JPS63153877A - 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

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JPS63153877A
JPS63153877A JP29998986A JP29998986A JPS63153877A JP S63153877 A JPS63153877 A JP S63153877A JP 29998986 A JP29998986 A JP 29998986A JP 29998986 A JP29998986 A JP 29998986A JP S63153877 A JPS63153877 A JP S63153877A
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JP
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film
layer
algaas
emitting device
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JP29998986A
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Inventor
Akira Furuya
章 古谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、半導体発光装置の製造方法に於いて、AfG
aAsからなり且つAl組成が活性層側に向かって大き
くなるようグレーデッドになっているクラッド層を形成
し、そのクラッド層上にGaAs膜とAlGaAs膜と
の多重量子井戸で構成される活性層を形成し、その活性
層上にAlGaAsからなり且つAl組成が活性層側に
向かって大きくなるようグレーデッドになっているクラ
ッド層を形成し、前記活性層及びそれを挟む前記各クラ
ッド層に於ける一方の側面からはZnを、また、他方の
側面からはSiをそれぞれ導入して該活性層を選択的に
無秩序化することに依り、完成された半導体発光装置の
Zn拡散領域及びSi拡散領域で画成されたストライプ
部分は活性層に於いて最も狭くなるようにし、良好な単
−横モード発振が可能であると共にリーク電流を少なく
することができるようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、GaAs膜及びAJGaAs膜からなる多重
量子井戸(mul t iquantumwe I I
 : MQW)にZn及びStを選択的に拡散して無秩
序化することに依り横方向の光閉じ込めを行う形式の半
導体発光装置を製造する方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来、GaAs膜及びAlGaAs膜からなるMQWに
Zn或いはSiを拡散した場合、比較的低温で均一なA
JGaAs層になる、所謂、無秩尿化されることが知ら
れ、このZn或いはSi拡散で均一になったAj!Ga
As層はMQWよりも屈折率が小さく、且つ、禁制帯幅
が大きいので、この技術を適用して半導体レーザに於け
る光の閉じ込めを行う試みがなされている。
また、近年、光・電子集積回路装置に発光素子として半
導体レーザを組み込むことが行われているが、その場合
、電子素子側からの要求で、基板には半絶縁性のものを
用いなければならず、従って、半導体レーザとしては、
通常のように、表面から基板に向かって縦方向に電流を
流す形式のものを採用することはできず、活性層に於け
る一方の側面から他方の側面に電流を流す形式のものが
考えられている。
第6図は前記した技術を適用することに依り作成された
半導体発光装置の要部切断正面図を表している。
図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2は高抵抗A
j!GaAsクラッド層、3はGaAs膜とAlGaA
s膜とを積層して構成されたMQW活性層、4は高抵抗
AlGaAsクラッド層、5はZn(p型)拡散領域、
6は5i(n型)拡散領域、7はp側電極、8はn側電
極、11は表面近傍に於けるストライプ部分の幅、12
はMQW活性層3に於ける活性領域の幅をそれぞれ示し
ている。尚、図示例では、簡明にする為、バッファ層な
ど説明に不要な部分は省略しである。
図示の半導体発光装置では、MQW活性層3のうちZn
拡散領域5の一部となった部分及びSi拡散領域6の一
部となった部分は無秩序化され、その部分に於いてはM
QWの構成が解消されて均一なAj!GaAs層に変換
され、そして、該AJGaAs層は前記したように当初
のMQWに比較して屈折率が小さく且つ禁制帯幅が広く
なっているので、光の閉じ込めにを効に作用する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第6図からも判るように、従来技術に依るこの種の半導
体発光装置では、Zn拡散領域5とSi拡散領域6とに
依って画成されたストライプ部分は、表面から基板に向
かうにつれて太き(拡がってしまい、従って、レーザ発
光領域、即ち、活性層3に於ける活性領域の幅12も広
くなるので単−横モード発振が困難になる欠点をもって
いる。
また、この半導体発光装置では、電流がp側電極7から
n側電極8へ、従って、Zn拡散領域5から、Si拡散
