JPH0472784A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

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］ 本発明はレーザ発振に用いられる半導体発光素子の製造
方法に関するものであり、さらに詳しくは長距離光通信
、光計測機器等に用いる埋込み型半導体発光素子の製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 第２図（ａ）乃至（ｄ）は、従来の埋込み型半導体発光
素子の製造方法を示す工程図である。

上記埋込み型半導体発光素子は、まず第２図（ａ）に示
すように、例えばｐ−ＩｎＰ基板２１上にｐ−ＩｎＰか
らなる第一のクラッド層２２、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰから
なる活性層２３及び、ｎ−ＩｎＰからなる第二のクラッ
ド層２４を液相結晶成長により順次成長させてダブルヘ
テロ接合を形成し、次いで第２図（ｂ）に示すように、
上記ダブルヘテロ接合を形成する各層をエツチングして
メサストライプ状の突出部２５を形成したのち、第２図
（ｅ）に示すように、上記基板２１上の上記突出部２５
の形成されていない領域に第一の電流阻止層２６、及び
、第二の電流阻止層２７を液相結晶成長により順次成長
させることによって製造されていた。上記埋込み型半導
体発光素子は、さら第２図（ｄ）に示すように、上記構
成の上下に金属電極層２８ａ及び２８ｂを形成すること
により完成する。

第２図（ｄ）に示す構成を有する上記埋込み型半導体発
光素子では、上記金属電極層２８ａ及び２８ｂ間に電圧
を印加すると、メサストライプ２５の形成されて（、）
る部分では、基板２１から第一のクラッド層２２、活性
層２３、第二のクラッド層２４の順に電流が流れて活性
層２３にて発光が得られ、メサストライプ２５以外の領
域では第一の電流阻止層２６と第二の電流阻止層２７と
が逆バイアスになって電流が流れない様に設計されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の製造方法により得られる半導
体発光素子では、ｎ−１ｎＰからなる第一の電流阻止層
を液相結晶成長させる際に第二のクラッド層の側面にも
ＩｎＰ融液が付着し、そのまま第二の電流阻止層を成長
させるために、メサストライプ側面に沿った界面を通じ
て第一の電流阻止層と第二のクラッド層との間で電流が
リークするとの問題がある。メサストライプ以外の領域
に電流がリークすると、発光効率が低下したり、閾値電
流が増大することにな２る。

アイ、イー、イー、イー、ジャーナル　オンクアンタン
　エレクトロニクス、Ｎ０１５．１９８５、ｐ、４５２
〜４５３　（Ｙ、Ｎａｋａｎｏ　ｅｔ、ａｌ、”１．３
μｍＢｕｒｉｅｄ−Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　
Ｌａ５ｅｒａ　ｏｎ　ｐ−ｔｙｐｅ　ＩｎＰＳｕｂｓｔ
ｒａｔｅｓ”、ＩＥＥＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＱＵ
ＡＮＴＵＭ　ＥＬ、ＥＣＴＲ０ＮＩＣ３，ＶＯＬ、ＱＥ
−２１、Ｎｏ、５　、ＭＡＹ、ｐｐ、４５２−４５３　
、　（１９８５））には、上記問題を解決する構成を有
するとされる半導体発光素子が記載されている。上記刊
行物記載の半導体発光素子の構成を第３図に示す。第３
図において、第２図と同一の構成要素には同一の符号を
付して、詳しい説明を省略する。

上記刊行物記載の半導体発光素子は、ｐ−１ｎＰからな
る第一のクラッド層２２を厚くしてｎ−ＩｎＰからなる
第一の電流阻止層２６と第二のクラッド層２４との接触
を防ぐとともに、第一のクラッド層２２をｐ−ＩｎＰか
らなる第二の電流阻止層２７と接触させる構成となって
いる。そして、上記刊行物の記載によれば、ｐ−型半導
体を基板とした場合にはｎ−型半導体同士であるクラッ
ド層と電流阻止層とが接触しているよりも、ｐ−型半導
体同士であるクラッド層と電流阻止層とが接触している
方が抵抗が高くなり、電流のリーグを低減できるとされ
ている。

ところが、上記刊行物記載の半導体発光素子では、活性
層２３の幅（第３図横方向の長さ）が広くなるため、発
振される放射ビームパターンが高次モードになる傾向が
ある。

