JPH11163463A - 半導体発光素子とその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子とその製造方法Info
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- JPH11163463A JPH11163463A JP32870197A JP32870197A JPH11163463A JP H11163463 A JPH11163463 A JP H11163463A JP 32870197 A JP32870197 A JP 32870197A JP 32870197 A JP32870197 A JP 32870197A JP H11163463 A JPH11163463 A JP H11163463A
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- mesa
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性が高く、動作電流が低く、高耐圧のＡ
ｌＧａＩｎＰ可視光半導体レーザ素子の構造と、その半
導体レーザ素子を高い歩留まりで作製できる製造方法を
提供する。 【解決手段】 Ａｌを含むダブルヘテロ構造上に、Ａｌ
を含まないＧａＩｎＰ保護層を設け、その上に２本のス
トライプ状のマスクを形成し、選択成長によりメサおよ
びメサ脇の平坦部を形成し、メサおよび平坦部を覆うよ
うに電極を設けることを特徴とする。また、第１導電型
ＧａＡｓ基板上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、活性層、第１の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層を含んで成るダブルヘテロ構造と、該構造上に、第２
導電型ＧａＩｎＰ保護層と、該保護層上に、第２の第２
導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＩｎ
Ｐ中間層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を含んで成
るストライプ状のメサを有することを特徴とする。
ｌＧａＩｎＰ可視光半導体レーザ素子の構造と、その半
導体レーザ素子を高い歩留まりで作製できる製造方法を
提供する。 【解決手段】 Ａｌを含むダブルヘテロ構造上に、Ａｌ
を含まないＧａＩｎＰ保護層を設け、その上に２本のス
トライプ状のマスクを形成し、選択成長によりメサおよ
びメサ脇の平坦部を形成し、メサおよび平坦部を覆うよ
うに電極を設けることを特徴とする。また、第１導電型
ＧａＡｓ基板上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、活性層、第１の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層を含んで成るダブルヘテロ構造と、該構造上に、第２
導電型ＧａＩｎＰ保護層と、該保護層上に、第２の第２
導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＩｎ
Ｐ中間層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を含んで成
るストライプ状のメサを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子及
びその製造方法に関し、特に光ディスクシステムの光源
などに用いられるＡｌＧａＩｎＰ可視光半導体レーザ素
子の半導体発光素子及びその製造方法に関する。
びその製造方法に関し、特に光ディスクシステムの光源
などに用いられるＡｌＧａＩｎＰ可視光半導体レーザ素
子の半導体発光素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体発光素子、特にＡｌＧａＩ
ｎＰ可視光半導体レーザにおいて、ストライプ状のメサ
をウエットエッチングにより形成する製造方法が一般的
であった。これに代わり、近年、素子特性の高均一化・
高歩留まり化を目的として、例えば特開平０３−２８３
６９３号公報に示されるように、選択成長によりストラ
イプ状のメサを形成する方法が提案されている。
ｎＰ可視光半導体レーザにおいて、ストライプ状のメサ
をウエットエッチングにより形成する製造方法が一般的
であった。これに代わり、近年、素子特性の高均一化・
高歩留まり化を目的として、例えば特開平０３−２８３
６９３号公報に示されるように、選択成長によりストラ
イプ状のメサを形成する方法が提案されている。
【０００３】図３は、上記公報による従来例を、製造工
程順に示した縦断面図である。この半導体レーザ素子の
製造方法は、まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上に、第１回目の減圧ＭＯＣＶＤ（Metal Or
ganic Chemical Vapor Epitaxy：有機金属化学的気相成
長法）成長により、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層３、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ下部クラッド層５を形成した後、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ下部クラッド層５上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法によりＳｉＯ2 膜を形成し、これに写真蝕
刻を施して、およそ５μｍ幅のストライプ状開口部を有
するマスク１４を形成する。
程順に示した縦断面図である。この半導体レーザ素子の
