JPS62226673A - 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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JPS62226673A
JPS62226673A JP61068722A JP6872286A JPS62226673A JP S62226673 A JPS62226673 A JP S62226673A JP 61068722 A JP61068722 A JP 61068722A JP 6872286 A JP6872286 A JP 6872286A JP S62226673 A JPS62226673 A JP S62226673A
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mesa
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Nozomi Matsuo
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体発光装置及びその製造方法に関する。
[従来の技術] 従来の埋込みへテロ構造を有する半導体発光表示装置は
、第4図に示す如(、GaAs半導体層からなる活性層
3をGa1−エAtxA+s (x〜。、3)からなる
埋込み層6で囲んだ構造を肩している。この半導体発光
表示装置の構造を以下の第5図を参照してその製造工程
に従って説明する。第5図(4)に示す如く、n型Ga
As基板1上にn型伽。、、楠J Aaクラッド層4及
びp mGaAsキャッグ層5を順次連続的に結晶成長
させる。この際結晶成長法としては、液相エピタキシャ
ル成長法(LPE法)、分子線エピタキシャル成長法(
MBE法)、有機金属化学気相成長法(MO−CVD法
)等が用いられる。
次に、第5図中)に示す如く、p型GaAlキャップ層
5上に所定・ぐターンの5102膜からなるマスク9を
載置し、これをマスクにしてn型G& o 、 7 A
t(3,5A Iクラッド層2.p型GaAs活性層3
゜p型Gao、、Ato、3Asクラッド層4及びp型
GaAsキャップ層5にGaAs J板1に達するメサ
エッチングを施す。
次に、第f図(C)に示す如く、メサエッチングにて蕗
出しだGaAs基板1の主面上にp m GaAs活性
層3を完全に埋込み覆うようにしてGao、7Ato、
3As埋込層6を液相エピタキシャル成長法にて形成し
、半導体発光装置を得る。ここで、液相エピタキシャル
成長法を使用するのは、マスク9を誘電体薄膜としてキ
ャップ層5上に結晶成長が起きるのを防ぐためである。
また、注入域流を活性層30部分にのみ集中させて発光
装置の動作電流を低減させるために Ga0.、Ato、、As埋込層6の電気抵抗を高抵抗
とすることや、或は第5図の)に示す如く、埋込層6′
t−GaAs基板1からp型Gao、、Ato、3As
 Ifi 6/ aと、n型Gao、、At、)、48
層6’bを順次積層してnpn構造にすること等が行わ
れている。
なお、第4図中7は、GaAs基板1の裏面側に形・成
された負電極用蒸着膜であり、8は、埋込層6及びキャ
ップ層5の主面側に形成された正電極用蒸着膜である。
[発明が解決しようとする問題点コ このような従来の半導体発光表示装置は次のような問題
点を有する。活性層3の側壁部がメサエッチングの際に
空気にさらされるため、活性層端部及びその近傍に生じ
る結晶欠陥や不純物の蓄積等が素子特性を悪くする。す
なわち、結晶欠陥等に付随する界面準位に関与した注入
キャリアの非発光再結合が発光効率を低下させ、更には
結晶欠陥の増殖による素子劣化が素子の長期間の信頼性
を著しく損わせていた。
また、従来の半導体発光表示装置の製造方法は、次のよ
うな問題点を有する。すなわち、結晶成長が2度必要で
あり、製造工程が複雑になる。更に近年膜厚制御性や膜
厚の均一性を考慮して、LPE (Liquid ph
ase epitaxy )法に代わる結晶成長法とし
て量産化の観点からMOCVD(Metal Orga
nic Chamical Vapor Pspoal
tion)法が注目されているが、これらの気相成長法
では第5図(C)及び第5図(D)に示すような選択エ
ピタキシー技術が確立されておらず第4図に示したよう
な半導体発光装置を容易に量産することができない問題
があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、活性
層部分のエツチング処理を不要にして、一度で一連の結
晶成長処理によって活性層を埋込む埋込層までの形成が
可能であシ、長期に亘って高い信頼性を発揮することが
できる半導体発光装置及びその製造方法を開発したもの
である。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、半導体基板の主面に<110>方向またはこ
れと等価な結晶軸方向に略平行に筋状に突出したメサス
トライプと、該メサストライプ上に積層された第1半導
体層からなる活性層と、前記メサストライプを除く前記
半導体基板の露出した主面上に該活性層を埋込むように
形成され、該活性層よりも屈折率が小さく、かつ、禁制
帯幅の大きい第2半導体層とを具備することを特徴とす
