JPH07211982A - Semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、主に光ファイバ通信
等に用いる長波長帯半導体レーザ等の半導体発光装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device such as a long wavelength band semiconductor laser mainly used for optical fiber communication.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバ通信の普及とともに、
そのシステムを構成するデバイスの長期的な信頼性が要
求されている。システムを構成するキーデバイスの1つ
として光源に用いるInGaAsP/InP系半導体レ
ーザがある。この半導体レーザの長期的な信頼性を阻害
する1つの原因に電極からのAuの拡散があげられる。
P側電極としてはAu/Zn電極が簡単にオーミックコ
ンタクトを得られることから広く用いられてきたが、ア
ロイ型電極であるため、Auが結晶中に拡散する。従っ
て最近ではTi/Pt/Au等の非アロイ型電極を用い
る方法が主流となりつつある。アロイ型電極はAuが結
晶中に拡散しやすく長期的な信頼性が得られないのに対
し、非アロイ型電極はAuと結晶が接触しないためAu
が拡散せず長期的な信頼性の面で優れている。2. Description of the Related Art With the spread of optical fiber communication in recent years,
There is a demand for long-term reliability of the devices that make up the system. An InGaAsP / InP based semiconductor laser used as a light source is one of the key devices constituting the system. One of the causes of impairing the long-term reliability of this semiconductor laser is the diffusion of Au from the electrodes.
As the P-side electrode, an Au / Zn electrode has been widely used because an ohmic contact can be easily obtained, but since it is an alloy type electrode, Au diffuses into the crystal. Therefore, recently, a method using a non-alloy type electrode such as Ti / Pt / Au is becoming mainstream. In the alloy type electrode, Au easily diffuses into the crystal and long-term reliability cannot be obtained, whereas in the non-alloy type electrode, Au and the crystal do not come into contact with each other.
However, it does not diffuse and is excellent in terms of long-term reliability.
【0003】以下、従来の半導体発光装置として、非ア
ロイ型電極を用いたInGaAsP/InP系半導体レ
ーザを例として説明する。図3は、第1の従来例として
のInGaAsP/InP系半導体レーザの断面図であ
り、1はN型InP基板、2は活性層を含むダブルヘテ
ロ層、3はバンドギャップ波長1.3μm組成のP型I
nGaAsPコンタクト層、4はSi3 N 4 膜、5はS
i3 N4 膜4を選択的に除去することにより形成したコ
ンタクト窓、6はP型InGaAsPコンタクト層3の
表面に選択的に形成された不純物濃度が1×1019cm
-3のZn拡散領域、7はTi層、8はPt層、9はAu
層である。Hereinafter, as a conventional semiconductor light emitting device,
InGaAsP / InP based semiconductor laser using a Roy type electrode
User will be described as an example. FIG. 3 shows a first conventional example.
FIG. 3 is a sectional view of an InGaAsP / InP semiconductor laser of FIG.
1, 1 is an N-type InP substrate, 2 is a double-layer structure including an active layer
B layer, 3 is a P-type I having a band gap wavelength of 1.3 μm
nGaAsP contact layer, 4 is Si3N Four Membrane, 5 is S
i3 NFour The film formed by selectively removing the film 4
Contact window, 6 of the P-type InGaAsP contact layer 3
The impurity concentration selectively formed on the surface is 1 × 1019cm
-3Zn diffusion region, 7 is a Ti layer, 8 is a Pt layer, and 9 is Au.
It is a layer.
