JPH0936477A - Semiconductor light emitting element - Google Patents

Semiconductor light emitting element

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Publication number
JPH0936477A
JPH0936477A JP18288995A JP18288995A JPH0936477A JP H0936477 A JPH0936477 A JP H0936477A JP 18288995 A JP18288995 A JP 18288995A JP 18288995 A JP18288995 A JP 18288995A JP H0936477 A JPH0936477 A JP H0936477A
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JP
Japan
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layer
etching stop
strain
stop layer
conductivity type
Prior art date
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Application number
JP18288995A
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Japanese (ja)
Inventor
Sunao Yamamoto
直 山本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0936477A publication Critical patent/JPH0936477A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H01S5/209Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3201Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures incorporating bulkstrain effects, e.g. strain compensation, strain related to polarisation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor light emitting element excellent in the operational characteristics by constituting a sufficiently reliable etching stop layer with no restriction on the critical thickness thereof. SOLUTION: At least a clad layer 13 of first conductivity type, an active layer 14, a first clad layer 15A of second conductivity type, a strained etching stop layer 19 larger than the band gap of active layer 14, and a second clad layer 15B of second conductivity type are formed sequentially on a substrate 11 and a compensation layer 21 larger than the band gap of active layer 14 is formed contiguously to the strained etching stop layer 19 while being strained reversely thereto. Furthermore, grooves 17 to be filled with a current constriction layer 18 are made on the opposite sides of the stripe current path with a depth reaching the etching stop layer 19 from second clad layer 15B of second conductivity type.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、特
に化合物半導体レーザの例えばAlGaInP系半導体
レーザに適用して好適な半導体発光素子に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device suitable for application to a semiconductor laser, particularly a compound semiconductor laser such as an AlGaInP semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体発光素子、例えばAlGaInP
系半導体レーザは、例えば図6に示すように、GaAs
基板1上にバッファ層2を介して第1導電型例えばn型
のAlGaInPよりなるクラッド層3、多重量子井戸
構造(以下MQWという)による活性層4、第2導電型
例えばp型のAlGaInPよりなるクラッド層5、こ
れと同導電型の例えばGaAsよりなるキャップ層6と
が順次エピタキシャル成長され、中央のストライプ状の
電流通路を形成する部分を残してその両側に、キャップ
層6を横切りクラッド層5に至る深さの溝7がエッチン
グによって形成され、この溝7に第1導電型の例えばn
型のGaAsによる通電を阻止する電流狭窄層8が選択
CVD(選択化学的気相成長)法によって形成された構
成が採られる。
2. Description of the Related Art Semiconductor light emitting devices such as AlGaInP
The semiconductor laser is, for example, as shown in FIG.
On the substrate 1 via a buffer layer 2, a clad layer 3 of a first conductivity type, for example, n-type AlGaInP 3, an active layer 4 having a multiple quantum well structure (hereinafter referred to as MQW), and a second conductivity type, for example, p-type AlGaInP A clad layer 5 and a cap layer 6 of the same conductivity type as that of GaAs, for example, are sequentially epitaxially grown, and the cap layer 6 is traversed on both sides of the clad layer 5 on both sides thereof, leaving a portion forming a central stripe current path. A groove 7 having a maximum depth is formed by etching, and a groove of the first conductivity type, for example, n, is formed in the groove 7.
The current confinement layer 8 that blocks the energization by the GaAs type is formed by the selective CVD (selective chemical vapor deposition) method.

【0003】このAlGaInP系半導体レーザにおい
て、上述したようにその活性層4がMQW構造によるも
のは、MQW構造によらないこの種の半導体レーザが6
50nmの発光であるに比しこれより短波長の635n
mないし630nm帯の発光を行うことができるという
利点がある。
In this AlGaInP-based semiconductor laser, the active layer 4 having the MQW structure as described above is a semiconductor laser of this kind which does not have the MQW structure.
635n, which has a shorter wavelength than the emission of 50 nm
There is an advantage that light emission in the m to 630 nm band can be performed.