製造方法は、まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上に、第１回目の減圧ＭＯＣＶＤ（Metal Or
ganic Chemical Vapor Epitaxy：有機金属化学的気相成
長法）成長により、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層３、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ下部クラッド層５を形成した後、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ下部クラッド層５上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法によりＳｉＯ2 膜を形成し、これに写真蝕
刻を施して、およそ５μｍ幅のストライプ状開口部を有
するマスク１４を形成する。
【０００４】次に、図３（ｂ）に示すように、第２回目
のＭＯＣＶＤ成長により、マスク１４のストライプ状開
口部にのみ、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８から
成るメサを選択的に形成し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部ク
ラッド層８を覆うように、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層９を形
成する。
のＭＯＣＶＤ成長により、マスク１４のストライプ状開
口部にのみ、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８から
成るメサを選択的に形成し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部ク
ラッド層８を覆うように、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層９を形
成する。
【０００５】次いで、図３（ｃ）に示すように、マスク
１４を除去した後、第３回目の減圧ＭＯＣＶＤ成長によ
り、全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０を形成し、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層１０の上面にｐ側電極１２を形
成し、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面にｎ側電極１３を形成
することにより、半導体レーザ素子が完成される。
１４を除去した後、第３回目の減圧ＭＯＣＶＤ成長によ
り、全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０を形成し、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層１０の上面にｐ側電極１２を形
成し、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面にｎ側電極１３を形成
することにより、半導体レーザ素子が完成される。
【０００６】この従来例においては、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ上部クラッド層８から成るストライプ状のメサを選択
成長により形成するため、メサをウエットエッチングに
より形成する方法に比べて、メサ幅の制御性が良好であ
る。その理由は、ウエットエッチングにおいては、エッ
チングが進むにつれて、エッチング溶液の組成や濃度に
分布が生じやすく、エッチング速度が変化し、半導体レ
ーザ素子の作製時に、メサ幅にばらつきを生ずる。一
方、選択成長においては、メサ幅はＳｉＯ2 マスクの開
口幅で決まり、そのマスクの形成には、作製精度の高い
フォトリソグラフィー技術を用いることが可能である。
そのため、半導体レーザ素子の作製において、均一な幅
のメサが形成でき、素子特性の高均一化・高歩留まり化
が可能となる。
Ｐ上部クラッド層８から成るストライプ状のメサを選択
成長により形成するため、メサをウエットエッチングに
より形成する方法に比べて、メサ幅の制御性が良好であ
る。その理由は、ウエットエッチングにおいては、エッ
チングが進むにつれて、エッチング溶液の組成や濃度に
分布が生じやすく、エッチング速度が変化し、半導体レ
ーザ素子の作製時に、メサ幅にばらつきを生ずる。一
方、選択成長においては、メサ幅はＳｉＯ2 マスクの開
口幅で決まり、そのマスクの形成には、作製精度の高い
フォトリソグラフィー技術を用いることが可能である。
そのため、半導体レーザ素子の作製において、均一な幅
のメサが形成でき、素子特性の高均一化・高歩留まり化
が可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の第１の問題は、メサの選択成長が実現困難な点で
ある。その理由は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
８から成るメサの底幅を一般的に５μｍ、半導体レーザ
素子の幅を一般的に３００μｍとすると、選択成長に用
いるマスク１４は、開口部の幅が５μｍであるのに対
し、マスク１４の幅が２９５μｍ必要となる。このよう
に、開口幅に対してマスク幅が極めて広い場合、マスク
１４上においても原料が消費されて多結晶塊が形成され
やすく、ＭＯＶＰＥ成長の選択性が低下する。そのた
め、従来例に示した半導体レーザ素子の構造を実現する
のは困難である。
来例の第１の問題は、メサの選択成長が実現困難な点で
ある。その理由は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
