JPS62219990A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
半導体発光装置の製造方法Info
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- JPS62219990A JPS62219990A JP6291286A JP6291286A JPS62219990A JP S62219990 A JPS62219990 A JP S62219990A JP 6291286 A JP6291286 A JP 6291286A JP 6291286 A JP6291286 A JP 6291286A JP S62219990 A JPS62219990 A JP S62219990A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (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。
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〕
本発明は埋込型半導体レーザー等の発光素子において、
その活性層の下の一導1[#域を3層にすることkよっ
て、埋込層の反対導電型層からの不純物の拡散で一導電
型領域中和形成される2反転領域を基板まで到達しない
所定の厚さに形成し、この部分のP−N接合の特性を太
き(改良するものである・ このことにより、埋込領域に@れる無効電流が減少し1
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。
その活性層の下の一導1[#域を3層にすることkよっ
て、埋込層の反対導電型層からの不純物の拡散で一導電
型領域中和形成される2反転領域を基板まで到達しない
所定の厚さに形成し、この部分のP−N接合の特性を太
き(改良するものである・ このことにより、埋込領域に@れる無効電流が減少し1
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。
本発明は半導体発光装置の製造方法に係り、特に低しき
い値高効率の半導体レープな得るための方5法に関する
・ 〔従来の技術〕 光通信用の半導体レーザーや発光ダイオード等の発光素
子においては、発光効率やしきい値電流等の素子特性は
その構造に大きく依存している。
い値高効率の半導体レープな得るための方5法に関する
・ 〔従来の技術〕 光通信用の半導体レーザーや発光ダイオード等の発光素
子においては、発光効率やしきい値電流等の素子特性は
その構造に大きく依存している。
素子特性を向上させるため、従来、発光部分の周りをP
−N接合からなる電流狭宇層で埋込み電流を発光部分に
集中させる、謂わゆる埋込構造が知られている。
−N接合からなる電流狭宇層で埋込み電流を発光部分に
集中させる、謂わゆる埋込構造が知られている。
しかしながら、この埋込構造には従来多くの問題点が残
されており、素子特性の大幅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1!流が増大することであった。
されており、素子特性の大幅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1!流が増大することであった。
第2図は、従来例の製造方法による埋込型半導体レーザ
ーの製造工程断面図を図示したものである0まず、N型
InP基板1 (Sn : 2X10 an )上に
N型InP 2 (Sn : 1.5xl Ocm )
、InGaAsP3(ノーンドープ:波長=1.3μ
m)、P型InP4(Cd:5X10 aR)、P型I
nGaAaP 5 (Zn :]X10cn4.波長=
1.3μm)を順次成長させる(第2図a)。ここで各
層の厚みは各々2 : 1.5μm、 3 : 0.1
5μm、4:2μm、5:0.5μmである。
ーの製造工程断面図を図示したものである0まず、N型
InP基板1 (Sn : 2X10 an )上に
N型InP 2 (Sn : 1.5xl Ocm )
、InGaAsP3(ノーンドープ:波長=1.3μ
m)、P型InP4(Cd:5X10 aR)、P型I
nGaAaP 5 (Zn :]X10cn4.波長=
1.3μm)を順次成長させる(第2図a)。ここで各
層の厚みは各々2 : 1.5μm、 3 : 0.1
5μm、4:2μm、5:0.5μmである。
次に、このウェハー上に5if2膜6をCVD法等の方
法で形成し、さらにフォトレジスト法により幅4μmの
ストライプマスクを形成する(第2図b)oこのマスク
を使い、Br−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聾InP 8 (Zn :2X10”m”)、N型I
nP 9 (Sn : 2 X 10”cm ”)を第
2図Cの如く成長する。埋込成長後、5to2−6を除
去し、基板側にN電極を、エビ表面側にP電極を形成し
、300X300μm程度の大きさにへき開してレーザ
ーチップとし、これをさらに、P電極を下にしてステム
