JPS60198812A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

半導体発光素子の製造方法

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JPS60198812A
JPS60198812A JP59055623A JP5562384A JPS60198812A JP S60198812 A JPS60198812 A JP S60198812A JP 59055623 A JP59055623 A JP 59055623A JP 5562384 A JP5562384 A JP 5562384A JP S60198812 A JPS60198812 A JP S60198812A
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JP
Japan
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JP59055623A
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English (en)
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Mamoru Uchida
護 内田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導レーザや発光ダイオード等の半導体発光
素子の製造方法に関する。
(従来技術) 半導体レーザ及び発光ダイオードは、光技術の最も民生
デバイス化したものであシ、こしからも事務機器、オー
ディオ、ビデオの分野で大量の需要が見込trtている
。中でも半導体レーザダイオードは、近年の結晶技術の
進歩によシ、安価で信頼性の高い素子が生産さnつつあ
る。
従来から広く半導体レーザの製作に用いらnている結晶
成長方法は、液相エピタキシアル成長法である。近年、
量産性、結晶の高品質化、高濃度化等を目指した種々の
気相エピタキシアル成長技術、分子線エピタキシアル成
長技術が実用段階に成シつつあるが、液相エピタキシア
ル成長法は、成長装置が他に比べ安価であることに加え
、固有の特長を有しているため興味ある成長力法である
液相エピタキシアル成長法固有の特長として、成長融液
の過飽和度を制御することにより成長速度を制御でき、
極端な場合、未飽和融液は成長層をメルトバックするこ
とができる。従来仁の性質を積極的に利用した半導体レ
ーザはいくつか発表さしている。例えば、昭和58年応
用物理学関係連合講演会(予稿7P−H−7)で岸野ら
が発表しているものがある。以下後らの半導体レーザの
構造及び製造方法について図面を用いて簡単に説明する
第1図は岸野らの発表になる従来の半導体レーザの概略
断面図である。この半導体レーザは次の如くに製造する
。まず、n型GaAs1l上に幅3〜5μm、高さ2〜
3μmのメサストライプを形成し、P−AtO,5Ga
 □、5As層12を前記メサを埋め込むように成長す
る。続いて、As未飽和のGa 融液に適当な時間接触
させる。この接触において、GaAsの万がA16.5
 Ga□、5Asよりメルトバック速度が数倍速いこと
、及びメサ上のAt O,5Ga □、5AS層12が
平均部ニジ薄いことから、基板上のメサは逆にV字状に
メルトバックさn、平坦部のMO150a0.5As 
層12はメルトバックさ扛ずに残る。
引き続き、n −Al 6.3 Ga O,7AS ク
ラッド層13゜kLg 、04 Ga0.96 As活
性層I CP−AAg、4Gaq、6Asクラッド層1
5. P+−GaAsキャップ層16を順次に液相エピ
タキシアル成長する。この後、正電極17.及び負電極
18t−蒸着によ多形成し、最後に襞間によシ共振器面
を形成し、この半導体レーザは完成する。
この半導体レーザに電圧を印加すると、 F A2g、
5G a g、5 As層12が内部電流狭窄層として
働き、発振電流しきい値を下げる働きをする。また、n
 −At(1,3Ga 6.IASクラッド層13が、
P−At0.5GaO,5As層12よシ屈折率が高い
から、■溝は一種のリプ凰導波路として機能し、■溝上
の活性層14で発光したレーザ光を単−横モードで導波
できる。
この半導体レーザの製造方法は、低しきい値で単一モー
ド動作が可能な半導体レーザを一回の液相成長で製造で
きるという利点があることは前述のとおシでおるが、い
くつかの欠点を有している。
その最大のものは、メルトバック形状が再現性に欠ける
ということである。つまカ、一定のメルトバック形状を
保つには、メサ上に槓まnるn −AAo、5Gao、
sAsAs2O3厚を均一にし、かつメルトバック融液
のAs濃度をかなシ精密に制御しなけルばならない。こ
のように、従来の半導体発光素子の製造方法では、メル
