JPS6386594A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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- JPS6386594A JPS6386594A JP61231852A JP23185286A JPS6386594A JP S6386594 A JPS6386594 A JP S6386594A JP 61231852 A JP61231852 A JP 61231852A JP 23185286 A JP23185286 A JP 23185286A JP S6386594 A JPS6386594 A JP S6386594A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の1“1的]
(産業上の利用分野)
本発明は、屈折率導波型のキ1(導体レーザ或いはダブ
ルヘテロ接合型の発光ダイオード等の半導体発光素子に
係わり、特に活性層の周囲をそれよりも禁制帯幅の大き
い半導体層で囲まれた半導体発光素子及びその製造方法
に関する。
ルヘテロ接合型の発光ダイオード等の半導体発光素子に
係わり、特に活性層の周囲をそれよりも禁制帯幅の大き
い半導体層で囲まれた半導体発光素子及びその製造方法
に関する。
(従来の技術)
近年、ダブルヘテロ構造を用いた各種の半導体発光素子
が開発されているが、この種の半導体発光素子では次の
■〜■の条件を満たすことが重要となる。
が開発されているが、この種の半導体発光素子では次の
■〜■の条件を満たすことが重要となる。
■ 発光効率を」二げるために、極めて小さい値に制御
された発光領域のみ効率的に電流を狭窄集中させること
。
された発光領域のみ効率的に電流を狭窄集中させること
。
■ コンタクト抵抗を小さくするために、電極を広い領
域に亙って形成すること。
域に亙って形成すること。
■ 光通信用の発光素子のように高速変調を行うことを
要求される場合は、その接合容量を小さくするため、p
−n接合の形成されている部分の面積を極力小さくする
こと。
要求される場合は、その接合容量を小さくするため、p
−n接合の形成されている部分の面積を極力小さくする
こと。
光通信用の半導体発光素子の中で上記3つの条件を比較
的満足している例として、マス・トランスポート法(M
T法)を利用したメサ・レーザがあり、GaInAsP
/lnP系の半導体レーザに応用されている(例えば、
Y、HirayaIIla at at。
的満足している例として、マス・トランスポート法(M
T法)を利用したメサ・レーザがあり、GaInAsP
/lnP系の半導体レーザに応用されている(例えば、
Y、HirayaIIla at at。
Low Temperature and rapid
mass transporticchnjquc
ror GaInAsP/lnP DFB 1aser
s、 In5t。
mass transporticchnjquc
ror GaInAsP/lnP DFB 1aser
s、 In5t。
Phys、 Conf、Sar、 No、79: C1
+apt 3 Paper presented a
t Int、 Symp、 GaAs and
Re1ated CompoundsKarul
zava、 Japan、 1985 p、I75.1
g[i ) o この半導体レーザをMTレーザと呼
び、以下図面を参照しながら製造方法と特徴を説明する
。
+apt 3 Paper presented a
t Int、 Symp、 GaAs and
Re1ated CompoundsKarul
zava、 Japan、 1985 p、I75.1
g[i ) o この半導体レーザをMTレーザと呼
び、以下図面を参照しながら製造方法と特徴を説明する
。
第3図は従来のMTレーザの製造II−程を示す断面図
である。まず、第3図(a)に示す如く、n型の(10
0)InP基板30上に厚さ約3[μ〃l]のn−In
Pバッファ層3]、、 1.3[μ77Zコ帯の発光
を可能にする組成の厚さ 0,1[μm]のアンドープ
GaInAsP活性層32.厚さ 1..5[p]のp
−1nPクラッド層35及び良好なオーミックコンタク
トを可能とするための1..15[μ77Z]帯の厚さ
o、8[μ77Lコのp”−Ga I nAs Pキ
ャップ層36を順次結晶成長させる。
である。まず、第3図(a)に示す如く、n型の(10
0)InP基板30上に厚さ約3[μ〃l]のn−In
Pバッファ層3]、、 1.3[μ77Zコ帯の発光
を可能にする組成の厚さ 0,1[μm]のアンドープ
GaInAsP活性層32.厚さ 1..5[p]のp
−1nPクラッド層35及び良好なオーミックコンタク
トを可能とするための1..15[μ77Z]帯の厚さ
o、8[μ77Lコのp”−Ga I nAs Pキ
ャップ層36を順次結晶成長させる。
次いで、第3図(b)に示す如く、マスク合わせが比較
的容易なサイズである15(μ77L’1幅のメサスト
ライプ状に活性層32が露出するまでエツチングメサ3
4を形成する。このとき、p−InP層35の除去に塩
酸を用いると、その選択性により活性層32で自動的に
エツチングを止めることがnJ能である。
的容易なサイズである15(μ77L’1幅のメサスト
