JPH0831659B2 - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層を有する埋め込み型半
導体発光素子の製造方法に関し、 その半導体発光素子のリーク電流を一層低減させるこ
とを目的とし、 ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層とその上のｎ型InPク
ラッド層を有するメサストライプを形成する工程と、該
メサストライプの両脇を、不純物濃度が上記クラッド層
より高く且つ厚さが下記第２埋め込み層より薄いｐ型In
P第１埋め込み層、不純物濃度が該第１埋め込み層より
低いｐ型InP第２埋め込み層、ｎ型InP第３埋め込み層、
及びｐ型InP第４埋め込み層で順次に埋め込み、その
際、該第１埋め込み層が該クラッド層の側面に接するよ
うにする工程とを含んでなり、上記クラッド層の側面部
を、上記第１埋め込み層の不純物の固相拡散によりｐ型
に反転させるように構成する。
導体発光素子の製造方法に関し、 その半導体発光素子のリーク電流を一層低減させるこ
とを目的とし、 ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層とその上のｎ型InPク
ラッド層を有するメサストライプを形成する工程と、該
メサストライプの両脇を、不純物濃度が上記クラッド層
より高く且つ厚さが下記第２埋め込み層より薄いｐ型In
P第１埋め込み層、不純物濃度が該第１埋め込み層より
低いｐ型InP第２埋め込み層、ｎ型InP第３埋め込み層、
及びｐ型InP第４埋め込み層で順次に埋め込み、その
際、該第１埋め込み層が該クラッド層の側面に接するよ
うにする工程とを含んでなり、上記クラッド層の側面部
を、上記第１埋め込み層の不純物の固相拡散によりｐ型
に反転させるように構成する。
本発明は、ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層を有する埋
め込み型半導体発光素子の製造方法に関する。
め込み型半導体発光素子の製造方法に関する。
InGaAsP活性層を有する埋め込み型半導体発光素子
は、例えば長波長帯の光通信などに用いられるものであ
り、光通信システムの進展に伴い使用環境の範囲が広ま
ることから、高温特性の向上、即ち高温下においても大
きな光出力を得られるようにすることが望まれている。
は、例えば長波長帯の光通信などに用いられるものであ
り、光通信システムの進展に伴い使用環境の範囲が広ま
ることから、高温特性の向上、即ち高温下においても大
きな光出力を得られるようにすることが望まれている。
そして、従来はｎ型InP基板を用いたものが一般的で
あるが、近年、ｐ型InP基板を用いたものが高温特性に
優れるという事実を見いだされて着目されてきた。
あるが、近年、ｐ型InP基板を用いたものが高温特性に
優れるという事実を見いだされて着目されてきた。
第２図はｐ型InP基板を用いた半導体発光素子の従来
例を説明する要部側断面図であり、この半導体発光素子
は本出願人が特願昭60−044640号において提案したもの
である。
例を説明する要部側断面図であり、この半導体発光素子
は本出願人が特願昭60−044640号において提案したもの
である。
第２図において、１はｐ型InP基板、２はｐ型InPバッ
ファ層、３はInGaAsP活性層、４はｎ型InPクラッド層、
５はｐ型InP埋め込み層、６はｎ型InP埋め込み層、７は
ｐ型InP埋め込み層、８はｎ型InPクラッド層、９はｎ型
InGaAsPコンタクト層、であり、クラッド層４と活性層
３とバッファ層２がメサストライプ10を構成している。
ファ層、３はInGaAsP活性層、４はｎ型InPクラッド層、
５はｐ型InP埋め込み層、６はｎ型InP埋め込み層、７は
ｐ型InP埋め込み層、８はｎ型InPクラッド層、９はｎ型
InGaAsPコンタクト層、であり、クラッド層４と活性層
３とバッファ層２がメサストライプ10を構成している。
この素子の構成における特徴は、メサストライプ10の
側面全域に接するようにｐ型InP埋め込み層５を設け