トバックの制御性が悪いから、導波路形状のtlj!I
御は困難である。
(発明の目的) 本発明の目的は、液相エピタキシアル成長層の形が再現
性よく高精度に制御できる半導体発光ス5子の製造方法
の提供にある。
(発明の構成) 本発明の構成は、半導体基板上に複数の化合物半導体を
液相エピタキシアル成長させて半導体発光素子金製造す
る方法において、不純物の混入により過飽和度が下げで
ある成長融液に少なくとも1つの前記化合物半導体の成
長層を接触し、その成長層をメルトバックする工程が含
ま几ていることを特徴とする。
(実施例) 以下に2つの実施例を挙げ本発明の詳細な説明するが、
まず、こルらの実施例の基本的事項を述べる。液相エピ
タキシアル成長ではドーパントの種類、添加量によって
成長層厚が異なる。特に、Te を多量添加した場合に
は、Ga融液は極端に過飽和度が下が9、条件を選べば
、実効的にAsの未飽和融液となることを発明者は実験
にょシ見出した。実験では、770℃の成長温度でAt
g、aaGa O,62As を放磁せしめるGaAs
シード付きの融液にTe1.OW/1rGa Jk添加
した融液を0.33 deg/1ninの割合で除去し
、 Atg、12Ga◎、ggAs層に接触しそのまま
徐冷したところ、0.1μm程度が再現性よくメルトバ
ックさnさらにAt 0.38oaO,62As層が引
きつづき成長することを確認した。つま9上記の成長条
件ではTe添加のGa融液はごくわずか未飽和になって
おシ、飽和に必要な量の、9− At6.1pa 0.
88As層をメルトバックし、その後融液は徐冷に伴な
い過飽和になったものと考えらnる。次に2つの実施例
を詳しく説明する。
(第1の実施例) 第2図は本発明の第1の実施例にょ9製造した半導体し
7−ザの概略断面図でアク、本図を参照してこの実施例
を説明する。まず、(100) 面を有するP型GaA
s基板上21に<OIT>方向に沿って幅2μm、深さ
1μm程度の溝を化学エツチングで形成し、P−ALg
、agGao、5zAllクラツド# (Mgドープ)
22を液相エピタキシアル成長法で0.3μm程度成長
する。P−Ato、aaGa O,62ASクラッド層
は、溝部において垂ル下がっている。引きつづき、 A
L O,12(Jao、36 As 活性1123to
、1μmi度、成長面が平坦になるまで成長する。この
後、成長温度770℃の同相時にAl O,27G a
 O,73As を結晶せしめる成長融液にTeを1.
0Tng/IJGa 添加した融液を用いてkl o、
、pa o、BB As 活性層23に接触し、そのま
まn−A1.0.27oa O,?a As 元ガイド
層(Te )’−プ)241t0.5μrn成長する。
先に述べたように、Te lt高濃度添加した融液は、
成長温度770℃、徐冷温度0.33 d e g/m
i n の条件下では、接触したAA、g、12GaO
188As活性層23をQ、1μm メルト/<ツクし
、引きつづきkl 0127Ga□、73ASlil 
24が種層さnる。
したがって、活性jIl11i23は溝部の会に残り、
P−kL 0.38 Ga O,62Asクラッド層2
2及びnALo、2’IGa O,73AS を傭24
によって完全に埋め込ま詐るこ、!: K 7i ル。
続いてn−Alg、3BGaO862A8クラッド層(
Teドープ) 25. P−GaAs(Gaドープ)電
流ブロック層26をそ肛ぞfL1μm、 9.5μmμ
m液相エビタブシアル成長。次に溝上のP−GaAs1
m 26を化学エツチングで幅3μmのストライプ形状
に選択的に除去し、最後に負電極27.正電極28を蒸
着によシ形成して第1の実施例が完了し、第1図の半導
体レーザが完成する。
この第1の実施例によシ製造した半導体レーザの動作は
次の如くである。正電極28に正、負電極27に負の電
圧を印加すると、電流ブロック層26によって電流は狭
さくさn1活性層23がより拡散電位の高い物質、即ち
P AA6.BB Ga □、62A8クラッ萬層22
及びn −ALo、2t Ga(1,73As光ガイド
層24によって完全に埋め込まルているから、キャリア
はAtO,12Ga o、asAs活性層23に効果的
に注入さn発光に寄与する。発光した光は光ガイド層2
4にしみ出し、高光出力動作を可能にする。
この実施例ではメルトバックした融液を再び成長融液と
して用いているが、組成す−rL、を問題視する場合に
は、メルトバック融液と成長融液とを別にすnば艮い。
(第2の実施例) 第3図は本発明の第2の実施例によ#)ii!i!遺し
た半導体レーザの概略断面図であり5本図を参照してこ
の第2の実施例を説明する。まず、(100)面を有す
るP型GaAs基板31上に<o 11>方向に沿って
深さ2μm程度の段差を化学エツチングで形成すル。次
に、 P −AL o、3s Ga o、azAJクラ
ッド層(Znドープ)32s Ato、t2Ga□、B