【0004】ところで、上述したように、電流狭窄層8
を形成する構造をとる場合、この電流狭窄層8を埋込み
形成するための溝7のエッチングが必要となるものであ
るが、実際にはこのエッチング溝7の形成においてクラ
ッド層5を所要の深さに再現性良く均一の深さにエッチ
ングすることは難しく、また作業性に劣るという問題が
生じる。
By the way, as described above, the current confinement layer 8
When the structure for forming the current confinement layer 8 is formed, it is necessary to etch the groove 7 for embedding the current confinement layer 8. However, in actuality, when the etching groove 7 is formed, the cladding layer 5 has a required depth. It is difficult to perform etching to a uniform depth with good reproducibility, and the workability is poor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した構成による半
導体発光素子、例えば半導体レーザにおいて、電流狭窄
層を埋込み形成するためのエッチング溝を正確に所定の
深さにエッチングすることができるようにすることが望
まれるが、このエッチング溝の深さを所定の深さに設定
する方法としては、図7に示すように、第2導電型のク
ラッド層5を下層の第1のクラッド層5Aと、上層の第
2のクラッド層5Bとの2層構成とし、これら第1およ
び第2のクラッド層5Aおよび5B間に、クラッド層5
とエッチング性を異にするすなわちAlGaInPクラ
ッド層5に比しエッチング速度が格段に低いエッチング
ストップ層9をエピタキシャル成長させ、キャップ層6
上のストライプ状の電流通路の形成部上にエッチングマ
スク層10を形成し、これをマスクとしてキャップ層6
をエッチングし、その後クラッド層5に対して高いエッ
チング性を示し、エッチングストップ層9に対して低い
エッチング性を示すエッチングを行ってクラッド層5の
エッチングを行う。このようにすると、図8に示すよう
に、エッチングストップ層9が露出したところでエッチ
ング進行が停止ないしは遅くなることから、ここでのエ
ッチングを停止させる制御を容易、かつ正確に行うこと
ができる。そして、このエッチング溝7に図6に示すよ
うに電流狭搾層8を埋込み形成するものである。図7お
よび図8において、図6と対応する部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。
In a semiconductor light emitting device having the above-described structure, for example, a semiconductor laser, an etching groove for burying a current confinement layer can be accurately etched to a predetermined depth. However, as a method of setting the depth of the etching groove to a predetermined depth, as shown in FIG. 7, the second conductivity type clad layer 5 is a lower clad layer 5A and an upper clad layer 5A. Of the second clad layer 5B, and the clad layer 5 is provided between the first and second clad layers 5A and 5B.
The etching stop layer 9 having a significantly lower etching rate than that of the AlGaInP clad layer 5 is epitaxially grown.
An etching mask layer 10 is formed on the upper striped current path forming portion, and the cap layer 6 is formed using this as a mask.
Are etched, and thereafter, the cladding layer 5 is etched by exhibiting a high etching property with respect to the cladding layer 5 and the etching stop layer 9 with a low etching property. By doing so, as shown in FIG. 8, the etching progress is stopped or delayed when the etching stop layer 9 is exposed, so that the control for stopping the etching can be performed easily and accurately. Then, as shown in FIG. 6, a current narrowing layer 8 is buried and formed in the etching groove 7. 7 and 8, parts corresponding to those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0006】この構成によるときは、エッチングストッ
プ層9の形成位置すなわち第1および第2のクラッド層
5Aおよび5Bの厚さを予め設定しておくことにより、
エッチング溝7の深さおよび活性層4からの距離の設定
を確実かつ容易に、すぐれた再現性と、均一性をもって
形成することができる。
In this structure, the formation position of the etching stop layer 9, that is, the thickness of the first and second cladding layers 5A and 5B is set in advance,
The depth of the etching groove 7 and the distance from the active layer 4 can be set reliably and easily, with excellent reproducibility and uniformity.

【0007】この場合のエッチングストップ層9は、他
のクラッド層3,5等と同様に、基板1の例えばGaA
s単結晶基板に格子定数が整合する組成に選定される。
In this case, the etching stop layer 9 is made of, for example, GaA of the substrate 1, like the other cladding layers 3 and 5 and the like.
The composition is selected so that the lattice constant matches the s single crystal substrate.

【0008】ところが、この構成による場合、635な
いしは630nmの波長の半導体レーザの形成が理論的
に可能であるにも係わらず、必ずしも動作特性にすぐれ
たすなわち低い動作電圧をもって発光を行うことのでき
るこの種の化合物半導体レーザを得ることができない。
However, according to this structure, although it is theoretically possible to form a semiconductor laser having a wavelength of 635 or 630 nm, it is possible to emit light with excellent operating characteristics, that is, with a low operating voltage. It is impossible to obtain a kind of compound semiconductor laser.

【0009】このように例えばAlGaInP系半導体
レーザにおいて、動作特性にすぐれた半導体レーザが得
難いことの原因は、エッチングストップ層による活性層
からの発光を吸収することよるものであることが究明さ
れた。すなわち、例えば、AlGaInP系半導体レー
ザにおいて、クラッド層をAlGaInPによって構成
する場合、これとエッチング性を異にするエッチングス
トップ層としては、GaInP層によることが考えられ
るが、この場合上述したように、基板に対して格子整合
する組成とすると、このエッチングストップ層のバンド
ギャップは、活性層の例えばMQW構造の量子井戸部の
バンドギャップと同等ないしは小となることにより、活
性層4からの発光に対し吸収性を示すことになる。。こ
の問題に対処して、本出願人は、先に特願平7−119
60号出願「半導体レーザー」おいて、例えばAlGa
InP系化合物半導体レーザにおいて、上述のエッチン
グストップ層を形成した場合においても、このエッチン
グストップ層によって活性層からの発振波長光の吸収が
生じることを回避した半導体レーザを提供した。
As described above, it has been revealed that the reason why it is difficult to obtain a semiconductor laser having excellent operating characteristics in the AlGaInP semiconductor laser, for example, is that absorption of light emitted from the active layer by the etching stop layer is absorbed. That is, for example, in an AlGaInP-based semiconductor laser, when the cladding layer is made of AlGaInP, the GaInP layer may be used as the etching stop layer having a different etching property from that of the AlGaInP-based semiconductor laser. The band gap of the etching stop layer is equal to or smaller than the band gap of the quantum well portion of the MQW structure of the active layer, so that the light emission from the active layer 4 is absorbed. Will show sex. . To address this problem, the present applicant previously filed Japanese Patent Application No. 7-119.
In application No. 60 “semiconductor laser”, for example, AlGa
Provided is a semiconductor laser that prevents absorption of oscillation wavelength light from the active layer by the etching stop layer even when the above-described etching stop layer is formed in the InP compound semiconductor laser.

