JPH0746744B2 - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
半導体発光装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0746744B2 JPH0746744B2 JP11536186A JP11536186A JPH0746744B2 JP H0746744 B2 JPH0746744 B2 JP H0746744B2 JP 11536186 A JP11536186 A JP 11536186A JP 11536186 A JP11536186 A JP 11536186A JP H0746744 B2 JPH0746744 B2 JP H0746744B2
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- insulating
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 この発明は、半導体発光装置の活性領域を埋め込む半導
体層に製造工程中に熱拡散するアクセプタ不純物の濃度
分布の尾の部分の最大濃度がNaであるとき、 該半導体層に伝導電子を生成するドナー不純物（濃度N
d）と、該半導体層を半絶縁性とする深い準位を形成す
るアクセプタ不純物（濃度Nt）とを、Nt＞Nd＞Naとして
ドープすることにより、 前記尾の部分をも半絶縁性として漏れ電流を阻止し、閾
値電流、効率等の特性を向上するものである。
体層に製造工程中に熱拡散するアクセプタ不純物の濃度
分布の尾の部分の最大濃度がNaであるとき、 該半導体層に伝導電子を生成するドナー不純物（濃度N
d）と、該半導体層を半絶縁性とする深い準位を形成す
るアクセプタ不純物（濃度Nt）とを、Nt＞Nd＞Naとして
ドープすることにより、 前記尾の部分をも半絶縁性として漏れ電流を阻止し、閾
値電流、効率等の特性を向上するものである。
本発明は半導体発光装置の製造方法にかかり、特に埋め
込み構造の半導体発光装置の半絶縁性埋め込み層を改善
する製造方法に関する。
込み構造の半導体発光装置の半絶縁性埋め込み層を改善
する製造方法に関する。
光を情報信号の媒体とする光通信その他のシステムにお
いて、光信号を発生する光源として半導体発光装置が極
めて重要な役割を果たしている。
いて、光信号を発生する光源として半導体発光装置が極
めて重要な役割を果たしている。
従ってこれらのシステムの高度化と多様化を進めるため
に、半導体発光装置特にレーザについて閾値電流、効率
などの特性の一層の向上が要望されている。
に、半導体発光装置特にレーザについて閾値電流、効率
などの特性の一層の向上が要望されている。
例えば光通信の石英系ファイバによる伝送に適する波長
1.3〜1.6μｍ程度の帯域の半導体レーザとして、第４図
に模式側断面図を示すインジウム燐／インジウムガリウ
ム砒素燐（InP/InGaAsP）系BH（Buried Heterostructur
e）レーザが知られている。
1.3〜1.6μｍ程度の帯域の半導体レーザとして、第４図
に模式側断面図を示すインジウム燐／インジウムガリウ
ム砒素燐（InP/InGaAsP）系BH（Buried Heterostructur
e）レーザが知られている。
埋め込み層を半絶縁性としたInP/InGaAsP系BHレーザ
は、例えばｎ型InP基板21の（100）面上にエピタキシャ
ル成長した、ｎ型InP閉じ込め層22、InGaAsP活性層23、
ｐ型InP閉じ込め層24及びｐ＋型InGaAsPコンタクト層25
からなるヘテロ接合積層構造をメサエッチングして長さ
方向が〔011〕方向のストライプ領域を形成し、このエ
ッチングした領域に半絶縁性InP層26を埋め込み成長し
ている。なお28はｐ側電極、29はｎ側電極である。
は、例えばｎ型InP基板21の（100）面上にエピタキシャ
ル成長した、ｎ型InP閉じ込め層22、InGaAsP活性層23、
ｐ型InP閉じ込め層24及びｐ＋型InGaAsPコンタクト層25
からなるヘテロ接合積層構造をメサエッチングして長さ
方向が〔011〕方向のストライプ領域を形成し、このエ
ッチングした領域に半絶縁性InP層26を埋め込み成長し
ている。なお28はｐ側電極、29はｎ側電極である。
本従来例において、半絶縁性InP埋め込み層26は電流狭
窄とレーザ光の横モードを制御する屈折率ガイディング
とを目的とし、例えば鉄（Fe）、クロム（Cr）等の遷移