８から成るメサの底幅を一般的に５μｍ、半導体レーザ
素子の幅を一般的に３００μｍとすると、選択成長に用
いるマスク１４は、開口部の幅が５μｍであるのに対
し、マスク１４の幅が２９５μｍ必要となる。このよう
に、開口幅に対してマスク幅が極めて広い場合、マスク
１４上においても原料が消費されて多結晶塊が形成され
やすく、ＭＯＶＰＥ成長の選択性が低下する。そのた
め、従来例に示した半導体レーザ素子の構造を実現する
のは困難である。
【０００８】また、第２の問題は、素子の信頼性が低い
点である。その理由は、選択成長に用いるマスクを形成
する際に、酸化されやすいｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラ
ッド層５が大気に晒されてしまうためである。そのた
め、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５、および、そ
の上に形成されるメサの結晶性が悪化し、発光部近傍の
結晶性が著しく低下する。これは、信頼性を著しく低下
させる原因となる。
点である。その理由は、選択成長に用いるマスクを形成
する際に、酸化されやすいｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラ
ッド層５が大気に晒されてしまうためである。そのた
め、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５、および、そ
の上に形成されるメサの結晶性が悪化し、発光部近傍の
結晶性が著しく低下する。これは、信頼性を著しく低下
させる原因となる。
【０００９】従来例の第３の問題は、動作電流が高い点
である。その理由は、水平横モード制御が、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１０における光吸収損失により行われる
ためである。その結果、しきい電流値が増大し、効率が
悪化する。
である。その理由は、水平横モード制御が、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１０における光吸収損失により行われる
ためである。その結果、しきい電流値が増大し、効率が
悪化する。
【００１０】さらに第４の問題は、電圧に対する素子耐
圧が低い点である。その理由は、ストライプ状のメサの
外側における電流狭窄が、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラ
ッド層５とｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０との界面にて
価電子帯側に形成されるエネルギー障壁により行われて
おり、高電圧印加時には、そのエネルギー障壁を乗り越
えて電流が流れてしまうためである。
圧が低い点である。その理由は、ストライプ状のメサの
外側における電流狭窄が、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラ
ッド層５とｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０との界面にて
価電子帯側に形成されるエネルギー障壁により行われて
おり、高電圧印加時には、そのエネルギー障壁を乗り越
えて電流が流れてしまうためである。
【００１１】［発明の目的］本発明の目的は、信頼性が
高く、動作電流が低く、高耐圧のＡｌＧａＩｎＰ可視光
半導体レーザ素子の構造と、その半導体レーザ素子を高
い歩留まりで作製できる製造方法を提供することにあ
る。
高く、動作電流が低く、高耐圧のＡｌＧａＩｎＰ可視光
半導体レーザ素子の構造と、その半導体レーザ素子を高
い歩留まりで作製できる製造方法を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧ
ａＩｎＰを含んで成る活性層、第１の第２導電型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層を含んで成るダブルヘテロ構造を有
し、前記ダブルヘテロ構造上に、第２導電型ＧａＩｎＰ
保護層を有し、前記第２導電型ＧａＩｎＰ保護層上に、
少なくとも第２の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、第２導電型ＧａＩｎＰ中間層、第２導電型ＧａＡｓ
コンタクト層を含んで成るストライプ状のメサを有し、
前記メサの両脇に、前記メサとほぼ同じ高さから成る平
坦部を有し、前記メサおよび前記平坦部を覆うように設
けられた電極を有することを特徴とする。
は、第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧ
ａＩｎＰを含んで成る活性層、第１の第２導電型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層を含んで成るダブルヘテロ構造を有
し、前記ダブルヘテロ構造上に、第２導電型ＧａＩｎＰ
保護層を有し、前記第２導電型ＧａＩｎＰ保護層上に、
少なくとも第２の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、第２導電型ＧａＩｎＰ中間層、第２導電型ＧａＡｓ
コンタクト層を含んで成るストライプ状のメサを有し、
前記メサの両脇に、前記メサとほぼ同じ高さから成る平
坦部を有し、前記メサおよび前記平坦部を覆うように設
けられた電極を有することを特徴とする。
【００１３】より詳細には、前記メサの幅が１０μｍ以
下であり、前記メサと前記平坦部との間隔が１００μｍ
以下であることを特徴とする。
下であり、前記メサと前記平坦部との間隔が１００μｍ
以下であることを特徴とする。
【００１４】本発明の半導体発光素子の製造方法は、第
１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎ
Ｐを含んで成る活性層、第１の第２導電型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層を含んで成るダブルヘテロ構造と、第２導
電型ＧａＩｎＰ保護層とを形成する工程と、前記第２導
電型ＧａＩｎＰ保護層上に、２本のストライプ状のマス
クを形成する工程と、前記マスクの開口部に、少なくと
も第２の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導
電型ＧａＩｎＰ中間層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト
層を含んで成るストライプ状のメサを選択成長により形
成する工程と、前記マスクの外側に、前記メサとほぼ同
じ高さから成る平坦部を選択成長により形成する工程
と、前記メサおよび前記平坦部を覆うように電極を形成
する工程とを含むことを特徴とする。
１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導電型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎ
Ｐを含んで成る活性層、第１の第２導電型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層を含んで成るダブルヘテロ構造と、第２導
電型ＧａＩｎＰ保護層とを形成する工程と、前記第２導
電型ＧａＩｎＰ保護層上に、２本のストライプ状のマス
クを形成する工程と、前記マスクの開口部に、少なくと
も第２の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導
電型ＧａＩｎＰ中間層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト
層を含んで成るストライプ状のメサを選択成長により形
成する工程と、前記マスクの外側に、前記メサとほぼ同
じ高さから成る平坦部を選択成長により形成する工程
と、前記メサおよび前記平坦部を覆うように電極を形成
する工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】より詳細には、前記２本のストライプ状の
マスクの間隔が１０μｍ以下であり、各々のマスクの幅
が１００μｍ以下であることを特徴とする。
マスクの間隔が１０μｍ以下であり、各々のマスクの幅
が１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】［作用］本発明によれば、開口部を１０μ
ｍ以下、望ましくは５μｍ程度、マスクの幅を１００μ
ｍ以下、望ましくは５０μｍ以下に設定するため、ＭＯ
ＶＰＥ成長において、マスク上で原料が消費されて多結
晶が形成されることなく、高い選択性が得られ、メサお
よびメサ脇の平坦部の選択成長を容易に実現できる。
ｍ以下、望ましくは５μｍ程度、マスクの幅を１００μ
ｍ以下、望ましくは５０μｍ以下に設定するため、ＭＯ
ＶＰＥ成長において、マスク上で原料が消費されて多結
晶が形成されることなく、高い選択性が得られ、メサお
よびメサ脇の平坦部の選択成長を容易に実現できる。
【００１７】また、第１回目のＭＯＶＰＥ成長の際、ｐ
−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層の上に、Ａｌを含まな
い層、例えばｐ−ＧａＩｎＰ層を設けることにより、選
択成長に用いるマスクの形成時に、酸化による結晶性の
低下を防止することができる。そのため、発光部近傍の
結晶性は良好な状態が保たれ、高い信頼性が得られる。
−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層の上に、Ａｌを含まな
い層、例えばｐ−ＧａＩｎＰ層を設けることにより、選
択成長に用いるマスクの形成時に、酸化による結晶性の
低下を防止することができる。そのため、発光部近傍の
結晶性は良好な状態が保たれ、高い信頼性が得られる。
【００１８】さらに、水平横モード制御は、選択成長に
用いるマスク（例えは誘電体膜）、および電極金属によ
り実現するため、光吸収による損失が少なく、動作電流
を低減することができる。
用いるマスク（例えは誘電体膜）、および電極金属によ
り実現するため、光吸収による損失が少なく、動作電流
を低減することができる。
【００１９】さらに、電流狭窄は、誘電体であるマスク
により実現されるため、マスクが絶縁破壊を起こさない
限り、電流狭窄の機能は有効に働く。
により実現されるため、マスクが絶縁破壊を起こさない
限り、電流狭窄の機能は有効に働く。
【００２０】また、従来例においては、半導体レーザ素
子の作製に、計３回の減圧ＭＯＣＶＤ法又はＭＯＶＰＥ
成長が必要であったが、本発明によれば、必要なＭＯＶ
ＰＥ成長は計２回で良く、成長回数が従来に比べて少な
くて済む。
子の作製に、計３回の減圧ＭＯＣＶＤ法又はＭＯＶＰＥ
成長が必要であったが、本発明によれば、必要なＭＯＶ
ＰＥ成長は計２回で良く、成長回数が従来に比べて少な
くて済む。
【００２１】以上の作用に加え、本発明によれば、スト
ライプ状のメサを選択成長により形成するため、メサ幅
を正確に作製することができ、素子特性の高均一化・高
歩留まり化を実現することができる。また、メサの両脇
にメサとほぼ同じ高さの平坦部を有するため、半導体レ
ーザ素子をヒートシンクに融着して半導体レーザ装置に
組み立てる際に素子に掛かる応力が、発光部近傍である
メサに集中することなく、組立による発光部近傍の結晶
性の低下を防止でき、高い信頼性が得られる。
ライプ状のメサを選択成長により形成するため、メサ幅
を正確に作製することができ、素子特性の高均一化・高
歩留まり化を実現することができる。また、メサの両脇
にメサとほぼ同じ高さの平坦部を有するため、半導体レ
