JPH07211982A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH07211982A JPH07211982A JP451894A JP451894A JPH07211982A JP H07211982 A JPH07211982 A JP H07211982A JP 451894 A JP451894 A JP 451894A JP 451894 A JP451894 A JP 451894A JP H07211982 A JPH07211982 A JP H07211982A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不純物の拡散工程を行わずに、Ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ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。 【構成】 バンドギャップ波長が１．５〜１．５５μｍ
組成で不純物濃度が４×１０18ｃｍ-3から６×１０18ｃ
ｍ-3のＰ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３３の表面にＳ
ｉ3 Ｎ4 膜３４を形成した後、その一部をエッチングし
コンタクト窓３５を形成する。次に、非アロイ型金属電
極としてＴｉ層３６とＰｔ層３７とＡｕ層３８を蒸着に
より順次積層し、水素雰囲気中にて熱処理を行いオーミ
ックコンタクトを形成する。これにより、Ｐ型不純物で
あるＺｎの拡散によるＰ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
３３への格子欠陥の導入と活性層を含むダブルへテロ層
３２内のＺｎの移動によるＰＮ接合の位置変化を防ぐこ
とができ、素子の信頼性と製造歩留まりが向上した。
ＡｓＰ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。 【構成】 バンドギャップ波長が１．５〜１．５５μｍ
組成で不純物濃度が４×１０18ｃｍ-3から６×１０18ｃ
ｍ-3のＰ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３３の表面にＳ
ｉ3 Ｎ4 膜３４を形成した後、その一部をエッチングし
コンタクト窓３５を形成する。次に、非アロイ型金属電
極としてＴｉ層３６とＰｔ層３７とＡｕ層３８を蒸着に
より順次積層し、水素雰囲気中にて熱処理を行いオーミ
ックコンタクトを形成する。これにより、Ｐ型不純物で
あるＺｎの拡散によるＰ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
３３への格子欠陥の導入と活性層を含むダブルへテロ層
３２内のＺｎの移動によるＰＮ接合の位置変化を防ぐこ
とができ、素子の信頼性と製造歩留まりが向上した。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ＩｎＰ系半導体レーザの断面図である。
【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。
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。
【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。
系半導体レーザの断面図である。
【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。
系半導体レーザの断面図である。
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）
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の表面に非アロイ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP451894A JPH07211982A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP451894A JPH07211982A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211982A true JPH07211982A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11586280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP451894A Pending JPH07211982A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07211982A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020008710A (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 住友電気工業株式会社 | マッハツェンダー変調器、マッハツェンダー変調器を作製する方法 |
-
1994
- 1994-01-20 JP JP451894A patent/JPH07211982A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020008710A (ja) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | 住友電気工業株式会社 | マッハツェンダー変調器、マッハツェンダー変調器を作製する方法 |
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