【0004】その製造方法は、N型InP基板1上に、
液相エピタキシャル成長法(LPE)により活性層を含
むダブルヘテロ層2とP型InGaAsPコンタクト層
3を順次形成した後、P型InGaAsPコンタクト層
3の表面にCVD法によりSi3 N4 膜4を堆積し、通
常のフォトリソグラフィー工程とエッチング工程により
Si3 N4 膜4を選択的に除去してコンタクト窓5を形
成する。このコンタクト窓5からP型不純物としてZn
の拡散を行い、P型InGaAsPコンタクト層3に濃
度が1×1019cm-3のZn拡散領域6を選択的に形成
する。Zn拡散領域6を形成する理由は後でも述べる
が、この組成のコンタクト層3では拡散により表面を高
濃度化しなければ非アロイ型電極を用いてオーミックコ
ンタクトを形成することができないためである。次に蒸
着前処理としてH2 SO4 :H2 O 2 :H2 O=1:
1:5の混合液で表面処理を行い、電子ビーム蒸着法に
より、Ti層7とPt層8とAu層9を順次蒸着する。
蒸着後、水素雰囲気中で熱処理を行いP側電極を形成し
ている。この構造ではP型InGaAsPコンタクト層
3の表面に非アロイ型電極であるTi層7が形成され、
Au層9が半導体層に接触しない構造となっている。The manufacturing method is as follows:
Includes an active layer by liquid phase epitaxial growth (LPE)
Double hetero layer 2 and P-type InGaAsP contact layer
3 are sequentially formed, and then a P-type InGaAsP contact layer is formed.
On the surface of No. 3 by CVD method3 NFour Deposit the membrane 4 and
By the usual photolithography process and etching process
Si3 NFour The contact window 5 is formed by selectively removing the film 4.
To achieve. Zn from the contact window 5 as a P-type impurity
Diffused into the P-type InGaAsP contact layer 3
1 × 1019cm-3Zn diffusion region 6 of is selectively formed
To do. The reason for forming the Zn diffusion region 6 will be described later.
However, the contact layer 3 of this composition raises the surface by diffusion.
If the concentration is not increased, ohmic co-
This is because the contact cannot be formed. Then steam
H as pre-treatment2 SOFour : H2 O 2 : H2 O = 1:
Surface treatment with 1: 5 mixed solution and electron beam evaporation method
Thus, the Ti layer 7, the Pt layer 8 and the Au layer 9 are sequentially deposited.
After vapor deposition, heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere to form a P-side electrode.
ing. In this structure, P-type InGaAsP contact layer
A Ti layer 7 which is a non-alloy type electrode is formed on the surface of 3,
The structure is such that the Au layer 9 does not contact the semiconductor layer.
【0005】しかしながら、この第1の従来例ではAu
の結晶中への拡散は防げるものの、Zn拡散工程により
Zn拡散領域6に多くの格子欠陥が導入され、それが特
性の劣化原因になるという問題があった。また、500
℃という高温で拡散を行うため、結晶中のP型不純物で
あるZnが移動し、PN接合位置が変化して素子の特性
(例えば、しきい値電流)が不安定になり、歩留まりが
低くなる欠点があった。また、Zn拡散を行わずにP型
InGaAsPコンタクト層3のZnドーピング量を増
やすことにより表面のZn濃度を1×1019cm-3にす
る方法が考えられたがドーピング量が6×1018cm-3
以上の高濃度になると結晶性が悪くなるという新たな問
題が生ずる。However, in the first conventional example, Au is used.
Although it is possible to prevent the diffusion of Al into the crystal, many lattice defects are introduced into the Zn diffusion region 6 by the Zn diffusion process, which causes a problem of deterioration of characteristics. Also, 500
Since diffusion is performed at a high temperature of ℃, Zn which is a P-type impurity in the crystal moves, the PN junction position changes, the device characteristics (eg, threshold current) become unstable, and the yield decreases. There was a flaw. Further, a method of increasing the Zn doping amount of the P-type InGaAsP contact layer 3 without performing Zn diffusion so that the surface Zn concentration is 1 × 10 19 cm −3 has been considered, but the doping amount is 6 × 10 18 cm 3. -3
The above high concentration causes a new problem that the crystallinity deteriorates.
【0006】そこで不純物濃度を上げずにオーミックコ
ンタクトを得る方法として第2の従来例が考えられた。
図4は、第2の従来例としてのInGaAsP/InP
系半導体レーザの断面図であり、11はN型InP基
板、12は活性層を含むダブルヘテロ層、13はZn濃
度が5×1018cm-3のP型InGaAsコンタクト
層、14はSi3N4 膜、15はSi3 N4 膜14を選
択的に除去することにより形成したコンタクト窓、16
はTi層、17はPt層、18はAu層である。第1の
従来例と異なるのはコンタクト層をInGaAsとした
点である。InGaAsはInGaAsPに比べバンド
ギャップが小さいため、比較的低濃度でもオーミックコ
ンタクトを得ることができる。この例ではP型InGa
Asコンタクト層13のZn濃度が5×1018cm-3で
あるが十分なオーミック性が得られ、また結晶性も良好
であった。Therefore, a second conventional example was considered as a method for obtaining ohmic contact without increasing the impurity concentration.
