JPS62217690A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光装置及びその製造方法

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JPS62217690A
JPS62217690A JP61061237A JP6123786A JPS62217690A JP S62217690 A JPS62217690 A JP S62217690A JP 61061237 A JP61061237 A JP 61061237A JP 6123786 A JP6123786 A JP 6123786A JP S62217690 A JPS62217690 A JP S62217690A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
conductivity type
type
semiconductor
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JP61061237A
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English (en)
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Shoji Isozumi
五十棲 祥二
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔概 要〕 本発明は払込型半導体レーザ等の発光素子において、そ
のN型領域t2層にすることによって、N型層からの不
純物の拡散による上記埋込P型領域中のN反転領域を太
キくシ、この部分のP−N接合の特性を大きく改良する
ものである。
このことにより、埋込領域に流れる無効電流が減少し、
発光領域に流れる電流が増加するため、発光効率やしき
い値電流といった素子特性を大幅に向上することが可能
となる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体発光装綻及びそのIl!造方法に係シ1
.しきい値!!流を低くでき、高効率が得られる半導体
レーザ等の構造及び製造方法に関する。
〔従来の技術〕
光通信用の半導体レーザや発光ダイオード等の発光素子
に2いては、発光効率やしきい値を流等の素子特性はそ
の構造に大きく依存している。
そのため、発光部分の周92P−N接合からなる電流侠
窄層で埋込む、謂わゆる埋込構造を使い、電流を発光部
分に集中させる構造tとることが多い0 しかしながら、この埋込構造には従来多くの問題点が残
されて2り、素子特性の大I19!な改善が極めて難し
かった。特に大きな問題点は、成長が2回以上にわたる
ため埋込部のP、−N接合が熱損傷を受けて劣化し、こ
の部分に流れるリーク電流が増大することであった。
第2図は、従来の埋込型半導体レーザ及びその製造方法
を説明するための工程断面図を示したもので6る。
まずN fJl 1nP基板1(導入不純物8n:2X
10”cIll−”)よKN型1nP 2 (導入不純
物Sn:L 5X10 ”cyx−” )1nGaAs
P  8 (/ :/ I’−プ:波長= 13μn+
) I P型InP 4 (導入不純物Cd:5X10
’丁3−’)、P型InGaAsP 5 (導入不純物
Zn : 1刈Q”ax−”、波長=1.8μm>tM
次成長さセル(a ’)。
各層の厚みは各々、2:1.5μm+a:o、1sμm
4:2μm、5:0.5pmである。
次に、このウェハー上に8i0*2CVD法等の方法で
形成し、さらにホトレジスト法により@4μmのストラ
イプマスクを形成する(b)。
このマスク音便い、Rr−メチルアルコール溶液でエツ
チングしてメサストライプを形成したのち再度、成長装
置に入れてP型InP3(導入不純物Zn:2X1G”
a−” )、N型InP 9 (導入不純物811:2
X10’″3−” ’) ’k (0) O如<成長ス
ル。
埋込成長後、5insを除去し、基板側にNll極を、
エビ表面側にP層極を形成しaooxaooμm程度の
大きさにへき関してレーザテップとし、これをさらに、
P層極を下にしてステム上にボンディングしてレーザ素
子を完成する。
このようにして得られた埋込型レーザでは、ストライプ
部以外の埋込部にN−P−N接合があシ、逆バイアスと
なるため、この部分には基本的には1に流が流れず、活
性層3に1流が集中する。
しかしながら、埋込部の2層8はストライプ部のP層と
継なかっており、ストライプ部に流れる電流の一部はこ
の部分を通って8層2へと流れ、謂わゆるリーク1!流
となる。このリーク電流の太きさは2層8とNj?!t
2で形成されるP−Ni合の特性によって大さく左右さ
れる。これt小さくするためにはP−N接合特性のI−
V特性tできるだけ理想的なものに近ずけ、その立上シ
α圧を大さくする必要がらる。しかし、この部分のP−
N接合は2回にわたる成長によって形成されているため
、熱損傷による多くの欠陥を含んで5pt)、立上り電
圧の低い劣化した特性となっている。このため、従来得
