JPH1041583A

JPH1041583A - 半導体発光装置

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Publication number: JPH1041583A
Application number: JP19658996A
Authority: JP
Inventors: Shiro Uchida; 史朗内田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JP4001956B2

Abstract

(57)【要約】【課題】寄生容量特に接合容量の低減化ををはかり、
しかも信頼性が高く、製造が容易で、歩留りの向上をは
かることができるようにする。【解決手段】基板１上に少なくとも第１導電型のクラ
ッド層２と、活性層３と、第２導電型のクラッド層４と
が形成されてなる半導体層に、その発光部となる部分を
１５μｍ〜１５０μｍ残してその両側に、活性層を横切
ってイオン注入高抵抗領域２１が形成された構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光装置、
特に高速変調を行う半導体発光装置例えば半導体レーザ
ーに係わる。

【０００２】

【従来の技術】高速変調がなされる半導体発光装置、例
えば半導体レーザーにおいては、その高速化のために、
寄生容量の低減化、したがって接合容量の低減化をはか
って、接合面積の縮小化がなされる。

【０００３】この種半導体発光装置、例えば、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系の半導体レーザーにおいて、図５にその概略断
面図を示すように、第１導電型例えばｎ型の｛１００｝
結晶面を基板面とするＧａＡｓ基板１上に、例えばＧａ
Ａｓバッファ層（図示せず）がエピタキシャル成長さ
れ、続いて、第１導電型例えばｎ型のＡｌＧａＩｎＰに
よるクラッド層２、例えばＧａＩｎＰによる活性層３、
第２導電型例えばｐ型のＡｌＧａＩｎＰによるクラッド
層４、第２導電型のＩｎＧａＰによる中間層５が順次エ
ピタキシャル成長する。そして、発光部を構成する部分
上において、図５において紙面と直交する方向に延びる
ストライプ状のリッジ６を残して、その両側に中間層５
を横切り、クラッド層４に至る深さのエッチングによる
溝７を形成し、この溝７内を埋込んですなわちリッジ６
を挟んでその両側に、第１導電型の例えばｎ型のＧａＡ
ｓによる電流狭窄層８を形成する。この電流狭窄層８の
形成は、例えばリッジ６上に、ＳｉＯ₂等のマスク層
（図示せず）を形成し、ＧａＡｓを、選択的ＣＶＤ（化
学的気相成長）法によって、マスク層によって覆われて
いない部分にエピタキシャル成長することによって形成
する。

【０００４】その後、マスク層の除去を行い全面的に第
２導電型例えばｐ型のＧａＡｓによるキャップ層９をエ
ピタキシャル成長し、このキャップ層９上から、活性層
３を横切り下層の第１導電型のクラッド層２に至る深さ
に、発光部を挟んでその両側、すなわちストライプリッ
ジ６の両側の、発光部に影響を及ぼすことのない位置に
ストライプ状の分割溝１０を、例えば化学的エッチング
によって形成する。

【０００５】この構成による半導体レーザーは、発光部
を挟んでその両側に分割溝１０が形成されて、発光部
が、その外側部と分断されていることから、この発光部
に寄生する接合容量の縮小化がはかられ、これに伴っ
て、変調速度の向上がはかられるものである。

【０００６】この構成による半導体発光装置、例えば半
導体レーザーは、図６にその概略断面図を示すように、
分割溝１０の内面には、ＳｉＯ₂等の絶縁層１１が、被
着形成される。この絶縁層１１の形成は、まずキャップ
層９の上面を含んで全面的に絶縁層１１の形成を行い、
その後、フォトリソグラフィによってキャップ層９の上
面の絶縁層１１を除去し、此処に一方の電極１２がオー
ミックに被着形成する。

【０００７】そして、この半導体レーザーは、一般に例
えばヘッダー１３にその電極１２が半田１４によって電
気的、機械的、熱的に連結されるという構成が採られ
る。

【０００８】ところが、上述の構成による半導体発光装
置は、その分割溝１０を形成するためのエッチングに伴
う作業が極めて煩雑であり、また分割溝１０の存在によ
って電極１２に剥がれが生じ易いなど信頼性に問題があ
る。また、この分割溝１０は、充分幅狭に形成しにくい
ことから、全体の面積が大きくなるとか、この幅広の分
割溝１０の存在によって、レーザー動作部の放熱効果が
低下し、高出力レーザーを長時間動作させる場合に寿命
低下を来すなどの問題がある。