FIG. 4 shows InGaAsP / InP as a second conventional example.
2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser, 11 is an N-type InP substrate, 12 is a double hetero layer including an active layer, 13 is a P-type InGaAs contact layer having a Zn concentration of 5 × 10 18 cm −3 , and 14 is Si 3 N 4 films, 15 are contact windows formed by selectively removing the Si 3 N 4 film 14, 16
Is a Ti layer, 17 is a Pt layer, and 18 is an Au layer. The difference from the first conventional example is that the contact layer is made of InGaAs. Since InGaAs has a smaller bandgap than InGaAsP, ohmic contact can be obtained even at a relatively low concentration. In this example, P-type InGa
Although the Zn concentration of the As contact layer 13 was 5 × 10 18 cm −3 , sufficient ohmic property was obtained and the crystallinity was also good.
【0007】しかしながらInGaAs層は表面が酸化
され易く、電極形成前の蒸着前処理を確実に行なわなけ
れば十分なコンタクトを得ることができない。そこで一
般的な方法として表面を薄くエッチングして酸化層を除
去している。しかしエッチング液として用いるH2 SO
4 :H2 O2 :H2 O=1:1:20の混合液ではエッ
チングレートが約5.0μm/分程度と非常に大きいた
め表面を薄く(約0.1μm程度)エッチングすること
は困難である。またエッチングレートを下げるため過酸
化水素(H2 O2 )の混合比を小さくすると、過酸化水
素(H2 O2 )の分解性のためエッチングレートが不安
定になるという問題があった。However, the surface of the InGaAs layer is easily oxidized, and sufficient contact cannot be obtained unless the deposition pretreatment before electrode formation is surely performed. Therefore, as a general method, the surface is thinly etched to remove the oxide layer. However, H 2 SO used as an etchant
With a mixed solution of 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 20, it is difficult to etch the surface thinly (about 0.1 μm) because the etching rate is very large, about 5.0 μm / min. Is. Further, if the mixing ratio of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is decreased to lower the etching rate, there is a problem that the etching rate becomes unstable due to the decomposability of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】第1の従来例では、A
uの結晶中への拡散は防げるものの、表面濃度を上げる
ためのZn拡散を行なわねばならず、それが特性の劣化
と歩留まり低下の原因になるという問題があった。ま
た、第2の従来例では、P型InGaAsコンタクト層
13のエッチングレートが非常に大きいために蒸着前処
理が困難であり、製造歩留まり低下の原因になってい
た。In the first conventional example, A
Although it is possible to prevent the diffusion of u into the crystal, Zn must be diffused to increase the surface concentration, which causes the deterioration of the characteristics and the yield reduction. Further, in the second conventional example, since the etching rate of the P-type InGaAs contact layer 13 is very large, the pretreatment for vapor deposition is difficult, which causes a decrease in manufacturing yield.
【0009】この発明は、上記課題を解決するもので、
不純物の拡散工程を行わずに、P型InGaAsP層と
非アロイ型金属電極との間にオーミックコンタクトを形
成し、信頼性が高く、かつ歩留りが高い半導体発光装置
を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems.
An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having high reliability and high yield by forming an ohmic contact between a P-type InGaAsP layer and a non-alloy type metal electrode without performing an impurity diffusion step.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の半導体発光装置は、P型InGaAsP
層の表面に非アロイ型金属電極を備え、P型InGaA
sP層のバンドギャップ波長を1.5μmから1.55
μmの組成にするとともに、P型InGaAsP層の不
純物濃度を4×1018cm-3から6×1018cm-3にし
たことを特徴とする。In order to achieve this object, a semiconductor light emitting device of the present invention is a P-type InGaAsP.