【0010】上記出願で提案した発明による半導体レー
ザーにおいては、エッチングストップ層としてエッチン
グストップ効果を奏する材料層によって構成し、しかも
この層を引張り歪層とすることによって、バンドギャッ
プの大きなエッチングストップ層を構成して、短波長半
導体レーザにおいも、このエッチングストップ層による
発振波長光の吸収を回避して、動作特性にすぐれた目的
とする特性の半導体レーザを構成するようにしたもので
ある。
In the semiconductor laser according to the invention proposed in the above-mentioned application, the etching stop layer having a large bandgap is formed by forming a material layer having an etching stop effect as an etching stop layer and using this layer as a tensile strain layer. Also in the short wavelength semiconductor laser, absorption of the oscillation wavelength light by the etching stop layer is avoided, and a semiconductor laser having desired characteristics excellent in operation characteristics is configured.

【0011】しかしながら、この構成による場合、エッ
チングストップ層において、引張り歪が生じるようにす
るために、その格子定数を基板の格子定数に不整合させ
ることから、このエッチングストップ層の厚さは、結晶
欠陥の発生を回避するためにエピタキシャル成長が可能
な臨界厚以下に選定されることが必要となり、一方、エ
ッチングストップ機能を安定して得ることができ、信頼
性の高いエッチングストップ層を構成するには、少なく
とも200Åの厚さを確保する必要があるが、この厚さ
は上述の臨界厚さに極めて近い。つまり、結晶欠陥の発
生の回避と、エッチングストップ機能との両者を完全に
満足させるに問題が生じる場合がある。
However, according to this structure, in order to cause tensile strain in the etching stop layer, its lattice constant is mismatched with that of the substrate. In order to avoid the occurrence of defects, it is necessary to select the thickness below the critical thickness at which epitaxial growth is possible. On the other hand, in order to obtain a stable etching stop function and to form a highly reliable etching stop layer, It is necessary to secure a thickness of at least 200Å, which is extremely close to the above-mentioned critical thickness. That is, there may be a problem in that both the occurrence of crystal defects and the etching stop function are completely satisfied.

【0012】本発明においては、上述した引張り歪エッ
チングストップ層、あるいは圧縮歪エッチングストップ
層を設ける構造の半導体レーザー等の半導体発光素子に
おいて、その歪エッチングストップ層の臨界厚に制約さ
れることなく、エッチングストップ層として充分高い信
頼性を得ることができる程度に層厚が大なるエッチング
ストップ層を構成することができるようにし、しかも結
晶欠陥の発生の問題を解決して動作特性にすぐれた信頼
性の高い半導体発光素子を構成することができるように
する。
In the present invention, in the semiconductor light emitting device such as the semiconductor laser having the structure in which the tensile strain etching stop layer or the compressive strain etching stop layer is provided as described above, the critical thickness of the strain etching stop layer is not restricted. It is possible to construct an etching stop layer that is thick enough to obtain sufficiently high reliability as an etching stop layer, and to solve the problem of crystal defect occurrence, and to have excellent operating characteristics. (EN) A semiconductor light emitting device having high efficiency can be configured.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、基板上に、少なくとも第1導電型のクラッド層
と、活性層と、第2導電型の第1のクラッド層と、活性
層のバンドギャップより大とされた歪エッチングストッ
プ層と、第2導電型の第2のクラッド層とが順次積層さ
れ、上記歪みエッチングストップ層と接して、活性層の
バンドギャップより大とされた、上記歪みエッチングス
トップ層とは逆の歪みによる歪補償層が積層され構成と
する。そして、ストライプ状の電流通路を挟んでその両
側に電流狭窄層が埋め込まれる溝が第2導電型の第2の
クラッド層側からエッチングストップ層に至る深さに形
成された構成を採る。
A semiconductor light emitting device according to the present invention comprises a substrate, at least a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type first cladding layer, and an active layer. A strain etching stop layer having a larger band gap and a second conductivity type second clad layer are sequentially stacked, and are in contact with the strain etching stop layer to have a larger band gap than the active layer. A strain compensation layer due to strain opposite to that of the strain etching stop layer is laminated. Then, a groove in which a current confinement layer is buried is formed on both sides of the current path having a stripe shape so as to have a depth from the second conductivity type second cladding layer side to the etching stop layer.

【0014】この本発明構成によれば、電流狭窄層を形
成するエッチング溝の深さの設定がエッチングストップ
層によってなされた構成とするものであるが、特にその
エッチングストップ層を歪層とすることによって、その
バンドギャップを大にする効果を得るものであり、この
ようにしてこのエッチングストップ層のバンドギャップ
を活性層のそれより大に選定するものである。このよう
にエッチングストップ層のバンドギャップを活性層のそ
れより大に選定したことによって、このエッチングスト
ップ層において活性層からの発振光の吸収が生じること
を回避するものである。
According to the structure of the present invention, the depth of the etching groove for forming the current confinement layer is set by the etching stop layer. Especially, the etching stop layer is a strained layer. The effect of increasing the band gap is thereby obtained, and thus the band gap of the etching stop layer is selected to be larger than that of the active layer. By thus selecting the band gap of the etching stop layer to be larger than that of the active layer, it is possible to prevent absorption of oscillation light from the active layer in the etching stop layer.