ーザ素子をヒートシンクに融着して半導体レーザ装置に
組み立てる際に素子に掛かる応力が、発光部近傍である
メサに集中することなく、組立による発光部近傍の結晶
性の低下を防止でき、高い信頼性が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【００２３】図１は、本発明の実施形態の構造を示す斜
視図である。ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層２が形成され、更にこのｎ−ＧａＡｓバッファ
層２上には、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、活性層
４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５からなるダブ
ルヘテロ接合構造が形成され、その上にｐ−ＧａＩｎＰ
保護層６が形成され、その上に選択成長に用いる第１の
マスク７が形成され、選択成長により形成されたｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８ａおよび８ｂ（メサ部を
８ａ、メサ脇の平坦部を８ｂとし、以下同様）、ｐ−Ｇ
ａＩｎＰ中間層９ａおよび９ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層１０ａおよび１０ｂを備え、電流狭窄に用いる第２
のマスク１１が形成され、上端および下端には、ｐ側電
極１２、ｎ側電極１３が形成されている。
視図である。ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層２が形成され、更にこのｎ−ＧａＡｓバッファ
層２上には、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、活性層
４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５からなるダブ
ルヘテロ接合構造が形成され、その上にｐ−ＧａＩｎＰ
保護層６が形成され、その上に選択成長に用いる第１の
マスク７が形成され、選択成長により形成されたｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８ａおよび８ｂ（メサ部を
８ａ、メサ脇の平坦部を８ｂとし、以下同様）、ｐ−Ｇ
ａＩｎＰ中間層９ａおよび９ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層１０ａおよび１０ｂを備え、電流狭窄に用いる第２
のマスク１１が形成され、上端および下端には、ｐ側電
極１２、ｎ側電極１３が形成されている。
【００２４】図２は、本発明の実施形態を製造工程順に
示した縦断面図である。成長方法は減圧下のＭＯＶＰＥ
法を用い、原料として、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチ
ルガリウム（ＴＥＧａ）、ジエチルジンク（ＤＥＺ
ｎ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）、ホスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）などを用い、成長温度は
約７００℃とする。
示した縦断面図である。成長方法は減圧下のＭＯＶＰＥ
法を用い、原料として、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチ
ルガリウム（ＴＥＧａ）、ジエチルジンク（ＤＥＺ
ｎ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）、ホスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）などを用い、成長温度は
約７００℃とする。
【００２５】まず、図２（ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上に、第１回目の減圧下のＭＯＶＰＥ法によ
る成長において、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ下部クラッド層５、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６を形成し
た後、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６上に、例えばＣＶＤ法に
よりＳｉＯ2 膜を形成し、これに写真蝕刻を施して、２
本の平行なストライプ状の第１のマスク７を形成する。
その際、開口幅（２本のマスクの間隔）は１０μｍ以
下、望ましくは約５μｍとし、各々のマスク７の幅は、
マスク７上で原料が消費されて、多結晶が形成されれる
ことのないように、１００μｍ以下、望ましくは５０μ
ｍ以下に設定する。
Ａｓ基板１上に、第１回目の減圧下のＭＯＶＰＥ法によ
る成長において、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３、活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ下部クラッド層５、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６を形成し
た後、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６上に、例えばＣＶＤ法に
よりＳｉＯ2 膜を形成し、これに写真蝕刻を施して、２
本の平行なストライプ状の第１のマスク７を形成する。
その際、開口幅（２本のマスクの間隔）は１０μｍ以
下、望ましくは約５μｍとし、各々のマスク７の幅は、
マスク７上で原料が消費されて、多結晶が形成されれる
