JPH02298090A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JPH02298090A JPH02298090A JP1118985A JP11898589A JPH02298090A JP H02298090 A JPH02298090 A JP H02298090A JP 1118985 A JP1118985 A JP 1118985A JP 11898589 A JP11898589 A JP 11898589A JP H02298090 A JPH02298090 A JP H02298090A
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- cladding layer
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- light emitting
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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】
産業上の利用分野
本発明は、半導体発光素子と、その製造方法に関するも
のである。特に、AlGa1nP系半導体を材料とした
可視光半導体発光素子とその製造方法に関するものであ
る。
のである。特に、AlGa1nP系半導体を材料とした
可視光半導体発光素子とその製造方法に関するものであ
る。
従来の技術
近年、GaAs基板上に有機金属を用いた化学気相成長
方法により形成された可視光半導体発光素子が、プラス
チックファイバーを用いた光通信システム、光ディスク
等の光源として注目されている。
方法により形成された可視光半導体発光素子が、プラス
チックファイバーを用いた光通信システム、光ディスク
等の光源として注目されている。
可視光半導体発光素子は、活性層にGa1nP1 又
は、(ム1xGa+−x)*、sln@、5P(Ocx
cf)を用いクラッド層として(AlvGa+−y)s
、s Ina、5P(x(y:at)が用いられている
。Ga1nPを活性層として用いた素子構造及びその製
法について第3図に示す。 [アプライドφフィジクス
会しターズ(App 1.Phys 、Lett 、
)Vo l 、43 、pp 。
は、(ム1xGa+−x)*、sln@、5P(Ocx
cf)を用いクラッド層として(AlvGa+−y)s
、s Ina、5P(x(y:at)が用いられている
。Ga1nPを活性層として用いた素子構造及びその製
法について第3図に示す。 [アプライドφフィジクス
会しターズ(App 1.Phys 、Lett 、
)Vo l 、43 、pp 。
987〜989(1983)]このリッジ埋め込み型の
レーザは、n−GaAs半導体基板上(11)に、n−
qBA3burrer’層(12)、厚さfμnのn−
AlGa1nPクラッド層(13)、GaInP活性層
(14)、厚さ0.7μmのP−AIGalnPクラッ
ド層(15)を順次形成したのち、5tol(llli
)をマスクに選択エツチングにより、P−AIGaln
Pクラッド層(15)の途中までエツチングし、凸状の
ストライプを形成し、次いで、S10*(18)を選択
成長用マスクとして減圧MOVPE法を用いた選択成長
により、5101IC1B)マスクのある領域を除きn
−GaAs電流狭窄層(17)で埋め込む。次に810
2マスク1Bを除去後、p−caAsコンタクト層(1
8)を減圧MOVPE法により形成しP型電極(19)
、n型電極(20)を形成して作製される。
レーザは、n−GaAs半導体基板上(11)に、n−
qBA3burrer’層(12)、厚さfμnのn−
AlGa1nPクラッド層(13)、GaInP活性層
(14)、厚さ0.7μmのP−AIGalnPクラッ
ド層(15)を順次形成したのち、5tol(llli
)をマスクに選択エツチングにより、P−AIGaln
Pクラッド層(15)の途中までエツチングし、凸状の
ストライプを形成し、次いで、S10*(18)を選択
成長用マスクとして減圧MOVPE法を用いた選択成長
により、5101IC1B)マスクのある領域を除きn