【0015】そして、さらに本発明においては、エッチ
ングストップ層の歪みとは逆の歪み、すなわち歪みエッ
チングストップ層が引張り歪み層とする場合は圧縮歪み
の歪み補償層を、また歪みエッチングストップ層が圧縮
歪みである場合は引張り歪みの歪み補償層を歪みエッチ
ングストップ層に接して設けるようにしたので、エッチ
ングストップ層による歪みを緩和できて、この歪みに起
因する結晶欠陥の発生を抑制することができる。
Further, in the present invention, the strain opposite to the strain of the etching stop layer, that is, when the strain etching stop layer is a tensile strain layer, the strain compensation layer of compressive strain is compressed, and the strain etching stop layer is compressed. In the case of strain, since the strain compensation layer for tensile strain is provided in contact with the strain etching stop layer, the strain due to the etching stop layer can be relaxed and the generation of crystal defects due to this strain can be suppressed. .

【0016】このため、歪みエッチングストップ層は、
その厚さをエッチングストップ機能を充分発揮できる程
度に厚くすることができ、この半導体発光素子の製造に
おいて、確実に目的とする特性の半導体発光素子例えば
半導体レーザを、高い信頼性と再現性をもって製造でき
る。
Therefore, the strain etching stop layer is
The thickness can be made thick enough to fully exhibit the etching stop function, and in the manufacture of this semiconductor light-emitting device, a semiconductor light-emitting device, such as a semiconductor laser, having the desired characteristics can be reliably manufactured with high reliability and reproducibility. it can.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による半導体発光
素子の一例の概略断面図である。この例においては、活
性層が多重量子井戸構造を有する半導体レーザーの例で
あるが、単層の量子井戸構造による場合、あるいは量子
井戸構造によらない半導体レーザー等に本発明を適用す
ることができる。
1 is a schematic sectional view of an example of a semiconductor light emitting device according to the present invention. In this example, the active layer is an example of a semiconductor laser having a multiple quantum well structure, but the present invention can be applied to a semiconductor laser having a single-layer quantum well structure or a semiconductor laser not having a quantum well structure. .

【0018】図1の例では、第1導電型の単結晶化合物
半導体基板上11上に、バッファ層12と、第1導電型
のクラッド層13と、多重量子井戸構造の活性層14
と、第2導電型の第1のクラッド層15Aと、活性層1
4のバンドギャップより大とされた歪み補償層21と、
これに接して活性層14のバンドギャップより大とされ
た歪エッチングストップ層19と、第2導電型の第2の
クラッド層15Bと、第2導電型のキャップ層16とが
順次積層された構成とする。そして、ストライプ状の電
流通路を形成するように、これを挟んでその両側に溝1
7がエッチングストップ層19によって規定された深さ
に形成され、この溝17を埋め込んで電流狭窄層18が
形成された構成とする。そして図示しないが、キャップ
層16上にオーミックにコンタクトする一方の電極を形
成し、基板11の裏面に他方の電極オーミックにコンタ
クトして形成する。
In the example of FIG. 1, a buffer layer 12, a first conductivity type clad layer 13, and an active layer 14 having a multiple quantum well structure are formed on a first conductivity type single crystal compound semiconductor substrate 11.
And the first conductivity type first cladding layer 15A and the active layer 1
A strain compensation layer 21 having a band gap larger than 4;
A structure in which a strain etching stop layer 19 having a larger band gap than that of the active layer 14, a second clad layer 15B of a second conductivity type, and a cap layer 16 of a second conductivity type are sequentially stacked in contact with this And Then, to form a stripe-shaped current path, the groove 1 is formed on both sides of the current path so as to sandwich the current path.
7 is formed to a depth defined by the etching stop layer 19 and the current confinement layer 18 is formed by filling the groove 17. Although not shown, one electrode that makes ohmic contact is formed on the cap layer 16, and the other electrode ohmic contact is formed on the back surface of the substrate 11.

【0019】更に、この半導体レーザの理解を容易にす
るために、図2〜図4の各工程における概略断面図を参
照して、その製造方法の一例を説明する。
Further, in order to facilitate the understanding of this semiconductor laser, an example of the manufacturing method thereof will be described with reference to the schematic sectional views in each step of FIGS.

【0020】この例では、630nm発光を行わせるす
なわち活性層14におけるバンドギャップが1.968
eVのAlGaInP系半導体レーザに本発明を適用し
た場合である。
In this example, 630 nm light emission is performed, that is, the band gap in the active layer 14 is 1.968.
This is a case where the present invention is applied to an eV AlGaInP-based semiconductor laser.