ことのないように、１００μｍ以下、望ましくは５０μ
ｍ以下に設定する。
【００２６】次に、図２（ｂ）に示すように、第２回目
の減圧下のＭＯＶＰＥ法による成長において、第１のマ
スク７を除いたｐ−ＧａＩｎＰ保護層６上に、ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰ上部クラッド層８ａおよび８ｂ（ここで、８
ａはメサ部、８ｂはメサ脇の平坦部を示し、以下同
様）、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層９ａおよび９ｂ、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０ａおよび１０ｂを選択的に形成す
る。
の減圧下のＭＯＶＰＥ法による成長において、第１のマ
スク７を除いたｐ−ＧａＩｎＰ保護層６上に、ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰ上部クラッド層８ａおよび８ｂ（ここで、８
ａはメサ部、８ｂはメサ脇の平坦部を示し、以下同
様）、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層９ａおよび９ｂ、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０ａおよび１０ｂを選択的に形成す
る。
【００２７】次いで、図２（ｃ）に示すように、メサ脇
の平坦部を構成するｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
８ｂ、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層９ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層１０ｂを覆うように、第２のマスク１１を形成
し、上面にｐ側電極１２、下面にｎ側電極１３を形成す
ることにより、半導体レーザ素子が完成される。この製
造方法においては、ＭＯＶＰＥ成長は計２回で済み、ウ
エットエッチングの工程は不要である。
の平坦部を構成するｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
８ｂ、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層９ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層１０ｂを覆うように、第２のマスク１１を形成
し、上面にｐ側電極１２、下面にｎ側電極１３を形成す
ることにより、半導体レーザ素子が完成される。この製
造方法においては、ＭＯＶＰＥ成長は計２回で済み、ウ
エットエッチングの工程は不要である。
【００２８】なお、本実施形態では、ｐ−ＧａＩｎＰ中
間層９ａおよび９ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０ａ
および１０ｂが、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８
ａおよび８ｂを覆うように形成された例を示したが、成
長条件によりｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８ａお
よび８ｂの上面にのみ形成され、クラッド層８ａおよび
８ｂの側面に形成されなくてもよい。また、第１のマス
ク７は、選択成長の後に除去しても構わない。その場合
の電流狭窄は、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６とｐ側電極１２
との界面で形成されるショットキー障壁により実現され
る。また、メサ脇の平坦部のｐ−ＧａＩｎＰ中間層９
ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０ｂは除去しても良
く、その場合には、第２のマスク１１はなくても差し支
えない。また、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６は、Ａｌを含ま
ない他の材料で構成しても良い。
間層９ａおよび９ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０ａ
および１０ｂが、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８
ａおよび８ｂを覆うように形成された例を示したが、成
長条件によりｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層８ａお
よび８ｂの上面にのみ形成され、クラッド層８ａおよび
８ｂの側面に形成されなくてもよい。また、第１のマス
ク７は、選択成長の後に除去しても構わない。その場合
の電流狭窄は、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６とｐ側電極１２
との界面で形成されるショットキー障壁により実現され
る。また、メサ脇の平坦部のｐ−ＧａＩｎＰ中間層９
ｂ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０ｂは除去しても良
く、その場合には、第２のマスク１１はなくても差し支
えない。また、ｐ−ＧａＩｎＰ保護層６は、Ａｌを含ま
ない他の材料で構成しても良い。
【００２９】なお、本発明の半導体発光素子において
は、成長方法、成長温度、成長圧力、原料、基板、素子
を構成する層の組成や厚さなどは、如何様でも差し支え
ない。例えば、活性層として、多重量子井戸構造を有し
てハイコヒーレントなレーザー光としても良く、光導波
層を含んだ分離閉じこめ構造を有しても良い。
は、成長方法、成長温度、成長圧力、原料、基板、素子