ライプ状に活性層32が露出するまでエツチングメサ3
4を形成する。このとき、p−InP層35の除去に塩
酸を用いると、その選択性により活性層32で自動的に
エツチングを止めることがnJ能である。
次いで、第3図(C)に示す如く、硫酸十過酸化水素水
(4:1;1)よりなるエッチャントで活性層32が約
1[μ772]の幅になるまでエツチングを行う。この
とき、InPは殆どエツチングされず、四元混晶である
GaInAsPのみがエツチングされる。キャップ層3
6もエツチングされるが、組成の違いにより活性層32
の]/3稈度しかエツチングされない。また、安定な基
本横モード発振と低い発振しきい値組流を得るためには
、活性層32の幅は11μm1前後に精密に制御しなけ
ればならない。
(4:1;1)よりなるエッチャントで活性層32が約
1[μ772]の幅になるまでエツチングを行う。この
とき、InPは殆どエツチングされず、四元混晶である
GaInAsPのみがエツチングされる。キャップ層3
6もエツチングされるが、組成の違いにより活性層32
の]/3稈度しかエツチングされない。また、安定な基
本横モード発振と低い発振しきい値組流を得るためには
、活性層32の幅は11μm1前後に精密に制御しなけ
ればならない。
次いで、第3図(d)に示す如く、構モードの光のしみ
出しと十分な機械的強度を考えて、活性層32のエツチ
ングされた深い括れの間隙をInP層で埋込んで、所謂
埋込みへテロ(BH)構造とする。MTレーザでは、こ
の埋込み成長にMT法を用いる。即ち、高温(670℃
)で高いP圧を加えると括れた部分に優先的にInPが
成長する現象を利用している。なお、In(、j?3を
助剤として用いると、より低温で素早い成長が可能であ
る。
出しと十分な機械的強度を考えて、活性層32のエツチ
ングされた深い括れの間隙をInP層で埋込んで、所謂
埋込みへテロ(BH)構造とする。MTレーザでは、こ
の埋込み成長にMT法を用いる。即ち、高温(670℃
)で高いP圧を加えると括れた部分に優先的にInPが
成長する現象を利用している。なお、In(、j?3を
助剤として用いると、より低温で素早い成長が可能であ
る。
この構造上に絶縁膜として5i02膜38を堆積させ、
コンタクト部に窓を開け、その後Au−Zn37をp電
極としてリフトオフにより設け、アロイングをした後、
Au−Cr39を蒸j1する。
コンタクト部に窓を開け、その後Au−Zn37をp電
極としてリフトオフにより設け、アロイングをした後、
Au−Cr39を蒸j1する。
さらに、基板側にn電極40を形成することにより、M
Tレーザが完成することになる。
Tレーザが完成することになる。
この構造は、活性層32のGaInAsPと埋= 9−
込み部のInPとのビルト・イン・ポテンシャルの差で
電流を活性層32に集中させることが可能であり、接合
は比較的面積の小さいメサ部のみに限定されるため、接
合容量も小さく、高速応答に有利である。また、電極3
7も10[μmIL]程度の幅に形成可能である。
電流を活性層32に集中させることが可能であり、接合
は比較的面積の小さいメサ部のみに限定されるため、接
合容量も小さく、高速応答に有利である。また、電極3
7も10[μmIL]程度の幅に形成可能である。
しかしながら、この種のMTレーザにあっては活性層幅
の制御性に問題があった。即ち、第3図の例では幅15
[μm]の両端から活性層幅が1Eμm]程度になるま
で選択エツチングを施す訳であるが、ウェハ内での歩留
りは悪く、活性層幅1 [μm]を狙うとウェハ内では
メサ部の活性層が全てエツチングされることもあった。
の制御性に問題があった。即ち、第3図の例では幅15
[μm]の両端から活性層幅が1Eμm]程度になるま
で選択エツチングを施す訳であるが、ウェハ内での歩留
りは悪く、活性層幅1 [μm]を狙うとウェハ内では
メサ部の活性層が全てエツチングされることもあった。
また、この点からもメサ幅を15[μ′II1.]以上
とすることはできず、オーミック電極部の面積もマスク
合わせのマージンも考えて約10[μm]以下となり、
十分にコンタクト抵抗を下げるには限界があった。
とすることはできず、オーミック電極部の面積もマスク
合わせのマージンも考えて約10[μm]以下となり、
十分にコンタクト抵抗を下げるには限界があった。
さらに、埋込み部のInP接合の面積もメサ部の幅に規
定され、それよりも狭くすることは困難であった。
定され、それよりも狭くすることは困難であった。
= 10−
なお、MT工玉梓時間を制御することにより埋込み部の
面積を調整することも11■能であるか、その制御性は
極めて悪いものである。このため、埋込みInP接合部
の幅を横モー ドの光のしみ出しをi′lシつつ狭くシ
接合容瓜を小さくする等の最適化ができず、より高性能
化には大きな壁が(j (F Lでいた。また、埋込み
接合部のキャリア濃度は接合容量を小さくすることと、
接合部の立−1−かり電Fl:を大きく【、て電流リー
クを減らし高出力化する観点から最適化する必要かある
。しかし、現/1のM T法ではキャリアa度の制御か
行われていないため、接合部の4疫か規定できす、この
点からし設計」二大きな問題となっていた。
面積を調整することも11■能であるか、その制御性は
極めて悪いものである。このため、埋込みInP接合部
の幅を横モー ドの光のしみ出しをi′lシつつ狭くシ
