JPS63122190A - 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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- JPS63122190A JPS63122190A JP61268068A JP26806886A JPS63122190A JP S63122190 A JPS63122190 A JP S63122190A JP 61268068 A JP61268068 A JP 61268068A JP 26806886 A JP26806886 A JP 26806886A JP S63122190 A JPS63122190 A JP S63122190A
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Landscapes
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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。
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〕
この発明は、基板面に成形したストライブ状メサ構造上
に活性領域を成長する半導体発光装置の製造方法にかか
り、 該メサ構造の上端面近傍に基板より高不純物濃度の領域
を予め形成し、メサ上に成長した反対導電型の電流狭窄
層の導電型を、該高濃度領域から不純物を拡散して反転
することにより、最も容易な１回の工程でエピタキシャ
ル成長が完了する製造方法で、良好な電流狭窄構造を実
現するものである。
に活性領域を成長する半導体発光装置の製造方法にかか
り、 該メサ構造の上端面近傍に基板より高不純物濃度の領域
を予め形成し、メサ上に成長した反対導電型の電流狭窄
層の導電型を、該高濃度領域から不純物を拡散して反転
することにより、最も容易な１回の工程でエピタキシャ
ル成長が完了する製造方法で、良好な電流狭窄構造を実
現するものである。
本発明は半導体発光装置の製造方法にかかり、特に基板
面に成形したストライブ状メサ構造上に活性領域を成長
する発光素子構造の製造方法の改善に関する。
面に成形したストライブ状メサ構造上に活性領域を成長
する発光素子構造の製造方法の改善に関する。
光を情報信号の媒体とする光通信その他のシステムにお
いて、光信号を発生する光源として半導体発光装置が極
めて重要な役割を果たしている。
いて、光信号を発生する光源として半導体発光装置が極
めて重要な役割を果たしている。
従ってこれらのシステムの高度化と多様化を推進するた
めに、半導体発光装置特にレーザについてその特性及び
生産性の一層の向上が要望されている。
めに、半導体発光装置特にレーザについてその特性及び
生産性の一層の向上が要望されている。
例えば石英系ファイバによる光通信に適する波長１．３
〜１．５５ｊｌｒｎ程度の帯域の半導体レーザとして、
インジウム燐／インジウムガリウム砒素燐（ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ）系化合物半導体を用いた種々の構造のレ
ーザが知られているが、第３図はその１．２の例の模式
側断面図を示す。
〜１．５５ｊｌｒｎ程度の帯域の半導体レーザとして、
インジウム燐／インジウムガリウム砒素燐（ＩｎＰ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ）系化合物半導体を用いた種々の構造のレ
ーザが知られているが、第３図はその１．２の例の模式
側断面図を示す。
同図（ａ）に示すＢｌ（（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザは、例えばｎ型１ｎＰ基板
２１上に、先ずｎ型１ｎＰ閉じ込め層２２、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２３、ｐ型ＩｎＰ閉じ込め層２４及びｐ中型
１ｎＧａＡｓＰキャップ層２５をエピタキシャル成長し
、これらの半導体層をストライプ状にメサエッチングし
て、エツチングした領域にｐ型ＩｎＰ層２６及びｎ型１
ｎＰ層２７を埋め込み成長する。この半導体基体上に絶
縁膜２９を設けて、ｐ側電極３０、ｎ側電極３１を配設
する。
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザは、例えばｎ型１ｎＰ基板
２１上に、先ずｎ型１ｎＰ閉じ込め層２２、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２３、ｐ型ＩｎＰ閉じ込め層２４及びｐ中型