領域6の間を流れることになり、この場合、全ての電流
が活性層3を介して流れることが理想的であるが、如何
にクラッドN4が高抵抗であるとはいえ、そこに存在す
るZn拡散領域5とSi拡散領域6の間は極めて近(な
っているので、クラッド層4を介して流れるリーク電流
がかなり多くなってしまう。
因に、幅11が1〜2〔μm〕である場合、幅12は2
〜3〔μm3以上になることは確実である。
この半導体発光装置に於いて、活性領域の幅12を狭く
して単−横モード発振を安定化する為には、Zn拡散領
域5及びSi拡散領域6に依って画成されるストライプ
部分の幅を更に狭くすれば良いと考えられようが、若し
、活性領域の幅12を発振モードの面から満足できるよ
うな程度に狭く設定した場合には、表面に於ける前記ス
トライプ部分の幅11は著しく狭いものとなり、前記説
明したリーク電流は更に増大することになる。
本発明は、極めて簡単な構成を採ることに依り、Zn及
びSi拡散領域に依って画成されるストライプ部分が表
面から基板に向かうにつれて幅が拡大されるのを防止で
きるように、即ち、レーザ発光する活性領域の幅が最も
狭く維持されて安定な単−横モード発振が可能であると
共にリーク電流が少ない半導体発光装置を製造できるよ
うにするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に依る半導体発光装置の製造方法では、AlGa
Asからなり且つAl組成が活性層側に向かって大きく
なるようグレーデッドになっているクラッド層(例えば
高抵抗Aj2GaAsクラッド層2)を形成する工程と
、次に、GaAs膜及びAlGaAs膜からなる多重量
子井戸で構成される活性層(例えばMQW活性層3)を
形成する工程と、次に、該活性層上にAlGaAsから
なり且つAl組成が活性層側に向かって大きくなるよう
グレーデッド番トなっているクラッド層(例えば高抵抗
Aj!GaAsクラッド層4)を形成する工程と、その
後、前記活性層及びそれを挟む前記各クラッド層に於け
る一方の側面からZnを導入して該活性層を選択的に無
秩序化し、また、同じく他方の側面からSiを導入して
該活性層を選択的に無秩序化する工程が含まれている。
〔作用〕
このような手段を採ることに依り得られる半導体発光装
置に於いては、Zn及びSiを拡散することで画成され
たストライプ部分は活性層のところで最も狭くなるよう
に絞ることが可能であり、従って、良好な単−横モード
発振を行わせることができると共にクラッド層にリーク
電流が流れることを著しく低減させることができる。
〔実施例〕
第1図乃至第5図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於ける半導体発光装置の要部切断正面図を表し、
以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、図にはA
i!の組成を表す線図を付記しである。
第1図参照 (1)  分子線エピタキシャル成長(molecul
ar  beam epitaxy:MBE)法を適用
することに依り、半絶縁性GaAs基板1上に高抵抗A
lGaAsクラッド層2、GaAs膜とAlGaAs膜
からなるMQW活性層3、高抵抗Aji!GaAsクラ
ッド層4を成長させる。
ここで、前記各部分に於ける主要データを例示すると次
の通りである。
■ クラッド層2について X値:0.2〜0.45 (表面に向かいX値が大になるグレーデッド)厚さ:1
 〔μm〕 ■ 活性層3について GaAs膜の厚さ:80 〔人〕 AlGaAs膜の厚さ=120(人〕 GaAs膜数=5 AIGaAs膜数:4 ■ クラッド層4について X値:Q、45〜0.2 (表面に向かいX値が小となるグレーデッド)厚さ:1
 〔μm〕 ここで最も特徴的であるのは、クラッド層2及びクラッ
ド層4に於けるX値、即ち、Alの組成が活性層3に向
かって大きくなるようグレーアンドになっていることで
ある。
第2図参照 (2)通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依り、ストライプ状のフォト・レジスト膜9をマスク
として、クラッド層4、活性層3、クラッド層2のメサ
・エツチングを行う。
第3図参照 (3)電子ビーム加熱蒸着法を適用することに依り、厚
さ約500〔人〕程度のSi膜10を形成する。
(4)通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依り、5i)lllOのパターニングを行い、n型化
する必要がある部分の上にあるものを残し、他を除去す
る。
(5)化学気相堆積(chemical  vap。
ur  deposition:CVD)法を適用する
ことに依り、厚さ約4000 (人)程度のS i O
2膜11を形成する。
(6)  ウェハをAsと共にアンプル中に封入し、高
温、例えば850(’c)の温度で熱処理を行ってSi
拡散領域12を形成する。
この場合に於けるSiの濃度は、最終的に約2 X 1
018(cm−3)程度となるようにする。
図から明らかなように、Si拡散領域12は、クラッド
層2及びクラッド層4に於けるX値が活性層3に向かっ
て大きくなるグレーデッドになっていることから、活性
層3の部分で最も横拡がりが太き(なり、従って、次の
工程で形成されるZn拡散領域13とで画成されるスト
ライプ部分は活性層3のところが最も狭くなる。
因に、X値が大きいとSi及びZnの拡散定数は大きく