接合容瓜を小さくする等の最適化ができず、より高性能
化には大きな壁が(j (F Lでいた。また、埋込み
接合部のキャリア濃度は接合容量を小さくすることと、
接合部の立−1−かり電Fl:を大きく【、て電流リー
クを減らし高出力化する観点から最適化する必要かある
。しかし、現/1のM T法ではキャリアa度の制御か
行われていないため、接合部の4疫か規定できす、この
点からし設計」二大きな問題となっていた。
(発明が解決しようとする問題点)
このように従来、活性層の幅を制御性良く設定すること
は困難であり、これか埋込み型の゛1−導体発光素子の
高性能化を妨げる大きな要因となっていた。さらに、埋
込み部の面積を小さくするとコンタクト面積が小さくな
りコンタクト抵抗か大きくなり、またコンタクト面積を
大きくすると埋込み部の面積が大きくなり接合部h1か
大きくなり、さらに活性層の幅の制御か難しいと云う問
題かあった。
は困難であり、これか埋込み型の゛1−導体発光素子の
高性能化を妨げる大きな要因となっていた。さらに、埋
込み部の面積を小さくするとコンタクト面積が小さくな
りコンタクト抵抗か大きくなり、またコンタクト面積を
大きくすると埋込み部の面積が大きくなり接合部h1か
大きくなり、さらに活性層の幅の制御か難しいと云う問
題かあった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その1−
1的とするところは、活性層の幅を制御性良く調整する
ことができ、■つ埋込み部の接合面積及びキャリア濃度
等を最適化することかでき、Flつコンタクト抵抗を小
さくすることかでき、高速亀変調が可能で高性能の半導
体発光素子を提供することにある。
1的とするところは、活性層の幅を制御性良く調整する
ことができ、■つ埋込み部の接合面積及びキャリア濃度
等を最適化することかでき、Flつコンタクト抵抗を小
さくすることかでき、高速亀変調が可能で高性能の半導
体発光素子を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記高速1文変調かi1■
能で高性能の半導体発光素子の製造方法を1!l供する
ことにある。
能で高性能の半導体発光素子の製造方法を1!l供する
ことにある。
1発明の)M成]
(問題点を解決するための手段)
本発明の骨子は、活性層の幅を規定するために、従来の
横方向からのエツチングの代りに、レジスト及びマスク
合わせ工程を用いることにある。
横方向からのエツチングの代りに、レジスト及びマスク
合わせ工程を用いることにある。
具体的には、活性層1.に薄い保、tψ層を介在してい
るだけの段階で、活性層を所望の幅に選択エッチ= 1
2− ングする。或いは、活性層を形成する前段階として、半
導体層若しくは基板1に凹凸を設けておき、凹部内のみ
に活性層を形成する。また、オー ミックコンタクト部
を十分大きくしたままて埋込み部の接合面積を小さくす
るために、活性層の横り′向からのエツチングを利用し
ている。
るだけの段階で、活性層を所望の幅に選択エッチ= 1
2− ングする。或いは、活性層を形成する前段階として、半
導体層若しくは基板1に凹凸を設けておき、凹部内のみ
に活性層を形成する。また、オー ミックコンタクト部
を十分大きくしたままて埋込み部の接合面積を小さくす
るために、活性層の横り′向からのエツチングを利用し
ている。
即ち本発明は、発光に寄与する活性領域かそれよりも禁
制帯幅か大きく、Hつ1下で逆の導電型を資する2種類
の半導体層で挟まれたダブルヘテロ構造の半導体発光索
rにおいて、前記活性領域の両側近傍?’; L、、
<は周囲を前記2種類の11導体層の少なくとも一方に
より埋込み、前記2 fi[i Wiの半導体層からな
る埋込み部分の接合部を前記2種類の゛1′−導体層の
内側に形成し、−1,2接合部の外側には前記2種類の
半導体層に挟まれた絶縁領域を形成し、目つこの絶縁領
域を前記活性領域と同一・1′−面トに前記活性領域の
層厚と一致するI’ilさで形成するようにしたちので
ある。
制帯幅か大きく、Hつ1下で逆の導電型を資する2種類
の半導体層で挟まれたダブルヘテロ構造の半導体発光索
rにおいて、前記活性領域の両側近傍?’; L、、
<は周囲を前記2種類の11導体層の少なくとも一方に
より埋込み、前記2 fi[i Wiの半導体層からな
る埋込み部分の接合部を前記2種類の゛1′−導体層の
内側に形成し、−1,2接合部の外側には前記2種類の
半導体層に挟まれた絶縁領域を形成し、目つこの絶縁領
域を前記活性領域と同一・1′−面トに前記活性領域の
層厚と一致するI’ilさで形成するようにしたちので
ある。
また本発明は、1−記構造の゛l′導体発光素子の製造
Jj法において、第1導電型の第1の半導体層1゜にそ
れよりも禁制帯幅の小さい第2の半導体からなる活性領
域及びこの活性領域よりも禁制帯幅の大きい第2導電型
の第3の半導体保護層を連続して結晶成長し、次いで前
記活性領域の最終的に残す部分の両側近傍若しくは周囲
の所定の幅に亙って前記保護層及び活性領域を除去し、
次いで前記活性領域よりも大きな禁制帯幅を!する第2
導電型の第4の半導体層を全体を覆うように結晶成長し
、次いで前記活性領域の最終的に残す部分の真」−を含
み11つ前記活性領域を除去し、た部分の外側の活性領
域の一部も包含する広さをaする電極形成領域を設け、