−GaAs電流狭窄層(17)で埋め込む。次に810
2マスク1Bを除去後、p−caAsコンタクト層(1
8)を減圧MOVPE法により形成しP型電極(19)
、n型電極(20)を形成して作製される。
発明が解決しようとする課題
前記の従来の例によるA IGa InP系の半導体発
光素子の構造において、電流Iは、lμsのn−AlG
a1nPクラッド層(13)、0.7μmのP−AIG
alnPクラッド層(t5)を流れる。AlGa[nP
四元混晶は材料特有の性質から比抵抗が高(、特にP−
AIGalnP層を低抵抗化することはかなり困難であ
る。例えば、ZをドープしたP−(AlxGa+−x
)11.s In11.sPにおいては、χ=0.5の
ときに比抵抗が0.5Ω*cm程度、χ=0.7のとき
には比抵抗が数Ω拳Cmはどになり、AIの組成χを上
げると比抵抗が上昇するためにχを上げることができな
い。また、AlGa1nPの熱抵抗も高いため、P−A
IGa!nPクラッド層(15)中での発熱に対し、十
分な放熱がされないために、良好な温度特性が得られず
、長寿命化が困難であるという問題点があった。本発明
は、前記の従来の問題点を解消するために成されたもの
であり、その目的とするところは、AlGa1nP系の
可視光半導体発光素子において、AlGa1nPクラッ
ド層中での発熱を減少させ、良好な特性を何する半導体
発光素子、及びその製造方法を提供するものである。
光素子の構造において、電流Iは、lμsのn−AlG
a1nPクラッド層(13)、0.7μmのP−AIG
alnPクラッド層(t5)を流れる。AlGa[nP
四元混晶は材料特有の性質から比抵抗が高(、特にP−
AIGalnP層を低抵抗化することはかなり困難であ
る。例えば、ZをドープしたP−(AlxGa+−x
)11.s In11.sPにおいては、χ=0.5の
ときに比抵抗が0.5Ω*cm程度、χ=0.7のとき
には比抵抗が数Ω拳Cmはどになり、AIの組成χを上
げると比抵抗が上昇するためにχを上げることができな
い。また、AlGa1nPの熱抵抗も高いため、P−A
IGa!nPクラッド層(15)中での発熱に対し、十
分な放熱がされないために、良好な温度特性が得られず
、長寿命化が困難であるという問題点があった。本発明
は、前記の従来の問題点を解消するために成されたもの
であり、その目的とするところは、AlGa1nP系の
可視光半導体発光素子において、AlGa1nPクラッ
ド層中での発熱を減少させ、良好な特性を何する半導体
発光素子、及びその製造方法を提供するものである。
課題を解決するための手段
本発明は、上記課題を解決するために、半導体基板と第
1クラッド層、活性層、凸状のストライプ構造の第2ク
ラッド層からなるダブルヘテロ接合構造において、凸状
のストライプをはさんで、一方にP型部電性領域、他方
にn型導電性領域を有する構造を形成したものである。
1クラッド層、活性層、凸状のストライプ構造の第2ク
ラッド層からなるダブルヘテロ接合構造において、凸状
のストライプをはさんで、一方にP型部電性領域、他方
にn型導電性領域を有する構造を形成したものである。
また、本発明では、上記の構造を製造するための製造方
法も提供するものである。
法も提供するものである。
作用
従来の半導体発光素子では電流は、1μmのn−AlG
a [nPクラッド層、0.7μmのP−AIGaln
Pクラッド層を流れるため、低抵抗化が困難でありP−
AIGalnPクラッド層での発熱が問題となるが、本
発明では、第2クラッド層をP−AIGalnP等で形
成しても、第2クラッド層の電流通路となる部分を不純
物の導入により低抵抗化しているとともに、第2クラッ
ド層の電流通路部分として厚みの薄い部分を使用できる
ため、発熱が生じる、良好な性能の発揮が可能となる。
a [nPクラッド層、0.7μmのP−AIGaln
Pクラッド層を流れるため、低抵抗化が困難でありP−
AIGalnPクラッド層での発熱が問題となるが、本
発明では、第2クラッド層をP−AIGalnP等で形
成しても、第2クラッド層の電流通路となる部分を不純
物の導入により低抵抗化しているとともに、第2クラッ
ド層の電流通路部分として厚みの薄い部分を使用できる
ため、発熱が生じる、良好な性能の発揮が可能となる。
また、本発明の製造方法により、本発明の製造を有する