１ｎＧａＡｓＰキャップ層２５をエピタキシャル成長し
、これらの半導体層をストライプ状にメサエッチングし
て、エツチングした領域にｐ型ＩｎＰ層２６及びｎ型１
ｎＰ層２７を埋め込み成長する。この半導体基体上に絶
縁膜２９を設けて、ｐ側電極３０、ｎ側電極３１を配設
する。
このＢＨレーザでは、ｐ側電極３０をプラス側としてｎ
側電極３１との間に電圧を印加する動作時に活性層２３
をバイパスする無効電流の抑止すなわち電流狭窄を絶縁
膜２９の他に、ｎ型ＩｎＰ層２７／ｐ型ＩｎＰ層２６間
のｎｐ逆接合と、ｐ型１ｎＰ層２６／ｎ型１ｎＰ層２２
間のｐｎ順接合がＩｎＧａＡｓＰ活性層２３のｐｎ順接
合よりビルドインポテンシャルが大きいことに依存して
いる。
側電極３１との間に電圧を印加する動作時に活性層２３
をバイパスする無効電流の抑止すなわち電流狭窄を絶縁
膜２９の他に、ｎ型ＩｎＰ層２７／ｐ型ＩｎＰ層２６間
のｎｐ逆接合と、ｐ型１ｎＰ層２６／ｎ型１ｎＰ層２２
間のｐｎ順接合がＩｎＧａＡｓＰ活性層２３のｐｎ順接
合よりビルドインポテンシャルが大きいことに依存して
いる。
また同図価）に示すＭＳＢ（Ｍｅｓａ ５ｕｂｓｔｒａ
ｔｅ ＢｕｒｉｅｄＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
レーザは、例えばｎ型１ｎＰ基板２１の上面に先ずスト
ライプ状あメサ構造を成形し、その面上にｎ型１ｎＰ閉
じ込め層２２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３、ｐ型ＩｎＰ
閉じ込め層２４及びり型１ｎＧａＡｓＰキャップ層２５
をエピタキシャル成長する。このエピタキシャル成長に
際して、メサ上のストライプ領域のｎ型ＩｎＰ閉じ込め
層２２及びＩｎＧａＡｓＰ活性層２３を、メサ外のエツ
チングされた領域にそれぞれ同時に成長するｎ型１ｎＰ
層２２ａ及びＩｎＧａＡｓＰ層２３ａから分離して、ｐ
型ＩｎＰ閉じ込め層２４に埋め込んでいる。この半導体
基体上に絶縁膜２９を設けて、ｐ側電極３０． ｎ側電
極３１を配設する。
ｔｅ ＢｕｒｉｅｄＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
レーザは、例えばｎ型１ｎＰ基板２１の上面に先ずスト
ライプ状あメサ構造を成形し、その面上にｎ型１ｎＰ閉
じ込め層２２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３、ｐ型ＩｎＰ
閉じ込め層２４及びり型１ｎＧａＡｓＰキャップ層２５
をエピタキシャル成長する。このエピタキシャル成長に
際して、メサ上のストライプ領域のｎ型ＩｎＰ閉じ込め
層２２及びＩｎＧａＡｓＰ活性層２３を、メサ外のエツ
チングされた領域にそれぞれ同時に成長するｎ型１ｎＰ
層２２ａ及びＩｎＧａＡｓＰ層２３ａから分離して、ｐ
型ＩｎＰ閉じ込め層２４に埋め込んでいる。この半導体
基体上に絶縁膜２９を設けて、ｐ側電極３０． ｎ側電
極３１を配設する。
このＭＳＢレーザは、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３の近傍
ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰのｐｎ順接合とｐ型層２４
とｎ型の層２２及び基板２１とのＩｎＰ／ＩｎＰのｐｎ
順接合との間のビルドインポテンシャル差による電流狭
窄効果があるが、メサ外のエツチングされた領域は活性
層のダブルへテロ構造と同一構造で電流狭窄効果は絶縁
膜２９のみに依存している。
ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰのｐｎ順接合とｐ型層２４
とｎ型の層２２及び基板２１とのＩｎＰ／ＩｎＰのｐｎ
順接合との間のビルドインポテンシャル差による電流狭
窄効果があるが、メサ外のエツチングされた領域は活性
層のダブルへテロ構造と同一構造で電流狭窄効果は絶縁
膜２９のみに依存している。
前記８８レーザではエピタキシャル成長工程が２回に分
割されて工程が複雑化するのみならず、第２回目の成長
のための加熱により活性層を挟むダブルへテロ構造に熱
損傷を生じ易いという問題点がある。
割されて工程が複雑化するのみならず、第２回目の成長
のための加熱により活性層を挟むダブルへテロ構造に熱
損傷を生じ易いという問題点がある。
これに対してＭＳＢレーザはエピタキシャル成長工程が
１回で前記問題点はないが、電流狭窄機能が不備で無効
電流が多く、閾値電流が大きくて効率が低いという問題
点がある。
１回で前記問題点はないが、電流狭窄機能が不備で無効
電流が多く、閾値電流が大きくて効率が低いという問題