次いで前記電極形成領域の外側を前記外側に残された活
性領域に達する深さまでエツチング除去し、しかるのち
前記活性領域のうち外側に残された部分を活性領域のみ
を選択的にエツチングするエラチャンI・により除去す
るようにした方法である。
Jj法において、第1導電型の第1の半導体層1゜にそ
れよりも禁制帯幅の小さい第2の半導体からなる活性領
域及びこの活性領域よりも禁制帯幅の大きい第2導電型
の第3の半導体保護層を連続して結晶成長し、次いで前
記活性領域の最終的に残す部分の両側近傍若しくは周囲
の所定の幅に亙って前記保護層及び活性領域を除去し、
次いで前記活性領域よりも大きな禁制帯幅を!する第2
導電型の第4の半導体層を全体を覆うように結晶成長し
、次いで前記活性領域の最終的に残す部分の真」−を含
み11つ前記活性領域を除去し、た部分の外側の活性領
域の一部も包含する広さをaする電極形成領域を設け、
次いで前記電極形成領域の外側を前記外側に残された活
性領域に達する深さまでエツチング除去し、しかるのち
前記活性領域のうち外側に残された部分を活性領域のみ
を選択的にエツチングするエラチャンI・により除去す
るようにした方法である。
さらに、本発明に係わる他の製造方法と1.て、第1導
電型の第1の半導体層或いは半導体基板に所定の幅と所
定の高さのメサストライプを所定の間隔で平行に2本形
成し、次いでこの半導体よりも禁制帯幅の小さい第2の
半導体からなる活性領域をメサストライプ上を除いて結
晶成長し、さらに前記活性領域よりも禁制帯幅の大きい
第2導電型の第3の半導体層を全体を覆うように結晶成
長し、次いで前記メサストライプ2本の真上及びその外
側を含む広さを有する電極形成領域を設け、次いで前記
電極形成領域の外側を前記メサストライプの外側の前記
活性領域に達する深さまでエツチング除去し、しかるの
ち前記活性領域のうち前記メサストライプ2本によって
挟まれた部分以外を活性領域のみ選択的にエツチングす
るエンチャントにより除去するようにした方法である。
電型の第1の半導体層或いは半導体基板に所定の幅と所
定の高さのメサストライプを所定の間隔で平行に2本形
成し、次いでこの半導体よりも禁制帯幅の小さい第2の
半導体からなる活性領域をメサストライプ上を除いて結
晶成長し、さらに前記活性領域よりも禁制帯幅の大きい
第2導電型の第3の半導体層を全体を覆うように結晶成
長し、次いで前記メサストライプ2本の真上及びその外
側を含む広さを有する電極形成領域を設け、次いで前記
電極形成領域の外側を前記メサストライプの外側の前記
活性領域に達する深さまでエツチング除去し、しかるの
ち前記活性領域のうち前記メサストライプ2本によって
挟まれた部分以外を活性領域のみ選択的にエツチングす
るエンチャントにより除去するようにした方法である。
(作用)
本発明によれば、活性領域外側の埋込み部の面積を正確
に制御でき、メサ幅により規定されるコンタクト幅は埋
込み幅より十分大きくできるため、低いコンタクト抵抗
と小さい浮遊接合部はを実現することができる。また、
埋込み接合部の面積とキャリア濃度は電流リークのパス
としてちり−り量が小さく、高出力にする観点からも最
適化がiiJ能である。
に制御でき、メサ幅により規定されるコンタクト幅は埋
込み幅より十分大きくできるため、低いコンタクト抵抗
と小さい浮遊接合部はを実現することができる。また、
埋込み接合部の面積とキャリア濃度は電流リークのパス
としてちり−り量が小さく、高出力にする観点からも最
適化がiiJ能である。
また、本発明によれば、マスク合わせによって活性領域
及び埋込み部の幅を精密に規定できるため、ウェハ面内
での歩留りも極めて良好なものとすることができる。さ
らに、外側の活性領域の除去は埋込み部が横方向のエツ
チング阻止領域となるため、モニタしながら神経を使っ
て制御する必要もなく、十分な余裕を持って所望の構造
が実現できるものであり、極めて量産性に富むものであ
る。また、マス中トランスポート法のように狭い間隙に
結晶成長を行うのではなく、比較的小さくて緩やかな段
差と平坦な面よりなる結晶上に成長を行うため、界面で
の成長のムラ及び成長中のストレスも少なく、デバイス
の信頼性をも向上させることができる。
及び埋込み部の幅を精密に規定できるため、ウェハ面内
での歩留りも極めて良好なものとすることができる。さ
らに、外側の活性領域の除去は埋込み部が横方向のエツ
チング阻止領域となるため、モニタしながら神経を使っ
て制御する必要もなく、十分な余裕を持って所望の構造
が実現できるものであり、極めて量産性に富むものであ
る。また、マス中トランスポート法のように狭い間隙に
結晶成長を行うのではなく、比較的小さくて緩やかな段
差と平坦な面よりなる結晶上に成長を行うため、界面で
の成長のムラ及び成長中のストレスも少なく、デバイス
の信頼性をも向上させることができる。
(実施例)
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図(a)〜(Q)は本発明の一実施例に係わるGa
InAsP/InP系1く導体レーザの製造工程を示す
断面図である。まず、第1図(a)に示す如く、n型(
100)InP基板10上に厚さ約3[μ71′L]の
n−1nPバ・ソファ層(第1の1(64体層)11,
1.3[μm]帯の発光を可能とするための厚さ 0.
