JPS5820153B2 - 化合物半導体発光素子の製法 - Google Patents

化合物半導体発光素子の製法

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JPS5820153B2
JPS5820153B2 JP53044031A JP4403178A JPS5820153B2 JP S5820153 B2 JPS5820153 B2 JP S5820153B2 JP 53044031 A JP53044031 A JP 53044031A JP 4403178 A JP4403178 A JP 4403178A JP S5820153 B2 JPS5820153 B2 JP S5820153B2
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JP
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compound semiconductor
cleavage plane
atmosphere
light emitting
laser diode
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JP53044031A
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永井治男
阪田晴三
野口悦男
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、InP系、GaAs系等のへテロ接合型レー
ザダイオード構成を有する化合物半導体発光素子の製法
に関する。
InP系のへテロ接合型レーザダイオードは、所定の伝
導型式を有する■nPでなる化合物半導体基板上に、エ
ピタキシャル成長法によって一般にGaXInI XA
syPy (但しOk≦1゜lO≦V≦1)で表される
所定の電導型式を有する複数の半導体層を、少くとも1
つのへテロ接合を形成すべく成長せしめて、これ等化合
物半導体基板及び複数の半導体層よりなる半導体積層体
を得、次にその半導体積層体の基板側及びそれとは反対
・側の面上に導電性層を附し、次に斯く導電性層の附さ
れた半導体積層体をその積層方向に延長せるべき開面に
沿って複数個の素子に分割する工程を含んで、その素子
を以て得られるを普通とし、又GaAs系のダブルへテ
ロ型レーザダイオードは、i所定の電導型式を有するG
aAsでなる化合物半導体基板上に、エピタキシャル成
長法によって、一般にGaXAl□−XAsで表される
所定の電導型式を有する複数の半導体層を、少くとも1
グンケロN接合を形成すべく成長せしめて、これ等化合
物、半導体基板及び複数の半導体層よりなる半導体積層
体を得、以下上述せると同様に導電性層を附し、次に複
数の素子に分割する工程を含んで、その素子を以て得ら
れるを普通とするものである。
従ってヘテロ接合型レーザダイオードは、それ・がIn
I’系であれ、GaAs系であれ、共振器長を決める相
対向するべき開面を有し、一方そのへき開面にはへテロ
PN接合が臨んでいるを普通としているものである。
この為InP系及びGaAs系のへテロ接合型レーザダ
イオードを、前述せる素子を以て、その素子のままで得
ただけでは、そのヘテロ接合型レーザダイオードは、そ
のへき開面が外部に露呈し、又そのへき開面にヘテロ接
合が臨んているので、そのへき開面が劣化したり、へき
開面上をヘテロ接合を横切って電流が流れたりすること
に基づき、長期に亘って効率良く作動し得るものとして
は得られないものである。
依って従来は、InP系及びGaAs系のへテロ接合型
レーザダイオードを、前述せる如くに、前述せる素子を
以て得るも、その素子を得て後、その素子のへき開面上
へそれが保護せらるべき面であるとして、必要に応じて
化学エツチングを施して後真空蒸着、スパッタリング、
化学気相反応、陽極酸化処理等により絶縁性材でなるフ
ァブリペロ−の反射膜兼保護膜としての膜(通常この膜
は絶縁性誘導体材でなる)を形成するを普通としていた
然しなから本発明者等は種々の実験の結果、InP系及
びGaAs系のへテロ接合型レーザダイオードを、前述