上にボンディングしてレーザー素子を完成する0 このよう圧して得られた埋込型レーザーでは、ストライ
プ部以外の埋込M、VCN−P−N接合があり逆バイア
スとなるため、この部分圧は基本的には電流が流れず、
InGaAsP活性層3に電流が集中する。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、謂わゆるリーク電流となる。この
リーク電流の大きさは、層8と層2で形成されるP−N
接合の特性によって大きく左右される。これを小さくす
るためには、P−N接合特性のI−V特性をできるだけ
理想的なものに近づけ、その立上り電圧を大きくする必
要がある。しかし、この部分のP−N接合は2回にわた
る成長忙よって形成されているため、熱損傷による多く
の欠陥を含んでおり、立上り電圧の低い劣化した特性と
なっている。
法で形成し、さらにフォトレジスト法により幅4μmの
ストライプマスクを形成する(第2図b)oこのマスク
を使い、Br−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聾InP 8 (Zn :2X10”m”)、N型I
nP 9 (Sn : 2 X 10”cm ”)を第
2図Cの如く成長する。埋込成長後、5to2−6を除
去し、基板側にN電極を、エビ表面側にP電極を形成し
、300X300μm程度の大きさにへき開してレーザ
ーチップとし、これをさらに、P電極を下にしてステム
上にボンディングしてレーザー素子を完成する0 このよう圧して得られた埋込型レーザーでは、ストライ
プ部以外の埋込M、VCN−P−N接合があり逆バイア
スとなるため、この部分圧は基本的には電流が流れず、
InGaAsP活性層3に電流が集中する。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、謂わゆるリーク電流となる。この
リーク電流の大きさは、層8と層2で形成されるP−N
接合の特性によって大きく左右される。これを小さくす
るためには、P−N接合特性のI−V特性をできるだけ
理想的なものに近づけ、その立上り電圧を大きくする必
要がある。しかし、この部分のP−N接合は2回にわた
る成長忙よって形成されているため、熱損傷による多く
の欠陥を含んでおり、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ー素子の特性も、し
きい値電流+40mA、効率0.15mW/mA程度の
低いものであった。
きい値電流+40mA、効率0.15mW/mA程度の
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、N層
表面(すなわちP−N接合面)近傍に局在している。従
って、埋込成長の後に何らかの方法によって、このP−
N8合面を熱損傷@域からずらしてやることによって、
P−N接合の特性を改善できると考えちれる。そのため
の方法としてPIiIの不純物であるZnの拡散を利用
することができる。
表面(すなわちP−N接合面)近傍に局在している。従
って、埋込成長の後に何らかの方法によって、このP−
N8合面を熱損傷@域からずらしてやることによって、
P−N接合の特性を改善できると考えちれる。そのため
の方法としてPIiIの不純物であるZnの拡散を利用
することができる。
第3図は、2層8の濃度を8層2の濃度よりも遥かに高
い濃度(4X10 cns >K設定し、Znの拡散
忙よるP−N接合位置のN@への移動をはかった従来例
の改曳例の断面図である。
い濃度(4X10 cns >K設定し、Znの拡散
忙よるP−N接合位置のN@への移動をはかった従来例
の改曳例の断面図である。
図中、7で示された領域は、2層8中のZnがN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。
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。
しかしこの方法では、Znの拡散による2反転領域が基
板側のみならず、活性層3の方向に広がることを考慮し
なかつたために、図中にも示されている如<、N層中で
ストライプのは5に広がった2反転領域は、8層2と活
性層3との接合面積を狭め、活性層全体への均一な電子
の注入を阻害し、また活性層により近い位置にP−N接
合が形成されることによって、この部分を流れるリーク
電流が増大する結果となった。従って、この点を改良す
るためKはストライプ近傍では2反転領域は狭く、離れ
たところでは広くなるようKすることが望ましい。特K
、レーザーの横モードを単一基本発振特性に制御するた
めKは、ストライプ幅を1μm程度の狭いものにする必
要がある。一方埋込部の接合特性を良好なもの和するに
は、0.5μm程度接合面をずらす必要があるが、この
値をそのまま1層1mのストライプの場合に適用するこ
とは明らかに不可能であa面積から考えても、このP−
N接合面はストライプ領域の内111に広く拡がってし
まう。
板側のみならず、活性層3の方向に広がることを考慮し
なかつたために、図中にも示されている如<、N層中で
ストライプのは5に広がった2反転領域は、8層2と活
