低下に
より達成される。AlGaN混晶及びGaNでは、正孔
の有効質量が極めて大きいので、わずかな障壁高さで正
孔電流を阻止することができる。また第4クラッド層1
2と中間コンタクト層13の間の障壁を実質的に消失さ
せるには、両者の間に構成原子の相互拡散が誘発される
よう、Mgのドーピング濃度を1×1019/cm3 以上
とすることが望ましい。
漏れを抑制するものであり、第2導波層11は第1導波
層6とほぼ同程度の厚さにすることにより、導波される
光強度の最大値を発光層7の位置に制御することによ
り、動作電流を低減する効果がある。この効果は0.0
1μm以下の極薄発光層の場合に重要である。
は、凸形のストライプをエッチング加工をする時、エッ
チング自己停止層としても機能する。すなわち、塩素イ
オンを用いた気相エッチングによりp−GaN第2光導
波層11の途中まで除去した後、p−BPコンタクト層
14を有機金属気相成長法で成長する直前に、水素中で
約1000℃の熱処理をすることにより、残存するGa
N層のみを選択的に除去することができる。この方法は
前記エッチング後、p−BPコンタクト層14を再成長
する時の表面清浄化工程としても有効であり、p−BP
コンタクト層14と第3クラッド層10の表面及び2導
波層11、第4クラッド層12の側面との間のヘテロ接
合界面に良好な障壁を形成することにより、優れた電流
阻止機能を発揮することができる。
の形態のLD装置を光記録の読取り光源として用いる
時、繰り返し周期数GHz以上の自己間欠動作を行うこ
とにより戻り光による雑音を防止するため挿入されたも
のである。従って、本第1の実施の形態の発光装置を、
高輝度青色LEDとして用いるときには、前記可飽和吸
収層9は省略することができる。
光吸収係数が小さい。また直接遷移に対応する禁制帯幅
がGaNより大きいために屈折率がGaNより小さく、
屈折率による光の導波効果と閉じ込め効果が期待でき
る。このため、AlGaN、GaN層を薄くすることが
できる利点がある。またBPはAlGaN、GaNとの
ヘテロ接合界面で電流狭窄を行うと同時に、前記不純物
添加により生じた102〜103 /cmの適度な光吸収
損失により、LDのしきい値電流を増加することなく安
定した基本横モードの制御を行うことができる。従って
低雑音で波面歪み等の少ない高密度の光ディスク用読取
り光源に適した良好な特性が実現される。
μm、Pt:0.1μm、Au:0.5μm、p側電極
15は、PdZn:0.1μm、Au:0.5μmを順
次形成した後、不活性ガスもしくは窒素ガス中で温度4
00〜800℃で熱処理し、オーミック電極を形成す
る。このほかn側電極としてはTiAl、Niを、p側
電極としてはNi、NiZn及びその合金を使用するこ
とができる。
は、他の窒化化合物層の成長時に比べて、NH3 流量を
1/10から1/100に減少した。これは成長初期に
SiC基板2の表面が窒化し、高抵抗の膜を形成するの
を防止するためである。AlNバッファ層の膜厚は0.
001〜0.1μmとするのが適切である。これ以下で
はバッファ層が完全な連続膜にならないため、その上に
成長する窒化化合物層の結晶品質が低下する。また膜厚
が厚すぎる場合にはひび割れが発生し、電気抵抗が増加
する。
を示す青色LDの断面図である。本変形例では凸形に加
工されたp−GaN第2導波層11、p−AlGaN第
4クラッド層12、p+ −GaN中間コンタクト層13
の両側の面上にn−BP電流阻止層16を設け、前記1
3と16の上にp−BPコンタクト層17を形成したも
のである。この時電流狭窄は、n−BP16とp−BP
17及びp−AlGaN10等の間に形成されるヘテロ
pn接合により行われるため障壁高さが大となり、第
3、第4のp形クラッド層10、12及び第2導波層1
1のドーピング濃度をより高くしてLDの動作抵抗を低
減することができる。
であることを利用して、図2に示すLD構造を形成の
後、バッファ層3を含めてn−SiC基板2を研磨によ
り除去した他の変形例である。この時n−GaNの電流
供給電極18としてTi/Alを用いる。この様にn−
SiC基板2及びバッファ層3を除去することにより、
LDの動作電圧を低減し、長寿命の連続動作に必要な熱
抵抗の大幅な低減を達成することができる。
脇に、n−SiC電流阻止層19を設けた他の変形例で
ある。n−SiCを用いる場合には、アルミナをマスク
としてp形層を凸に加工した後、選択成長により電流阻