点がある。
基板の上面に先ずストライプ状のメサ構造を成形し、そ
の面上に活性層を挟むダブルへテロ構造をエピタキシャ
ル成長する製造方法でも、前記ＢＨレーザと同様のｐｎ
逆接合を形成するために、基板のエツチング面上にこれ
と反対導電型の半導体層を成長することも考えられるが
、マスクなしでメサ上面にこの半導体層を成長させない
成長方法はその条件が非常に厳しくて実用化に適しない
。
の面上に活性層を挟むダブルへテロ構造をエピタキシャ
ル成長する製造方法でも、前記ＢＨレーザと同様のｐｎ
逆接合を形成するために、基板のエツチング面上にこれ
と反対導電型の半導体層を成長することも考えられるが
、マスクなしでメサ上面にこの半導体層を成長させない
成長方法はその条件が非常に厳しくて実用化に適しない
。
前記問題点は、第１導電型の半導体基板の表面近傍に該
基板より高不純物濃度の第１導電型領域を形成して、上
端近傍が該高濃度領域からなるストライブ状のメサ構造
を該基板表面に形成し、第２導電型の電流狭窄層、第１
導電型の閉じ込め層、活性層及び第２導電型の閉じ込め
層を該半導体基板上に順次エピタキシャル成長し、該高
濃度領域から不純物を拡散して、該メサ構造の上端近傍
の該電流狭窄層を第１導電型に反転する本発明による半
導体発光装置の製造方法により解決される。
基板より高不純物濃度の第１導電型領域を形成して、上
端近傍が該高濃度領域からなるストライブ状のメサ構造
を該基板表面に形成し、第２導電型の電流狭窄層、第１
導電型の閉じ込め層、活性層及び第２導電型の閉じ込め
層を該半導体基板上に順次エピタキシャル成長し、該高
濃度領域から不純物を拡散して、該メサ構造の上端近傍
の該電流狭窄層を第１導電型に反転する本発明による半
導体発光装置の製造方法により解決される。
本発明によれば、メサ構造の上端面近傍に基板より高不
純物濃度の領域を形成し、メサ構造の上端面の上にも反
対導電型の電流狭窄層の成長を許容して、高濃度領域か
らの不純物拡散によりこの上端近傍の電流狭窄層の導電
型を反転することにより、良好な電流狭窄構造を備える
半導体基体のエピタキシャル成長を、条件が最も緩やか
な１回の成長工程で完了することを可能にする。
純物濃度の領域を形成し、メサ構造の上端面の上にも反
対導電型の電流狭窄層の成長を許容して、高濃度領域か
らの不純物拡散によりこの上端近傍の電流狭窄層の導電
型を反転することにより、良好な電流狭窄構造を備える
半導体基体のエピタキシャル成長を、条件が最も緩やか
な１回の成長工程で完了することを可能にする。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の第１の実施例を示す
工程順模式側断面図である。
工程順模式側断面図である。
第１図（ａ）参照： 例えば亜鉛（Ｚｎ）を濃度１×１
０１１１ｃＩｌ−３程度にドープしたｐ型１ｎＰ基板１
の上面に、例えばＺｎを濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−”、深
さ０．３ｆｍ程度に拡散して、り型領域２を形成する。
０１１１ｃＩｌ−３程度にドープしたｐ型１ｎＰ基板１
の上面に、例えばＺｎを濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−”、深
さ０．３ｆｍ程度に拡散して、り型領域２を形成する。
この基板１の上面に二酸化シリコン（Ｓｉｆｔ）等を用
いてマスク１５を設け、例えば臭素（Ｂｒ）のメタノー
ル溶液によるエツチングを行って、幅１〜２−１高さ１
．５〜２．０−程度のストライプ状のメサ構造を形成す
る。
いてマスク１５を設け、例えば臭素（Ｂｒ）のメタノー
ル溶液によるエツチングを行って、幅１〜２−１高さ１
．５〜２．０−程度のストライプ状のメサ構造を形成す
る。
第１図（ｂ）参照： マスク１５を除去し、例えば液相
エピタキシャル成長方法により過冷却７℃、成長開始温
度６００℃、冷却速度０．７℃／分として、例えば錫（
Ｓｎ）を濃度Ｉ ＸＩＯ”国−３程度にドープし、メサ
上の厚さ０．２ｓ程度のｎ型１ｎＰ電流狭窄層３、例え
ばカドミウム（Ｃｄ）を濃度ｌ ×ｌ Ｑ ＋ ＠ｃｘ
ａ −３程度にドープし、メサ上の厚さ１．５−程度の
ｐ型１ｎＰ閉じ込めＭ４、ノンドープでメサ上の厚さ０
．１５Ｊｒｍ程度のＩｎＧａＡｓＰ活性Ｎ５、例えばＳ
ｎを濃度ｌＸｌ０”ロー３程度にドープし、メサ上の厚
さＺｎ程度のｎ型ｆＰ閉じ込め層６、例えばテルル（Ｔ
ｅ）を濃度４×１ＱＩＩｅＩｌ−３程度にドープし厚さ
０８５μｍ程度のｎ型ＩｎＰコンタクト層７を順次連続
してエピタキシャル成長する。
エピタキシャル成長方法により過冷却７℃、成長開始温
度６００℃、冷却速度０．７℃／分として、例えば錫（