せる如く、前述せる素子を得、然る後そのへき開面にそ
れが保護せられるべき面であるとして前述せる如くにフ
ァブリペロ−の反射膜兼保護膜としての膜を形成して得
るとしても、そのヘテロ接合型レーザダイオードの寿命
、効率等が、ファブリペローの反射膜兼保護膜としての
膜を形成する前に、保護せられるべき面たるへき開面が
如何なる雰囲気にさらされたか、又ファブリペローの反
射膜兼保護膜としての膜の形成がいかなる雰囲気でなさ
れたか、更にファブリペロ−の反射膜兼保護膜としての
膜がいかなる種類の材料で形成されたか等に大きく依存
し、依って前述せる如くにノアブリペローの反射膜兼保
護膜を形。
成するにつき、その膜の形成前及びその膜の形成時の雰
囲気、及びその膜の材料に考慮を払う必要があることを
確認するに到った。
又本発明者等は種々の実験の結果、InP系及びGaA
s系のへテロ接合型レーザダイオードを、前述せる如く
に前述せる素子を得、然る後、そのへき開面上にそれを
保護せられるべき面として、前述せる如く、ファブリペ
ロ−の反射膜兼保護膜としての膜を形成するにつき、へ
き開面を酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気にさら1然
る後その酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気中で、へき
開面上に、窒素を含む絶縁性材でなる膜をファブリペロ
ーの反射膜兼保護膜として形成すれば、得られるヘテロ
接合型レーザダイオードが他の場合に比し長寿命、高効
率を有するものとして得られるという効果の得られるこ
とを確認するに到った。
この場合、酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気としては
、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素等のガスの雰囲気と
し得、又酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気を窒素ガス
と他の不活性ガスとの混合ガス雰囲気とする場合、その
混合ガスに占める窒素ガスが5容量%以上である場合、
上述せる効果が得られるも、窒素ガスの雰囲気とする場
合、及び高周波放電によって活性化された窒素ガス(N
? 。
N2で表される励起状態の窒素ガス)の雰囲気とする場
合は上述せる効果が顕著に得られた。
又へき開面を酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気にさら
し、そしてその雰囲気中で、へき開面上に窒素を含む絶
縁性材でなる膜をファブリペロ−の反射膜兼保護膜とし
て形成するにつき、前述せる如くに得られる素子がIn
P系のへテロ接合型レーザダイオードとなるべき一般に
GaXIn□−エA s y P 1イで表されるIn
P系の材料で構成されていることによシ、へき開面がI
nP系の材料面である場合は、そのへき開面が酸素を含
まざる不活性の雰囲気にさらされる前に酸素を含む空気
にさらされたとしても、上述せる効果が得られることに
つき実質的に問題はないが、前述せる如くに得られる素
子がGaAs系のへテロ接合型レーザダイオードとなる
べき一般にGaxAl 1−XAsで表されるG5As
系の材料で構成されていることにより、へき開面がGa
As系の材料面である場合は、そのへき開面が酸素を含
まざる不活性ガスの雰囲気にさらされる前に酸素を含む
空気にさらされれば、上述せる効果が実質的に得られな
いものである。
このことは、へき開面を酸素を含まざる不活性ガスとし
ての窒素ガスの雰囲気と空気の雰囲気とに交互にさらし
て、へき開面のフォトルミネセンス強度を測定した結果
、そのフォトルミネセンス強度が、へき開面がInP系
の材料である場合は、第1図に示す如く、窒素ガスの雰
囲気であるが空気の雰囲気であるかに応じて前者が大、
後者が小なる値で得られるも、へき開面1>’−、Ga
As系の材料面である場合は、第2図A及びBに示す如
く、へき開面が空気の雰囲気にさらされることなしに最
初に窒素ガスの雰囲気にさらされた場合のみ、大なる値