る半導体装置である。
また、本発明は、半導体基板の主面に<tio>方向ま
たはこれと等価な結晶軸方向に略平行に筋状に突出した
メサストライプを形成する工程と、該メサストライプ上
に第1半導体層からなる活性層を積層する工程と、前記
メサストライプを除く前記半導体基板の露出した主面上
に該活性層を埋込むようにして該活性層よシも屈折率が
小さく、かつ、禁制帯幅の大きい第2半導体層を前記第
1半導体層の結晶成長工程と一連の結4成長工慢で形成
する工程とを具備することを特徴とする半導体発光装置
の製造方法である。
ここで、本発明の半導体発光装置及びその製噛方法の本
夢な構成は次の点にある。すなわち、第3図に示す4口
<、半導体基板20の(110)方向またはこれと結晶
学的に等角!ilなq晶伯方向に筋状に突出し九メサス
トライグ2ノを形成しておくと、半導体基板20上にM
O−CVD法等にて結晶成長を施した場合、メサストラ
イf21の両側の半導体基板20の主面上には成長層2
2が形成されるが、メサストライf21面上には成長層
22を分にした形で< 777” )面(B面)に相当
する面によって制限され丸断面が二等辺三角形状のスト
ライブ構造23が形成される。史に、この(了TT )
面(B面)上への結晶bK長速匣は他の面上への結晶成
長速度に比べて極めて小さいことが実験的に確認されて
いる。
かかる技術的事項に基づいて本発明は創作されたもので
ある。
[作用] 本発明に係る半導体発光装置によれば、活性層を含むメ
サストライプ構造23の部分が一回の連続的な結晶成長
によって形成され、かつ、埋込まれているので、活性層
端部及びその近傍に結晶欠陥や不純物の蓄積が見られず
、結晶欠陥等に付随する界面準位に関与した注入キャリ
アの非発光再結合を防止して、高い発光効率を得ること
ができる。
また、長期に亘って高い信頼性を発揮できるものである
また、本発明方法によれば、エツチング処理を不要にし
てメサストライプ構造23の部分を形成することができ
る。しかも、一連の一回の結晶成長処理にてメサストラ
イプ構造23及びその埋込層を形成することができる。
更にメサストライプ構造23の形成t−MO−CVD法
等の結晶成長法にて行うことができる。このため量産性
を向上させることができる。その結果、上記半導体発光
装置を高い歩留りで容易に得ることができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。なお、本発明の一実施例の半導体発光装置の構造の説
明は、本発明方法の以下に述べる工程順に従った説明を
もってその説明に代える。
先ず、第1図(Nに示す如く、例えばn形GaAs基板
30の(100)面上に、(110)方向と平行なスト
ライプ状の5tO2膜31をフォトリングラフィ法にて
形成する。
次に、第1図の)に示す如く、5I02膜31をマスク
にしてGaAs基板30に選択エツチングを施し、Ga
As基板30の主面に筋状に突出したメサストライプ3
2を形成する。
次に、第1図(Qに示す如く、StO□膜31全31し
た後、メサストライプ32を含むGaAa基板30上に
MO−CVD法により結晶成長処理を施す。
この結晶成長処理によってメサストライfsx上には、
n型Ga0.、Ato、μBクラッド考33.ノンドー
グGaAs活性増34.p型G lk o 、7人A。
、3Asクラツド7φ35を順次積層してなるメサスト
ライプ構造36が形成される。メサストライプ構造36
は、M晶成&カ(TTT) m (R面) K 1 っ
テ制限され極めて遅い結晶成長となるため、断面が二等
辺三角形状のものとなる。また、メサストライプ構造3
6の形成と同時にメサストライf32を挟むGaAs 
&板30の主面((100) rflT )上にrよ、
n @ Gao、7At1.、As 層ss’ 、ノン
ドーグGaAa14d34’ 、 P 型Ga。、、A
t、、、As iti 35’が順次積層される。ここ
で、p型Gao、、Ato、3As層35′がメサスト
ライfsx上のp型Gao、、ALo、3Asクラッド
層J5VC接触しないようK、予めメサストライプ32
の高さくtl)及びn 4 G & o、7 At(3
、s A Illクラッド層33等の厚さを所定のもの
に設定しておく。このような各jd33・・・35.3
3’・・・35′の厚さ制陣は、MO−CVD法によれ
ば極めて容易にできるものである。
次に、第1図の)に示す如く、上述のMO−CVD法に
よる結晶成長処理を所定の反応ガスを用いて上述のもの
と連続して行い、メサストライプ構造36のノンドープ
GaAs活性層34を完全に埋込むノンドープGao、
、At。、3As埋込層37をp型Ga007AtO9
3A8クラッド層35上に積層する。
次いで、ノンドーグG&a、7At(1,3AII埋込
層37上にp型キャップ層38を形成する。
然る後、第1図(6)に示す如く、p型キャップ層38
上にp型電極39を蒸着形成すると共に、GaAs基板
30の裏面側にn型電極40を形成して半導体発光装置
45を得る。
このように構成された半導体発光装置45によれば、ス
トライプ構造36が一回の連続的な結晶成長処理によっ
て形成されているので、ノンドープ活性1偵34の端部
及びその近傍に結晶欠陥や不純物の蓄積がなく、長時間
に亘って優れた素子特性を発揮することができる。