1[μm]のアンドープGaInAsP活性層(第2の
半導体層)12及び厚さ 0.2Eμm]のp−1nP
活性層保護層(第3の半導体層)13を上記順に結晶成
長する。
InAsP/InP系1く導体レーザの製造工程を示す
断面図である。まず、第1図(a)に示す如く、n型(
100)InP基板10上に厚さ約3[μ71′L]の
n−1nPバ・ソファ層(第1の1(64体層)11,
1.3[μm]帯の発光を可能とするための厚さ 0.
1[μm]のアンドープGaInAsP活性層(第2の
半導体層)12及び厚さ 0.2Eμm]のp−1nP
活性層保護層(第3の半導体層)13を上記順に結晶成
長する。
次いで、第1図(b)に示す如く、最終的に残す活性層
12の幅が1 [μml、埋込み用の溝部14の幅が活
性層12の両脇に2[μ7?l]ずっとなるように、チ
ャネルエツチングを行った。ここで、活性層12の幅は
安定な基本横モード発振が十分可能であるように選んだ
。また、埋込み部の幅は横モードの光のしみ出しが十分
行えることと、接合容量を小さくできるように最適化し
ている。
12の幅が1 [μml、埋込み用の溝部14の幅が活
性層12の両脇に2[μ7?l]ずっとなるように、チ
ャネルエツチングを行った。ここで、活性層12の幅は
安定な基本横モード発振が十分可能であるように選んだ
。また、埋込み部の幅は横モードの光のしみ出しが十分
行えることと、接合容量を小さくできるように最適化し
ている。
さらに、メサ部の括れ部分が合計5[μ771] もあ
ると、p側アップのマウントであれば機械的強度も十分
である。
ると、p側アップのマウントであれば機械的強度も十分
である。
次いで、第1図(c)に示す如く、全面に厚さ1.5[
、czmlのp−InPクラッド層(第4の半導体層)
15及び厚さ 0.8[μ、m]のp”GaInAsP
キャップ層16を成長層成6た。なお、本実施例では、
結晶成長に液相エピタキシャル成長(L P E)成長
法を用いており、最終的なキャップ層16の表面は平坦
化されている。
、czmlのp−InPクラッド層(第4の半導体層)
15及び厚さ 0.8[μ、m]のp”GaInAsP
キャップ層16を成長層成6た。なお、本実施例では、
結晶成長に液相エピタキシャル成長(L P E)成長
法を用いており、最終的なキャップ層16の表面は平坦
化されている。
次いで、第1図(d)に示す如く、発光に寄与する活性
層12の上に約25[μrnコ幅のストライプ状にAu
−Zn電極17をリフトオフ法によって形成した。続い
て、この電極17をアロイングした後、電極17をマス
クとして両側の活性層12が露出するまでエツチングを
行った。p−InP層15の除去の際にHC)を用いれ
ば、その選択性によって活性層12で正確にエツチング
が停止されることは前述の通りである。その後、硫酸十
過酸化水素士水(4:1.:1)溶液で、外側の活性層
12のみを選択的に除去した。このエッチャントは、I
nPには作用しない。従って、エツチングの横方向の進
行は自動的にInP埋込み部で停止1され、極めて再現
性良く所望のメサ形状を得ることが可能であった。なお
、この場合、PEGaInAsPキャップ層16は、l
:モ性層に比し19く、また組成比が異なるのでエツチ
ングは極めて少ない。
層12の上に約25[μrnコ幅のストライプ状にAu
−Zn電極17をリフトオフ法によって形成した。続い
て、この電極17をアロイングした後、電極17をマス
クとして両側の活性層12が露出するまでエツチングを
行った。p−InP層15の除去の際にHC)を用いれ
ば、その選択性によって活性層12で正確にエツチング
が停止されることは前述の通りである。その後、硫酸十
過酸化水素士水(4:1.:1)溶液で、外側の活性層
12のみを選択的に除去した。このエッチャントは、I
nPには作用しない。従って、エツチングの横方向の進
行は自動的にInP埋込み部で停止1され、極めて再現
性良く所望のメサ形状を得ることが可能であった。なお
、この場合、PEGaInAsPキャップ層16は、l
:モ性層に比し19く、また組成比が異なるのでエツチ
ングは極めて少ない。
次いで、第1図(e)に示す如く、絶縁膜として510
2膜18を堆積させた後、メサ頂部に窓を開けた後に、
Au−Cr電極19を全面に蒸イコ、シた。また、基板
lO側は約100[μm]厚になるまで研磨したあと、
n側電極としてAu−Ge電極20を形成する。これに
より、埋込み型の半導体レーザか完成することになる。
2膜18を堆積させた後、メサ頂部に窓を開けた後に、
Au−Cr電極19を全面に蒸イコ、シた。また、基板
lO側は約100[μm]厚になるまで研磨したあと、
n側電極としてAu−Ge電極20を形成する。これに
より、埋込み型の半導体レーザか完成することになる。
かくして形成された半導体レーザは、活性層12の幅及
び埋込み部の幅を設計通りの・1法で再現性良く規定す
ることかできる。さらに、電極の幅は25[μrnコ
と十分に広い面積に亙ってオーミックコンタクトがとれ
、コンタクト抵抗を十分に小さくすることか可能である
。従って、活性層幅及び埋込み部幅の最適化をはかるこ
とができ、素子特性の向」−をはかることかできる。ま
た、活性層の幅を1L確に規定できることから、素子製
造歩留りの向1をはかることも可能である。さらに、埋
込み部の幅を狭くできるので、浮遊容はを小さくするこ
とかでき、応答特性を良くし高速変調可能とすることが
できる。また、MT法と異なり狭い間隙部への無理な結
晶成長を避け、プレーナに近い状態で結晶成長をlii
えるので、ストレスもなくし信頼性向−トをはかり得る
−9の利点かある。
び埋込み部の幅を設計通りの・1法で再現性良く規定す
ることかできる。さらに、電極の幅は25[μrnコ
と十分に広い面積に亙ってオーミックコンタクトがとれ
、コンタクト抵抗を十分に小さくすることか可能である
。従って、活性層幅及び埋込み部幅の最適化をはかるこ
とができ、素子特性の向」−をはかることかできる。ま
た、活性層の幅を1L確に規定できることから、素子製
造歩留りの向1をはかることも可能である。さらに、埋
込み部の幅を狭くできるので、浮遊容はを小さくするこ
とかでき、応答特性を良くし高速変調可能とすることが