られていたレーザ素子の特性も、シサい値′は流:4Q
mA、効率: Q、l 5mW/mA程!+7)低いも
のであった。
この熱損傷による欠陥は、2回目の埋込成長時に8層2
0表面が高温に曝されるために発生するもので、その多
くはNi1表面(すなわちP−N接合面)近傍に局在し
ている。従って、埋込成長ののちに何らかの方法によっ
て、このP−N接合面金熱損傷領域からずらしてfるこ
とによって、P−N接合の特1at改善できると考えら
れる。
そのための方法として1.P層やN層の不純物として、
znやSなどの拡散しヤすい元素を使用し、相対的に低
いキャリアtI!度に設定された反対層に、これらの不
純物を拡散することによってP−N接合の位置tずらず
方法が挙げられる。
第3図はP層80ae’rN層2の濃度よりも遥か11
%VsmW(4X10”a−” )K設定し、Znの拡
散によるP−N接合位置のN側への移動?はかったもの
である。
図中、7で示された領域は2層8中のZnが8層2中に
拡散し、P型に反転した領域で、新たなP−N接合面は
層7と層2により形成されている。
また第4図は8層2の不純物に82使い、2層2の濃度
よシも遥かに高い濃度(6X10”clR−” )に設
定した場合で、P−N接合は逆にP層側に形成される。
これらいずれの方法によっても新たなP−N接合は熱損
傷領域からは分離されているため、良好な接合特性を持
っていると考えられ、従って素子特性も大幅に改IIさ
れると期待された。
しかしながら、実際にこれらの方法を適用したところ、
素子特性は改善よりもかえって悪化することが明らかに
なった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第3図及び第4図の例が旨くいかなかった理由は、Z 
n 98の活性層領域への拡散の影響全十分に考慮しな
かったことによる。つまシ、第3図の場合には箭濃匿の
Zn2含むP層が、また第4図の場合には高濃閃の82
含むN居が活性層に隣接しているため、活性層の結晶性
がZnやSの拡散によってtJIなわれることが特性劣
化の原因と考えられる。従って、この点を改良するため
には、このように拡散しやすい不純物ケ高濃度に含む層
を活性層から遠ざけると同時に、埋込部のP−N接合は
上記の場合と同様に、拡散によってその接合値はがず九
る構i’!iT:とる必要がちる。しかるに。
第3図の構mtこのように相反する要求を同時に充たす
ように改良することは明らかに不可能である。つ゛ま力
、活性層と2層8′9を分離するためには、1層8の前
に低a斐のP/ilkバフファ層として成長することが
必要VCなってくるが、一方N層2側に反転M7’r形
成するためには、Pl−8は必ず8層2に隣接していな
ければならず、これらの間にもう一層低濃度のP層を入
れることは許されない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、上述の問題点は以下の手段によシ解決
される。。
その手段は、少なくとも表面に一導電型の第1の半導体
層【有する基体上に、部分的に該第1の半導体層より拡
散速波の小さい不純物を含む一導電型の第2の半導体層
、活性層及び反対導電型の第3の半導体層がストライプ
状に積層されて形成され、@記第1の半導体層上に前記
ストライプ状の第2の半導体層、活性層及び第3の半導
体層の側面に接して反対導電型の第4の半導体層が形成
され、前記第4の半導体1fB表面の前記第1の半導体
層に接する部分に該第1の半導体層からの不純物の拡散
により形成されたー導tIL型の反転領域が設けられて
なること、及び 少なくとも表面に一導電型の第1の半導体層を有する基
体上に、該第1の半導体層より拡散速度の小さい不純物
を含む一導電型の第2の半導体層。
活性層及び反対導電型の第3の半導体層を順に形成し、
該第2の半導体層、活性層及び第3の半導体層を部分的
にエツチング除去してストライプ状に形成し、該エツチ
ングにより表出された前記第1の半導体層上に前記スト
ライプ状の第1の半導体層、活性層及び第3の半導体層
の側面に接する反対導電型の第4の半導体@τ影形成る
とともに、該第1の半導体層よシ前記第4の半導体層に
不純物を拡散させて、該第4の半導体層の該第1の半導
体層との界面に一導電型の反転領域を形成することであ
る。
〔作 用〕
本発明は、活性層に接する部分の一導電型層の不純物t
、反対層を型埋込層の下の一導電型層の不純物より拡散
速度の小さい不純物とすることによシ、埋込層の下の部
分に2ける一導電型層との界面に一導電型層の反転領域
を設けても、−導電型層より活性層へ不純物の導入を少
なくするものである。
尚、活性層に接する部分の一導電型層の不純物*#LV
反対導電型埋込層の不純物濃度とほぼ等しいか又は高く
して2けば、この−導電型層の埋込層と接する部分に2
ける反対導電型反転領域の生じるのt防ぐことができる
〔実施例〕
第1図は本発明一実施例の半導体装置及びその製造方法
を説明するための工程断面図である。
以下、本実施例の詳細について第1図を用いて説明する
まず、第1図(a)VO示すごとく、N型InP基板上
に多層エピタ牟シャルwsを形成する。この図と第2図