半導体発光素子を容易に作製でき墨。
半導体発光素子を容易に作製でき墨。
実施例
本発明の実施例の1つである半導体発光素子とその製造
方法を図に基づいて説明する。第1図は、本発明の一実
施例の半導体発光素子の製造の概略断面図であり、第2
図(a)〜(c)は、実施例の半導体発光素子の製造工
程を示す断面図である。まず、減圧肋−VPE法により
第2図(a)に示すようにS、1.(半絶縁性)−Ga
As基板1上に厚さ!、OμIのアンドープ(undo
ped)(AI@、tGa@、*)i、s In1.s
Pクラッド層2、厚さ0.1μsのGa1nP活性層3
、厚さ1.0μmのアンドープ(Alm、v(ia@、
3)@、aln@、sPクラッド層4を順次エピタキシ
ャル成長を行う。なお、層2としてはA I I nP
、 層4としてはGa1nPを用いてもよい。次に、
S+02Elをマスクに、熱硫酸を用いた選択エツチン
グにより、(Ala、vGa*、a)1.sln++、
5Pii4を深さ0.7μ厘選択エツチングして、凸の
ストライプ状に層4を残す。ストライプ中は7μmで行
っている。次いで、SIO!9を選択成長用マスクとし
て減圧MOvPE法を用いた選択成長により、5102
9マスクのある領域を除き、アンドープGaAs層5.
θをエピタキシャル成長する。GaAs層5,6の選択
成長は、成長温度700℃で行い、第2図(b)の構造
を形成する。次に、熱拡散もしくはイ。オン注入法によ
り、アンドープGaAs、l!!15.6にそれぞれ、
P+n領域を形成するためのドーピングを行う。P型ド
ーピングとしてはZnを用い、n型ドーピングは、Se
を用いた。熱拡散でドーピングを行うには、30分間7
00℃で熱処理を行いZn1Seをそれぞれ(Alm、
vGa@、* )s、s In@、sP層2まで拡散さ
せる。こうして、P空領域7 + n型領域8を形成し
、第2図(c)の構造を得る。また、イオン注入法でも
同様に、(AI@、rGa@、s )s、s In@、
sP層2に到達するように注入を行い、700℃でアニ
ールを行い、低抵抗の領域7,8を形成できる。最後に
P−GaAs層5上にP型電極9、n−GaAs層6上
にn型電極IOを形成し第1図の構造を形成する。上記
の構造方法を用いることにより、クラッド2,4層がノ
ンドープであるために、高品質の結晶成長が可能であり
、また、活性lI3の発光領域近傍の(A I@、7G
ai、s)i、5lns、sPクラッド層2,4は、熱
拡散、イオン注入法のいずれにおいても、ドーピングに
よる結晶性の劣化が起こらないので、半導体発光素子の
長寿命、高性能化が可能となる。本発明の素子構造によ
り、電子eはn−GaAs層日からn型になった厚さ0
.3μIのn−(Ale、tGa@、s)s、5lns
、sP層の4層部分に流れ、活性層3に注入される。一
方、正孔のは、P−GaAs層7からP型になった0、
3μmの?−(Alm、〒Gas、s )@、s In
a、sP層部分4bに流れて活性層3に注入され、すな
わち、電流は、活性領域両側の低抵抗化された領域から
注入され、層40.48も薄くかつ低抵抗化されている
ため、発熱も生じない。
方法を図に基づいて説明する。第1図は、本発明の一実
施例の半導体発光素子の製造の概略断面図であり、第2
図(a)〜(c)は、実施例の半導体発光素子の製造工
程を示す断面図である。まず、減圧肋−VPE法により
第2図(a)に示すようにS、1.(半絶縁性)−Ga
As基板1上に厚さ!、OμIのアンドープ(undo
ped)(AI@、tGa@、*)i、s In1.s
Pクラッド層2、厚さ0.1μsのGa1nP活性層3
、厚さ1.0μmのアンドープ(Alm、v(ia@、
3)@、aln@、sPクラッド層4を順次エピタキシ
ャル成長を行う。なお、層2としてはA I I nP
、 層4としてはGa1nPを用いてもよい。次に、
S+02Elをマスクに、熱硫酸を用いた選択エツチン
グにより、(Ala、vGa*、a)1.sln++、
5Pii4を深さ0.7μ厘選択エツチングして、凸の
ストライプ状に層4を残す。ストライプ中は7μmで行
っている。次いで、SIO!9を選択成長用マスクとし
て減圧MOvPE法を用いた選択成長により、5102
9マスクのある領域を除き、アンドープGaAs層5.