【０００９】また、さらに、基板１として｛１００｝結
晶面から傾いたいわゆるオフ基板を用いる場合、分割溝
１０の形成において、その溝側面が左右非対称となると
か、特にその側面が急峻な側面として形成されるという
現象が生じる。この場合、この分割溝１０の急峻でしか
も比較的深い側面にＳｉＯ₂等の絶縁層１１を、必要充
分な厚さに良好に被着することが難しくなるとか、また
上述したフォトリソグラフィによってキャップ層９の上
面の絶縁層１１を選択的に除去する場合においてそのフ
ォトレジストの塗布、およびパターン露光において溝側
面を確実に覆うように形成することが阻害されて、分割
溝１０の側面に対するフォトレジストの形成が不完全と
なって此処における絶縁層１１の形成が不完全となり、
図６で説明したヘッダー１３への半田づけに際し、分割
溝１０内への半田の盛り上がりによって絶縁層１１の不
完全部分を通じて接合を短絡させるとか、リークの発生
を生じるなどの信頼性の低下、不良品の発生を来す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した高
速変調や、例えばレーザプリンター等の立ち上がりが急
峻であることが要求される半導体発光装置、例えば半導
体レーザーにおいて、寄生容量特に接合容量の低減化を
をはかり、しかも信頼性が高く、製造が容易で、歩留り
の向上をはかることができるようにした半導体発光装置
を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
装置は、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導電型のクラッド層とが形成されて
なる半導体層に、その発光部となる部分を１５μｍ〜１
５０μｍ残してその両側に、活性層を横切ってイオン注
入高抵抗領域が形成された構成とする。

【００１２】上述の本発明構成によれば、イオン注入に
よる高抵抗領域の形成によって半導体発光動作に関連す
る接合の分断を行って発光に係わる接合面積の縮小化、
すなわち寄生容量の低減化をはかるものである。したが
って、この構成によれば、寄生容量の低減化によって、
立ち上がりが急峻で、高速変調が可能な半導体発光装置
を構成できるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明による半導体発光装置の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による半導体発光
装置、例えば半導体レーザーの一例の概略断面図を示
す。この例においては、いわゆるＤＨ（ダブルヘテロ接
合）型の半導体レーザーに適用した場合である。

【００１４】この半導体レーザーは、図５で説明したと
同様に、第１導電型例えばｎ型の、｛１００｝結晶面を
基板面とするもしくはこの｛１００｝結晶面から傾いた
いわゆるオフ基板によるＧａＡｓ基板１上に、例えばＧ
ａＡｓバッファ層（図示せず）がエピタキシャル成長さ
れ、続いて、第１導電型例えばｎ型のＡｌＧａＩｎＰに
よるクラッド層２、例えばＧａＩｎＰによる活性層３、
第２導電型例えばｐ型のＡｌＧａＩｎＰによるクラッド
層４、第２導電型のＩｎＧａＰによる中間層５が順次エ
ピタキシャル成長される。そして、発光部を構成する部
分上において、図５において紙面と直交する方向に延び
るストライプ状のリッジ６を残して、その両側に中間層
５を横切り、クラッド層４に至る深さのエッチングによ
る溝７を形成し、この溝７内を埋込んですなわちリッジ
６を挟んでその両側に、第１導電型の例えばｎ型のＧａ
Ａｓによる電流狭窄層８を形成する。この電流狭窄層８
の形成は、例えばリッジ６上に、ＳｉＯ₂等のマスク層
（図示せず）を形成し、ＧａＡｓを、選択的ＣＶＤ（化
学的気相成長）法によって、マスク層によって覆われて
いない部分にエピタキシャル成長することによって形成
する。

【００１５】その後、マスク層の除去を行い全面的に第
２導電型例えばｐ型のＧａＡｓによるキャップ層９をエ
ピタキシャル成長し、このキャップ層９上から、活性層
３を横切り下層の第１導電型のクラッド層２に至る深さ
に、発光部を挟んでその両側、すなわちストライプリッ
ジ６の両側に、発光部となる部分を幅Ｗ＝１５μｍ〜１
５０μｍ残してその両側に、活性層３を横切ってイオン
例えばＨ⁺をイオン注入して高抵抗領域２１を形成す
る。

【００１６】そして、キャップ層９上に、電流狭窄層
８、高抵抗領域２１上に跨がって電極１２の形成を行
う。

【００１７】高抵抗領域２１の形成は、図３にその概略
断面図を示すように、ストライプ状リッジ６の中心軸上
に、上述した幅Ｗに対応する幅Ｗ₀のイオン注入マスク
２２を被着形成し、Ｈ⁺等のイオン注入を、活性層３お
よびこれの上に形成された半導体層の厚さに対応して、
所要のエネルギー例えば２００ｋｅＶ以上をもってイオ
ン注入することによって形成することができる。

【００１８】しかしながら、イオン注入エネルギーを２
００ｋｅＶ未満によって行う必要がある場合で、しかも
このエネルギーによっては、活性層３を横切る深さに高
抵抗領域２１の形成を行うことができない場合には、図
４にその概略断面図を示すように、まず高抵抗領域２１
を形成すべき部分の例えば電流狭窄層８を、マスク２２
を用いてエッチング除去して、この除去部において２０
０ｋｅＶ未満のエネルギーによるイオン注入を行って、
高抵抗領域２１の形成を行うようにすることができる。