性層3との接合面積を狭め、活性層全体への均一な電子
の注入を阻害し、また活性層により近い位置にP−N接
合が形成されることによって、この部分を流れるリーク
電流が増大する結果となった。従って、この点を改良す
るためKはストライプ近傍では2反転領域は狭く、離れ
たところでは広くなるようKすることが望ましい。特K
、レーザーの横モードを単一基本発振特性に制御するた
めKは、ストライプ幅を1μm程度の狭いものにする必
要がある。一方埋込部の接合特性を良好なもの和するに
は、0.5μm程度接合面をずらす必要があるが、この
値をそのまま1層1mのストライプの場合に適用するこ
とは明らかに不可能であa面積から考えても、このP−
N接合面はストライプ領域の内111に広く拡がってし
まう。
そこで上記のごとき2反転領域の厚さ分布を実現するた
め忙考案されたのがN型層中に不純物の濃度分布をつけ
る方法である・ 以下にその詳細について第4図の工程断面図を参照して
説明する。
め忙考案されたのがN型層中に不純物の濃度分布をつけ
る方法である・ 以下にその詳細について第4図の工程断面図を参照して
説明する。
まず、第4■aK示す如く、N型InP基板上に多層エ
ピタキシャル膜を形成する。この図と第2図aとで異な
るところはN!1iInPが2.′層になりている点だ
けで、他の層については第2図aと全く同一である。本
例の場合には、その濃度及び厚みを層2で5X10
cm 及び1.5μm、2′の層で1.5X10
cm 及び0.5μmとした。次のメサストライプの形
成方法も第2図すの場合と同様であるが、本例では第4
図すに示すごとくエツチング後の底面が低濃度N型層2
に到達していることが重要である。メサエッチング後、
P型InP 8 、 N型InP 9を成長する工程及
び各層の一度は第2図Cの場合と同様である。この様に
して作製された埋込レーザー用結晶の構造が編4図Cに
示されている@ 図中に示されている如く、pmm込層8のZnの濃度2
X10 5IK比較して、2′の一度は1.5X10”
511−”と近い。従ってこの部分での2反転領域は0
.1μm以内と極めて少ない。一方N層2の濃度は5X
10 cm と2層8のZn濃度と較べて十分く低
いIA&となっているため、この部分では0.5μm以
上の比較的厚い2反転領域7が形成される。
ピタキシャル膜を形成する。この図と第2図aとで異な
るところはN!1iInPが2.′層になりている点だ
けで、他の層については第2図aと全く同一である。本
例の場合には、その濃度及び厚みを層2で5X10
cm 及び1.5μm、2′の層で1.5X10
cm 及び0.5μmとした。次のメサストライプの形
成方法も第2図すの場合と同様であるが、本例では第4
図すに示すごとくエツチング後の底面が低濃度N型層2
に到達していることが重要である。メサエッチング後、
P型InP 8 、 N型InP 9を成長する工程及
び各層の一度は第2図Cの場合と同様である。この様に
して作製された埋込レーザー用結晶の構造が編4図Cに
示されている@ 図中に示されている如く、pmm込層8のZnの濃度2
X10 5IK比較して、2′の一度は1.5X10”
511−”と近い。従ってこの部分での2反転領域は0
.1μm以内と極めて少ない。一方N層2の濃度は5X
10 cm と2層8のZn濃度と較べて十分く低
いIA&となっているため、この部分では0.5μm以
上の比較的厚い2反転領域7が形成される。
第4図の方法で作製されたウェハーを使い、第′ 2
図の場合と同様のレーザー素子を作製したとこ□
ろ、しきい値電流:]1mA、効率:0.35mW/
m Aの優れた特性を得ることができた。しかしこの方
法では、Znの拡散の制御が難しく、うまく制御できず
KP反転領域が基板1まで達してしまう場合がある。こ
の場合のウェハーでは1回目の成長時に熱損傷を受けて
いる基板1表面KP反転領域とのP−N接合面が形成さ
れるため、やはり特性の優れた素子を得ることができな
い問題があった。
図の場合と同様のレーザー素子を作製したとこ□
ろ、しきい値電流:]1mA、効率:0.35mW/
m Aの優れた特性を得ることができた。しかしこの方
法では、Znの拡散の制御が難しく、うまく制御できず
KP反転領域が基板1まで達してしまう場合がある。こ
の場合のウェハーでは1回目の成長時に熱損傷を受けて
いる基板1表面KP反転領域とのP−N接合面が形成さ
れるため、やはり特性の優れた素子を得ることができな
い問題があった。
本発明によれば上述の間聴は、基板上に、−導・ 電型
の第1の半導体層、該wJ1の半導体層よりキャリア濃
度の低い一導電型の第2の半導体層、該第2の半導体層
よりキャリア濃度の高い一導電型の第3の半感体層、活
性層及び反対導電型の第4の半導体層を1li1に形成
し、 該第4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すると共に、
該第2の半導体層を表出し、該表出された第2の半導体
層上及びストライプ状の第3の半導体層、活性層側面に
反対導電型の第5の半導体層を形成すると共に、該第2
の半導体層の該第5の半導体層に接する部分に第5の半