できる。また、MT法と異なり狭い間隙部への無理な結
晶成長を避け、プレーナに近い状態で結晶成長をlii
えるので、ストレスもなくし信頼性向−トをはかり得る
−9の利点かある。
第2図 (a)〜(r)は本発明の他の実施例を説明す
るだめの上程断面図である。なお、第1図と同一部分に
は同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
るだめの上程断面図である。なお、第1図と同一部分に
は同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、活性層
をエツチングする代りに、基板上1−の凹凸を利用して
活性層の幅を規定することにある。即ち本実施例では、
まず、第2図(a)に示す如く、n型1nP括板10上
に、幅2 [μmコ、高さ1[μm]のメサ24を間隔
1 [μm]で2不平行に形成する。その後、第2図(
1))に示す如く、厚さ0.5[μm]のn −I n
Pバッファ層11及び厚さ 0.1[μm]のGaI
nAsP活性層]2を、メサ−に部には成長しないよう
に結晶成長する。この状態で、2本のメサ24間にその
間隔で111確に規定された活性層12か形成されるこ
とになる。
をエツチングする代りに、基板上1−の凹凸を利用して
活性層の幅を規定することにある。即ち本実施例では、
まず、第2図(a)に示す如く、n型1nP括板10上
に、幅2 [μmコ、高さ1[μm]のメサ24を間隔
1 [μm]で2不平行に形成する。その後、第2図(
1))に示す如く、厚さ0.5[μm]のn −I n
Pバッファ層11及び厚さ 0.1[μm]のGaI
nAsP活性層]2を、メサ−に部には成長しないよう
に結晶成長する。この状態で、2本のメサ24間にその
間隔で111確に規定された活性層12か形成されるこ
とになる。
次いて、第2図(C)に示す如く全面に厚さ 1.5E
u 77Z]のp−InPクラッド層(第3の゛11導
体層)25及び厚さ 0.8 rtt 771]のp”
−GalnAsPキャップ層16を結晶成長する。その
後、第2図(d)に示す如く、発光に寄与する活性層1
2を含むように、約35[μm7′L]幅てメサを形成
する。さらに、第2図(C)に示す如く先の実施例と同
様に、外側の活性層12のみを硫酸十過酸化水素水十水
の溶液で選択的にエツチング除去する。
u 77Z]のp−InPクラッド層(第3の゛11導
体層)25及び厚さ 0.8 rtt 771]のp”
−GalnAsPキャップ層16を結晶成長する。その
後、第2図(d)に示す如く、発光に寄与する活性層1
2を含むように、約35[μm7′L]幅てメサを形成
する。さらに、第2図(C)に示す如く先の実施例と同
様に、外側の活性層12のみを硫酸十過酸化水素水十水
の溶液で選択的にエツチング除去する。
次いで、第2図(r)に示す如く、メサ頂部に約25[
μm]幅のAu−Zn電極17を熱管、リフトオフによ
って形成し、全面にAu−Cr電極]9を蒸着する。そ
して、基板側を約100[μm]厚さになるまで研磨し
た後、n側電極としてA Ll−Ge電極20を形成す
ることによって、埋込み型レーザか完成することになる
。
μm]幅のAu−Zn電極17を熱管、リフトオフによ
って形成し、全面にAu−Cr電極]9を蒸着する。そ
して、基板側を約100[μm]厚さになるまで研磨し
た後、n側電極としてA Ll−Ge電極20を形成す
ることによって、埋込み型レーザか完成することになる
。
かくして形成されたレーザは、活性層幅及び埋込み部幅
を設計寸法通りに制御でき、しかもコンタクト部の面積
を十分広くとることかできる。従って、先の実施例と同
様の効果が得られる。
を設計寸法通りに制御でき、しかもコンタクト部の面積
を十分広くとることかできる。従って、先の実施例と同
様の効果が得られる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記活性領域は必ずしも活性層のみで形
成されたものに限らず、GaInAsP活性層とその上
下の少なくとも一方に形成されたGaInAsP活性層
とは異なる組成のGaInAsP導波層とからなるもの
であってもよい。さらに、材料はGaInAsP/In
P系に限るものではなく、A、77GaAs/GaAs
系等、他の半導体材料に適用することも可能である。
ない。例えば、前記活性領域は必ずしも活性層のみで形
成されたものに限らず、GaInAsP活性層とその上
下の少なくとも一方に形成されたGaInAsP活性層
とは異なる組成のGaInAsP導波層とからなるもの
であってもよい。さらに、材料はGaInAsP/In
P系に限るものではなく、A、77GaAs/GaAs
系等、他の半導体材料に適用することも可能である。
また、埋込み型の半導体レーザに限るものではなく、面
発光型LEDに適用することも可能である。
発光型LEDに適用することも可能である。
この場合、小さい発光径と広いコンタクト径を得ること
が可能であり、大幅な性能向−Lが期待できる。その他
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。
が可能であり、大幅な性能向−Lが期待できる。その他
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。
[発明の効果]
L’、J l−詳述したように本発明によれば、l、−
性領域の周囲の溝?τしくは凸部をマスク合わせて「F
確に規定することと、広いメサを形成した後に外側の活
性層の残りを選択的にエツチング除去することにより、
広いコンタクト幅と狭く精密に規定された埋込み部を自
己整合的に構成することか可能となる。このため、安定
な基本横モード発振、少ない電流のリーク、低い抵抗と
小さい接合容はを持つ高速皮調、高効率、高量力、低し
5きい値動作の口■能な半導体レーザを再現性良く製造
することかできる。また、横モード特性等のレーザ特釘
の観点を除けば面発光型LEDにも応用でき、一般に低
抵抗、高い電流集中度を実現した発光素子の製造が容易
になる。
性領域の周囲の溝?τしくは凸部をマスク合わせて「F
確に規定することと、広いメサを形成した後に外側の活
性層の残りを選択的にエツチング除去することにより、