で得られ、それ以外の場合は、たとえ窒素ガスの雰囲気
にさらされても、小なる値で得られる、ということより
しても了解されるものである。
尚へき開面のフォトルミネセンス強度が大であるという
ことは、へき開面での電子と正孔の再結合速度が小であ
ることを意味し、又その再結合速度が小であることは、
へき開面が電子を正孔との再結合によって劣化したりす
る要因のない状態であることを意味するものである。
更にへき開面上へのファブリペロ−の反射膜兼保護膜は
、窒素を含む絶縁性材の真空蒸着、スパッタリング化学
気相反応、スピナコーテング等の処理によって得ること
が出来るも、特にスパッタリング処理による場合、上述
せる効果が顕著に得られた。
この場合、へき開面が200℃以下の表面温度である場
合、上述せる効果がよシ顕著に得られた。
又へき開面上に形成されるファブリペローの反射膜兼保
護膜としての膜は、I nN 、 G aN I S
t 3 N4 。
AIN、窒素を含むポリイミド等の有機化合物とし得る
も、特にInN、OaN、AINのどとき■族金属の窒
化物とした場合、上述せる効果が顕著に得られた。
この場合、酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気が窒素ガ
スの雰囲気、活性化された窒素ガスの雰囲気である場合
、上述せる効果がより顕著に得られた。
更に本発明者等は種々の実験の結果、前述せるInP系
及びGaAs系のへテロ接合型レーザダイオードを得る
場合に準じて前述せるInP系及びGaAs系以外の化
合物半導体を用いたヘテロ接合型レーザダイオード構成
の種々の化合物半導体発光素子を、そのへき開面を、上
述せる如く、酸素を含まざる不活性ガスの雰囲気にさら
し、然る後そのへき開面上に、酸素を含まざる不活性ガ
スの雰囲気中で且つへき開面を200℃以下の低い表面
温度とした状態で、窒素を含む絶縁性材でなる膜をファ
ブリペロ−の反射膜兼保護膜として形成して得れば、前
述せるInP系及びGaAs系のへテロ接合型レーザダ
イオードを得る場合の前述せる確認事項と同様の事項を
確認するに到った。
依って此処に、化合物半導体基板上に複数の化合物半導
体層を少くとも1つのへテロ接合を形成すべく成長せし
めてなる半導体積層体を得、該半導体積層体を積層方向
に延長せるへき開面に沿って分割してヘテロ接合型レー
ザダイオード構成を有する複数の化合物半導体発光素子
を得、次に、該複数の化合物半導体発光素子の夫々につ
き、その上記にへき開面を酸素を含まざる不活性ガス雰
囲気にさらし、然る后、上記酸素を含まざる不活性ガス
雰囲気中で且つ上記へき開面を200℃以下の表面温度
とした状態で、上記へき開面上に、窒素を含む絶縁性材
でなる膜をファブリペロ−の反射膜兼保護膜として形成
する工程を含む事を特徴とする化合物半導体発光素子の
製法を提案するに到ったものである。
次に本発明による化合物半導体素子の製法の実施例を述
べよう。
実施例 1 発光波長1.3μmのInP系のダブルへテロ接合型レ
ーザダイオードを得べく、所定の電導型式を有するIn
Pでなる化合物半導体基板上に、エピタキシャル成長法
によって、一般的にGaXIn1XASYP1イで表さ
れる所定の電導型式を有する複数の化合物半導体層を成
長せしめて、これ等化合物半導体基板及び複数の化合物
半導体層による半導体積層体を得、次にその半導体積層
体の化合物半導体基板側及びそれとは反対側の面上に、
導電性層を附し、次に斯く導電性層の附された半導体積
層体を、空気中で、その積層方向に延長せるへき開面に
沿って分割して、複数個のダブルへテロ接合型レーザダ
イオードの構成を有する素子を得、その複数個の素子の
個々につき、これを1気圧の窒素ガスの雰囲気中に配し
て、その素子のへき開面を窒素ガスの雰囲気に約10分
間さらし、次にその個々の素子を、そのへき開面が空気
中にさらされることのない様にして窒素ガスの雰囲気を
有する高周波スパッタリング装置に移し、然してその装
置を用いて、そのへき開面に対する窒素ガスの雰囲気中
での高周波スパッタリング処理により、へき開面上に、
Si3N4でなるファブリペロ−の反射膜兼保護膜とし
ての膜を100OA(7)厚さで形成し、斯くて、目的
とするInp系のダブルへテロ接合型レーザダイオード