【００１９】上述の本発明構成によれば、イオン注入に
よる高抵抗領域の形成によって半導体発光動作に関連す
る接合の分断を行って発光に係わる接合面積の縮小化、
すなわち寄生容量の低減化をはかるものである。したが
って、この構成によれば、寄生容量の低減化によって、
立ち上がりが急峻で、高速変調が可能な半導体発光装置
を構成できるものである。

【００２０】そして、本発明構成においては、分断溝を
形成するものでないことから、オフ基板を使用した場合
においてもなんら問題が生じることがない。

【００２１】しかも本発明構成においては、その接合の
分断をイオン注入による高抵抗領域によって構成するも
のであることから、この高抵抗領域の幅は充分小に形成
できることから、半導体発光装置における実質的占有面
積を小とすることができる。

【００２２】また、分割溝による分断でなく、電気的に
高抵抗の領域による分断であることから、発光部とその
周囲とは熱的に連結された状態にあることから、充分な
放熱効果を奏することができて、これによって高出力
化、連続使用、高寿命化をはかることができる。

【００２３】また、上述した分割溝を形成する場合にお
ける、電極の剥離、ヘッダー等へのマウントにおける半
田の盛り上がりを回避できるので、この半田の盛り上が
りによる前述した短絡、リークの問題を回避できるな
ど、信頼性の高い目的とする、すなわち変調速度の高い
半導体発光装置例えば半導体レーザーを構成することが
できる。

【００２４】尚、上述した例では、第１導電型がｎ型、
第２導電型がｐ型とした場合であるが、いうまでもなく
第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型とすることもでき
る。また、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体よる場合に限られる
ものではなく、ＡｌＧａＡｓ系等各種半導体による半導
体発光装置に適用することができる。

【００２５】また、上述の例では、活性層３がクラッド
層２および４によって挟み込まれたＤＨ構造とした場合
であるが、活性層３とクラッド層２および４との間にガ
イド層が介在するいわゆるＳＣＨ(Separate Confinemen
t Heterostructure)構造による構成をはじめとし、ま
た、電流狭窄層１０を光吸収層とするとか、その双方の
動作をなす層によって構成することもできるなど、種々
の構成による半導体レーザー、発光ダイオード等に適用
することができる。

【００２６】

【発明の効果】上述したように、本発明構成によれば、
発光動作部を他部と分断したことによって接合容量によ
る寄生容量の低減化をはかることができて、立ち上がり
が急峻で、高速変調が可能な半導体発光装置を構成でき
る。

【００２７】そして、その接合の分断をイオン注入によ
る高抵抗領域によって構成するものであることから、分
断部の幅は充分小にすることができ、実質的占有面積を
小とすることができる。

【００２８】また、上述したように、溝による分断でな
く、電気的に高抵抗の領域による分断であることから、
発光部とその周囲とは熱的に連結された状態にあること
から、充分な放熱効果を奏することができて、これによ
って高出力化、連続使用、高寿命かをはかることができ
る。

【００２９】また、表面の平坦化がはかられ、電極を平
坦な面に広面積に形成できることから、剥離等が回避さ
れ、信頼性の高い半導体発光装置を構成できる。

【００３０】さらに、従来におけるような分割溝の形成
を回避したことから、ヘッダー等へのマウントにおける
半田の盛り上がりが分割溝内で生じることによる不都合
が回避される。そして、本発明によれば、基板面が｛１
００｝結晶面から傾いたいわゆるオフ基板を用いる場合
においてもなんら不都合が生じることがない。

【００３１】また、分断溝を形成する場合の、煩雑なエ
ッチング作業や、分断溝内への絶縁層の形成など煩雑
で、信頼性に問題の生じる作業が回避されることから、
量産的に、信頼性の高いすなわち高い歩留りをもって容
易に、半導体発光装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体発光装置の一例の概略断面
図である。

【図２】本発明による半導体発光装置の一例の製造方法
の説明に供する概略断面図である。

【図３】本発明による半導体発光装置の他の例の概略断
面図である。

【図４】本発明による半導体発光装置の他の例の製造方
法の説明に供する概略断面図である。

【図５】従来の半導体発光装置の概略断面図である。

【図６】従来の半導体発光装置をヘッダー上にマウント
した状態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１基板、２第１導電型のクラッド層、３活性層、
４第２導電型のクラッド層、５中間層、６リッ
ジ、７溝、８電流狭窄層、９キャップ層、１０
分割溝、２１イオン注入高抵抗領域

Claims

【特許請求の範囲】

【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導電型のクラッド層とが形成さ
れてなる半導体層に、発光部となる部分を１５μｍ〜１５０μｍ残してその両
側に、上記活性層を横切ってイオン注入高抵抗領域が形
成されてなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】上記基板が、｛１００｝結晶面から傾い
た基板面を有することを特徴とする請求項１に記載の半
導体発光装置。