Ｓｎ）を濃度Ｉ ＸＩＯ”国−３程度にドープし、メサ
上の厚さ０．２ｓ程度のｎ型１ｎＰ電流狭窄層３、例え
ばカドミウム（Ｃｄ）を濃度ｌ ×ｌ Ｑ ＋ ＠ｃｘ
ａ −３程度にドープし、メサ上の厚さ１．５−程度の
ｐ型１ｎＰ閉じ込めＭ４、ノンドープでメサ上の厚さ０
．１５Ｊｒｍ程度のＩｎＧａＡｓＰ活性Ｎ５、例えばＳ
ｎを濃度ｌＸｌ０”ロー３程度にドープし、メサ上の厚
さＺｎ程度のｎ型ｆＰ閉じ込め層６、例えばテルル（Ｔ
ｅ）を濃度４×１ＱＩＩｅＩｌ−３程度にドープし厚さ
０８５μｍ程度のｎ型ＩｎＰコンタクト層７を順次連続
してエピタキシャル成長する。
本実施例ではメサ上とメサ外でこれらの各半導体層を敢
えて分離せず、エピタキシャル成長を最も容易にしてい
る。
えて分離せず、エピタキシャル成長を最も容易にしてい
る。
第１図（Ｃ）参照： この半導体基体に例えば温度５９
０℃、時間１０分程度の熱処理を施してｐ十層饅域２の
不純物を拡散させ、メサ構造の上端近傍のｎ型ＩｎＰ電
流狭窄層３をｐ型に反転したｐ型反転領域８を形成する
。この結果、このｐ型反転領域８はｐ型閉じ込め層４と
同等になり、残されたｎ型ＩｎＰ電流狭窄層３はｐ型閉
じ込め層４との間のｐｎ逆接合により電流を狭窄する。
０℃、時間１０分程度の熱処理を施してｐ十層饅域２の
不純物を拡散させ、メサ構造の上端近傍のｎ型ＩｎＰ電
流狭窄層３をｐ型に反転したｐ型反転領域８を形成する
。この結果、このｐ型反転領域８はｐ型閉じ込め層４と
同等になり、残されたｎ型ＩｎＰ電流狭窄層３はｐ型閉
じ込め層４との間のｐｎ逆接合により電流を狭窄する。
この半導体基体に、絶縁膜９、ｎ側電極１０、ｐ側電極
１１を従来技術により形成し、襞間等を行って本実施例
のレーザ素子が完成する。
１１を従来技術により形成し、襞間等を行って本実施例
のレーザ素子が完成する。
本実施例では閾値電流１５ａ＋Ａ、効率０．３５ｓ＋Ｗ
／ｓＡ程度の良好な値が得られ、また電流密度差による
屈折率差で活性層幅方向の光閉じ込めを行っているが、
電流狭窄が良く行われているために横モードも良好であ
る。
／ｓＡ程度の良好な値が得られ、また電流密度差による
屈折率差で活性層幅方向の光閉じ込めを行っているが、
電流狭窄が良く行われているために横モードも良好であ
る。
また第２図は第２の実施例の模式側断面図である。本実
施例では例えば過冷却２℃、成長開始温度６００℃、冷
却速度０．７℃／分として、ｎ型ＩｎＰ電流狭窄層３か
らＩｎＧａＡｓＰ活性層５までがメサ上とメサ外に分離
する液相エピタキシャル成長を行い、ｎ型ＩｎＰ電流狭
窄層３と同時に成長したｎ型ＩｎＰ層３ａをり型領域２
からの不純物拡散によりｐ型に反転している。
施例では例えば過冷却２℃、成長開始温度６００℃、冷
却速度０．７℃／分として、ｎ型ＩｎＰ電流狭窄層３か
らＩｎＧａＡｓＰ活性層５までがメサ上とメサ外に分離
する液相エピタキシャル成長を行い、ｎ型ＩｎＰ電流狭
窄層３と同時に成長したｎ型ＩｎＰ層３ａをり型領域２
からの不純物拡散によりｐ型に反転している。
本実施例では前記第１の実施例の構造より成長条件が厳
しくなるが、ＩｎＧａＡｓＰ活性層５の幅がＩｎＰ閉じ
込め１１６で画定されるために横モードが一層安定する
。
しくなるが、ＩｎＧａＡｓＰ活性層５の幅がＩｎＰ閉じ
込め１１６で画定されるために横モードが一層安定する
。
上述の如く本発明の製造方法によれば、最も容易な１回
の工程でエピタキシャル成長が完了する製造方法で良好
な電流狭窄構造が実現するが、以上の説明で引例したＩ
ｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザのみならず、例
えばガリウム砒素／アルミニウムガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ／ＡＩＧａＡｓ）系など、他の半導体材料を用いる半
導体発光装置についても、本発明により同様の効果を得
ることができる。
の工程でエピタキシャル成長が完了する製造方法で良好
な電流狭窄構造が実現するが、以上の説明で引例したＩ
ｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザのみならず、例
えばガリウム砒素／アルミニウムガリウム砒素（ＧａＡ
ｓ／ＡＩＧａＡｓ）系など、他の半導体材料を用いる半
導体発光装置についても、本発明により同様の効果を得
ることができる。
上述の如く本発明の製造方法によれば、エピタキシャル
成長が最も容易な１回の工程で完了する製造方法で良好
な電流狭窄構造が実現し、闇値電流が低減し量子効率が
向上して、従来の相当する半導体発光装置より高出力、
あるいは高温の環境下の動作も可能となる。
成長が最も容易な１回の工程で完了する製造方法で良好