A non-alloy type metal electrode is provided on the surface of the layer, and P type InGaA
Band gap wavelength of sP layer is 1.5 μm to 1.55
The composition is characterized in that it has a composition of μm and the impurity concentration of the P-type InGaAsP layer is set from 4 × 10 18 cm −3 to 6 × 10 18 cm −3 .
【0011】[0011]
【作用】この構成によれば、P型InGaAsP層のバ
ンドギャップ波長が1.5〜1.55μm組成であるた
め、不純物濃度を4×1018cm-3以上とすることによ
り、非アロイ型電極とオーミックコンタクトを形成する
ことができる。また、P型InGaAsP層は不純物濃
度を6×1018cm-3以下とすることにより、結晶中に
不純物をドーピングしても結晶性が良く、表面モホロジ
ーも悪化しない。According to this structure, since the band gap wavelength of the P-type InGaAsP layer is 1.5 to 1.55 μm, by setting the impurity concentration to 4 × 10 18 cm −3 or more, the non-alloy type electrode can be obtained. And ohmic contact can be formed. Further, by setting the impurity concentration of the P-type InGaAsP layer to 6 × 10 18 cm −3 or less, the crystallinity is good and the surface morphology is not deteriorated even if impurities are doped into the crystal.
【0012】また、バンドギャップ波長が1.5〜1.
55μm組成のP型InGaAsP層のH2 SO4 :H
2 O2 :H2 O=1:1:20混合液に対するエッチン
グレートは約0.2μm/分と小さく、電極蒸着前処理
を安定に行うことができる。したがって、拡散工程によ
るP型InGaAsP層の表面へのP型不純物の拡散が
不要となり、格子欠陥の導入と活性領域での不純物の移
動を防ぐことができ、素子の信頼性と歩留まりを改善す
ることができる。The bandgap wavelength is 1.5-1.
H 2 SO 4 : H of P-type InGaAsP layer of 55 μm composition
The etching rate for a mixed solution of 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 20 is as small as about 0.2 μm / min, and the pretreatment for electrode deposition can be stably performed. Therefore, it is not necessary to diffuse the P-type impurity to the surface of the P-type InGaAsP layer by the diffusion process, it is possible to prevent the introduction of lattice defects and the movement of the impurity in the active region, and improve the reliability and yield of the device. You can
【0013】[0013]
【実施例】はじめに、本願発明者らはP型InGaAs
Pコンタクト層のZn濃度と非アロイ型金属電極である
Ti/Pt/Au電極形成後の熱処理温度との関係を、
バンドギャップ波長が1.3μm組成と1.5μm組成
について調べた。その結果を図2に示す。図2は、P型
InGaAsPコンタクト層のZn濃度を縦軸に、Ti
/Pt/Au電極形成後の熱処理温度を横軸にとり、オ
ーミックコンタクトが得られる領域を示した図である。
21はバンドギャップ波長が1.3μm組成、22はバ
ンドギャップ波長が1.5μm組成のオーミックコンタ
クトになる領域をそれぞれ示した境界線である。境界線
21,22よりZn濃度の高い領域では、それぞれオー
ミックコンタクトとなり、境界線21,22よりZn濃
度の低い領域では、それぞれショットキーコンタクトと
なることを示している。EXAMPLES First, the inventors of the present invention have used P-type InGaAs.
The relationship between the Zn concentration of the P contact layer and the heat treatment temperature after the Ti / Pt / Au electrode, which is a non-alloy type metal electrode, is
The compositions having band gap wavelengths of 1.3 μm and 1.5 μm were examined. The result is shown in FIG. In FIG. 2, the Zn concentration in the P-type InGaAsP contact layer is plotted on the vertical axis and Ti is plotted on the vertical axis.
FIG. 7 is a diagram showing a region where ohmic contact is obtained, with the horizontal axis representing the heat treatment temperature after forming the / Pt / Au electrode.
Reference numeral 21 is a boundary line indicating a region having a bandgap wavelength of 1.3 μm and 22 is an ohmic contact region having a bandgap wavelength of 1.5 μm. It is shown that the regions having a higher Zn concentration than the boundary lines 21 and 22 have ohmic contacts, and the regions having a lower Zn concentration than the boundary lines 21 and 22 have Schottky contacts.