そこで、本発明は上記従来技術の課題を解決するために
なされたものであり、□その目的とするところは、放射
ビームが基本モードで発振され、高い発光効率と低い閾
値電流が得られる半導体発光素子の製造方法を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係わる半導体発光素子の製造方法は、半導体基
板上に第一のクラッド層、活性層及び、第二のクラッド
層をダブルヘテロ接合させた半導体発光素子の製造方法
において、上記基板上に第一のクラッド層、活性層及び
、第二のクラッド層を順次成長させダブルヘテロ接合を
形成する工程と、上記ダブルヘテロ接合を形成する各層
をエツチングしてメサストライプ状の突出部を形成する
工程と、上記基板状の上記突出部の形成されていない領
域に第一の電流阻止層を形成する半導体層を成長させる
工程と、上記第一の電流阻止層を形成する半導体層を所
定の厚さまでメルトエツチングして第一の電流阻止層を
形成したのち該第一の電流阻止層上に第二の電流阻止層
を成長させる工程と、を含むことを特徴としている。

［作用］ 本発明の製造方法によれば、第一の電流阻止層を形成す
る半導体層−を−旦メサスドライブ状突出部と同じ高さ
まで成長させたのち、メルトエツチングにより所定の厚
さまでメルトバックする。このとき、第二のクラッド層
は上記第一の電流阻止層を形成する半導体層と同じ型の
半導体で形成されているので、上記メルトエツチングに
ともない、第二のクラッド層の第一の電流阻止層を形成
する半導体層に接している面が同時にエツチングを受け
る。

従って、第一の電流阻止層の上面が第二のクラッド層の
下面よりも低くなるようにメルトバックされて形成され
ることにより、第二のクラッド層の側面の第一の電流阻
止層を形成する半導体層と接していた部分が除去される
。次いで、上記第一の電流阻止層及び第二のクラッド層
とは異なる型の半導体からなる第二の電流阻止層を上記
第一の電流阻止層上に成長させることにより、第ｉの電
流阻止層と第二のクラッド層とがより完全に分離された
構成の半導体発光素子が得られる。

また、上記メルトエツチングによれば、第一の電流阻止
層の表面が空気に曝されることがないので、第一の電流
阻止層の形成に連続して、第二の電流阻止層が形成され
る。

［実施例］ 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図（ａ）乃至（ｆ）は、本発明に係わる半導体発光
阻止の製造方法を示す工程図である。

本実施例では、先ず、第１図（ａ）に示すように、ｐ−
１ｎＰ基板１上に液相結晶成長によりｐ−ＩｎＰ、ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰ、及び、ｎ−ＩｎＰを順次成長させ、第
一のクラッド層２、活性層３、及び、第二のクラッド層
４をそれぞれ形成する。本実施例の半導体発光素子では
、上記第一のクラッド層２、活性層３、及び、第二のク
ラッド層４の各層によりダブルヘテロ接合が形成されて
いる。次いで、第二のクラッド層４上にエツチングマス
クとなる５ｉＯ８などの誘電体薄膜５をＣＶＤ法または
スパッタリング法などにより所定のパターンに形成する
。上記Ｓｉｎ、薄膜５は、第二のクラッド層４上に幅２
μｍ程度のストライブ状にバターニングされている。

次に、第１図（ｂ）に示すように、臭素メタノール溶液
を用いＳｉｎ、薄膜５をエツチングマスクとして、上記
第一のクラッド層２、活性層３、及び、第二のクラッド
層４の各層をエツチングしメサストライプ６を形成する
。このようにしてメサストライプ６を形成することによ
り、メサストライプ６の高さは約１．５μｍ１活性層３
の幅が約１．５μｍとなる。活性層３の幅が１．５μｍ
程度であれば、放射ビームは基本モードで発振され、高
次モードにはならない。なお、この工程は従来技術と同
様にして行えばよく電流のリーク抑制には無関係である
ので、活性層３は基本モード発振に好ましい幅になるよ
うに任意に設定することができる。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、ｐ−ＩｎＰ基板１上
のメサストライプ６が形成されていない領域に、液層結
晶成長によりｎ−ＩｎＰ層７を形成する。ここで、ｎ−
ＩｎＰ層７は、第二のクラッド層４の上面と同じ高さま
で成長させる。