を得た。
斯く得られたInP系のダブルへテロ接合型レーザダイ
オードにつき、電流密度7000 A /rA。
温度70℃、相対湿度80係の空気の雰囲気での°寿命
試験をなした結果、それが、上述せる如くに、複数の素
子を分割して得た場合のその此処の素子をそのまま目的
とせるInP系のダブルへテロ接合型のレーザダイオー
ドとせる場合に比し、約2倍の寿命、約1.5倍の効率
を示した。
実施例 2 発光波長0.85μmのGaAs系のダブルへテロ接合
型レーザダイオードを得べく、実施例1に準じて、実施
例1に準じた導電性層の附された半導体積層体を得、次
にその半導体積層体を、1気圧の窒素ガスの雰囲気中で
、実施例1に準じて、複数に分割して、複数個のダブル
へテロ接合型レーザダイオードの構成を有する素子を得
、引き続きその個々の素子を、同じ窒素ガスの雰囲気中
に放置して、その素子のへき開面を窒素ガスの雰囲気に
約5分間さらし、次に実施例1に準じて、スパッタリン
グによりSi3N、zでなるファブリペロ−の反射膜兼
保護膜としての膜を1500Xの厚さで形成し、斯くて
、目的とするGaAs系のダブルへテロ接合型レーザダ
イオードを得た。
斯く得られたGaAs系のダブルへテロ接合型レーザダ
イオードにつき、電流密度8000A/crfl、温度
90℃、相対湿度80係の空気中での寿命試験をなした
結果、それが、上述せる如くに、複数の素子を分割して
得た場合のその個々の素子をそのまま目的とせるGaA
s系のダブルへテロ接合型レーザダイオードとせる場合
に比し、約2倍の寿命、約165倍の効率を示した。
実施例 3 発光波長0.85μmのGaAs系のダブルへテロ接合
型レーザダイオードを得べく、実施例1の準じて、実施
例1に準じた導電性層の附された半導体積層体を得、次
にその半導体積層体を、1気圧の窒素ガスの雰囲気中で
、実施例1に準じて、複数に分割して、複数個のダブル
へテロ接合型レーザダイオードの構成を有する素子を得
、その個々の素子を酸素を含んだ雰囲気にさらすことな
く、13.5MH7、IKWO高周波で励起された窒素
ガスの雰囲気にされし、以下実施例2に準じて実施例2
に準じた目的とするGaAs系のダブルへテロ接合型レ
ーザダイオードを得た。
斯く得られたGaAs系のダブルへテロ接合型レーザダ
イオードにつき、実施例2と同様の試験をなした結果、
上述せる如くに複数の素子を分割して得た場合のその個
々の素子をそのまま目的とせるG a A s系のダブ
ルへテロ接合型レーザダイオードとせる場合に比し、約
2.5倍の寿命と、約1.6倍の効率を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の説明に供するInP系の化合物半導体
発光素子のへき開面を窒素ガスの雰囲気と空気の雰囲気
と交互にさらした場合のそのへき開面のフォトルミネセ
ンス強度を示す図、第2図A及びBは第1図と同様の、
但し化合物半導体発光素子がGaAs系である場合のフ
ォトルミネセンス強度を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 化合物半導体基板上に複数の化合物半導体層を少く
    とも1つのへテロ接合を形成すべく成長せしめてなる半
    導体積層体を得、該半導体積層体を積層方向に延長せる
    べき開面に沿って分割してヘテロ接合型レーザダイオー
    ド構成を有する複数の化合物半導体発光素子を得、次に
    、該複数の化合物半導体発光素子の夫々につき、その上
    記へき開面を酸素を含まざる不活性ガス雰囲気にさらし
    、然る后、上記酸素を含まざる不活性ガス雰囲気中で且
    つ上記へき開面を200℃以下の表面温度とした状態で
    、上記へき開面上に、窒素を含む絶縁性材でなる膜をフ
    ァブリペロ−の反射膜保護膜として形成する工程を含む
    事を特徴とする化合物半導体発光素子の製法。
JP53044031A 1978-04-14 1978-04-14 化合物半導体発光素子の製法 Expired JPS5820153B2 (ja)

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