て、ｐ型InPより抵抗の低いｎ型InPの埋め込み層６がｎ
型InPクラッド層４及び８に接触しないように、埋め込
み層６を分離したところにある。
側面全域に接するようにｐ型InP埋め込み層５を設け
て、ｐ型InPより抵抗の低いｎ型InPの埋め込み層６がｎ
型InPクラッド層４及び８に接触しないように、埋め込
み層６を分離したところにある。
即ち、この素子は、活性層３に対して順方向に通電さ
れて発光し、しきい値電流以上でレーザ発振するもので
あり、活性層３の両脇を通り抜ける電流Ａ（リーク電
流）が発光に対して無効となることから、上記の構成に
して抵抗の高いｐ型InP埋め込み層５でリーク電流Ａを
低減させ、低しきい値電流と高発光効率を実現させたも
のであり、然も、ｐ型InP基板１を用いていることから
先に述べた高温特性に優れている。
れて発光し、しきい値電流以上でレーザ発振するもので
あり、活性層３の両脇を通り抜ける電流Ａ（リーク電
流）が発光に対して無効となることから、上記の構成に
して抵抗の高いｐ型InP埋め込み層５でリーク電流Ａを
低減させ、低しきい値電流と高発光効率を実現させたも
のであり、然も、ｐ型InP基板１を用いていることから
先に述べた高温特性に優れている。
そしてこの素子は、以下のようにして製造される。
即ち、先ず、液相エピタキシャル成長法により、基板
１上に、バッファ層２、活性層３及びクラッド層４を順
次成長し、ストライプマスクと臭素系のエッチング液を
用いたウエットエッチングにより、メサストライプ10を
形成する。
１上に、バッファ層２、活性層３及びクラッド層４を順
次成長し、ストライプマスクと臭素系のエッチング液を
用いたウエットエッチングにより、メサストライプ10を
形成する。
次いで、ストライプマスクを除去した後、再び液相エ
ピタキシャル成長法により、埋め込み層５、６及び７を
順次成長する。その際、各メルトの過冷却度を小さくし
てメサストライプ10上には成長されないようにする。
ピタキシャル成長法により、埋め込み層５、６及び７を
順次成長する。その際、各メルトの過冷却度を小さくし
てメサストライプ10上には成長されないようにする。
埋め込み層７の成長に引続き、クラッド層８及びコン
タクト層９を成長する。この成長では、各メルトの過冷
却度を大きくしてメサストライプ10上にも成長されるよ
うにする。
タクト層９を成長する。この成長では、各メルトの過冷
却度を大きくしてメサストライプ10上にも成長されるよ
うにする。
この後は、図示を省略してあるが、基板１の下面及び
コンタクト層９の上面にオーミックコンタクトの電極を
形成し、共振器長で劈開して完成する。
コンタクト層９の上面にオーミックコンタクトの電極を
形成し、共振器長で劈開して完成する。
しかしながら、上述のようにして製造された素子は、
高抵抗ｐ型InP埋め込み層５を設けているとはいえそれ
でもリーク電流Ａが存在している。このことから、光出
力を増大すべく通電電流を大きくした際に、ｐ型埋め込
み層５、ｎ型埋め込み層６及びｐ型埋め込み層７で形成
されるpnpトランジスタの効果により、埋め込み層５か
ら埋め込み層７に流れる追加のリーク電流が発生して発
光効率が低下し、光出力が制約される問題がある。そし
て、この発光効率が低下する時点の光出力は、リーク電
流Ａの低減度合が大きくなるに従い大きくなるものであ
る。
高抵抗ｐ型InP埋め込み層５を設けているとはいえそれ
でもリーク電流Ａが存在している。このことから、光出
力を増大すべく通電電流を大きくした際に、ｐ型埋め込
み層５、ｎ型埋め込み層６及びｐ型埋め込み層７で形成
されるpnpトランジスタの効果により、埋め込み層５か
ら埋め込み層７に流れる追加のリーク電流が発生して発
光効率が低下し、光出力が制約される問題がある。そし
て、この発光効率が低下する時点の光出力は、リーク電
流Ａの低減度合が大きくなるに従い大きくなるものであ
る。
また、埋め込み層５〜コンタクト層の成長において、
埋め込み層６はメサストライプ10側の先端部で分離が不
完全になる場合があり、それは、リーク電流の低減を不
充分にさせる。
埋め込み層６はメサストライプ10側の先端部で分離が不