元素をドーピングして得られる深い準位により伝導電子
をトラップして半絶縁性としている。
窄とレーザ光の横モードを制御する屈折率ガイディング
とを目的とし、例えば鉄（Fe）、クロム（Cr）等の遷移
元素をドーピングして得られる深い準位により伝導電子
をトラップして半絶縁性としている。
BHレーザの埋め込み層を上述の様に半絶縁性半導体層と
することにより良好な電流狭窄が実現すると期待される
が、現実には第４図に矢印で示す経路の漏れ電流ＩＬを
生じて閾値電流の増大、効率の低下等を招いている。
することにより良好な電流狭窄が実現すると期待される
が、現実には第４図に矢印で示す経路の漏れ電流ＩＬを
生じて閾値電流の増大、効率の低下等を招いている。
この様な漏れ電流ＩＬを生ずるのは、エピタキシャル成
長及び電極形成プロセスにおける加熱により、亜鉛（Z
n）、カドミウム（Cd）などを高濃度にドープしたｐ＋
型InGaAsPコンタクト層25及びｐ型InP閉じ込め層24か
ら、前記の方法で半絶縁性としたInP埋め込み層26内に
これらのアクセプタ不純物が拡散してｐ型の導電性を与
えるためである。
長及び電極形成プロセスにおける加熱により、亜鉛（Z
n）、カドミウム（Cd）などを高濃度にドープしたｐ＋
型InGaAsPコンタクト層25及びｐ型InP閉じ込め層24か
ら、前記の方法で半絶縁性としたInP埋め込み層26内に
これらのアクセプタ不純物が拡散してｐ型の導電性を与
えるためである。
半絶縁性半導体層埋め込み構造のBHレーザについて基本
的な特性である閾値電流、効率等を改善するには、この
漏れ電流を十分に抑止することが不可欠であり、これを
実現する製造方法が強く要望されている。
的な特性である閾値電流、効率等を改善するには、この
漏れ電流を十分に抑止することが不可欠であり、これを
実現する製造方法が強く要望されている。
前記問題点は、活性層及び相互に反対電導型の閉じ込め
層を備えるストライプ状のメサ領域を形成した半導体基
体の該メサ領域を埋め込む半導体層を、 該半導体層に該半導体基体から製造工程中に拡散するア
クセプタ不純物の濃度分布の尾の部分の最大濃度がNaで
あるとき、 伝導電子を生成するドナー不純物の濃度Ndと、該半導体
層を半絶縁性とする深い準位を形成するアクセプタ不純
物の濃度Ntとを、 Nt＞Nd＞Na としてエピタキシャル成長する本発明による半導体発光
装置の製造方法により解決される。
層を備えるストライプ状のメサ領域を形成した半導体基
体の該メサ領域を埋め込む半導体層を、 該半導体層に該半導体基体から製造工程中に拡散するア
クセプタ不純物の濃度分布の尾の部分の最大濃度がNaで
あるとき、 伝導電子を生成するドナー不純物の濃度Ndと、該半導体
層を半絶縁性とする深い準位を形成するアクセプタ不純
物の濃度Ntとを、 Nt＞Nd＞Na としてエピタキシャル成長する本発明による半導体発光
装置の製造方法により解決される。
第１図に示す如く埋め込み半導体層６を半絶縁性とした
BHレーザにおいて、製造工程中にｐ＋型コンタクト層
５、ｐ型閉じ込め層４からのこの埋め込み層６に熱拡散
するアクセプタ不純物の濃度分布は、正孔濃度分布の１
例を第２図に図示する様に、界面近傍に限られる浅い高
濃度領域7sと、これより深く低濃度の尾（tail）と呼ば
れる領域7tとからなり、高濃度領域7sでは不純物原子が
結晶格子と置換し、低濃度の尾の領域7tでは不純物原子
が結晶格子間に進入していると考えられているが、漏れ
電流ＩＬの殆どは矢印で示す様にこの低濃度の尾の領域
7tを経由している。
BHレーザにおいて、製造工程中にｐ＋型コンタクト層
５、ｐ型閉じ込め層４からのこの埋め込み層６に熱拡散
するアクセプタ不純物の濃度分布は、正孔濃度分布の１
例を第２図に図示する様に、界面近傍に限られる浅い高
濃度領域7sと、これより深く低濃度の尾（tail）と呼ば
れる領域7tとからなり、高濃度領域7sでは不純物原子が
結晶格子と置換し、低濃度の尾の領域7tでは不純物原子
が結晶格子間に進入していると考えられているが、漏れ
電流ＩＬの殆どは矢印で示す様にこの低濃度の尾の領域
7tを経由している。
本発明によれば半絶縁性とする埋め込み半導体層のエピ
タキシャル成長に際して、これを半絶縁性とする深い準
位を形成するアクセプタ不純物のみならず伝導電子を生
成するドナー不純物をドープして、この半導体層に製造
工程中に拡散するアクセプタ不純物の濃度分布の尾の領
域7tの最大濃度Naに対し、伝導電子を生成するドナー不
純物の濃度Nd＞Naとしてこの尾の領域7tの導電型を反転