次に、ＩｎＰ未飽和融液を用い５ｉｎｓ薄膜５をエツチ
ングマスクとしてｎ−ＩｎＰ層７をメルトエツチングし
、第１図（ｄ）に示すように、第一の電流阻止層７ａを
形成する。ｎ−ＩｎＰ層７はその上面が第二のクラッド
層４の下面よりも低くなる厚さまでメルトバックされる
ことが好ましい。ｎ−ＩｎＰ層７を上記のようにメルト
バックさせることにより、第二のクラッド層４はｎ−Ｉ
ｎＰ層７と同一の組成であるので同時にメルトエツチン
グを受け、ｎ−ＩｎＰ層７と接触していた部分４ａが除
去される。

次に、第１図（ｅ）に示すように、第一の電流阻止層７
ａ上にｐ−ＩｎＰ層を成長させ、第二の電流阻止層８を
形成する。

上記第二の電流阻止層８は、第二のクラッド層のｎ−Ｉ
ｎＰ層７と接触していた部分４ａが除去されてできた第
二のクラッド層４の新しい面４ｂと接触するように形成
されるので、第一のクラッド層７ａと第二のクラッド層
４との分離がより完全になり、電流のリークが低減され
る。

本発明の製造方法においては、上記第一の電流阻止層７
ａの形成に連続して第二の電流阻止層８の形成を行うこ
とができる。一般に一度空気中に露出されたＩｎＰ層上
に再びＩｎＰ層を液相結晶成長させることは困難である
が、上記したようにＩｎＰ未飽和融液によるメルトエツ
チングを用いると、メルトエツチング直後に再びＩｎＰ
層を液相結晶成長させることが可能になる。

最後に、第１図（ｆ）に示すように、５ｉｎｓ薄膜５を
除去し金属電極９ａ及び９ｂを形成することにより半導
体発光素子が得られる。上記ＳｉＯ２薄膜５の除去は、
例えばフッ酸によるウェットエツチングなどにより行う
ことができる。また、金属電極９ａ及び９ｂの形成は、
従来公知の方法により行うことができる。

［発明の効果］ 以上詳しく説明したように、本発明の製造方法によれば
、第一の電流阻止層を形成するためのメルトエツチング
により第二のクラッド層の側面が同時にエツチングを受
け、その後に第二の電流阻止層が形成されるので、第一
の電流阻止層と第二のクラッド層がより完全に分離され
、メサストライプ以外の領域への電流のリークを低減す
ることができる。従って、発光効率が高められるととも
に閾値電流が低減された半導体発光素子が得られる。

また、本発明の製造方法では、ＩｎＰ層をメルトエツチ
ングして第一の電流阻止層を形成するので、第一の電流
阻止層の形成と第二の電流阻止層の形成とを連続して行
うことができる。

さらに、本発明の製造方法では、活性層の形成はメサス
トライプ以外の領域への電流のリークを避けるための工
程と無関係であるので、活性層の幅は基本モード発振に
有利になるよう任意に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｆ）は本発明に係わる半導体発光素
子の製造方法の一実施例の工程を示す−゛部部面面図あ
り、 第２図（ａ）乃至（ｄ）は従来の半導体発光素子の製造
方法の一例の工程を示す一部断面図であり、 第３図は他の従来の半導体発光素子の他の例の構成を示
す一部断面図である。 ・・・ｐ−ＩｎＰ基板、 ・・・活性層 ・・・第二のクラッド層、 ａ・・・エツチングによる除去部分、 ・・・第一の電流阻止層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上に第一のクラッド層、活性層及び、第二の
   クラッド層をダブルヘテロ接合させた半導体発光素子の
   製造方法において、 上記基板上に第一のクラッド層、活性層及び、第二のク
   ラッド層を順次成長させダブルヘテロ接合を形成する工
   程と、 上記ダブルヘテロ接合を形成する各層をエッチングして
   メサストライプ状の突出部を形成する工程と、 上記基板状の上記突出部の形成されていない領域に第一
   の電流阻止層を形成する半導体層を成長させる工程と、 上記第一の電流阻止層を形成する半導体層を所定の厚さ
   までメルトエッチングして第一の電流阻止層を形成した
   のち該第一の電流阻止層上に第二の電流阻止層を成長さ
   せる工程と、 を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。