導体層より不純物を拡散させて反射場1!型の反転領域
を形成することによりて解決される。
の第1の半導体層、該wJ1の半導体層よりキャリア濃
度の低い一導電型の第2の半導体層、該第2の半導体層
よりキャリア濃度の高い一導電型の第3の半感体層、活
性層及び反対導電型の第4の半導体層を1li1に形成
し、 該第4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すると共に、
該第2の半導体層を表出し、該表出された第2の半導体
層上及びストライプ状の第3の半導体層、活性層側面に
反対導電型の第5の半導体層を形成すると共に、該第2
の半導体層の該第5の半導体層に接する部分に第5の半
導体層より不純物を拡散させて反射場1!型の反転領域
を形成することによりて解決される。
本発明では、一導電型の第1の半導体層および第3の半
導体層を第2の半導体層よりキャリア濃度の高い層で形
成し、反対導電型層の埋込成長時に一導電□層への反対
導電型層からの不純物の拡散を良好に制御をする・ よって、不純物の拡散により形成された反転領域と一導
電型層とで良質の結晶内KP−N接合を形成でき、素子
特性の向上が図れる。
導体層を第2の半導体層よりキャリア濃度の高い層で形
成し、反対導電型層の埋込成長時に一導電□層への反対
導電型層からの不純物の拡散を良好に制御をする・ よって、不純物の拡散により形成された反転領域と一導
電型層とで良質の結晶内KP−N接合を形成でき、素子
特性の向上が図れる。
、 第1図は本発明一実施例の半導体発光装置の製造
方法を説明するための工程断面図である◎以下、この図
面を参照しつつ、本実施例を説明するO まず、第1図aK示す如く、N氾InP基板1上に1例
えば、キャリアl1liF: 1.5X10 cm
、厚み0.5μmのN型InP層2″9例えばキャリ
ア濃度5 X 10”Pv−” で厚み0.7μmのN
製InP層2゜例えばキャリア濃度]、5X10 c
rs で厚み0.5、umのN型InP層2 ’ +
InGaAaP活性層5.P!InP 4 、 P
ML InGaAsP層5を順次成長させる0ここで、
N屋ニ一層2”、2.2’以外の層は第2図の場合と同
様のキャリア濃度及び厚みにする。
方法を説明するための工程断面図である◎以下、この図
面を参照しつつ、本実施例を説明するO まず、第1図aK示す如く、N氾InP基板1上に1例
えば、キャリアl1liF: 1.5X10 cm
、厚み0.5μmのN型InP層2″9例えばキャリ
ア濃度5 X 10”Pv−” で厚み0.7μmのN
製InP層2゜例えばキャリア濃度]、5X10 c
rs で厚み0.5、umのN型InP層2 ’ +
InGaAaP活性層5.P!InP 4 、 P
ML InGaAsP層5を順次成長させる0ここで、
N屋ニ一層2”、2.2’以外の層は第2図の場合と同
様のキャリア濃度及び厚みにする。
次に、N1図すの如く、例えば二数化シリコンからなる
マスクl1II6を発光部形成領域く形成し、これをマ
スクにして基板上からN型InP層2に達するまでBr
−メチルアルコール浴液等でメサ状にエツチングする。
マスクl1II6を発光部形成領域く形成し、これをマ
スクにして基板上からN型InP層2に達するまでBr
−メチルアルコール浴液等でメサ状にエツチングする。
このエツチングでストライプ状の発光部が形成される。
次に1エツチングを行った部分に1例えばZnを2×1
0 圀 程度含むP型InP層8及びN型InP層9を
成長する。このとき、第1図Cの如くN型InP層2の
P型InP層8と接する部分KZnの拡散によりP型反
転領域が形成される。
0 圀 程度含むP型InP層8及びN型InP層9を
成長する。このとき、第1図Cの如くN型InP層2の
P型InP層8と接する部分KZnの拡散によりP型反
転領域が形成される。
本実施例においては、N型1nP層2′′のキャリア1
1度をNfllnP層2のキャリア濃度より高くしであ
るので、ZnがN型InP層2″まで拡散してもN型I
nP層2″′は容易KP反転せず、P#1反転領域の厚
さはN型1nP層2の厚さで制限される。
1度をNfllnP層2のキャリア濃度より高くしであ
るので、ZnがN型InP層2″まで拡散してもN型I
nP層2″′は容易KP反転せず、P#1反転領域の厚
さはN型1nP層2の厚さで制限される。
すなわち、2M反転領域が基板1まで達することなく形
成できる・ 本実施例により作製されたウニ/1−を使い、第2図の
場合と同様のレーザー素子を作製したところ、しきい値
電流: 10 m A e効率:0.40mW/ m
Aの優れた特性を得ることができた。
成できる・ 本実施例により作製されたウニ/1−を使い、第2図の
場合と同様のレーザー素子を作製したところ、しきい値
電流: 10 m A e効率:0.40mW/ m
Aの優れた特性を得ることができた。
なお、本実施例では、Nm層を3層にした場合について
述べているが、本発明では、その主旨からして3層以上
の何層であってもよいことは明らかである。
述べているが、本発明では、その主旨からして3層以上
の何層であってもよいことは明らかである。
本発明によれば、P−N接合面を熱損傷によって劣化し