を構成する層の組成や厚さなどは、如何様でも差し支え
ない。例えば、活性層として、多重量子井戸構造を有し
てハイコヒーレントなレーザー光としても良く、光導波
層を含んだ分離閉じこめ構造を有しても良い。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、選択成長に用いるマス
クの幅を１００μｍ以下、望ましくは５０μｍ以下に設
定するため、マスク上において原料が消費されて多結晶
塊が形成されるのを防止できるので、ストライプ状のメ
サを選択成長により形成する際、高い選択性が得られ
る。これにより、選択成長の実現が容易になる。
クの幅を１００μｍ以下、望ましくは５０μｍ以下に設
定するため、マスク上において原料が消費されて多結晶
塊が形成されるのを防止できるので、ストライプ状のメ
サを選択成長により形成する際、高い選択性が得られ
る。これにより、選択成長の実現が容易になる。
【００３１】また、Ａｌを含まないＧａＩｎＰ保護層を
設けることにより、選択成長に用いるマスクの形成時
に、Ａｌを含んだ層が大気に露出するのを防ぎ、酸化に
より発光部近傍の結晶性が悪化するのを防止できるの
で、半導体レーザ素子の発光部近傍の結晶性が良好に保
たれ得る。これにより、高い信頼性が得られる。
設けることにより、選択成長に用いるマスクの形成時
に、Ａｌを含んだ層が大気に露出するのを防ぎ、酸化に
より発光部近傍の結晶性が悪化するのを防止できるの
で、半導体レーザ素子の発光部近傍の結晶性が良好に保
たれ得る。これにより、高い信頼性が得られる。
【００３２】また、メサの両脇に、メサとほぼ同じ高さ
の平坦部を有するため、半導体レーザ素子を半導体レー
ザ装置に組み立てる際に素子に掛かる応力が、発光部近
傍であるメサに集中するのを防ぎ、組立による結晶性の
低下を防止できる。
の平坦部を有するため、半導体レーザ素子を半導体レー
ザ装置に組み立てる際に素子に掛かる応力が、発光部近
傍であるメサに集中するのを防ぎ、組立による結晶性の
低下を防止できる。
【００３３】さらに、水平横モード制御を誘電体膜と金
属により実現するため、従来のＧａＡｓによる水平横モ
ード制御に比べ、光吸収損失が少ないので、動作電流を
低くすることができる。これにより、低消費電力化や、
温度特性・信頼性の向上が可能となる。
属により実現するため、従来のＧａＡｓによる水平横モ
ード制御に比べ、光吸収損失が少ないので、動作電流を
低くすることができる。これにより、低消費電力化や、
温度特性・信頼性の向上が可能となる。
【００３４】また、電流狭窄を誘電体膜により実現する
ので、電圧に対する素子耐圧を高くすることができる。
ので、電圧に対する素子耐圧を高くすることができる。
【００３５】さらにまた、必要なＭＯＶＰＥ成長が計２
回で済み、従来に比べて成長回数が少ないため、半導体
レーザ素子の作製を容易にすることができる。
回で済み、従来に比べて成長回数が少ないため、半導体
レーザ素子の作製を容易にすることができる。
【図１】本発明の実施形態の構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態を製造工程順に示す縦断面図
である。
である。
【図３】従来例を製造工程順に示す縦断面図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４ 活性層 ５ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層 ６ ｐ−ＧａＩｎＰ保護層 ７ 第１のマスク ８ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（８ａ：メサ
部、８ｂ：平坦部） ９ ｐ−ＧａＩｎＰ中間層（９ａ：メサ部、９ｂ：平坦
部） １０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層（１０ａ：メサ部、１
０ｂ：平坦部） １１ 第２のマスク １２ ｐ側電極 １３ ｎ側電極 １４ マスク
部、８ｂ：平坦部） ９ ｐ−ＧａＩｎＰ中間層（９ａ：メサ部、９ｂ：平坦
部） １０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層（１０ａ：メサ部、１
０ｂ：平坦部） １１ 第２のマスク １２ ｐ側電極 １３ ｎ側電極 １４ マスク
Claims (9)
- 【請求項１】 第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくと
も第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎＰま
たはＡｌＧａＩｎＰを含んで成る活性層、第１の第２導
電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を含んで成るダブルヘテ
ロ構造を有し、前記ダブルヘテロ構造上に、第２導電型
ＧａＩｎＰ保護層を有し、前記第２導電型ＧａＩｎＰ保
護層上に、少なくとも第２の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層、第２導電型ＧａＩｎＰ中間層、第２導電型
ＧａＡｓコンタクト層を含んで成るストライプ状のメサ
を有し、前記メサの両脇に、前記メサとほぼ同じ高さか
ら成る平坦部を有し、前記メサおよび前記平坦部を覆う
ように設けられた電極を有することを特徴とする半導体
発光素子。 - 【請求項２】 前記メサの幅が１０μｍ以下であり、前
記メサと前記平坦部との間隔が１００μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の半導体発光素子
において、前記平坦部は前記メサと同様な構成であり、
前記第２導電型ＧａＩｎＰ保護層上に、少なくとも第２
の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型Ｇ