完全になる場合があり、それは、リーク電流の低減を不
充分にさせる。
そこで本発明は、ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層を有
する埋め込み型半導体発光素子の製造方法において、そ
の半導体発光素子のリーク電流を一層低減させることを
目的とする。
する埋め込み型半導体発光素子の製造方法において、そ
の半導体発光素子のリーク電流を一層低減させることを
目的とする。
なお、ｐ型InP基板を用いた素子とｎ型InP基板を用い
た素子を比較すると、上述した追加のリーク電流は、後
者ではそれを発生させるトランジスタがnpn型となり前
者のpnp型の場合より大きくなる。このため前者は、光
出力の上限を後者より大きくすることができる。
た素子を比較すると、上述した追加のリーク電流は、後
者ではそれを発生させるトランジスタがnpn型となり前
者のpnp型の場合より大きくなる。このため前者は、光
出力の上限を後者より大きくすることができる。
上記目的は、ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層とその上
のｎ型InPクラッド層を有するメサストライプを形成す
る工程と、該メサストライプの両脇を、不純物濃度が上
記クラッド層より高く且つ厚さが下記第２埋め込み層よ
り薄いｐ型InP第１埋め込み層、不純物濃度が該第１埋
め込み層より低いｐ型InP第２埋め込み層、ｎ型InP第３
埋め込み層、及びｐ型InP第４埋め込み層で順次に埋め
込み、その際、該第１埋め込み層が該クラッド層の側面
に接するようにする工程とを含んでなり、上記クラッド
層の側面部を、上記第１埋め込み層の不純物の固相拡散
によりｐ型に反転させる本発明の製造方法によって解決
される。
のｎ型InPクラッド層を有するメサストライプを形成す
る工程と、該メサストライプの両脇を、不純物濃度が上
記クラッド層より高く且つ厚さが下記第２埋め込み層よ
り薄いｐ型InP第１埋め込み層、不純物濃度が該第１埋
め込み層より低いｐ型InP第２埋め込み層、ｎ型InP第３
埋め込み層、及びｐ型InP第４埋め込み層で順次に埋め
込み、その際、該第１埋め込み層が該クラッド層の側面
に接するようにする工程とを含んでなり、上記クラッド
層の側面部を、上記第１埋め込み層の不純物の固相拡散
によりｐ型に反転させる本発明の製造方法によって解決
される。
上記ｐ型に反転させた領域は、固相拡散で形成される
ためｎ型領域との接合部にキャリア濃度の極めて低い高
抵抗領域を形成する。
ためｎ型領域との接合部にキャリア濃度の極めて低い高
抵抗領域を形成する。
そして、先に述べたリーク電流Ａが上記第１埋め込み
層から上記クラッド層に流れることから、上記高抵抗領
域は、リーク電流Ａの径路に介在してリーク電流Ａを低
減させる。
層から上記クラッド層に流れることから、上記高抵抗領
域は、リーク電流Ａの径路に介在してリーク電流Ａを低
減させる。
また、上記の反転領域は、上記第３埋め込み層（従来
例の埋め込み層６）の分離を完全なものにする。
例の埋め込み層６）の分離を完全なものにする。
かくして、リーク電流を一層低減させることができ
る。
る。
以下本発明の実施例について第１図（ａ）（ｂ）の要
部側断面図を用いて説明する。第１図（ａ）は従来例を
示す第２図に対応する図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
の部分詳細図、であり、第１図における符号は、その符
号の数字から10を減じた数字の符号が示す第２図の対象
物と同一機能の対象物を示す。
部側断面図を用いて説明する。第１図（ａ）は従来例を
示す第２図に対応する図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
の部分詳細図、であり、第１図における符号は、その符
号の数字から10を減じた数字の符号が示す第２図の対象
物と同一機能の対象物を示す。
第１図に示す半導体発光素子は、第２図に示す素子と
同様にして発光するが、製造の際に、第２図におけるメ
サストライプ10（第１図の20）とｐ型埋め込み層５（第