【0014】図2から、バンドギャップ波長1.3μm
組成のP型InGaAsPコンタクト層では、境界線2
1で示すように、Zn濃度が1×1019cm-3以上でな
ければオーミックコンタクトが得られないことがわか
る。この場合、従来例で述べたようにZn濃度が6×1
018cm-3以上の高濃度になると結晶性が悪くなるの
で、特性の安定性と高歩留りを保ちながらオーミックコ
ンタクトを得ることができなかった。From FIG. 2, the band gap wavelength is 1.3 μm.
In the P-type InGaAsP contact layer having the composition, the boundary line 2
As shown by 1, the ohmic contact cannot be obtained unless the Zn concentration is 1 × 10 19 cm −3 or more. In this case, the Zn concentration is 6 × 1 as described in the conventional example.
At a high concentration of 0 18 cm -3 or more, the crystallinity deteriorates, so that ohmic contact could not be obtained while maintaining the stability of characteristics and high yield.
【0015】これに対し、バンドギャップ波長1.5μ
m組成のP型InGaAsPコンタクト層では、その境
界線22はZn濃度が4×1018cm-3付近にある。そ
の結果、良好な結晶性を保つことができ、かつ良好なオ
ーミックコンタクトを得ることができるZn濃度は4×
1018cm-3から6×1018cm-3の範囲である。これ
により非アロイ型金属電極であるTi/Pt/Au電極
とオーミックコンタクトを形成できることがわかった。On the other hand, the bandgap wavelength is 1.5 μm.
In the P-type InGaAsP contact layer of m composition, the boundary line 22 has a Zn concentration near 4 × 10 18 cm −3 . As a result, good crystallinity can be maintained and good ohmic contact can be obtained. Zn concentration is 4 ×.
The range is from 10 18 cm −3 to 6 × 10 18 cm −3 . As a result, it was found that ohmic contact can be formed with the Ti / Pt / Au electrode which is a non-alloy type metal electrode.
【0016】このことを利用したこの発明の一実施例に
ついて、InGaAsP/InP系半導体レーザを例と
して図面を参照しながら説明する。図1は、一実施例と
してのInGaAsP/InP系半導体レーザの断面図
である。31はN型InP基板、32は活性層を含むダ
ブルヘテロ層、33はバンドギャップ波長が1.5μm
組成でZn濃度が5×1018cm-3のP型InGaAs
Pコンタクト層、34はSi3 N4 膜、35はSi3 N
4 膜34を選択的に除去することにより形成したコンタ
クト窓、36はTi層、37はPt層、38はAu層、
39はAu/Ge/Ni層、40はTi層、41はAu
層である。以下に製作工程について説明する。An embodiment of the present invention utilizing this fact will be described with reference to the drawings by taking an InGaAsP / InP semiconductor laser as an example. FIG. 1 is a sectional view of an InGaAsP / InP-based semiconductor laser as an example. 31 is an N-type InP substrate, 32 is a double hetero layer including an active layer, 33 is a band gap wavelength of 1.5 μm
P-type InGaAs with a Zn concentration of 5 × 10 18 cm -3 in composition
P contact layer, 34 is Si 3 N 4 film, and 35 is Si 3 N
4 A contact window formed by selectively removing the film 34, 36 is a Ti layer, 37 is a Pt layer, 38 is an Au layer,
39: Au / Ge / Ni layer, 40: Ti layer, 41: Au
It is a layer. The manufacturing process will be described below.
【0017】通常の液相エピタキシャル成長により、活
性層を含むダブルヘテロ層32とP型InGaAsPコ
ンタクト層33をN型InP基板31上に順次形成す
る。P型InGaAsPコンタクト層33は厚さ0.4
μmで、P型不純物としてZnが5×1018cm-3の濃
度でドーピングされている。次にプラズマCVD法によ
り、P型InGaAsPコンタクト層33の表面に膜厚
3000オングストロームのSi3 N4 膜34を形成す
る。次に、通常のフォトリソグラフィー工程とエッチン
グ工程によりSi3 N4 膜34の一部を選択的に除去
し、コンタクト窓35を形成してP型InGaAsPコ
ンタクト層33の表面の一部を露出させる。A double hetero layer 32 including an active layer and a P-type InGaAsP contact layer 33 are sequentially formed on the N-type InP substrate 31 by ordinary liquid phase epitaxial growth. The P-type InGaAsP contact layer 33 has a thickness of 0.4.