なる。
(7)p型化する必要がある部分を覆っている5i02
膜11を除去してから、気相拡散法を適用することに依
り、Znの拡散を行い、Zn拡散領域13を形成する。
この場合に於けるZnの濃度は、最終的に約2 X 1
0” (CJI−’)程度となるようにする。
図に見られるように、Zn拡散領域13は、Si拡散領
域12と同様に、活性層3の部分で最も横拡がりが大き
くなっている。
第5図参照 (7)  フン酸系エツチング液中に浸漬し、5io2
膜11を除去してから、反応性イオン・エツチング(r
eact ive  ion  etching:RI
E)法にてSi膜10を除去する。
(8)通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセス及び蒸着法などを利用するリフト・オフ法
を適用することに依り、n側電極14及びp側電極15
を形成する。
この場合、n側電極14としてはA u G e /A
uを、そして、p側電極15としてはAu/Z n /
 A uをそれぞれ用いるから、リフト・オフ法の適用
は2回に分けて行う必要がある。
(8)窒素雰囲気中にて温度45o〔℃〕、時間3〔分
〕の合金化熱処理を行って完成させる。
このようにして完成された実施例では、クラッド層2及
びクラッド層3に於けるAl組成が図に見られるような
分布になっていることがら、Si拡散領域12及びZn
拡散領域13のエツジは、第4図及び第5図に見られる
ように、活性層3の部分で最も拡がった状態に形成され
、従って、活性領域の幅は狭くなっている。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体発光装置の製造方法では、AlGa
Asからなり且つAl組成が活性層側に向かって大きく
なるようグレーデッドになっているクラッド層を形成し
、そのクラッド層上にGaAs膜とAlGaAs膜との
多重量子井戸で構成される活性層を形成し、その活性層
上にAlGaAsからなり且つAl組成が活性層側に向
かって太き(なるようグレーデッドになっているクラッ
ド層を形成し、前記活性層及びそれを挟む前記各クラッ
ド層に於ける一方の側面からはZnを、また、他方の側
面からはSiを導入して該活性層を選択的に無秩序化す
るようにしている。
このような手段を採ることに依って得られた半導体発光
装置に於いては、Zn及びSiを拡散することで画成さ
れたストライブ部分を活性層のところで最も狭くなるよ
うに絞ることが可能であるから良好な単−横モード発振
を行わせることができ、また、クラッド層に存在するZ
n拡散領域とSi拡散領域との間隔は、何れの個所に於
いても活性層に於けるそれ等の間隔に比較すると広くな
っているから、電流は全て活性層を流れるようになり、
クラッド層にリーク電流が流れる欠点は解消される。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける半導体発光装置の要部切断正面図、第6図
は従来例の要部切断正面図をそれぞれ表している。 図に於いて、1はn+型GaAs基板、2はn型AlG
aAsクラッド層、3はGaAs膜及びAjIC;aA
s膜を積層して構成されたMQW活性層、4はp型Aj
!GaAsクラッド層、9はフォト・レジスト膜、lO
はSi膜、11は5io2膜、12はSi拡散領域、1
3はZn拡散領域、14はn側電極、15はp側電極を
それぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 AlGaAsからなり且つAl組成が活性層側に向かっ
    て大きくなるようグレーデッドになっているクラッド層
    を形成する工程と、 次いで、GaAs膜及びAlGaAs膜からなる多重量
    子井戸で構成される活性層を形成する工程と、 次いで、該活性層上にAlGaAsからなり且つAl組
    成が活性層側に向かって大きくなるようグレーデッドに
    なっているクラッド層を形成する工程と、 その後、前記活性層及びそれを挟む前記各クラッド層に
    於ける一方の側面からZnを導入して該活性層を選択的
    に無秩序化し、また、同じく他方の側面からSiを導入
    して該活性層を選択的に無秩序化する工程と が含まれてなることを特徴とする半導体発光装置の製造
    方法。
JP29998986A 1986-12-18 1986-12-18 半導体発光装置の製造方法 Pending JPS63153877A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04159789A (ja) * 1990-10-23 1992-06-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法
JPH04261081A (ja) * 1991-01-25 1992-09-17 Mitsubishi Electric Corp 多波長半導体レ−ザアレイおよびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04159789A (ja) * 1990-10-23 1992-06-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法
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