ａＩｎＰ中間層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を含
んでなることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項４】 請求項１又は２，３に記載の半導体発光
素子において、前記第１導電型はｎ型であり、前記第２
導電型はｐ型であることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項５】 第１導電型ＧａＡｓ基板上に、少なくと
も第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎＰま
たはＡｌＧａＩｎＰを含んで成る活性層、第１の第２導
電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を含んで成るダブルヘテ
ロ構造と、第２導電型ＧａＩｎＰ保護層とを形成する工
程と、前記第２導電型ＧａＩｎＰ保護層上に、２本のス
トライプ状のマスクを形成する工程と、前記マスクの開
口部に、少なくとも第２の第２導電型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層、第２導電型ＧａＩｎＰ中間層、第２導電型Ｇ
ａＡｓコンタクト層を含んで成るストライプ状のメサを
選択成長により形成する工程と、前記マスクの外側に、
前記メサとほぼ同じ高さから成る平坦部を選択成長によ
り形成する工程と、前記メサおよび前記平坦部を覆うよ
うに電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記２本のストライプ状のマスクの間隔
が１０μｍ以下であり、各々のマスクの幅が１００μｍ
以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体発
光素子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項４又は５に記載の半導体発光素子
の製造方法において、前記平坦部は前記メサと同様な構
成であり、前記マスクの開口部に、少なくとも第２の第
２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＩ
ｎＰ中間層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を含んで
なることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項５又は６，７に記載の半導体発光
素子の製造方法において、前記第１導電型はｎ型であ
り、前記第２導電型はｐ型であることを特徴とする半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項９】 レーザ光線を出力する半導体発光素子の
製造方法において、基板上にＡｌを含むダブルヘテロ構
造を形成し、該ダブルヘテロ構造上に、前記Ａｌを含ま
ないＧａＩｎＰ保護層を設け、そのＧａＩｎＰ保護層上
に２本のストライプ状のマスクを形成し、選択成長によ
りメサおよびメサ脇の平坦部を形成し、前記メサおよび
前記平坦部を覆うように駆動用の電極を設け、前記基板
他方に電極を形成したことを特徴とする半導体発光素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32870197A JPH11163463A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32870197A JPH11163463A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11163463A true JPH11163463A (ja) | 1999-06-18 |
Family
ID=18213219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32870197A Pending JPH11163463A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 半導体発光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11163463A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015851A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Sony Corp | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| JP2007251031A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体発光素子及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP32870197A patent/JPH11163463A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015851A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Sony Corp | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| JP2007251031A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体発光素子及びその製造方法 |
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