止層を自己整合的に形成することができる利点がある。
利得ガイド形青色LDの断面図である。参照番号1〜8
までは図1と同様であるため説明を省略する。p−Al
GaN第2クラッド8の上にp−GaN第2導波層2
0、p−AlGaN第3クラッド層21を形成する。p
−GaInN過飽和吸収層(図示されていない)は、必
要に応じて前記第2、第3のクラッド層の間に挿入す
る。平坦な第3クラッド層上に凹状に加工したp−Ga
N第3導波層22と、その両側の上面に電流阻止用のn
−GaN23を形成する。前記凹状に加工したp−Ga
N第3導波層22及び電流阻止用のn−GaN23の上
に凹面を埋め込むようにp−BPコンタクト層24が形
成される。
P24との間のヘテロpn接合により行われる。また横
モード制御は前記BPにより埋め込まれた発光層上部の
凹状の閉じ込め層により生じた横方向の実効屈折率の変
化に基づき行われる。本変形例はLD動作のしきい値電
流以下で、このまま高輝度青色LEDとして動作するこ
ともできるが、とくに高輝度青色LED又はパルス動作
の青色LDとして用いる場合には、p−GaN第3導波
層22の凹状加工と、電流阻止用のn−GaN23を省
略し、BPを含めて全て平坦な多層構造とすることがで
きる。
き、本発明の第3の実施の形態を説明する。本実施の形
態ではn−SiC基板2への電流電極としてAuGe/
Au25を用いている他、GaInN発光層7まで第1
の実施の形態と同じであるため、説明を省略する。Ga
InN発光層7の上にMgドープp−GaNから成る厚
さ0.05μmの第2光導波層26、p−GaInN過
飽和吸収層9、凸形ストライプ状に加工したMgドープ
p−Al0.2 Ga0.8 Nから成る厚さ0.3μmの第2
クラッド層28、Mgドープp−GaNから成る厚さ
0.5μmの中間コンタクト層28が順次形成される。
ド層27と中間コンタクト層28の両側には、1019〜
1020/cm3 と高濃度にMnをドープすることにより
光吸収を増加させたGaN電流阻止層29が、酸化シリ
コン又は窒化シリコンをマスクとして、選択成長により
形成される。最後にMgドープp−GaNから成る厚さ
0.5μmのコンタクト層30が形成される。
0.1〜0.2μmが、第2導波層26の厚さ0.05
μmよりも厚いのは、GaInN発光層内の正孔の有効
質量が大きいために、第1導波層6と発光層7との間の
ヘテロ障壁により十分な正孔の閉じ込め効果が得られ、
第1導波層6での正孔の再結合を無視することができる
ことによる。p−GaNから成る第2導波層26は比抵
抗が高いので、これを薄くすることによりコンタクト層
との間の電圧降下を低減することができる。
上の自己間欠動作を生じ、光読取りの際の戻り光による
雑音の増大が防止される。なお図6の構成をパルス動作
の青色LD又は高輝度青色LEDとして用いるときに
は、前記可飽和吸収層9と電流阻止層29を省略し、全
て平面の多層構造により前記LD、LEDを構成するこ
とができる。
0.1μm、Au:0.5μm、p側の電極31にP
d:0.5μm、Cr:0.1μm、Au:0.5μ
m、を形成の後不活性ガス又は窒素ガス中で400〜8
00℃で熱処理することによりオーミックコンタクトが
形成される。
純物として高濃度のMnをドープするが、Mnをドープ
することによりGaNが高抵抗となり、動作電流を阻止
することができる。同時に前記GaN電流阻止層29は
102 〜103 /cmの適度な光吸収係数を示すように
なり、LD発光の横モードを制御することができる。こ
の時電流阻止層29への添加不純物は、Mn以外にも遷
移金属Cr、Vなどを用いることができる。ドナーとア
クセプタを同時に高濃度に添加してもよい。ドナーとし
てはSi、Se、アクセプタとしてはZn、Cdなどが
ある。CとHの同時添加も同様な効果がある。例えばプ
ロパン等の炭化水素を、不純物として添加することによ
り、同程度のCとHが取り込まれるため、製造上有利で
ある。
例である。図7においてはコンタクト層としてp−BP
17を用いている。また図8においてはコンタクト層と
してAlを高濃度に添加したp−SiCを用いている。
BPもSiCも共に間接遷移形であるため比較的光吸収
が小さく、かつ正孔の移動度が大きいのでp−AlGa
N第2クラッド層27、p−GaN中間コンタクト層2
8の厚さを薄くしても、コンタクト層32の光吸収の影
響が小さいので、動作電圧を大幅に低減することができ
る。前述の通りBPではGaNよりも屈折率が小さいた