θをエピタキシャル成長する。GaAs層5,6の選択
成長は、成長温度700℃で行い、第2図(b)の構造
を形成する。次に、熱拡散もしくはイ。オン注入法によ
り、アンドープGaAs、l!!15.6にそれぞれ、
P+n領域を形成するためのドーピングを行う。P型ド
ーピングとしてはZnを用い、n型ドーピングは、Se
を用いた。熱拡散でドーピングを行うには、30分間7
00℃で熱処理を行いZn1Seをそれぞれ(Alm、
vGa@、* )s、s In@、sP層2まで拡散さ
せる。こうして、P空領域7 + n型領域8を形成し
、第2図(c)の構造を得る。また、イオン注入法でも
同様に、(AI@、rGa@、s )s、s In@、
sP層2に到達するように注入を行い、700℃でアニ
ールを行い、低抵抗の領域7,8を形成できる。最後に
P−GaAs層5上にP型電極9、n−GaAs層6上
にn型電極IOを形成し第1図の構造を形成する。上記
の構造方法を用いることにより、クラッド2,4層がノ
ンドープであるために、高品質の結晶成長が可能であり
、また、活性lI3の発光領域近傍の(A I@、7G
ai、s)i、5lns、sPクラッド層2,4は、熱
拡散、イオン注入法のいずれにおいても、ドーピングに
よる結晶性の劣化が起こらないので、半導体発光素子の
長寿命、高性能化が可能となる。本発明の素子構造によ
り、電子eはn−GaAs層日からn型になった厚さ0
.3μIのn−(Ale、tGa@、s)s、5lns
、sP層の4層部分に流れ、活性層3に注入される。一
方、正孔のは、P−GaAs層7からP型になった0、
3μmの?−(Alm、〒Gas、s )@、s In
a、sP層部分4bに流れて活性層3に注入され、すな
わち、電流は、活性領域両側の低抵抗化された領域から
注入され、層40.48も薄くかつ低抵抗化されている
ため、発熱も生じない。
電子と再結合する。活性層3の発光領域でのクラッド層
の厚さは1μ閣であり、光の閉じ込めに良好となる。ま
た、発光領域も活性層3内のP−n接合領域であるため
に、微少スポットに絞り込むことができ、活性層3に平
行方向の光の閉じ込めができ、横モードの制御が可能と
なる。本発明者は、本発明の素子構造により、基本横モ
ード発振することを確認し、出力3腸w、1000時間
の寿命を確認した。なお、本発明による構造は上記した
実施例に限定されるものではなく、例えば、活性層に(
AI。
の厚さは1μ閣であり、光の閉じ込めに良好となる。ま
た、発光領域も活性層3内のP−n接合領域であるため
に、微少スポットに絞り込むことができ、活性層3に平
行方向の光の閉じ込めができ、横モードの制御が可能と
なる。本発明者は、本発明の素子構造により、基本横モ
ード発振することを確認し、出力3腸w、1000時間
の寿命を確認した。なお、本発明による構造は上記した
実施例に限定されるものではなく、例えば、活性層に(
AI。
(ial−x)s、@In@、6Pを用いても可能であ
る。マタ、他の半導体材料、例えばA lGaAsGa
5b 、 InGaAsP等、さらにはZnSなどのI
I[−Vl化合物半導体を用いても可能であることは言
うまでもない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形しても実施することができる。また、本発明
の製造方法では、ドーピング材料としてn型でSe、p
型でZnを用いたが、他のドーピング材料、例えば、S
1+Mg+Beを用いても可能であることは言うまでも
ない。
る。マタ、他の半導体材料、例えばA lGaAsGa
5b 、 InGaAsP等、さらにはZnSなどのI
I[−Vl化合物半導体を用いても可能であることは言
うまでもない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形しても実施することができる。また、本発明
の製造方法では、ドーピング材料としてn型でSe、p
型でZnを用いたが、他のドーピング材料、例えば、S
1+Mg+Beを用いても可能であることは言うまでも
ない。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、活性層内の発光領域で
の結晶性の向上がみられ、また、素子としての低抵抗化
、発熱の減少化が図られ、半導体発光素子の高性能化、
長寿命化、さらに、横モードの制御が実現される。本発
明は、半導体発光素子構造及び製造方法として、実用的
効果は非常に大きく、高性能半導体レーザの実現に太き
(寄与するものである。
の結晶性の向上がみられ、また、素子としての低抵抗化
、発熱の減少化が図られ、半導体発光素子の高性能化、
長寿命化、さらに、横モードの制御が実現される。本発