広いコンタクト幅と狭く精密に規定された埋込み部を自
己整合的に構成することか可能となる。このため、安定
な基本横モード発振、少ない電流のリーク、低い抵抗と
小さい接合容はを持つ高速皮調、高効率、高量力、低し
5きい値動作の口■能な半導体レーザを再現性良く製造
することかできる。また、横モード特性等のレーザ特釘
の観点を除けば面発光型LEDにも応用でき、一般に低
抵抗、高い電流集中度を実現した発光素子の製造が容易
になる。
第1図 (a)〜(e)は本発明の一実施例に係わる半
導体レーザ製造工程を示す断面図、第2図(a)〜(「
)は本発明の他の実施例を説明するための上程断面図、
第3図(a)〜(d)は従来の半導体レーザ製造工程を
示す断面図である。 10 ・n −I n P基板、11.−= n −1
n Pバッファ層(第1の!1′、導体層) 、12−
Ga InAsP活性層(第2の半導体層)、13・・
・p−■nP保護層(第3の半導体層)、14・・凹部
、15・・・p −1n Pクラッド層(第4の半導体
層)、16・・・I)” −Ga InAsPコンタク
ト層、17・・・AuZn電極、18−8i02膜(絶
縁領域)、19 ・・A u −Cr電極、20 ・=
A u−G e電極、24・・・メサ部、25・・・
p−1nPクラッド層(第3の゛;′導体層)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第3@
導体レーザ製造工程を示す断面図、第2図(a)〜(「
)は本発明の他の実施例を説明するための上程断面図、
第3図(a)〜(d)は従来の半導体レーザ製造工程を
示す断面図である。 10 ・n −I n P基板、11.−= n −1
n Pバッファ層(第1の!1′、導体層) 、12−
Ga InAsP活性層(第2の半導体層)、13・・
・p−■nP保護層(第3の半導体層)、14・・凹部
、15・・・p −1n Pクラッド層(第4の半導体
層)、16・・・I)” −Ga InAsPコンタク
ト層、17・・・AuZn電極、18−8i02膜(絶
縁領域)、19 ・・A u −Cr電極、20 ・=
A u−G e電極、24・・・メサ部、25・・・
p−1nPクラッド層(第3の゛;′導体層)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第3@
Claims (14)
- (1)発光に寄与する活性領域がそれよりも禁制帯幅が
大きく、且つ上下で逆の導電型を有する2種類の半導体
層で挟まれたダブルヘテロ構造の半導体発光素子におい
て、前記活性領域の両側近傍若しくは周囲が前記2種類
の半導体層の少なくとも一方により埋込まれ、この埋込
まれた半導体層からなる埋込み部分の両側近傍若しくは
周囲に前記2種類の半導体層に挟まれた絶縁領域が形成
されていることを特徴とする半導体発光素子。 - (2)前記活性領域はInP基板上に格子整合されたG
aInAsP四元混晶からなり、これよりも禁制帯幅の
大きい2種類の半導体層はInP結晶からなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体発光素子。 - (3)前記活性領域は、InP基板上に格子整合された
GaInAsP活性層と、その上下の少なくとも一方に
形成されたGaInAsP活性層とは異なる組成のGa
InAsP導波層とからなるものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項又は第2項記載の半導体発光素
子。 - (4)前記活性領域の両側近傍若しくは周囲、及び前記
埋込み部分の両側近傍若しくは周囲は、前記2種類の半
導体層の積層方向と直交する方向に位置していることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体発光素子
。 - (5)第1導電型の第1の半導体層上にそれよりも禁制
帯幅の小さい第2の半導体からなる活性領域を形成する
工程と、前記活性領域の最終的に残す部分の両側近傍若
しくは周囲において所定の幅に亙って前記保護層及び活
性領域を除去する工程と、前記活性領域よりも大きな禁
制帯幅を有する第2導電型の第3の半導体層を全体を覆
うように結晶成長する工程と、前記活性領域の最終的に
残す部分の真上を含み且つ前記活性領域を除去した部分
の外側の活性領域の一部も包含する領域を残す如く前記
活性領域に達する深さまでエッチング除去する工程と、
前記活性領域のうち外側に残された部分を活性領域のみ
を選択的にエッチングするエッチャントにより除去する
工程とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。 - (6)前記活性領域を形成した後、この活性領域よりも
禁制体幅の大きい第2導電型の半導体保護層を連続して
結晶成長することを特徴とする特許請求の範囲第5項記
載の半導体発光素子の製造方法。 - (7)前記活性領域の最終的に残す部分の真上を含み且
つ前記活性領域を除去した部分の外側の活性領域の一部
も包含する領域に、電極を形成することを特徴とする特
許請求の範囲第5項記載の半導体発光素子の製造方法。 - (8)前記活性領域はInP基板上に格子整合されたG
aInAsP四元混晶であり、これよりも禁制帯幅の大
きい半導体層はInP結晶であることを特徴とする特許
請求の範囲第5項記載の半導体発光素子の製造方法。 - (9)前記活性領域は、InP基板上に格子整合された
GaInAsP活性層と、その上下の少なくも一方に形
成されたGaInAsP活性層とは異なる組成のGaI
nAsP導波層とからなるものであることを特徴とする
特許請求の範囲第5項又は第8項記載の半導体発光素子
の製造方法。 - (10)前記第4の半導体層上に、オーミック性を良く
するためにGaInAsPオーミックコンタクト層を形
成したことを特徴とする特許請求の範囲第8項又は第9
項記載の半導体発光素子の製造方法。 - (11)第1導電型の第1の半導体層或いは半導体基板
に所定の幅と所定の高さのメサストライプを所定の間隔
で平行に2本形成する工程と、この半導体よりも禁制帯
幅の小さい第2の半導体からなる活性領域をメサストラ