た部分である基板表面及びメサエッチング後の底面から
ずらし、良質の結晶中に制御良く形成することが可能な
ため、低しきい値、高効率の優れた特性の素子が得られ
る。
た部分である基板表面及びメサエッチング後の底面から
ずらし、良質の結晶中に制御良く形成することが可能な
ため、低しきい値、高効率の優れた特性の素子が得られ
る。
gl自は本発明の一実施例の半導体発光装置の製造方法
を説明するための工程断面図、第2図は従来例の製造方
法を説明するための工程断面図。 第3図及び第4図は従来例の改良例を説明するためのW
r面図及び工程断面図、第51は第4図の工程による問
題点を説明するための断面図である。 l¥l&cおいて、1はN1JJI InPfii&、
2.2’、 2″。 9はN型InP、3はInGaAsP 、 4 、8は
P型InP、5はP型1nGaAsP 、 6はSiO
2マスク。 7はP反転したInP領域である・ °う′ ニブ/ 第 1 日 様摩う列/1区創刊を$を明フろに語の懺柄狛図茅3図 %4図 屓シ軒が°M”/犬1ようとフる閲是負誤6毘明1ろE
lの圀伽図茅5日
を説明するための工程断面図、第2図は従来例の製造方
法を説明するための工程断面図。 第3図及び第4図は従来例の改良例を説明するためのW
r面図及び工程断面図、第51は第4図の工程による問
題点を説明するための断面図である。 l¥l&cおいて、1はN1JJI InPfii&、
2.2’、 2″。 9はN型InP、3はInGaAsP 、 4 、8は
P型InP、5はP型1nGaAsP 、 6はSiO
2マスク。 7はP反転したInP領域である・ °う′ ニブ/ 第 1 日 様摩う列/1区創刊を$を明フろに語の懺柄狛図茅3図 %4図 屓シ軒が°M”/犬1ようとフる閲是負誤6毘明1ろE
lの圀伽図茅5日
Claims (1)
- 基板上に、一導電型の第1の半導体層、該第1の半導体
層よりキャリア濃度の低い一導電型の第2の半導体層、
該第2の半導体層よりキャリア濃度の高い一導電型の第
3の半導体層、活性層及び反対導電型の第4の半導体層
を順に形成し、該第4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
成すると共に、該第2の半導体層を表出し、該表出され
た第2の半導体層上及びストライプ状の第3の半導体層
、活性層側面に反対導電型の第5の半導体層を形成する
と共に、該第2の半導体層の該第5の半導体層に接する
部分に第5の半導体層より不純物を拡散させて反対導電
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6291286A JPS62219990A (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 半導体発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6291286A JPS62219990A (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 半導体発光装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62219990A true JPS62219990A (ja) | 1987-09-28 |
Family
ID=13213938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6291286A Pending JPS62219990A (ja) | 1986-03-20 | 1986-03-20 | 半導体発光装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62219990A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4849372A (en) * | 1987-02-18 | 1989-07-18 | Mitsubishi Kenki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method of producing same |
-
1986
- 1986-03-20 JP JP6291286A patent/JPS62219990A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4849372A (en) * | 1987-02-18 | 1989-07-18 | Mitsubishi Kenki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method of producing same |
US4910745A (en) * | 1987-02-18 | 1990-03-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
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