BAs活性層33をそnぞn平坦部の層厚で0.3μm
、Q、1μmだけ液相エピタキシアル成長する。成長速
度の面方向依存性によシ、段差部では前者は1.0μm
、後者は0.15μm程度の厚さとなり、段差部では他
の部分よシ厚く成長する。引きつづき、成長温度770
℃の固相時にAtO,3B Ga 0162 As を
結晶せしめる成長融液にTeを1.0η/ 1 tGa
添加した融液を用いてMg、12 Ga 046 As
 33に接触しそのままn −At g 、3B Ga
O,62ASクラッド1m(Teドープ)35を2μm
成長する。先に述べたようにこの条件下では、この融液
は活性層3:10.1μmメルトバックするから、段麦
部のみにAiO,12Ga O,62Ajクラッド層3
2゜きつづき、P−GaAs電流グロyりN1(Znド
ープ)36を0.5μm積層し、活性層33上cv P
−GaAs Ffi36を幅3μm程度のストライプ形
状に選択的に化学エツチングして取シ除く。最後に負電
極37゜正電極38を蒸着によシ形成し、第2の実施例
は終了し、第3図の半導体レーザが完成する。
この半導体レーザの動作は第2図の半導体レーザとほぼ
同様である。但し、この第3図の半導体レーザでは、A
t0.12 Ga o、88 As 活性層33が、メ
ルトバックによりて埋め込まnていることの他に薄膜と
なっているために、発光した光は、クラッド層32.3
5に十分しみ出し、基本モードを維持した高出力動作が
可能になっている。
以上の第1及び第2の実施例では、エピタキシャル成長
層のメルトバック量が、従来のAs濃度を制御する方法
に比べ再現性及び制御性よく一定にできる。また実施例
の条件ではn −kl O,38Ga O,62Asの
キャリア濃度は、3X10 cm であシ、十分実用的
なものである口 なお、前述の実施例は半導体レーザの製造方法でめった
が、不発明は他の発光素子の製造にも黒部適用できる。
(発明の効果) 以上に説明したように、本発明によれば、液相エピタキ
シアル成長層のメルトバック量が再現性よく高精度に制
御でき、ひいてはその成長層の形が再現性よく高精度に
制御できる半導体発光素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の方法にニジ製造した半導体レーザの概略
断面図、第2図は不発明の第1の実施例によす製造した
半導体レーザの概略断面図、第3図は本発明の第2の実
施例によ)製造した半導体レーザの概略断面図である。 11・・・・・・n型G a A s基板、21.31
・・・・・・P型GaAs基板、12−− P−AtO
,5Gag、5As電流ブロック層、13−= −n−
1do、5Gao、rksクラッド層、14 ・= −
AtO,04Ga o、es As 活性層、15−・
・−・P−Al g、4 Ga O,11Asクラッド
層、16−・= P+−GaAsキャップ層、17.2
8.38・・・・・・正電極、18゜27、 37−・
・・・−負電極、 22. 32 ・・・・・・P−A
/、0.asGao、ezAa クラッド層、23 、
 33−−−−Alo、xzGa□、BBAs活性層、
24 ・= −A−! 0.27 Ga 6,73 A
s光ガイド層、25 、 35 ・= ・= n−At
o、3sCJao、e2AS クラッド層、26.36
・・・・・・P −GaAs電流ブロック層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上に複数の化合物半導体を液相エピタキシア
    ル成長させて半導体発光素子を製造する方法において、
    不純物の混入によシ過飽和度が下げである成長融液に少
    なくとも1つの前記化合物半導体の成長層を接触し、そ
    の成長層を所定量だけメルトバックする工程が含まして
    いることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
JP59055623A 1984-03-23 1984-03-23 半導体発光素子の製造方法 Pending JPS60198812A (ja)

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ID=13003904

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322465A1 (en) * 1987-07-09 1989-07-05 Mitsubishi Chemical Corporation Method of epitaxially growing a substrate for highly bright led

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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