Zn as a P-type impurity with a concentration of 5 × 10 18 cm −3 . Next, a Si 3 N 4 film 34 having a film thickness of 3000 Å is formed on the surface of the P-type InGaAsP contact layer 33 by the plasma CVD method. Then, a part of the Si 3 N 4 film 34 is selectively removed by a normal photolithography process and an etching process to form a contact window 35 to expose a part of the surface of the P-type InGaAsP contact layer 33.
【0018】次に蒸着前処理としてH2 SO4 :H2 O
2 :H2 O=1:1:20の混合液で30秒間表面処理
を行いP型InGaAsPコンタクト層33を約0.1
μmエッチングする。このようにP型InGaAsPコ
ンタクト層33がバンドギャップ波長1.5μm組成で
あるためエッチングレートが約0.2μm/分とInG
aAsに比べ小さく、エッチング量を十分に制御するこ
とができる。Next, as a pretreatment for vapor deposition, H 2 SO 4 : H 2 O is used.
The surface of the P-type InGaAsP contact layer 33 is treated with a mixed solution of 2 : H 2 O = 1: 1: 20 for 30 seconds to form about 0.1.
μm etching. Thus, since the P-type InGaAsP contact layer 33 has a bandgap wavelength of 1.5 μm, the etching rate is about 0.2 μm / min and InG.
It is smaller than aAs and the etching amount can be controlled sufficiently.
【0019】次に、電子ビーム蒸着法により、非アロイ
型金属電極としてTi層36とPt層37とAu層38
を順次蒸着する。各層の厚さはTi層36が500オン
グストローム、Pt層37が1000オングストロー
ム、Au層38が2μmである。次にこれを水素雰囲気
中で400℃の熱処理を行い、オーミックコンタクトを
形成する。このときのコンタクト抵抗は、3×10-4Ω
cm2 であり、Au系のアロイ型電極のものと遜色がな
い十分小さな値であった。最後に、基板31を通常の研
磨工程により120μmの厚さにし、N側電極としてA
u/Ge/Ni層39と、Ti層40と、Au層41を
順次形成し、水素雰囲気中にて340℃でアロイする。Next, a Ti layer 36, a Pt layer 37 and an Au layer 38 are formed as a non-alloy type metal electrode by an electron beam evaporation method.
Are sequentially deposited. The thickness of each layer is 500 Å for the Ti layer 36, 1000 Å for the Pt layer 37, and 2 μm for the Au layer 38. Next, this is heat-treated at 400 ° C. in a hydrogen atmosphere to form an ohmic contact. The contact resistance at this time is 3 × 10 -4 Ω
The value was cm 2 , which was a sufficiently small value that was comparable to that of an Au-based alloy type electrode. Finally, the substrate 31 is made to have a thickness of 120 μm by a normal polishing process, and the N-side electrode A
The u / Ge / Ni layer 39, the Ti layer 40, and the Au layer 41 are sequentially formed and alloyed at 340 ° C. in a hydrogen atmosphere.
【0020】以上のようにして形成したウエハーを、へ
き開して共振器を形成すると同時にチップとした後、シ
リコンサブマウント上にAu/Snハンダでボンディン
グし、パッケージに装着した。この素子について初期特
性測定後、信頼性試験を70℃、出力5mWの一定光出
力にて行った。5000時間後の劣化率からこの素子の
寿命を推定した結果、約50万時間と従来のAu系アロ
イ型電極を用いた素子に比べ、約5倍の推定寿命を得
た。また、製造歩留まりはレーザ発振しきい値15mA
以下、外部微分効率0.30W/A以上の条件で約80
%であった。これは第1の従来例の場合に比べ約30%
の向上である。The wafer thus formed was cleaved to form a resonator and at the same time formed into a chip, which was then bonded on a silicon submount with Au / Sn solder and mounted on a package. After measuring the initial characteristics of this device, a reliability test was conducted at 70 ° C. and a constant optical output of 5 mW. As a result of estimating the life of this element from the deterioration rate after 5000 hours, it was about 500,000 hours, which was about 5 times as long as that of the element using the conventional Au-based alloy type electrode. Also, the manufacturing yield is a laser oscillation threshold of 15 mA.
