JPS609355B2 - 半導体発光装置の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体発光装置、とくにストライプ構造を持
ち、動作電流が少なくてすむ半導体発光装置の製法に関
するものである。

従来、ダブルヘテロ構造を持つ半導体発光装置において
、動作電流を低下させ、またその発光特性を良くするた
め、レーザー発振をおこす領域をストライプ状にしたい
わゆるストライプ型半導体発光装置がある。

このストライプ構造の製造には、たとえば絶縁膜を用い
てストライプ状に電極コンタクトを設けるもの、選択拡
散を用いるもの、プロトン照射を用いるもの、メサ・ェ
ッチングを用いるものなどがあるが、このうち、選択拡
散によるものは多くの特色があり、従来期待できる種類
のものであるが、電流阻止部分を形成するための選択拡
散時に用いるマスク材の密着性の問題などにより、マス
ク材の幅をあまり狭くできないため、ストライプ部分の
幅もせいぜい１０〔仏ｍ〕程度までしかせばめることが
できないし、拡散による結晶性劣化や活性領域への有害
不純物導入のため寿命も短かくなる。また、他の方法に
より形成した半導体発光装置でも、ストライプ幅の縮小
、ストライプ部側面の保護、電極コンタクト抵抗の低減
及び放熱性向上の全ても満足するものがない。したがっ
て、動作電流が低く寿命の長い半導体レーザを得ること
ができない。本発明は上述の如き従来の欠点を改善した
新規な発明であり、その目的はストライプ構造を出来得
る限り細くして動作電流を低下させた効率のよい長寿命
の半導体発光装置の製法を提供することにある。

その目的を達成せしめるため、本発明の半導体発光装置
の製法は、一導電型のＧａＡｓ基板上に一導電型の第１
のＧａ，〜Ａ〆ｘＡｓクラッド層を、該第１のクラッド
層上に逆導電型のＧａ，−ｙＡそｙ偽活性層を、該活性
層上に一導電型のＧａ，‐ｚＡ〆ｚ船電流阻止層を、該
電流阻止層上にＧａ，−ＷＡ〆ｗＡｓ層を液晶成長する
工程と、ホトェッチングにより前記ｏａ，ＷＡそＷ笹層
と前記電流阻止層とを貫き前記活性層に達するストライ
プ溝を形成する工程と、該ストライプ溝部および前記Ｇ
ａ，ＷＡとＷＡｓ層上に逆導電性の第２のＧａ，〜Ａそ
ｘＡｓクラッド層を成長する工程とを有することを特徴
とするもので、以下実施例について詳細に説明する。

本発明に係る半導体発光装置を形成するにあたり、まず
第１図の如きへテロ構造を形成する。

すなわち、Ｎ型のガリウム砥素（ＧａＡｓ）基板１の上
にＮ型のガリウム・アルミニウム・枇素（Ｇａ，‐ｘＡ
そｘＡｓただしｘ：０．３〜０．４）層（第１のクラッ
ド層）２を液相成長させ、さらにその上に活性層となる
Ｐ型のガリウム・アルミニゥム枇素（Ｇａ，‐ｙＡそｙ
Ａｓただしｙ：０〜０．１）層３を液相成長させ、さら
にその上に電流阻止兼クラッド層（第２のクラッド層の
一部）となるＮ型のガリウム・アルミニウム枇素（Ｇａ
，７ＡそｚＡｓただしｚ：０．３〜０．４）層４を液相
成長し、さらにその上にＰまたはＮ型あるいはノンドー
プのガリウム・アルミニウム・批素（Ｇａ．‐ＷＡそＷ
Ａｓただしｗ：０〜０．２）層（半導体層）５を成長さ
せる。

このように形成されたへテロ構造のガリウム・アルミニ
ウム・枇蓑層５の表面にエッチングマスク層たとえばフ
オトレジスト層やＣＶＤ法などによる二酸化シリコン（
Ｓｉ０２）膜を形成した後、発振領域上の該エッチング
マスク層をストライプ状に除去し、残存する該層をマス
クとして、ガリウム・アルミニウム・枇素層４，５を選
択エッチングし、第２図の如く活性層となるガリウム・
アルミニウム・技ヒ素層３に達するストライプ状の貫通
溝６を設ける。この場合、エッチング液として例えば塩
酸を用いれば、アルミニウム含有量の少ない活性層３は
あまりエッチングされない。続いてその上に光及びキャ
リアの閉じ込め層となるＰ型のガリウム・アルミニウム
・枇素（Ｇａ，ＷＡ〆ｘＡｓ）層（第２のクラッド層）
７を成長させる。ガリウム・アルミニウム・枇素の基礎
層の上にさらにガリウム・アルミニウム・枇素層を成長
させる場合、基礎層におけるアルミニウム（Ａそ）を含
有量が３０〔％〕を越えていると、表面酸化等の問題を
生じその上にガリウム・アルミニウム・耽素層を成長さ
せることはできないが、本願発明においてはアルミニウ
ムの含有量が少ないかまたは全く含まないガリウム・ア
ルミニウム・枇秦層５を介在させているので、容易にそ
の上と活性層の上にＰ型のガリウム・アルミニウム・枇
素層７を成長させることができる。ガリウム・アルミニ
ウム・硯素（Ｇａ，‐ｚＡそｚＡｓただしｚ：０．３〜
０．４）層４上に該ガリウム・アルミニウム・枇素層４
より禁制帯幅の小さいガリウム・アルミニウム・砥素（
Ｇａ，ＷＡそＷぶただしｗ：０〜０．２）層５を設ける
ことにより、半導体層の接合面に対して平向方向での活
性層３内の屈折率分布を変化させることができる。