１図の15）との間に不純物濃度が高く厚さが薄いｐ型埋
め込み層（第１図の15A）を挿入して、後述のようにリ
ーク電流Ａをより低減させたものであり、その製造方法
は以下のとおりである。
同様にして発光するが、製造の際に、第２図におけるメ
サストライプ10（第１図の20）とｐ型埋め込み層５（第
１図の15）との間に不純物濃度が高く厚さが薄いｐ型埋
め込み層（第１図の15A）を挿入して、後述のようにリ
ーク電流Ａをより低減させたものであり、その製造方法
は以下のとおりである。
即ち、先ず、液相エピタキシャル成長法により、面指
数（100）のｐ型InP基板11上に、 ｐ型InPバッフア層12 （Cdドープトでキャリア濃度６×1017/cm3、厚さ１μ
ｍ）、 InGaAsP活性層13（厚さ0.15μｍ）、 ｎ型InPクラッド層14 （Snドープトでキャリア濃度１×1018/cm3、厚さ0.20μ
ｍ）、 を順次成長する。
数（100）のｐ型InP基板11上に、 ｐ型InPバッフア層12 （Cdドープトでキャリア濃度６×1017/cm3、厚さ１μ
ｍ）、 InGaAsP活性層13（厚さ0.15μｍ）、 ｎ型InPクラッド層14 （Snドープトでキャリア濃度１×1018/cm3、厚さ0.20μ
ｍ）、 を順次成長する。
次いで、〈011〉方向に幅３μｍのSiO2ストライプマ
スクを形成し、これをマスクにし臭素系のエッチング液
を用いたウエットエッチングにより、クラッド層14、活
性層13及びバッフア層12をエッチングしてメサストライ
プ20を形成する。ストライプマスクは、プラズマCVD法
によりSiO2膜を被着し、これを通常のホトリソグラフィ
技術でパターニングして形成する。
スクを形成し、これをマスクにし臭素系のエッチング液
を用いたウエットエッチングにより、クラッド層14、活
性層13及びバッフア層12をエッチングしてメサストライ
プ20を形成する。ストライプマスクは、プラズマCVD法
によりSiO2膜を被着し、これを通常のホトリソグラフィ
技術でパターニングして形成する。
次いで、ストライプマスクを弗酸で除去した後、再び
液相エピタキシャル成長法により、 ｐ型InP第１埋め込み層15A （Znドープトでキャリア濃度２×1018/cm3、厚さ0.05μ
ｍ）、 ｐ型InP第２埋め込み層15 （Cdドープトでキャリア濃度５×1017/cm3、厚さ0.2μ
ｍ）、 ｎ型InP第３埋め込み層16 （Teドープトでキャリア濃度１×1018/cm3、厚さ0.3μ
ｍ）、 ｐ型InP第４埋め込み層17 （Cdドープトでキャリア濃度５×1017/cm3、厚さ0.2μ
ｍ）、 を順次成長する。その際、各メルトの過冷却度を小さく
してメサストライプ20上には成長されないようにする。
第１埋め込み層15Aは、メサストライプ20が臭素系エッ
チング液のエッチングで形成されているので、メサスト
ライプ20の側面全域に成長してクラッド層14の側面にも
接している状態になる。
液相エピタキシャル成長法により、 ｐ型InP第１埋め込み層15A （Znドープトでキャリア濃度２×1018/cm3、厚さ0.05μ
ｍ）、 ｐ型InP第２埋め込み層15 （Cdドープトでキャリア濃度５×1017/cm3、厚さ0.2μ
ｍ）、 ｎ型InP第３埋め込み層16 （Teドープトでキャリア濃度１×1018/cm3、厚さ0.3μ
ｍ）、 ｐ型InP第４埋め込み層17 （Cdドープトでキャリア濃度５×1017/cm3、厚さ0.2μ
ｍ）、 を順次成長する。その際、各メルトの過冷却度を小さく
してメサストライプ20上には成長されないようにする。
第１埋め込み層15Aは、メサストライプ20が臭素系エッ
チング液のエッチングで形成されているので、メサスト
ライプ20の側面全域に成長してクラッド層14の側面にも
接している状態になる。
更に、第４埋め込み層17の成長に引続き、 ｎ型InPクラッド層18 （Teドープトでキャリア濃度１×1018/cm3、厚さ0.5μ
ｍ）、 ｎ型InGaAsPコンタクト層19 （Teドープトでキャリア濃度３×1018/cm3、厚さ0.25μ
ｍ）、 を成長する。この成長では、各メルトの過冷却度を大き