【0021】この場合、図2に示すように、第1導電型
例えばn型GaAs基板11上に、これと同導電型の例
えばGaAs層によるバッファ層12を介して第1導電
型例えばn型のAlGaInPよりなるクラッド層13
と、量子井戸構造の例えば複数のウエル層とバリア層と
が交互に積層されてなる多重量子井戸構造(MQW)に
よる活性層14と、第2導電型例えばp型のAlGaI
nPよりなる第1のクラッド層15Aと、第2導電型例
えばp型のAlGaInPよりなる歪み補償層21と、
第2導電型の歪みエッチングストップ層19と、第2導
電型のAlGaInPよりなる第2のクラッド層15A
と、第2導電型のGaAsよりなるキャップ層16とを
順次例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor
Deposition)による連続的にエピタキシャル成長する。
In this case, as shown in FIG. 2, on the GaAs substrate 11 of the first conductivity type, for example, the n-type, a buffer layer 12 of the same conductivity type, for example, a GaAs layer is used to interpose the first conductivity type, for example, the n-type. Clad layer 13 made of AlGaInP
And an active layer 14 having a multiple quantum well structure (MQW) in which a plurality of well layers and barrier layers having a quantum well structure are alternately stacked, and a second conductivity type, for example, p-type AlGaI.
a first clad layer 15A made of nP, a strain compensation layer 21 made of a second conductivity type, for example, p-type AlGaInP,
Second conductivity type strain etching stop layer 19 and second clad layer 15A made of second conductivity type AlGaInP
And a cap layer 16 made of GaAs of the second conductivity type are sequentially formed, for example, by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor).
Deposition) causes continuous epitaxial growth.

【0022】そして、上述した基板11上に形成した各
化合物半導体層によるエピタキシャル成長層の中央のス
トライプ状の電流通路上にエッチングマスクとなり、し
かも後に行う電流狭窄層の選択MOCVD法のマスクと
なる例えばSiO2 によるマスク層20を被着形成す
る。
Then, it serves as an etching mask on the stripe-shaped current path in the center of the epitaxial growth layer formed of each compound semiconductor layer formed on the substrate 11 described above, and also serves as a mask for the selective MOCVD method of the current confinement layer to be performed later, for example, SiO. A mask layer 20 of 2 is deposited.

【0023】このマスク20の形成は、SiO2 層をC
VD法等によって全面的に形成し、その後フォトリソグ
ラフィによるパターンエッチングを行って溝形成部をエ
ッチング除去することによって形成し得る。
This mask 20 is formed by forming the SiO 2 layer into C
It can be formed by forming the entire surface by a VD method or the like and then performing pattern etching by photolithography to remove the groove forming portion by etching.

【0024】そして、このマスク層20をエッチングマ
スクとして、このマスク層20を形成する部分を残して
その両側を、エッチングして溝17を形成する。このエ
ッチングは、例えばH2 SO4 とH22 とH2 Oとの
混合液によるエッチング液とによって行う。
Then, using this mask layer 20 as an etching mask, the groove 17 is formed by etching both sides of the mask layer 20 while leaving a portion for forming the mask layer 20. This etching is performed with, for example, an etching solution of a mixed solution of H 2 SO 4 , H 2 O 2 and H 2 O.

【0025】このようなエッチングによると、そのエッ
チングがエッチングストップ層19に達すると、エッチ
ングが実質的に停止する程度にエッチング速度が低下す
るので、この時点でエッチングを停止すると、エッチン
グストップ層19の形成位置によって溝17の深さが規
定される。
According to such etching, when the etching reaches the etching stop layer 19, the etching rate is lowered to such an extent that the etching is substantially stopped. Therefore, if the etching is stopped at this point, the etching stop layer 19 is not removed. The depth of the groove 17 is defined by the formation position.

【0026】その後、図4に示すように、マスク層20
をマスクとしてマスク層20が形成されずに化合物半導
体が露呈した溝17内に、周知の選択MOCVD法によ
って第1の導電型例えばn型のGaAsによる電流狭窄
層18を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the mask layer 20 is formed.
Using the mask as a mask, the current confinement layer 18 made of GaAs of the first conductivity type, for example, n-type, is formed in the groove 17 in which the compound semiconductor is exposed without forming the mask layer 20 by the well-known selective MOCVD method.

【0027】その後図示しないが、全面的に平坦化層を
形成し、その表面から平面的に例えばエッチングを行っ
て図1に示すように、キャップ層16と電流狭搾層18
の表面を一平面に平坦化する。
Thereafter, although not shown, a flattening layer is formed on the entire surface, and the surface of the flattening layer is planarly etched, for example, and as shown in FIG. 1, the cap layer 16 and the current narrowing layer 18 are formed.
The surface of is flattened.

【0028】また、必要に応じて基板11の裏面から平
面的に例えば化学的、機械的研磨を行って基板11の厚
さを低減化して後、この研磨面に一方の電極(図示せ
ず)を形成し、キャップ層16上に他方の電極(図示せ
ず)をオーミックに形成する。
If necessary, the back surface of the substrate 11 is planarly polished, for example, by chemical or mechanical polishing to reduce the thickness of the substrate 11, and then one electrode (not shown) is formed on the polished surface. Then, the other electrode (not shown) is ohmicly formed on the cap layer 16.

【0029】ここに、MQW構造による活性層14のウ
エル層は、例えばGaAs基板1の格子定数に対し−
0.7%の格子定数の不整合による引張り歪を有するG
0.61 1 In0.389 P層によって構成し、バリア層は
(Al0.5 Ga0.5 )0.516In0. 484 P層によって構成
する。
Here, the well layer of the active layer 14 having the MQW structure is, for example, − with respect to the lattice constant of the GaAs substrate 1.
G with tensile strain due to lattice constant mismatch of 0.7%
constituted by a 0.61 1 In 0.389 P layer, the barrier layer is composed of (Al 0.5 Ga 0.5) 0.516 In 0. 484 P layer.