Below, about 80 under the condition that the external differential efficiency is 0.30 W / A or more.
%Met. This is about 30% compared to the case of the first conventional example
Is an improvement.
【0021】以上のようにこの実施例によれば、P型I
nGaAsPコンタクト層33のバンドギャップ波長を
1.5μm組成とし、Zn濃度を5×1018cm-3とす
ることにより、結晶性を悪化させることなく、また不純
物拡散工程も行わずに、非アロイ型電極とオーミックコ
ンタクトを形成できるものであり、これにより非常に高
い信頼性と高い歩留まりを有する半導体発光装置を実現
することができる。As described above, according to this embodiment, the P type I
The band gap wavelength of the nGaAsP contact layer 33 is set to 1.5 μm and the Zn concentration is set to 5 × 10 18 cm −3 , so that the crystallinity is not deteriorated and the impurity diffusion step is not performed. Since an ohmic contact can be formed with the electrode, a semiconductor light emitting device having extremely high reliability and high yield can be realized.
【0022】また、バンドギャップ波長が1.5μm組
成のInGaAsPはInGaAsに比べエッチングレ
ートが十分小さく制御しやすい。これにより表面処理を
安定に行なうことができ、製造歩留まりも大幅に向上す
ることができる。なお、この実施例では、P型InGa
AsPコンタクト層33のZn濃度を5×1018cm-3
としたが、図2からも分かるように熱処理温度をやや高
くすることにより4×1018cm-3でも可能である。ま
た、結晶性の悪化しない6×10 18cm-3にすれば熱処
理温度を340℃程度に下げてオーミックコンタクトを
得ることができる。すなわち、P型InGaAsPコン
タクト層33のZn濃度は、4×1018cm-3から6×
1018cm-3の範囲で熱処理温度を調節することによ
り、結晶性を悪化させることなく、非アロイ型電極とオ
ーミックコンタクトを形成できる。また、P型InGa
AsPコンタクト層33を形成するためにドーピングす
る不純物としては、Znの代わりに、Cd(カドミウ
ム)等のP型不純物を用いてもよく、その場合の不純物
濃度は、Znの場合と同じである。Further, the band gap wavelength is 1.5 μm
The InGaAsP produced by this method has a higher etching rate than InGaAs.
It is small enough and easy to control. This allows surface treatment
It can be performed stably and the manufacturing yield is significantly improved.
You can In this example, P-type InGa
The Zn concentration of the AsP contact layer 33 is set to 5 × 10.18cm-3
However, as can be seen from Fig. 2, the heat treatment temperature was set to a slightly high value.
4x10 by combing18cm-3But it is possible. Well
Also, the crystallinity does not deteriorate 6 × 10 18cm-3Heat treatment
Ohmic contact by lowering the processing temperature to about 340 ° C
Obtainable. That is, P-type InGaAsP converter
The Zn concentration of the tact layer 33 is 4 × 10.18cm-3From 6x
1018cm-3By adjusting the heat treatment temperature in the range of
The non-alloy type electrode and the alloy without deteriorating the crystallinity.
It is possible to form a dynamic contact. In addition, P-type InGa
Doping to form AsP contact layer 33
As an impurity, instead of Zn, Cd (cadmium
P) type impurities such as
The concentration is the same as that of Zn.
【0023】また、この実施例では、P型InGaAs
Pコンタクト層33としてバンドギャップ波長1.5μ
m組成のInGaAsP層を用いたが、バンドギャップ
波長が1.5μmから1.55μm組成であれば、蒸着
前処理のエッチングレートも約0.2μm/分と小さ
く、ほとんど変化しないので使用できる。Further, in this embodiment, P-type InGaAs is used.
Band gap wavelength of 1.5 μ as the P contact layer 33
Although the InGaAsP layer of m composition was used, if the bandgap wavelength is 1.5 μm to 1.55 μm, the etching rate of the pretreatment for vapor deposition is as small as about 0.2 μm / min and it can be used because it hardly changes.