また、上述の半導体発光装置の製造方法によれば、スト
ライプ構造36の形成に際してエツチング処理が不要で
、しかも、一連の一回の結晶成長処理によってストライ
プ構造36の形成及びその埋込層37.キヤツプ層38
を形成できると共に、MO−CVD法による結晶成長処
理を採用できるので、優れた素子特性を長時間に亘って
発揮することができる半導体発光表示装置45を高い歩
留りで容易に得ることができる。
第2図は、ノンドープGao、、At。、5As埋込層
37をp型Gao、7Ato、3As埋込層46にn型
Gao、、Ato、3As埋込層47を積層して二重構
造にした他の実施例を示すものである。ここで、pm 
G510.7 Ato 、3A 11層35′とp型G
 a o 、7 klo 、3 A s埋込層46は、
必ずしも同一組成、同一キャリア濃度である必要はない
。また、埋込層46.47以外の部分は、上記実施例の
ものと同様の構造を有している。
なお、実施例ではn igl GmAg基板30を採用
したものについて説明したが、p型の基板を採用しても
良いことは勿論である。
また、活性層34もノンドー7’ GaAs層の他にp
型GaAs、n型GaAs層で形成しても良いことは勿
論である。更に、活性層を量子井戸構造としても良い。
また、結晶成長処理は、MO−CVD法の他にもVPE
 (Vapor Phase Epitaxy )法や
MBE(Mo1ecular Beam Epitax
y )法を採用しても良い。
また、実施例ではGaAs / GaAtAs系の半導
体発光装置について説明したがInP / InGaA
sP系の半導体発光装置にも適用できることは勿論であ
る。
[発明の効果] 以上説明した如く、本発明に係る半導体発光装置及びそ
の製造方法によれば、活性層部分のエツチング処理を不
要にして、一度で一連の結晶成長処理によって活性層を
埋込む埋込層までの形成が可能であり、長期に亘って高
い信頼性を発揮する半導体発光装置を容易に得ることが
できる。更に本発明方法によれば、MO−CVD法等の
結晶成長処理を採用できるので、上述の半導体発光装置
を高い歩留りで量産することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例の半導体発光装置をその工程
順に示す説明図、第2図は、本発明に係る半導体発光装
置の他の実施例の概略構成を示す説明図、第3図は、本
発明の重要な構成を示す説明図、第4図は、従来の半導
体発光装置の概略構成を示す説明図、8g5図は、同従
来の半導体発光装置の製造方法を工程rvに示す説明図
である。 20・・・半導体基板、21・・・メサストライプ、2
2・・・成長層、23・・・メサストライプ構造、3゜
・・・GaAs 基板、31・・・SIO□膜、32・
・・メサストライプ、33.33’−n型Ga o 、
y AZo、μSSクララ層、34・・・ノンドープG
aAs活性層1.15.、”15’・・・p型Gao、
7Ato、3A8クラッド層、36 ・・・メサストラ
イプ構造、37 ・・・ノンドーグG&o、7Ato、
3AII埋込ノー、38・・・キャラf層、39・・・
p型電極、40・・・n型電極、45・・・半導体発光
装置、46・・・P型Ga o 、7 AZo 、s 
A s埋込層、47−n型GAo、、Ato、3As埋
込層。 4υ 第1図 第2図 第3図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の主面に<110>方向またはこれと
    等価な結晶軸方向に略平行に筋状に突出したメサストラ
    イプと、該メサストライプ上に積層された第1半導体層
    からなる活性層と、前記メサストライプを除く前記半導
    体基板の露出した主面上に該活性層を埋込むように形成
    され、該活性層よりも屈折率が小さく、かつ、禁制帯幅
    の大きい第2半導体層とを具備することを特徴とする半
    導体発光装置。
  2. (2)半導体基板の主面に<110>方向またはこれと
    等価な結晶軸方向に略平行に筋状に突出したメサストラ
    イプを形成する工程と、該メサストライプ上に第1半導
    体層からなる活性層を積層する工程と、前記メサストラ
    イプを除く前記半導体基板の露出した主面上に該活性層
    を埋込むようにして該活性層よりも屈折率が小さく、か
    つ、禁制帯幅の大きい第2半導体層を前記第1半導体層
    の結晶成長工程と一連の結晶成長工程で形成する工程と
    を具備することを特徴とする半導体発光装置の製造方法
  3. (3)第1半導体層及び第2半導体層の結晶成長法がM
    O−CVD法である特許請求の範囲第2項記載の半導体
    発光装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63302587A (ja) * 1987-06-03 1988-12-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ装置
JPH0265288A (ja) * 1988-08-31 1990-03-05 Sony Corp 半導体レーザ
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