めに、コンタクト層としての機能のほかに光閉じ込めに
も寄与するので、前記第2クラッド層27、中間コンタ
クト層28の厚さを更に薄くできる利点がある。なお図
8に示す変形例では、SiCコンタクト層32を厚く成
長した後、SiC基板2とバッファ層3を研磨により除
去することができる。このようにして、動作電圧と熱抵
抗を大幅に低減することができる。
のに用いた製造装置の構成を示す断面図である。石英反
応管61のガス導入口62から、気相成長の原料となる
混合ガスが導入される。図の63はガスの排気口であ
る。反応管61の内部には、カーボンサセプタ64が配
置され、SiC成長基板67が前記カーボンサセプタ6
4の上に載置される。カーボンサセプタ64は高周波コ
イル65により誘導加熱される。基板67の温度は熱電
対66を用いて測定され、温度コントローラ(図示され
ていない)により制御される。本発明のLD、LEDは
前記図10の製造装置を用いて次のような方法で作製さ
れる。
4に載置した後、ガス導入口62から高純度水素を1l
/min導入し、反応管61の大気を置換する。次にガ
ス排気口63をロータリポンプに接続し、反応管内部の
圧力を10〜100torrの範囲に設定する。
に加熱し表面を清浄化する。次に基板温度を1050〜
1400℃に低下し、水素ガスにNH3 ガス、N2 H4
ガス、又はNを含む有機化合物、例えば(CH3 )2 N
2 H2 を導入すると共に、有機金属化合物を導入し気相
成長を行う。Ga化合物としては、例えばGa(CH
3 )3 又はGa(C2 H5 )3 を導入して成長を行う。
Al化合物としては、例えばAl(CH3 )3 又はAl
(C2 H5 )3 、In化合物としては、例えばIn(C
H3 )3 又はIn(C2 H5 )3 を導入してAl、In
の添加を行う。不純物を添加する場合には不純物原料を
同時に導入する。
としてSi水素化物、例えばSiH4 、有機金属Si化
合物、例えばSi(CH3 )4 、又はH2 Se等があ
る。p形不純物用として有機金属Mg化合物、例えばC
p2 Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)又は有
機金属Zn(CH3 )2 等を使用する。炭素を添加する
ためにはプロパンガス、エタン、ペンタンを使用する。
Inの取り込み率を改善するためInを含む層を形成す
る際には、窒素、アルゴン等の水素を含まない雰囲気中
で成長し、原料としてはNH3 ガスより分解率が高い
(CH3 )2 N2 H2 を用いる。
は、結晶中への水素の混入を抑制することが重要であ
る。このため、成長温度から冷却する際、700〜85
0℃まではNH3 ガス中で冷却して窒素の解離を抑え、
それ以下の温度では不活性ガス中で冷却することにより
水素の混入を抑制する。p形不純物の活性化率を高める
ためには、RFプラズマにより生成した窒素ラジカル中
で熱処理する。この方法によれば、結晶中からの窒素原
子の離脱を完全に防止することができるため、900〜
1200℃での高温熱処理が可能であるばかりでなく、
窒素空孔等の格子欠陥を除去することもできる。
料としてNH3 を1×10-3mol/min、Ga(C
H3 )3 を1×10-5mol/min、Al(CH3 )
3 を1×10-6mol/min導入して成長を行う。基
板温度は1050℃、圧力76torr、原料ガスの総
流量は1l/min、n形不純物としてSiとSe、p
形不純物としてMgと炭素を用いる。この時の不純物の
原料ガスはSiH4 、H2 Se、Cp2 Mg、プロパン
を使用する。
素を用いたプラズマエッチングにより、図1に示した中
間コンタクト層13、第4クラッド層12、GaN第2
導波層11を凸形に加工する。この時前述のように、前
記GaN第2導波層11を途中までエッチングして凸形
のメサストライプを形成した後、有機金属気相成長の炉
内で、NH3 と水素を含む雰囲気中で温度約1000〜
1200℃で30分熱処理する。この熱処理により表面
が清浄化されると共に、前記プラズマエッチングで故意
に残されたGaN第2導波層が選択的に除去される。こ
の熱処理工程により再現性よく前記凸形構造が形成さ
れ、良好なモード制御が達成される。
定し、反応管にジボランとホスフィンを導入してp−B
Pコンタクト層14を成長する。p形不純物としてはM
g、Zn、n形不純物としてはSi、Seを用いる。図
6に示すように最後にp−GaNコンタクト層30を成