【0030】各クラッド層13、15Aおよび15B
は、基板11が上述したGaAsである場合、これによ
く整合する格子定数を有し、歪みのない組成例えば(A
X Ga1-X 0.516 In0.484 Pで、通常はx=0.
7で、例えば0≦x≦1の組成とする。
Each clad layer 13, 15A and 15B
When the substrate 11 is the above-mentioned GaAs, has a lattice constant that is well matched to the GaAs and has a composition without distortion, such as (A
l X Ga 1-X ) 0.516 In 0.484 P, usually at x = 0.
7, the composition is, for example, 0 ≦ x ≦ 1.

【0031】歪みエッチングストップ層19は、基板1
1が、GaAs基板である場合において、(AlX Ga
1-x )InP例えばx=0のGa0.65In0.35Pによる
−1.0%(すなわち{(b−a)/a}×100=−
1.0%,aは基板11の格子定数、bは歪みエッチン
グストップ層19の格子定数)の引張り歪み層として、
活性層14の実質的バンドギャップより大なるバンドギ
ャップを得ることのできるにする。そして、その厚さは
後述するエッチングストップ機能を充分奏することので
きる厚さの例えば200Åを越えた例えば300Å以下
とする。
The strain etching stop layer 19 is formed on the substrate 1.
In the case where 1 is a GaAs substrate, (Al X Ga
1-x ) InP, for example, by Ga 0.65 In 0.35 P at x = 0 -1.0% (that is, {(b-a) / a} x 100 =-
1.0%, a is the lattice constant of the substrate 11, b is the lattice constant of the strain etching stop layer 19)
A band gap larger than the substantial band gap of the active layer 14 can be obtained. The thickness is set to, for example, 300 Å or less, which exceeds 200 Å, which is a thickness at which an etching stop function described later can sufficiently be exhibited.

【0032】歪み補償層21は、クラッド層と同様のA
lGaInPにより、そのバンドギャップが活性層14
の実質的バンドギャップより大とすると同時に、その組
成の選定を、上述の歪みエッチングストップ層19の歪
みとは逆の歪み、すなわち上述したように、歪みエッチ
ングストップ層19が引張り歪みである場合は、圧縮歪
み層となる組成に選定する。この場合の歪み補償層21
は、例えば+0.3%の圧縮歪み層とし得る。この歪み
補償層21は、例えば(AlX Ga1-X 0.46 9 In
0.531 Pによって構成し得る。
The strain compensating layer 21 is made of the same material as the cladding layer.
The band gap of the active layer 14 is
Of the strain etching stop layer 19 at the same time as the strain of the strain etching stop layer 19 described above, that is, when the strain etching stop layer 19 has tensile strain as described above. , And the composition to be the compression strain layer is selected. The strain compensation layer 21 in this case
May be, for example, a + 0.3% compressive strain layer. The strain compensation layer 21 is formed of, for example, (Al X Ga 1-X ) 0.46 9 In.
It can be composed of 0.531 P.

【0033】上述の本発明構成によれば、電流狭窄層1
8を形成するエッチング溝の深さの設定がエッチングス
トップ層19によってなされた構成とするものである
が、特にそのエッチングストップ層19を歪み層とする
ことによって、そのバンドギャップを大にする効果を得
るものであり、このようにしてこのエッチングストップ
層のバンドギャップを活性層のそれより大に選定するも
のである。このようにエッチングストップ層のバンドギ
ャップを活性層のそれより大に選定したことによって、
このエッチングストップ層において活性層からの発振光
の吸収が生じることを回避するものである。
According to the above-mentioned configuration of the present invention, the current confinement layer 1
Although the depth of the etching groove for forming 8 is set by the etching stop layer 19, the effect of enlarging the bandgap of the etching stop layer 19 is particularly achieved. Thus, the band gap of this etching stop layer is selected to be larger than that of the active layer. In this way, by selecting the band gap of the etching stop layer to be larger than that of the active layer,
It is intended to prevent absorption of oscillation light from the active layer in the etching stop layer.

【0034】そして、さらに本発明においては、エッチ
ングストップ層の歪みとは逆の歪み、すなわち歪みエッ
チングストップ層19が引張り歪み層とする場合は圧縮
歪みの歪み補償層21を、また歪みエッチングストップ
層19が圧縮歪みである場合は引張り歪みの歪み補償層
21を歪みエッチングストップ層19に接して設けるよ
うにしたので、エッチングストップ層19による歪みを
緩和できて、この歪みに起因する結晶欠陥の発生を抑制
することができる。
Further, in the present invention, the strain opposite to the strain of the etching stop layer, that is, when the strain etching stop layer 19 is a tensile strain layer, the strain compensating layer 21 of compressive strain, and the strain etching stop layer are also used. When 19 is compressive strain, the strain compensating layer 21 for tensile strain is provided so as to be in contact with the strain etching stop layer 19, so that the strain due to the etching stop layer 19 can be relaxed and the generation of crystal defects due to this strain. Can be suppressed.