明は、半導体発光素子構造及び製造方法として、実用的
効果は非常に大きく、高性能半導体レーザの実現に太き
(寄与するものである。
第1図は、本発明の一実施例である半導体発光素子の概
略構造の断面図、第2図(a)〜(c)は同実施例の半
導体発光素子の製造工程を示す断面図、第3図(a)〜
(d)は従来のレーザの製°造工程を示す断面図である
。 1・・・・GaAs基板、 2・・・・AlGa1nP
クラッド層、3・・・・Ga1nP活性層、 4・・・
・AlGa1nPクラッド層、5・・・・GaAs層、
8・・・・GaAs層、 7・・・・P型領域、8・
・・・n型領域、9・・・・P型電極、IO・・・・n
型電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名S 区−ロ 叢 ゛第2図
略構造の断面図、第2図(a)〜(c)は同実施例の半
導体発光素子の製造工程を示す断面図、第3図(a)〜
(d)は従来のレーザの製°造工程を示す断面図である
。 1・・・・GaAs基板、 2・・・・AlGa1nP
クラッド層、3・・・・Ga1nP活性層、 4・・・
・AlGa1nPクラッド層、5・・・・GaAs層、
8・・・・GaAs層、 7・・・・P型領域、8・
・・・n型領域、9・・・・P型電極、IO・・・・n
型電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名S 区−ロ 叢 ゛第2図
Claims (2)
- (1)半導体基板と第1クラッド層、活性層、凸状のス
トライプ構造の第2クラッド層からなるダブルヘテロ接
合構造において、前記凸状のストライプを挟んで一方に
P型導電型領域他方にn型導電型領域を有し、前記領域
から活性層に電流を注入することを特徴とする半導体発
光素子。 - (2)半導体基板上に、第1クラッド層、活性層、第2
クラッド層を順次形成後、第2クラッド層の途中までエ
ッチングを行い、凸状のストライプを形成し、次いで選
択成長により前記第2クラッド層よりも低抵抗であり屈
折率の小さな材料の半導体層を凸状のストライプの両側
に形成する工程と、前記凸状のストライプの両側に形成
された半導体層から第1クラッド層の途中まで一方にP
型の不純物、他方にn型の不純物を拡散もしくはイオン
注入法によりドーピングする工程とを備えてなることを
特徴とする半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1118985A JPH02298090A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1118985A JPH02298090A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298090A true JPH02298090A (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=14750153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1118985A Pending JPH02298090A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02298090A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956358A (en) * | 1995-02-23 | 1999-09-21 | Nec Corporation | Semiconductor laser having an improved lateral carrier injection structure to multiple quantum well layers |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP1118985A patent/JPH02298090A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956358A (en) * | 1995-02-23 | 1999-09-21 | Nec Corporation | Semiconductor laser having an improved lateral carrier injection structure to multiple quantum well layers |
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