し、更に深い準位を形成するアクセプタ不純物の濃度Nt
＞Ndとし、アクセプタ不純物の熱拡散が及ばない範囲を
含む全領域の伝導電子をトラップして半絶縁性とする。
タキシャル成長に際して、これを半絶縁性とする深い準
位を形成するアクセプタ不純物のみならず伝導電子を生
成するドナー不純物をドープして、この半導体層に製造
工程中に拡散するアクセプタ不純物の濃度分布の尾の領
域7tの最大濃度Naに対し、伝導電子を生成するドナー不
純物の濃度Nd＞Naとしてこの尾の領域7tの導電型を反転
し、更に深い準位を形成するアクセプタ不純物の濃度Nt
＞Ndとし、アクセプタ不純物の熱拡散が及ばない範囲を
含む全領域の伝導電子をトラップして半絶縁性とする。
この結果、埋め込まれる半導体基体のｐ型領域４、５の
極く近傍の高濃度拡散領域7s以外は埋め込み半導体層が
すべて半絶縁性となり漏れ電流が阻止される。
極く近傍の高濃度拡散領域7s以外は埋め込み半導体層が
すべて半絶縁性となり漏れ電流が阻止される。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例を示す工程順模
式側断面図である。
式側断面図である。
第３図（ａ）参照:n型InP基板１の（100）面上に、例え
ば錫（Sn）を濃度１×1018cm−３程度にドープし厚さ３
μｍ程度のｎ型InP閉じ込め層２、例えば厚さ0.15μ
ｍ、ノンドープでルミネセンスピーク波長1.3μｍのInG
aAsP活性層３、例えばCdを濃度５×1017cm−３程度にド
ープし厚さ1.5μｍ程度のｐ型InP閉じ込め層４、例えば
Znを濃度１×1019cm−３程度にドープし厚さ0.5μｍ程
度のｐ＋型InGaAsPコンタクト層５を順次エピタキシャ
ル成長する。
ば錫（Sn）を濃度１×1018cm−３程度にドープし厚さ３
μｍ程度のｎ型InP閉じ込め層２、例えば厚さ0.15μ
ｍ、ノンドープでルミネセンスピーク波長1.3μｍのInG
aAsP活性層３、例えばCdを濃度５×1017cm−３程度にド
ープし厚さ1.5μｍ程度のｐ型InP閉じ込め層４、例えば
Znを濃度１×1019cm−３程度にドープし厚さ0.5μｍ程
度のｐ＋型InGaAsPコンタクト層５を順次エピタキシャ
ル成長する。
ストライプ領域形成のためのマスク11を、例えば二酸化
シリコン（SiO２）等を用いてこの半導体基体面上〔01
1〕方向に幅2.5〜３μｍ程度に形成する。
シリコン（SiO２）等を用いてこの半導体基体面上〔01
1〕方向に幅2.5〜３μｍ程度に形成する。
第３図（ｂ）参照：この半導体基体を例えば臭素（Br）
−メタノール溶液を用いてエッチングし、逆メサ状のス
トライプ領域を形成する。
−メタノール溶液を用いてエッチングし、逆メサ状のス
トライプ領域を形成する。
第３図（ｃ）参照：半絶縁性InP埋め込み層６を例えば
気相成長法（VPE法）有機金属熱分解気相成長法（MO-CV
D法）等によってエピタキシャル成長する。
気相成長法（VPE法）有機金属熱分解気相成長法（MO-CV
D法）等によってエピタキシャル成長する。
本実施例の製造工程中にInP埋め込み層６に拡散するア
クセプタ不純物の濃度分布の尾の領域の最大濃度Naは10
16cm−３程度以下であり、ドナー不純物として例えば硫
黄（Ｓ）をNd＝２×1016cm−３程度、深い準位を形成す
るアクセプタ不純物として例えばFeをNt＝１×1017cm
−３程度以上ドープする。
クセプタ不純物の濃度分布の尾の領域の最大濃度Naは10
16cm−３程度以下であり、ドナー不純物として例えば硫
黄（Ｓ）をNd＝２×1016cm−３程度、深い準位を形成す
るアクセプタ不純物として例えばFeをNt＝１×1017cm
−３程度以上ドープする。
第３図（ｄ）参照：次いでマスク11を除去してｐ側電極
８及びｎ側電極９を形成し、劈開等のプロセスを経て本
実施例の素子が完成する。
８及びｎ側電極９を形成し、劈開等のプロセスを経て本
実施例の素子が完成する。
本実施例では、閾値電流10mA程度、定格動作状態におけ
る外部微分効率60％程度が得られ、これに相当する前記
従来例では、例えば閾値電流20mA、外部微分効率40％程
度であるのに比較して明らかな向上が実証されている。
る外部微分効率60％程度が得られ、これに相当する前記
従来例では、例えば閾値電流20mA、外部微分効率40％程
度であるのに比較して明らかな向上が実証されている。
以上説明した如く本発明によれば、BHレーザの半絶縁性
埋め込み層に生ずるアクセプタ不純物拡散領域の大半に