【0035】このため、歪みエッチングストップ層19
は、その厚さをエッチングストップ機能を充分発揮でき
る程度に厚くすることができ、この半導体発光素子の製
造において、確実に目的とする特性の半導体発光素子例
えば半導体レーザを、高い信頼性と再現性をもって製造
できる。
Therefore, the strain etching stop layer 19
Can be made thick enough to fully exhibit the etching stop function, and in the manufacture of this semiconductor light-emitting device, a semiconductor light-emitting device, such as a semiconductor laser, having the target characteristics can be reliably manufactured with high reliability and reproducibility. Can be manufactured with.

【0036】尚、図1〜図4に示した例では、歪みエッ
チングストップ層19の下層に歪み補償層21を配置し
た場合であるが、図5にその一例の概略断面図を示すよ
うに、歪みエッチングストップ層19の上に歪み補償層
21を配置した構成とすることもできる。図5におい
て、図1図4と対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略する。
In the example shown in FIGS. 1 to 4, the strain compensating layer 21 is arranged under the strain etching stop layer 19, but as shown in FIG. 5, a schematic sectional view is shown. The strain compensation layer 21 may be arranged on the strain etching stop layer 19. 5, parts corresponding to those in FIG. 1 and FIG. 4 are assigned the same reference numerals and overlapping description will be omitted.

【0037】また、本発明は、上述のAlGaInP系
の半導体レーザすなわち半導体発光素子に限られるもの
ではなく、例えばGaInAsP系、ZnSe系半導体
発光素子等に適用することもできる。
The present invention is not limited to the above-mentioned AlGaInP-based semiconductor laser, that is, a semiconductor light-emitting device, but can be applied to, for example, a GaInAsP-based or ZnSe-based semiconductor light-emitting device.

【0038】また、上述した例では、第1の導電型がn
型、第2の導電型がp型とした場合であるが、云うまで
もなくこれら導電型を逆導電型とすることもできる。ま
た、上述した例では、活性層がMQW構造を採った場合
であり、この場合は630nmの半導体レーザを構成で
きるが、MQWによらずSQW(単層の量子井戸構造)
とするとか、量子井戸構造を採ることのない活性層によ
って構成することもできる。
In the above example, the first conductivity type is n.
In this case, the conductivity type and the second conductivity type are p-type, but needless to say, these conductivity types may be opposite conductivity types. In the above example, the active layer has the MQW structure. In this case, a 630 nm semiconductor laser can be formed, but SQW (single-layer quantum well structure) is used regardless of MQW.
Alternatively, an active layer without a quantum well structure can be used.

【0039】また、上述した例では、活性層14を挟ん
でクラッド層が直接的に配置されたいわゆるDH(Doub
le Heterostructure)構造とした場合であるが、活性層
を挟んでガイド層を介してクラッド層が配置されたいわ
ゆるSCH(Separate Confinement Heterostructure)
構造とすることもできるなど上述した例に限られず種々
の構成をとることができる。
Further, in the above-mentioned example, the so-called DH (Doub) in which the clad layers are directly arranged with the active layer 14 sandwiched therebetween.
This is the case of a so-called SCH (Separate Confinement Heterostructure) in which a cladding layer is arranged with a guide layer sandwiching an active layer.
The structure is not limited to the above-described examples, and various structures can be adopted.

【0040】[0040]

【発明の効果】上述したように、本発明構成によれば、
電流狭窄層18を形成するエッチング溝の深さの設定が
エッチングストップ層19によってなされた構成とする
ものであるが、特にそのエッチングストップ層19を歪
み層とすることによって、そのバンドギャップを大にす
る効果を得るものであり、このようにしてこのエッチン
グストップ層のバンドギャップを活性層のそれより大に
選定するものであるので、エッチングストップ層19の
バンドギャップを活性層のそれより大に選定でき、この
エッチングストップ層19において活性層からの発振光
の吸収が生じることを回避するものである。
As described above, according to the structure of the present invention,
The depth of the etching groove for forming the current confinement layer 18 is set by the etching stop layer 19, and in particular, by using the etching stop layer 19 as a strained layer, the band gap is increased. Since the band gap of the etching stop layer is selected to be larger than that of the active layer, the band gap of the etching stop layer 19 is selected to be larger than that of the active layer. Therefore, it is possible to prevent absorption of oscillation light from the active layer in the etching stop layer 19.

【0041】そして、さらに本発明においては、エッチ
ングストップ層19の歪みとは逆の歪み、すなわち歪み
エッチングストップ層19が引張り歪み層とする場合は
圧縮歪みの歪み補償層21を、また歪みエッチングスト
ップ層19が圧縮歪みである場合は引張り歪みの歪み補
償層21を歪みエッチングストップ層19に接して設け
るようにしたので、歪みエッチングストップ層19によ
る歪みを緩和できて、この歪みに起因する結晶欠陥の発
生を抑制することができる。
Further, in the present invention, the strain opposite to the strain of the etching stop layer 19, that is, when the strain etching stop layer 19 is a tensile strain layer, the strain compensating layer 21 of compressive strain, and the strain etching stop are also used. When the layer 19 has a compressive strain, the strain compensating layer 21 for tensile strain is provided in contact with the strain etching stop layer 19, so that the strain due to the strain etching stop layer 19 can be relaxed, and the crystal defects caused by this strain can be relaxed. Can be suppressed.