くしてメサストライプ20上にも成長されるようにする。
ｍ）、 ｎ型InGaAsPコンタクト層19 （Teドープトでキャリア濃度３×1018/cm3、厚さ0.25μ
ｍ）、 を成長する。この成長では、各メルトの過冷却度を大き
くしてメサストライプ20上にも成長されるようにする。
この後は、図示を省略してあるが、基板11の下面及び
コンタクト層19の上面にオーミックコンタクトの電極を
形成し、共振器で劈開して完成する。
コンタクト層19の上面にオーミックコンタクトの電極を
形成し、共振器で劈開して完成する。
このようにして素子を製造すると、クラッド層14に接
する第１埋め込み層15Aの不純物濃度がクラッド層14の
それより高いことから、成長中の加熱により第１埋め込
み層15Aの不純物（Zn）がクラッド層14に拡散して、ク
ラッド層14の側面部がｐ型に反転し、第１図（ｂ）に示
すようにｐ型反転領域21が形成される。そして、このｐ
型反転領域21は、固相拡散で形成されるためｎ型領域と
の接合部にキャリア濃度の極めて低い高抵抗領域を形成
し、然もそこが先に述べたリーク電流Ａの径路となって
いるので、リーク電流Ａを一層低減させるように作用す
る。
する第１埋め込み層15Aの不純物濃度がクラッド層14の
それより高いことから、成長中の加熱により第１埋め込
み層15Aの不純物（Zn）がクラッド層14に拡散して、ク
ラッド層14の側面部がｐ型に反転し、第１図（ｂ）に示
すようにｐ型反転領域21が形成される。そして、このｐ
型反転領域21は、固相拡散で形成されるためｎ型領域と
の接合部にキャリア濃度の極めて低い高抵抗領域を形成
し、然もそこが先に述べたリーク電流Ａの径路となって
いるので、リーク電流Ａを一層低減させるように作用す
る。
同時に、ｐ型反転領域21は、ｎ型の第３埋め込み層16
の分離を完全なものにする。
の分離を完全なものにする。
また、第１埋め込み層15Aの厚さを第２埋め込み層15
より薄くしてあるので、埋め込み層15、16、17で形成さ
れるpnpトランジスタの効果による光出力の制約は、第
１埋め込み層15Aのキャリア濃度を高くしても従来例と
同等になり悪化することがない。
より薄くしてあるので、埋め込み層15、16、17で形成さ
れるpnpトランジスタの効果による光出力の制約は、第
１埋め込み層15Aのキャリア濃度を高くしても従来例と
同等になり悪化することがない。
かくして、上記製造方法を採用することによりリーク
電流を一層低減させることができて、高温特性の向上を
図ることが可能になる。
電流を一層低減させることができて、高温特性の向上を
図ることが可能になる。
ちなみに、上記実施例とそこから第１埋め込み層15A
を削除した従来例とを比較すると、発光効率が低下する
時点の光出力は、例えば高温である80℃において後者が
約10mWであるのに対し前者は約15mWとなり約1.5倍に増
大している。
を削除した従来例とを比較すると、発光効率が低下する
時点の光出力は、例えば高温である80℃において後者が
約10mWであるのに対し前者は約15mWとなり約1.5倍に増
大している。
なお、上記実施例では各部のキャリア濃度や厚さなど
を特定してあるが、本発明は、上述の説明から理解され
るように、〔課題を解決するための手段〕の項に示した
要件が満たされるならば、実施例の特定に限定されるも
のではない。
を特定してあるが、本発明は、上述の説明から理解され
るように、〔課題を解決するための手段〕の項に示した
要件が満たされるならば、実施例の特定に限定されるも
のではない。
以上説明したように本発明の構成によれば、ｐ型InP
基板上にInGaAsP活性層を有する埋め込み型半導体発光
素子の製造方法において、その半導体発光素子のリーク
電流を一層低減させることができて、例えば、高温特性
の向上、即ち高温下においても大きな光出力を得られる
ようにすることを可能にさせる効果がある。
基板上にInGaAsP活性層を有する埋め込み型半導体発光
素子の製造方法において、その半導体発光素子のリーク
電流を一層低減させることができて、例えば、高温特性
の向上、即ち高温下においても大きな光出力を得られる