な電流狭窄構造が実現し、闇値電流が低減し量子効率が
向上して、従来の相当する半導体発光装置より高出力、
あるいは高温の環境下の動作も可能となる。
第１図は本発明の第１の実施例の工程順模式側断面図、
第２図は第２の実施例の模式側断面図、第３図は従来例
の模式側断面図である。 図において、 ｌはｐ型１ｎＰ基板、 ２はり型領域、 ３はｎ型ＩｎＰ電流狭窄層、 ３ａはｐ型反転領域、 ４はｐ型１ｎＰ閉じ込め層、 ５はＩＩＩＧａＡｓＰ活性層、 ６はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、 ７はｎ型ＩｎＰコンタクト層、 ８はｐ型反転領域、 ９は絶縁膜、 １０はｎ側電極、 １１はｐ側電極を示す。 り１ｎ突記ター損武イリ・１町面図 第 １ 図
の模式側断面図である。 図において、 ｌはｐ型１ｎＰ基板、 ２はり型領域、 ３はｎ型ＩｎＰ電流狭窄層、 ３ａはｐ型反転領域、 ４はｐ型１ｎＰ閉じ込め層、 ５はＩＩＩＧａＡｓＰ活性層、 ６はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、 ７はｎ型ＩｎＰコンタクト層、 ８はｐ型反転領域、 ９は絶縁膜、 １０はｎ側電極、 １１はｐ側電極を示す。 り１ｎ突記ター損武イリ・１町面図 第 １ 図
Claims (1)
- 第１導電型の半導体基板の表面近傍に該基板より高不
純物濃度の第１導電型領域を形成して、上端近傍が該高
濃度領域からなるストライプ状のメサ構造を該基板表面
に形成し、第２導電型の電流狭窄層、第１導電型の閉じ
込め層、活性層及び第２導電型の閉じ込め層を該半導体
基板上に順次エピタキシャル成長し、該高濃度領域から
不純物を拡散して、該メサ構造の上端近傍の該電流狭窄
層を第１導電型に反転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 |
|---|---|---|---|
| JP61268068A JPS63122190A (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | 半導体発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61268068A JPS63122190A (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | 半導体発光装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63122190A true JPS63122190A (ja) | 1988-05-26 |
Family
ID=17453440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61268068A Pending JPS63122190A (ja) | 1986-11-11 | 1986-11-11 | 半導体発光装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63122190A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03151675A (ja) * | 1989-11-09 | 1991-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 端面放射型半導体発光素子及びその製造方法 |
| KR20030045474A (ko) * | 2001-12-04 | 2003-06-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 레이저 다이오드의 제조방법 |
-
1986
- 1986-11-11 JP JP61268068A patent/JPS63122190A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03151675A (ja) * | 1989-11-09 | 1991-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 端面放射型半導体発光素子及びその製造方法 |
| KR20030045474A (ko) * | 2001-12-04 | 2003-06-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 레이저 다이오드의 제조방법 |
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