これにより、ストライプ状の貫通溝６下の活性層３の領
域には該活性層３の他の領域と比較して屈折率差が生じ
、光の横方向閉じ込めが可能となり安定な横モードが得
られる。また該層７の横方向の成長速度は縦方向のそれ
よりもほぼ１桁速いので、選択成長面７１は第３図のよ
うに平坦となる。次にガリウム・アルミニウム・枇秦層
７の上に、Ｐ型のガリウム・硯素（ＧａＡｓ）層８を形
成する。この層８はその表面全面に設ける電極９の金属
とオーミックなコンタクトを形成するためのものである
。電極９はＰ型ガリウム・枇素層８全面にコンタクトす
るので、そのコンタクト抵抗は十分低い。このように形
成された半導体発光装置において電極９にプラス，ガリ
ウム枇素基板１にマイナスの電圧を印加すると、Ｎ型ガ
リウム・アルミニウム・枇素層４、Ｐ型ガリウム・アル
ミニウム・枇素層３間は逆方向バイアスとなり電流の流
通を阻止するため、電流は貫通溝６内のガリウム・アル
ミニウム・枇素層７に集中し、貫通溝６下の活性層３に
おいてレーザー発振が起る。

ストライプ部の周囲は、メサ・ストライプ型のように雰
囲気に露出してはいないので、汚染による劣化は少ない
。この半導体発光装置を動作させる場合は、電極８を銅
ブロックのようなヒートシンクに固着、すなわちアップ
サイド・ダウンにマウントするが、素子とヒートシンク
の間には絶縁膜が一切介在せず、固着面積も十分大きく
できるので、放熱性は良好である。したがって電極コン
タクト抵抗下による発熱量の減少も相換って、温度上昇
を僅少とすることができ、寿命を向上できる。以上説明
したように、本発明によれば、貫通溝６を選択エッチン
グにより設ける場合、基板に付着させたほとんどの部分
のマスク材を残し、貫通溝上のマスク材のみを除去する
のでマスク材と基材との密着性を問題とすることなくマ
スク材の除去部分の幅を狭くすることができる。

したがって、エッチングされた貫通孔の幅が非常に狭く
なるため、ストライプ構造の幅を約０．１〔仏ｍ〕程度
まで狭めることができる。このため本発明に係る半導体
発光装置は従来のストライプ構造を有する半導体発光装
置に比べて発振に要する電流値が少なくてすみ、発熱も
少なく、半導体発光装置を高効率、長寿命化できるとい
う効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１，２図は本発明に係る半導体発光装置を製造する工
程を説明するための工程斜視図、第３図は本発明に係る
半導体発光装置の断面図である。 図において、６は貫通溝、７は電流閉じ込め層となるＰ
型のガリウム・アルミニウム・砧ヒ素層である。第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一導電型のＧａＡｓ基板上に一導電型の第１のＧａ
   ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓクラツド層を、該第１のクラ
   ツド層上に逆導電型のＧａ＿１＿−＿ｙＡｌ＿ｙＡｓ活
   性層を、該活性層上に一導電型のＧａ＿１＿−＿ｚＡｌ
   ＿ｚＡｓ電流阻止層を、該電流阻止層上にＧａ＿１＿−
   ＿ｗＡｌ＿ｗＡｓ層を液晶成長する工程と、ホトエツチ
   ングにより前記Ｇａ＿１＿−＿ｗＡｌ＿ｗＡｓ層と前記
   電流阻止層とを貫き前記活性層に達するストライプ溝を
   形成する工程と、該ストライプ溝部および前記Ｇａ＿１
   ＿−＿ｗＡｌ＿ｗＡｓ層上に逆導電性の第２のＧａ＿１
   ＿−＿ｘＡｌ＿ｘＡｓクラツド層を成長する工程とを有
   することを特徴とする半導体発光装置の製法。 ただし ｘ：０．３〜０．４，ｙ：０〜０．１，ｚ：０
   ．３〜０．４，ｗ：０〜０．２