長する場合には、ウエハを窒素ラジカル中で温度400
〜1000℃、好ましくは600〜800℃で熱処理す
ることにより、熱処理中の窒素の抜けを抑え、p形層を
より低抵抗とすることができる。
ガス導入口からアルゴンと窒素の混合ガスを導入し、排
気口よりロータリポンプを用いて排気することにより、
石英管71の内部の圧力をプラズマ発生部で安定なガス
プラズマが維持されるよう調整する。図の75はプラズ
マ発生用の高周波電源である。支持台73上に被処理体
を載置して前記の熱処理を行う。例えば図1に示すよう
に、最後に成長するコンタクト層がp−BPである場合
には、前記熱処理を加えなくてもコンタクト層として十
分低抵抗の特性を得ることができる。
より比抵抗を大幅に低減したBP、GaN又はSiCを
コンタクト層として用いることにより、GaN系青色L
D、LEDの動作電圧を低減し、長寿命の連続動作を実
現することができる。
層に、高濃度の不純物を添加することにより、電流阻止
層としての機能と横モード制御機能を有する低雑音で高
密度な光読み出しが可能なLDを得ることができる。
阻止層及びコンタクト抵抗低減のための材料にBP、G
aN又はSiCを用いて、発光層との間の禁制帯幅の差
を小さくし、前記禁制帯幅の差に基づく過大な光吸収に
よる損失を防止することにより、動作電流の小さい青色
LD、又は高輝度の青色LEDを得ることができる。ま
た光閉じ込め層にGaInN混晶から成る過飽和吸収層
を含ませることにより、自己間欠動作する低雑音高密度
記録用LDを得ることができる。
断面図。
図。
す断面図。
断面図。
断面図。
断面図。
図。
断面図。
す断面図。
す略図。
Claims (7)
- 【請求項1】 Alx GaIn1-x-y N(0≦x+y≦
1、0≦x、y≦1)から構成された、第1導電形の第
1閉じ込め層と、発光層と、第2導電形の第2閉じ込め
層から成るダブルヘテロ接合構造部とを有し、 このダブルヘテロ構造部と前記ダブルヘテロ接合構造部
に動作電流を供給する電極面との間に、BP又はGaN
又はSiCより成るコンタクト層が形成されたことを特
徴とする半導体発光装置。 - 【請求項2】 第1導電形の第1閉じ込め層と、発光層
と、ストライプ状の凸部又は凹部を有する第2導電形の
第2閉じ込め層から成るダブルヘテロ接合構造部と、 前記第2導電形の第2閉じ込め層の、前記凸部の頂上面
又は凹部の底面をなす動作電流供給面を除いて形成され
た電流阻止層とを具備し、 前記第2導電形の第2閉じ込め層の前記凸部の頂上面又
は凹部の底面と、前記電流阻止層の上に第2導電形のコ
ンタクト層が形成された半導体発光装置において、 前記第1導電形の第1閉じ込め層、発光層、及び第2導
電形の第2閉じ込め層が、Alx GaIn1-x-y N(0
≦x+y≦1、0≦x、y≦1)から構成され、前記第
2導電形のコンタクト層がBP又はGaN又はSiCか
ら成ることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項3】 前記電流阻止層はBP、又はSiC、又
は高濃度のMn添加により発光波長における光吸収が増
大したGaN、又は高濃度のZnとSiの添加により発
光波長における光吸収が増大したGaN、又は高濃度の
2族不純物の添加により発光波長における光吸収が増大
したGaNであることを特徴とする請求項2に記載した
半導体発光装置。 - 【請求項4】 前記第2導電形の第2閉じ込め層の前記
凸部の頂上面又は凹部の底面をなす動作電流供給面上
に、第2導電形のGaNから成る中間コンタクト層を設
けた後に、前記電流阻止層と前記中間コンタクト層上
に、前記第2導電形のコンタクト層を形成することを特
徴とする請求項2又は請求項3に記載の半導体発光装
置。 - 【請求項5】 前記第2導電形の第2閉じ込め層は、第
2導電形の可飽和吸収層を含むものであることを特徴と
する請求項2乃至請求項4のいずれかに記載した半導体
発光装置。 - 【請求項6】 前記閉じ込め層の少なくとも一方はGa
NとAlx Ga1-xN(0≦x≦1)の2層構造から成
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載し
た半導体発光装置。 - 【請求項7】 前記可飽和吸収層はGa1-x Inx N
(0≦x≦1)であることを特徴とする請求項5記載の
半導体発光装置。
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