イプ上を除いて結晶成長し、さらに前記活性領域よりも
禁制帯幅の大きい第2導電型の第3の半導体層を全体を
覆うように結晶成長する工程と、前記メサストライプ2
本の真上及びその外側を含む広さを有する電極形成領域
を設ける工程と、前記電極形成領域の外側を前記メサス
トライプの外側の前記活性領域に達する深さまでエッチ
ング除去する工程と、前記活性領域のうち前記メサスト
ライプ2本によって挟まれた部分以外を活性領域のみ選
択的にエッチングするエッチャントにより除去する工程
とを含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - (12)前記活性領域はInP基板上に格子整合された
GaInAsP四元混晶であり、これよりも禁制帯幅の
大きい半導体層はInP結晶であることを特徴とする特
許請求の範囲第11項記載の半導体発光素子の製造方法
。 - (13)前記活性領域は、InP基板上に格子整合され
たGaInAsP活性層と、その上下の少なくとも一方
に形成されたGaInAsP活性層とは異なる組成のG
aInAsP導波層とからなるものであることを特徴と
する特許請求の範囲第11項又は第12項記載の半導体
発光素子の製造方法。 - (14)前記第3の半導体層上に、オーミック性を良く
するためにGaInAsPオーミックコンタクト層を形
成したことを特徴とする特許請求の範囲第12項又は第
13項記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23185286A JPH07105556B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 半導体発光素子の製造方法 |
US07/095,114 US4870468A (en) | 1986-09-12 | 1987-09-11 | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same |
EP87308096A EP0260909B1 (en) | 1986-09-12 | 1987-09-14 | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same |
DE8787308096T DE3782704T2 (de) | 1986-09-12 | 1987-09-14 | Licht emittierende halbleitervorrichtung und verfahren zu deren herstellung. |
US07/382,345 US4958202A (en) | 1986-09-12 | 1989-07-20 | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23185286A JPH07105556B2 (ja) | 1986-09-30 | 1986-09-30 | 半導体発光素子の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP516595A Division JP2554852B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6386594A true JPS6386594A (ja) | 1988-04-16 |
JPH07105556B2 JPH07105556B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16930023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23185286A Expired - Lifetime JPH07105556B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-30 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07105556B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5882585A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
JPS61150393A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-09 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
JPS61210689A (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-18 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザの構造及び製造方法 |
-
1986
- 1986-09-30 JP JP23185286A patent/JPH07105556B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5882585A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
JPS61150393A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-09 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
JPS61210689A (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-18 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザの構造及び製造方法 |
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JPH07105556B2 (ja) | 1995-11-13 |
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