【0042】このため、歪みエッチングストップ層19
は、その厚さをエッチングストップ機能を充分発揮でき
る程度に厚くすることができ、この半導体発光素子の製
造において、確実に目的とする特性の半導体発光素子例
えば半導体レーザを、高い信頼性と再現性をもって製造
できる。
Therefore, the strain etching stop layer 19 is formed.
Can be made thick enough to fully exhibit the etching stop function, and in the manufacture of this semiconductor light-emitting device, a semiconductor light-emitting device, such as a semiconductor laser, having the target characteristics can be reliably manufactured with high reliability and reproducibility. Can be manufactured with.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による半導体発光素子の一例の概略断面
図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図2】本発明による半導体発光素子の一例の一製造工
程における概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in one manufacturing process of a semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図3】本発明による半導体発光素子の一例の一製造工
程における概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in one manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図4】本発明による半導体発光素子の一例の一製造工
程における概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in one manufacturing process of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図5】本発明による半導体発光素子の他の例の概略断
面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another example of the semiconductor light emitting device according to the present invention.

【図6】従来の半導体レーザの概略断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view of a conventional semiconductor laser.

【図7】従来の半導体レーザの一製造工程における概略
断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in one manufacturing process of a conventional semiconductor laser.

【図8】従来の半導体レーザの一製造工程における概略
断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view in one manufacturing process of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 基板 2,12 バッファ層 3,13 第1導電型のクラッド層 4,14 活性層 5,15 第2導電型のクラッド層 15A 第1のクラッド層 15B 第2のクラッド層 6,16 キャップ層 7,17 溝 8,18 電流狭搾層 9,19 エッチングストップ層 19A 第1のエッチングストップ層 19B 第2のエッチングストップ層 1,11 Substrate 2,12 Buffer layer 3,13 First conductivity type cladding layer 4,14 Active layer 5,15 Second conductivity type cladding layer 15A First cladding layer 15B Second cladding layer 6,16 Cap Layer 7,17 Groove 8,18 Current narrowing layer 9,19 Etching stop layer 19A First etching stop layer 19B Second etching stop layer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年10月3日[Submission date] October 3, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0003】このAlGaInP系半導体レーザにおい
て、上述したようにその活性層4がMQW構造によるも
のは、MQW構造によらないこの種の半導体レーザが
50ないし680nmの発光であるに比しこれより短波
長の635nmないし630nm帯の発光を行うことが
できるという利点がある。
[0003] In this AlGaInP semiconductor laser, is due to its active layer 4 MQW structure as described above, the semiconductor laser of this type which does not depend on MQW structure 6
Compared with the emission of 50 to 680 nm , there is an advantage that light emission in the 635 nm to 630 nm band having a shorter wavelength can be performed.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0031】歪みエッチングストップ層19は、基板1
1が、GaAs基板である場合において、(AlX Ga
1-X )InP例えばx=0のGa0.65In0.35Pによる
−1.0%(すなわち{(b−a)/a}×100=−
1.0%,aは基板11の格子定数、bは歪みエッチン
グストップ層19の格子定数)の引張り歪み層として、
活性層14の実質的バンドギャップより大なるバンドギ
ャップを得ることのできるにする。そして、その厚さは
後述するエッチングストップ機能を充分奏することので
きる厚さの例えば50Åを越えた例えは300Å以下と
する。
The strain etching stop layer 19 is formed on the substrate 1.
In the case where 1 is a GaAs substrate, (Al X Ga
1-X) -1.0% by Ga 0.65 In 0.35 P of InP for example x = 0 (i.e. {(b-a) / a } × 100 = -
1.0%, a is the lattice constant of the substrate 11, b is the lattice constant of the strain etching stop layer 19)
A band gap larger than the substantial band gap of the active layer 14 can be obtained. The thickness is, for example, 300 Å or less, for example, exceeding 50 Å, which is a thickness capable of sufficiently performing the etching stop function described later.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、少なくとも第1導電型のクラ
ッド層と、活性層と、第2導電型の第1のクラッド層
と、前記活性層のバンドギャップより大とされた歪みエ
ッチングストップ層と、第2導電型の第2のクラッド層
とが順次積層され、 前記歪みエッチングストップ層と接して、前記活性層の
バンドギャップより大とされた、上記歪みエッチングス
トップ層とは逆の歪みによる歪補償層が積層され、 ストライプ状の電流通路を挟んでその両側に電流狭窄層
が埋め込まれる溝が前記第2導電型の第2のクラッド層
側から前記エッチングストップ層に至る深さに形成され
てなることを特徴とする半導体発光素子。
1. A strained etching stop layer having a cladding layer of at least a first conductivity type, an active layer, a first cladding layer of a second conductivity type, and a strain gap larger than a bandgap of the active layer on a substrate. And a second clad layer of the second conductivity type are sequentially laminated, contacting the strained etching stop layer, and having a strain larger than the band gap of the active layer, which is opposite to the strained etching stop layer. A strain compensation layer is laminated, and a groove in which a current constriction layer is buried is formed on both sides of a current path in a stripe shape at a depth from the second conductivity type second clad layer side to the etching stop layer. A semiconductor light emitting device characterized by the following.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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