(a)とで異なるところは、N型InPが2層になって
いる点だけで、他の膚については第2図(&)と全く同
一である。このN型InP層?濃度及び不純物の異なる
2層に別けた点が、本発明の最も重要なところで、本例
の場合には、その不純物濃度及び厚み?r、 2の層で
S : 6×10”a−”と1.6/jm!2’の層で
8 n : 1 * 5X10”alに−”と0.5μ
mとした。次のメサストライプの形成方法も第2図(b
)の場合と同様であるが、本発明では第1図(b)に示
すごとく、エツチング後の底面が高71度N型層2に到
達していることが特に重要である。例えば、Brメタノ
ール等tエッチャントとするメサエッチの後、P型1n
P 8. N型1nP 9 第1成長する工程及び、各
層のf11度は第2図(0)の場合とほぼ同様であるが
、1層8の濃度だけは5XIQ”a−”程度に下げて2
いたほうが望ましい。このようにして作製された埋込レ
ーザ用結晶の構造が第1図(0)に示されている。
図中に示されているごとく、8層2の濃度は6×101
 at菖−8と8のP領域のZni又と較べて十分に高
い濃度となって2シ、又不純物のSは成長温度では拡散
しやすいため、この部分では0.8μm以上の比較的厚
いN反転領域7が形成される。
一方、8層2は8層2′によって0.5μm程度活性層
とは離れているため、8層2から活性層8への8の拡散
は十分に防ぐことができ、従って活性層の、績−晶性は
損なわれない。
このようにして作成されたウニ・1−を使い、図1の場
合と同様のレーザ素子を作製したところ、しきい値電流
:ttmA、効率: QJI5mW/m人の優れた特性
を得ることができ、本発明の効果を確認することができ
た。
な2、本実施例ではN型層t2層にした場合について述
べているが、本発明の主旨からして、2層以、上の何層
あってもよいことは明らかである。
また、8よシ拡散速度が遅い不純物としては8nの他に
Te等がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、活性層への不純物の導入を少なくし、
かつP−N接合を良質の結晶中に形成できるので、しき
い値電流を低くでき、高効率の半導体レーザ等が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の半導体発光装置長は従来例の
半導体発光装置及びその製造方法を説明する工程断面図
、第3図及び第4図はそれぞれ従来例を改良した半導体
発光装置の断面図。 図でlはN−InP基板、2.2’はN−1nP層。 aはInGaAsP層、4はP−InP層、5はP−エ
1QaAsP 層、6は5iot jlll 、 7は
N−反転領域、8はP−InP  である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも表面に一導電型の第1の半導体層を有
    する基体上に、部分的に該第1の半導体層より拡散速度
    の小さい不純物を含む一導電型の第2の半導体層、活性
    層及び反対導電型の第3の半導体層がストライプ状に積
    層されて形成され、 前記第1の半導体層上に前記ストライプ状の第2の半導
    体層、活性層及び第3の半導体層の側面に接して反対導
    電型の第4の半導体層が形成され、 前記第4の半導体層表面の前記第1の半導体層に接する
    部分に該第1の半導体層からの不純物の拡散により形成
    された一導電型の反転領域が設けられてなることを特徴
    とする半導体発光装置。
  2. (2)少なくとも表面に一導電型の第1の半導体層を有
    する基体上に、 該第1の半導体層より拡散速度の小さい不純物を含む一
    導電型の第2の半導体層、活性層及び反対導電型の第3
    の半導体層を順に形成し、 該第2の半導体層、活性層及び第3の半導体層を部分的
    にエッチング除去してストライプ状に形成し、 該エッチングにより表出された前記第1の半導体層上に
    前記ストライプ状の第1の半導体層、活性層及び第3の
    半導体層の側面に接する反対導電型の第4の半導体層を
    形成するとともに、該第1の半導体層より前記第4の半
    導体層に不純物を拡散させて、該第4の半導体層の該第
    1の半導体層との界面に一導電型の反転領域を形成する
    ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01215081A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JP2008270614A (ja) * 2007-04-23 2008-11-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体光素子及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01215081A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
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