【0024】[0024]
【発明の効果】この発明は、P型InGaAsP層のバ
ンドギャップ波長を1.5〜1.55μm組成とし、不
純物濃度を4×1018cm-3から6×1018cm-3とす
ることにより、結晶性を悪化させることなく、また不純
物拡散工程も行わずに非アロイ型電極とオーミックコン
タクトを形成できるものであり、これにより非常に高い
信頼性と高い歩留まりを有する半導体発光装置を実現す
ることができる。According to the present invention, the P-type InGaAsP layer has a bandgap wavelength of 1.5 to 1.55 μm and an impurity concentration of 4 × 10 18 cm −3 to 6 × 10 18 cm −3. It is possible to form a ohmic contact with a non-alloy type electrode without deteriorating the crystallinity and without performing an impurity diffusion step, thereby realizing a semiconductor light emitting device having extremely high reliability and high yield. You can
【0025】また、バンドギャップ波長が1.5〜1.
55μm組成のInGaAsPはInGaAsに比べエ
ッチングレートが十分小さく制御しやすい。このため、
表面処理を安定に行なうことができ、製造歩留まりも大
幅に向上することができる。The bandgap wavelength is 1.5-1.
InGaAsP having a composition of 55 μm has a sufficiently smaller etching rate than InGaAs and is easy to control. For this reason,
The surface treatment can be performed stably, and the manufacturing yield can be significantly improved.
【図1】この発明の一実施例におけるInGaAsP/
InP系半導体レーザの断面図である。FIG. 1 shows InGaAsP / in one embodiment of the present invention.
It is a sectional view of an InP-based semiconductor laser.
【図2】この発明の一実施例におけるP型InGaAs
Pコンタクト層のZn濃度と熱処理温度の関係を表した
図である。FIG. 2 is a P-type InGaAs according to an embodiment of the present invention.
It is a figure showing the relation between Zn concentration of a P contact layer and heat treatment temperature.
【図3】第1の従来例におけるInGaAsP/InP
系半導体レーザの断面図である。FIG. 3 shows InGaAsP / InP in the first conventional example.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a system semiconductor laser.
【図4】第2の従来例におけるInGaAsP/InP
系半導体レーザの断面図である。FIG. 4 InGaAsP / InP in the second conventional example
FIG. 3 is a cross-sectional view of a system semiconductor laser.
31 N型InP基板 32 活性層を含むダブルヘテロ層 33 P型InGaAsPコンタクト層 36 Ti層(非アロイ型金属電極) 37 Pt層(非アロイ型金属電極) 38 Au層(非アロイ型金属電極) 31 N-type InP substrate 32 Double heterolayer including active layer 33 P-type InGaAsP contact layer 36 Ti layer (non-alloy type metal electrode) 37 Pt layer (non-alloy type metal electrode) 38 Au layer (non-alloy type metal electrode)
Claims (1)
型金属電極を備えた半導体発光装置であって、 前記P型InGaAsP層のバンドギャップ波長を1.
5μmから1.55μmの組成にするとともに、前記P
型InGaAsP層の不純物濃度を4×1018cm-3か
ら6×1018cm-3にしたことを特徴とする半導体発光
装置。1. A semiconductor light emitting device comprising a non-alloy type metal electrode on the surface of a P-type InGaAsP layer, wherein the band gap wavelength of the P-type InGaAsP layer is 1.
In addition to the composition of 5 μm to 1.55 μm,
A semiconductor light emitting device, wherein the impurity concentration of the InGaAsP layer is 4 × 10 18 cm −3 to 6 × 10 18 cm −3 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP451894A JPH07211982A (en) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP451894A JPH07211982A (en) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Semiconductor light emitting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211982A true JPH07211982A (en) | 1995-08-11 |
Family
ID=11586280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP451894A Pending JPH07211982A (en) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07211982A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020008710A (en) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 住友電気工業株式会社 | Mach-zehnder modulator and method for fabricating mach-zehnder modulator |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP451894A patent/JPH07211982A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020008710A (en) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 住友電気工業株式会社 | Mach-zehnder modulator and method for fabricating mach-zehnder modulator |
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