ようにすることを可能にさせる効果がある。
第１図（ａ）（ｂ）は実施例を説明する要部側断面図、 第２図は従来例を説明する要部側断面図、 である。 図において、 11はｐ型InP基板、 12はｐ型InPバッフア層、 13はInGaAsP活性層、 14はｎ型InPクラッド層、 15Aはｐ型InP第１埋め込み層、 15はｐ型InP第２埋め込み層、 16はｎ型InP第３埋め込み層、 17はｐ型InP第４埋め込み層、 18はｎ型InPクラッド層、 19はｎ型InGaAsPコンタクト層、 20はメサストライプ、 21はｐ型反転領域、 Ａはリーク電流、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】ｐ型InP基板上にInGaAsP活性層とその上の
ｎ型InPクラッド層を有するメサストライプを形成する
工程と、 該メサストライプの両脇を、不純物濃度が上記クラッド
層より高く且つ厚さが下記第２埋め込み層より薄いｐ型
InP第１埋め込み層、不純物濃度が該第１埋め込み層よ
り低いｐ型InP第２埋め込み層、ｎ型InP第３埋め込み
層、及びｐ型InP第４埋め込み層で順次に埋め込み、そ
の際、該第１埋め込み層が該クラッド層の側面に接する
ようにする工程とを含んでなり、 上記クラッド層の側面部を、上記第１埋め込み層の不純
物の固相拡散によりｐ型に反転させ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 |
|---|---|---|---|
| JP13081088A JPH0831659B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13081088A JPH0831659B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01300581A JPH01300581A (ja) | 1989-12-05 |
| JPH0831659B2 true JPH0831659B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=15043239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13081088A Expired - Lifetime JPH0831659B2 (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831659B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2814786B2 (ja) * | 1991-10-08 | 1998-10-27 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JP3421140B2 (ja) * | 1994-08-23 | 2003-06-30 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法，および半導体レーザ装置 |
| JPH09237940A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置，及びその製造方法 |
| JP6375207B2 (ja) * | 2014-10-31 | 2018-08-15 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体レーザおよび半導体レーザの製造方法 |
| WO2019193679A1 (ja) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP13081088A patent/JPH0831659B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01300581A (ja) | 1989-12-05 |
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