ついて半絶縁性を確保し、漏れ電流を阻止して閾値電
流、効率などの特性向上を実現する。その結果出力の増
大、使用温度範囲の拡大等も可能となり、光応用システ
ムなどの進展に寄与することができる。
埋め込み層に生ずるアクセプタ不純物拡散領域の大半に
ついて半絶縁性を確保し、漏れ電流を阻止して閾値電
流、効率などの特性向上を実現する。その結果出力の増
大、使用温度範囲の拡大等も可能となり、光応用システ
ムなどの進展に寄与することができる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は正孔濃度分布を例示する図、 第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例の工程順模式側
断面図、 第４図は従来例の模式側断面図である。 図において、 １はｎ型InP基板、 ２はｎ型InP閉じ込め層、 ３はInGaAsP活性層、 ４はｐ型InP閉じ込め層、 ５はｐ＋型InGaAsPコンタクト層、 ６は半絶縁性埋め込み層、 7sはアクセプタ不純物拡散の高濃度領域、 7tはアクセプタ不純物拡散の低濃度の尾の領域、 ８はｐ側電極、 ９はｎ側電極を示す。
断面図、 第４図は従来例の模式側断面図である。 図において、 １はｎ型InP基板、 ２はｎ型InP閉じ込め層、 ３はInGaAsP活性層、 ４はｐ型InP閉じ込め層、 ５はｐ＋型InGaAsPコンタクト層、 ６は半絶縁性埋め込み層、 7sはアクセプタ不純物拡散の高濃度領域、 7tはアクセプタ不純物拡散の低濃度の尾の領域、 ８はｐ側電極、 ９はｎ側電極を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】活性層及び相互に反対導電型の閉じ込め層
を備えるストライプ状のメサ領域を形成した半導体基体
の該メサ領域を埋め込む半導体層を、 該半導体層に該半導体基体から製造工程中に拡散するア
クセプタ不純物の濃度分布の尾の部分の最大濃度がNaで
あるとき、 伝導電子を生成するドナー不純物の濃度Ndと、該半導体
層を半絶縁性とする深い準位を形成するアクセプタ不純
物の濃度Ntとを、 Nt＞Nd＞Na としてエピタキシャル成長することを特徴とする半導体
発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11536186A JPH0746744B2 (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 半導体発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11536186A JPH0746744B2 (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 半導体発光装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62269387A JPS62269387A (ja) | 1987-11-21 |
| JPH0746744B2 true JPH0746744B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=14660622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11536186A Expired - Lifetime JPH0746744B2 (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 半導体発光装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746744B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3654435B2 (ja) * | 2001-08-21 | 2005-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-05-19 JP JP11536186A patent/JPH0746744B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62269387A (ja) | 1987-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |