JPH0888432A - 半導体レーザの製法 - Google Patents
半導体レーザの製法Info
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- JPH0888432A JPH0888432A JP22202094A JP22202094A JPH0888432A JP H0888432 A JPH0888432 A JP H0888432A JP 22202094 A JP22202094 A JP 22202094A JP 22202094 A JP22202094 A JP 22202094A JP H0888432 A JPH0888432 A JP H0888432A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 無効電流が少なく、簡単な製法で電流注入領
域を制御でき、しかもチッ化ガリウム系化合物半導体を
用いた半導体レーザにおいても、電流注入領域を簡単に
制御できる半導体レーザの製法を提供する。 【構成】 （ａ）基板１上に少なくともｎ型層４、活性
層５およびｐ型層６を含み、半導体レーザを構成するチ
ッ化ガリウム系化合物半導体を積層し、（ｂ）該積層さ
れた半導体層の電流注入領域におけるｐ型層を活性化
し、（ｃ）前記積層された半導体層の電流注入領域以外
の領域におけるｐ型層を不活性化状態に維持することを
特徴とする。
域を制御でき、しかもチッ化ガリウム系化合物半導体を
用いた半導体レーザにおいても、電流注入領域を簡単に
制御できる半導体レーザの製法を提供する。 【構成】 （ａ）基板１上に少なくともｎ型層４、活性
層５およびｐ型層６を含み、半導体レーザを構成するチ
ッ化ガリウム系化合物半導体を積層し、（ｂ）該積層さ
れた半導体層の電流注入領域におけるｐ型層を活性化
し、（ｃ）前記積層された半導体層の電流注入領域以外
の領域におけるｐ型層を不活性化状態に維持することを
特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザの製法に関
する。さらに詳しくは、青色発光に好適なチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を用いて、電流非注入領域を高抵抗に
して電流注入領域を制御する利得導波構造に適した半導
体レーザに関する。
する。さらに詳しくは、青色発光に好適なチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を用いて、電流非注入領域を高抵抗に
して電流注入領域を制御する利得導波構造に適した半導
体レーザに関する。
【０００２】ここにチッ化ガリウム系化合物半導体と
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他のIII 族元
素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部が
Ｐ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物からなる半
導体をいう。
は、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物または
III 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他のIII 族元
素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部が
Ｐ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物からなる半
導体をいう。
【０００３】
【従来の技術】半導体レーザの導波構造として、一般的
には屈折率導波構造と利得導波構造が知られている。屈
折率導波構造は、活性層に平行方向に屈折率差をもた
せ、光を閉じ込めて導波させるもので、高出力動作まで
の単一横モード発振をうることができるが、可干渉性が
高く戻り光誘起ノイズが発生し易い。一方、利得導波構
造は、横方向に屈折率差をもたない構造で、横モードが
不安定でキンクが生じ易いが、縦マルチモード発振をす
るため、戻り光ノイズが小さい。
には屈折率導波構造と利得導波構造が知られている。屈
折率導波構造は、活性層に平行方向に屈折率差をもた
せ、光を閉じ込めて導波させるもので、高出力動作まで
の単一横モード発振をうることができるが、可干渉性が
高く戻り光誘起ノイズが発生し易い。一方、利得導波構
造は、横方向に屈折率差をもたない構造で、横モードが
不安定でキンクが生じ易いが、縦マルチモード発振をす
るため、戻り光ノイズが小さい。
【０００４】この利得導波構造の電流注入領域を制御す
る最も簡単な構造としては、図４（ａ）〜（ｃ）に示さ
れるように、電極をパターン化して電極パターンの下側
のみを電流注入領域とする構造（図４（ａ）参照）や、
電流注入領域の両側にプロトンなどを打ち込んで高抵抗
化する構造（図４（ｂ）参照）や、電流注入領域の両側
をエッチング除去してメサ型形状にする構造（図４
（ｃ）参照）などが用いられている。なお、図４におい
て、２１はたとえばｎ型ＧａＡｓ基板で、その上にｎ型
クラッド層２２、活性層２３、ｐ型クラッド層２４が順
次積層されたダブルヘテロ接合構造の半導体レーザが構
成され、２５はｐ側電極、２６はｎ側電極、２７はプロ
トン打込領域である。
る最も簡単な構造としては、図４（ａ）〜（ｃ）に示さ
れるように、電極をパターン化して電極パターンの下側
のみを電流注入領域とする構造（図４（ａ）参照）や、
電流注入領域の両側にプロトンなどを打ち込んで高抵抗
化する構造（図４（ｂ）参照）や、電流注入領域の両側
をエッチング除去してメサ型形状にする構造（図４
（ｃ）参照）などが用いられている。なお、図４におい
て、２１はたとえばｎ型ＧａＡｓ基板で、その上にｎ型
クラッド層２２、活性層２３、ｐ型クラッド層２４が順
次積層されたダブルヘテロ接合構造の半導体レーザが構
成され、２５はｐ側電極、２６はｎ側電極、２７はプロ
トン打込領域である。
【０００５】一方チッ化ガリウム系化合物半導体を用い
た発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が開発され、
従来の赤色、緑色のＬＥＤに加えて青色においても高輝
度のＬＥＤがえられ、半導体レーザにおいても青色の半
導体レーザの開発が要望されている。このチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を用いたＬＥＤはｐ型層のエピタキシ
ャル成長をする際に、ＧａやＮのほかにｐ型ドーパント
のＭｇやＺｎがキャリアガスのＨ2 や反応ガスのＮＨ3
などのＨと結合し易く、ドーパントとしての機能を充分
に果さないため、ｐ型層の成長後アニールによる活性化
処理を施してＭｇやＺｎとＨとの結合を切り離し低抵抗
化を図っている。
た発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が開発され、
従来の赤色、緑色のＬＥＤに加えて青色においても高輝
度のＬＥＤがえられ、半導体レーザにおいても青色の半
導体レーザの開発が要望されている。このチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を用いたＬＥＤはｐ型層のエピタキシ
ャル成長をする際に、ＧａやＮのほかにｐ型ドーパント
のＭｇやＺｎがキャリアガスのＨ2 や反応ガスのＮＨ3
などのＨと結合し易く、ドーパントとしての機能を充分
に果さないため、ｐ型層の成長後アニールによる活性化
処理を施してＭｇやＺｎとＨとの結合を切り離し低抵抗
化を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の電極ストライプ
型構造の半導体レーザでは、電極から離れるにしたがっ
て電極ストライプの幅より電流が拡散して発光に寄与し
ない、もれ電流が多くなり、とくにチッ化ガリウム系化
合物半導体では動作電圧が３Ｖ程度なので、もれ電流が
多いと発光に寄与しない電力分も大きくなり、発光効率
が低下するという問題がある。
型構造の半導体レーザでは、電極から離れるにしたがっ
て電極ストライプの幅より電流が拡散して発光に寄与し
ない、もれ電流が多くなり、とくにチッ化ガリウム系化
合物半導体では動作電圧が３Ｖ程度なので、もれ電流が
多いと発光に寄与しない電力分も大きくなり、発光効率
が低下するという問題がある。
【０００７】また電極ストライプ両側の電流非注入領域
にプロトンなどを打ち込んで高抵抗化する方法では、プ
ロトン打込みの装置が大がかりとなり、低コストでの大
量生産には向いていないという問題がある。
にプロトンなどを打ち込んで高抵抗化する方法では、プ
ロトン打込みの装置が大がかりとなり、低コストでの大
量生産には向いていないという問題がある。
【０００８】さらにエッチングしてメサ型形状にする方
法は、エッチングするのに時間がかかり、とくにチッ化
ガリウム系化合物半導体層をエッチングするのは困難
で、２５０℃以上の高温でウェットエッチングをするか
塩素ガス雰囲気下で反応性イオンエッチングをしなけれ
ばならず、作業が大変であるという問題がある。
法は、エッチングするのに時間がかかり、とくにチッ化
ガリウム系化合物半導体層をエッチングするのは困難
で、２５０℃以上の高温でウェットエッチングをするか
塩素ガス雰囲気下で反応性イオンエッチングをしなけれ
ばならず、作業が大変であるという問題がある。
【０００９】本発明はこのような問題を解決し、無効電
流が少なく、簡単な製法で電流注入領域を制御でき、し
かもチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体レー
ザにおいても、電流注入領域を簡単に制御できる半導体
レーザの製法を提供することにある。
流が少なく、簡単な製法で電流注入領域を制御でき、し
かもチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体レー
ザにおいても、電流注入領域を簡単に制御できる半導体
レーザの製法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
製法は、（ａ）基板上に少なくともｎ型層、活性層およ
びｐ型層を含み、半導体レーザを構成するチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を積層し、（ｂ）該積層された半導体
層の電流注入領域におけるｐ型層を活性化し、（ｃ）前
記積層された半導体層の電流注入領域以外の領域におけ
るｐ型層を不活性化状態に維持することを特徴とする。
製法は、（ａ）基板上に少なくともｎ型層、活性層およ
びｐ型層を含み、半導体レーザを構成するチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を積層し、（ｂ）該積層された半導体
層の電流注入領域におけるｐ型層を活性化し、（ｃ）前
記積層された半導体層の電流注入領域以外の領域におけ
るｐ型層を不活性化状態に維持することを特徴とする。
【００１１】前記積層された半導体層がｎ型バッファ
層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層およびｐ
型コンタクト層であることが、チッ化ガリウム系化合物
半導体からなる半導体レーザを製造するのに好ましい。
層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層およびｐ
型コンタクト層であることが、チッ化ガリウム系化合物
半導体からなる半導体レーザを製造するのに好ましい。
【００１２】前記半導体層の積層後基板全体の熱処理を
行うことによりｐ型層の活性化を行い、ついで前記電流
注入領域の表面に保護膜を設けて水素を含む雰囲気中で
熱処理を行うことにより前記電流注入領域以外の領域を
不活性化状態にすることが、電流非注入領域を確実に高
抵抗化することができ、電流注入領域を制御することが
できるため好ましい。
行うことによりｐ型層の活性化を行い、ついで前記電流
注入領域の表面に保護膜を設けて水素を含む雰囲気中で
熱処理を行うことにより前記電流注入領域以外の領域を
不活性化状態にすることが、電流非注入領域を確実に高
抵抗化することができ、電流注入領域を制御することが
できるため好ましい。
【００１３】前記ｐ型層の活性化のため熱処理をチッ素
雰囲気中、４００〜８００℃で行うことが、半導体層の
表面に保護膜を設けないで熱処理を行っても、チッ化ガ
リウム系化合物半導体層中のＮが蒸発しにくく、簡単な
工程で半導体層の劣化が生じないため好ましい。
雰囲気中、４００〜８００℃で行うことが、半導体層の
表面に保護膜を設けないで熱処理を行っても、チッ化ガ
リウム系化合物半導体層中のＮが蒸発しにくく、簡単な
工程で半導体層の劣化が生じないため好ましい。
【００１４】前記半導体層の積層後前記電流注入領域の
みに電子線を照射し、前記ｐ型層の該電流注入領域のみ
を活性化することによっても、最も少ない工程数で簡単
に電流注入領域を制御することができるため好ましい。
みに電子線を照射し、前記ｐ型層の該電流注入領域のみ
を活性化することによっても、最も少ない工程数で簡単
に電流注入領域を制御することができるため好ましい。
【００１５】
【作用】本発明の半導体レーザの製法によれば、チッ化
ガリウム系化合物半導体層のｐ型層はその成膜工程でド
ーパントのＭｇやＺｎがキャリアガスや反応ガス中のＨ
と結合して不活性化しやすいという性質を利用し、ｐ型
層の電流注入領域のみを熱処理や電子線照射によってア
ニールすることにより、ＭｇやＺｎと結合したＨを分離
して放出しているため低抵抗になり、電流非注入領域は
ドーパントのＭｇやＺｎをＨと結合させたり、チッ化ガ
リウム系化合物半導体のＮを蒸発させてｎ型化している
ため、ドーパントが動きにくく不活性となったり、ｐ型
不純物が薄められることになり高抵抗となる。
ガリウム系化合物半導体層のｐ型層はその成膜工程でド
ーパントのＭｇやＺｎがキャリアガスや反応ガス中のＨ
と結合して不活性化しやすいという性質を利用し、ｐ型
層の電流注入領域のみを熱処理や電子線照射によってア
ニールすることにより、ＭｇやＺｎと結合したＨを分離
して放出しているため低抵抗になり、電流非注入領域は
ドーパントのＭｇやＺｎをＨと結合させたり、チッ化ガ
リウム系化合物半導体のＮを蒸発させてｎ型化している
ため、ドーパントが動きにくく不活性となったり、ｐ型
不純物が薄められることになり高抵抗となる。
【００１６】すなわちチッ化ガリウム系化合物半導体の
ｐ型層を成膜したのち、全体を熱処理してｐ型層の活性
化処理を行ったのち、電流注入領域の表面のみに保護膜
をしてＨ2 ガスやＮＨ3 ガスなどのＨの雰囲気中で熱処
理をすることにより、保護膜のある部分はＨの侵入が妨
げられるとともに、半導体層からＮなどの蒸発を防止す
ることができるが、保護膜のない部分は半導体層内にＨ
が侵入し、ドーパントのＭｇやＺｎと結合し、不活性化
するとともに、半導体層からＮが蒸発してｎ型化する。
そのため、電流注入領域の表面に保護膜を設けて、Ｈの
存在する雰囲気で充分熱処理をすることにより電流非注
入領域のみを高抵抗化することができる。
ｐ型層を成膜したのち、全体を熱処理してｐ型層の活性
化処理を行ったのち、電流注入領域の表面のみに保護膜
をしてＨ2 ガスやＮＨ3 ガスなどのＨの雰囲気中で熱処
理をすることにより、保護膜のある部分はＨの侵入が妨
げられるとともに、半導体層からＮなどの蒸発を防止す
ることができるが、保護膜のない部分は半導体層内にＨ
が侵入し、ドーパントのＭｇやＺｎと結合し、不活性化
するとともに、半導体層からＮが蒸発してｎ型化する。
そのため、電流注入領域の表面に保護膜を設けて、Ｈの
存在する雰囲気で充分熱処理をすることにより電流非注
入領域のみを高抵抗化することができる。
【００１７】また、ｐ型層のエピタキシャル成長の際の
不活性化を利用し、またはさらに水素雰囲気下でｐ型層
の不活性化を進めたのちに、電流注入領域のみに電子線
を照射することにより、電子線照射は微細に制御でき、
照射部分のみを高温にしてアニールし、低抵抗化するこ
とができるため、電流注入領域を精度よく制御すること
ができる。
不活性化を利用し、またはさらに水素雰囲気下でｐ型層
の不活性化を進めたのちに、電流注入領域のみに電子線
を照射することにより、電子線照射は微細に制御でき、
照射部分のみを高温にしてアニールし、低抵抗化するこ
とができるため、電流注入領域を精度よく制御すること
ができる。
【００１８】
【実施例】つぎに添付図面を参照しながら本発明の半導
体レーザの製法を説明する。
体レーザの製法を説明する。
【００１９】図１は本発明の半導体レーザの製法の一実
施例（実施例１）の工程断面説明図、図２は他の実施例
（実施例２）の一工程の断面説明図である。
施例（実施例１）の工程断面説明図、図２は他の実施例
（実施例２）の一工程の断面説明図である。
【００２０】本発明は、前述のようにチッ化ガリウム系
化合物半導体のｐ型層はそのエピタキシャル成長工程で
ドーパントのＭｇやＺｎがＨと結合して動きにくくなる
ため、活性化処理をしなければ低抵抗のｐ型層として機
能しないという知見に基づいてなされたものである。す
なわち、チッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体
発光素子では、ｐ型層をエピタキシャル成長しただけで
はｐ型ドーパントがドーパントとして充分機能しないた
め、熱処理または電子線照射をすることにより、ドーパ
ントのＭｇやＺｎとＨとの結合を切り離して活性化を図
っているが、本発明ではこのドーパントのＭｇやＺｎと
Ｈとの結合による不活性化状態になり易いという性質、
および熱処理によりチッ化ガリウム系化合物半導体から
Ｎが蒸発してｎ型化し易いという性質を利用し、電流注
入領域のみのｐ型層の活性化を行い、電流の非注入領域
のｐ型層はエピタキシャル成長時に生じた不活性化状態
を維持するかまたはさらにＨと結合させて不活性化する
ことにより電流注入領域を制御するものである。
化合物半導体のｐ型層はそのエピタキシャル成長工程で
ドーパントのＭｇやＺｎがＨと結合して動きにくくなる
ため、活性化処理をしなければ低抵抗のｐ型層として機
能しないという知見に基づいてなされたものである。す
なわち、チッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体
発光素子では、ｐ型層をエピタキシャル成長しただけで
はｐ型ドーパントがドーパントとして充分機能しないた
め、熱処理または電子線照射をすることにより、ドーパ
ントのＭｇやＺｎとＨとの結合を切り離して活性化を図
っているが、本発明ではこのドーパントのＭｇやＺｎと
Ｈとの結合による不活性化状態になり易いという性質、
および熱処理によりチッ化ガリウム系化合物半導体から
Ｎが蒸発してｎ型化し易いという性質を利用し、電流注
入領域のみのｐ型層の活性化を行い、電流の非注入領域
のｐ型層はエピタキシャル成長時に生じた不活性化状態
を維持するかまたはさらにＨと結合させて不活性化する
ことにより電流注入領域を制御するものである。
【００２１】電流注入領域を活性化し、電流非注入領域
を不活性化する方法としては、ｐ型層の全体を熱処理ま
たは電子線照射などにより活性化したのち電流の非注入
領域のみのｐ型層のドーパントをＨと結合させて不活性
化状態にしたり、チッ化ガリウム系化合物半導体層のＮ
を蒸発させてｎ型化し高低抗にする方法と、ｐ型層全体
をｐ型層のエピタキシャル成長時または成長後の水素雰
囲気下での熱処理により不活性化状態にしておき、電流
注入領域のみのｐ型層を活性化する方法がある。以下、
具体的な実施例でさらに詳細に説明する。
を不活性化する方法としては、ｐ型層の全体を熱処理ま
たは電子線照射などにより活性化したのち電流の非注入
領域のみのｐ型層のドーパントをＨと結合させて不活性
化状態にしたり、チッ化ガリウム系化合物半導体層のＮ
を蒸発させてｎ型化し高低抗にする方法と、ｐ型層全体
をｐ型層のエピタキシャル成長時または成長後の水素雰
囲気下での熱処理により不活性化状態にしておき、電流
注入領域のみのｐ型層を活性化する方法がある。以下、
具体的な実施例でさらに詳細に説明する。
【００２２】実施例１ 本実施例は半導体レーザを構成するチッ化ガリウム系化
合物半導体からなる半導体層を基板上に積層したのち、
全体を熱処理によりアニールして活性化し、そののち電
流注入領域の表面のみに保護膜を設けてＨ2 ガスやＮＨ
3 などＨの存在する雰囲気下で熱処理をすることによ
り、保護膜の存在しない半導体層中にＨを侵入させてＭ
ｇやＺｎなどのｐ型ドーパントと結合させるとともに、
チッ化ガリウム系化合物半導体中のＮを蒸発させて高抵
抗化し、電流注入領域は保護膜によりＨの侵入を防止し
て活性化状態を維持し低抵抗にすることにより電流注入
領域を制御するものである。図１を参照して本発明の製
法を詳細に説明する。
合物半導体からなる半導体層を基板上に積層したのち、
全体を熱処理によりアニールして活性化し、そののち電
流注入領域の表面のみに保護膜を設けてＨ2 ガスやＮＨ
3 などＨの存在する雰囲気下で熱処理をすることによ
り、保護膜の存在しない半導体層中にＨを侵入させてＭ
ｇやＺｎなどのｐ型ドーパントと結合させるとともに、
チッ化ガリウム系化合物半導体中のＮを蒸発させて高抵
抗化し、電流注入領域は保護膜によりＨの侵入を防止し
て活性化状態を維持し低抵抗にすることにより電流注入
領域を制御するものである。図１を参照して本発明の製
法を詳細に説明する。
【００２３】まず、図１（ａ）に示されるように、サフ
ァイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板１に４０
０〜７００℃の低温で有機金属化合物気相成長法（以
下、ＭＯＣＶＤ法という）によりキャリアガスＨ2 とと
もに有機金属化合物ガスであるトリメチルガリウム（以
下、ＴＭＧという）、ＮＨ3 およびドーパントとしての
ＳｉＨ4 またはＧｅＨ4 、ＳｎＨ4 、ＴｅＨ4 などを供
給し、ｎ型のＧａＮからなる低温バッファ層２を０．０
１〜０．２μｍ程度形成し、ついで７００〜１２００℃
の高温で同じ組成のｎ型ＧａＮからなる高温バッファ層
３を２〜５μｍ程度形成する。
ァイヤ（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板１に４０
０〜７００℃の低温で有機金属化合物気相成長法（以
下、ＭＯＣＶＤ法という）によりキャリアガスＨ2 とと
もに有機金属化合物ガスであるトリメチルガリウム（以
下、ＴＭＧという）、ＮＨ3 およびドーパントとしての
ＳｉＨ4 またはＧｅＨ4 、ＳｎＨ4 、ＴｅＨ4 などを供
給し、ｎ型のＧａＮからなる低温バッファ層２を０．０
１〜０．２μｍ程度形成し、ついで７００〜１２００℃
の高温で同じ組成のｎ型ＧａＮからなる高温バッファ層
３を２〜５μｍ程度形成する。
【００２４】ついで、前述のガスにさらにトリメチルア
ルミニウム（以下、ＴＭＡという）の原料ガスを加え、
ｎ型ドーパントのＳｉなどを含有したｎ型Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ（０＜ｘ＜１）層を成膜し、ダブルヘテロ接合形
成のためのｎ型クラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度
形成する。
ルミニウム（以下、ＴＭＡという）の原料ガスを加え、
ｎ型ドーパントのＳｉなどを含有したｎ型Ａｌx Ｇａ
1-x Ｎ（０＜ｘ＜１）層を成膜し、ダブルヘテロ接合形
成のためのｎ型クラッド層４を０．１〜０．３μｍ程度
形成する。
【００２５】つぎに、バンドギャップエネルギーがクラ
ッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえば前述の原
料ガスのＴＭＡに代えてトリメチルインジウム（以下、
ＴＭＩという）を導入し、Ｇａy Ｉｎ1-y Ｎ（０＜ｙ≦
１）からなる活性層５を０．０５〜０．１μｍ程度形成
する。
ッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえば前述の原
料ガスのＴＭＡに代えてトリメチルインジウム（以下、
ＴＭＩという）を導入し、Ｇａy Ｉｎ1-y Ｎ（０＜ｙ≦
１）からなる活性層５を０．０５〜０．１μｍ程度形成
する。
【００２６】さらに、ｎ型クラッド層４の形成に用いた
ガスと同じ原料のガスで不純物原料ガスをＳｉＨ4 など
に代えてｐ型不純物としてＭｇまたはＺｎをビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（以下、Ｃｐ2 Ｍｇとい
う）またはジメチル亜鉛（以下、ＤＭＺｎ）として加え
て反応管に導入し、ｐ型クラッド層６であるｐ型Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎ層を気相成長させる。これによりｎ型クラッ
ド層４と活性層５とｐ型クラッド層６とによりダブルヘ
テロ接合が形成される。
ガスと同じ原料のガスで不純物原料ガスをＳｉＨ4 など
に代えてｐ型不純物としてＭｇまたはＺｎをビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（以下、Ｃｐ2 Ｍｇとい
う）またはジメチル亜鉛（以下、ＤＭＺｎ）として加え
て反応管に導入し、ｐ型クラッド層６であるｐ型Ａｌx
Ｇａ1-x Ｎ層を気相成長させる。これによりｎ型クラッ
ド層４と活性層５とｐ型クラッド層６とによりダブルヘ
テロ接合が形成される。
【００２７】ついで、ｐ型電極との接触抵抗を減少させ
るためのｐ型コンタクト層７を形成するため、前述のバ
ッファ層３と同様のガスで不純物ガスとしてＣｐ2 Ｍｇ
またはＤＭＺｎを供給してｐ型のＧａＮ層を０．３〜２
μｍ程度成長させ、半導体層の積層が完了する。
るためのｐ型コンタクト層７を形成するため、前述のバ
ッファ層３と同様のガスで不純物ガスとしてＣｐ2 Ｍｇ
またはＤＭＺｎを供給してｐ型のＧａＮ層を０．３〜２
μｍ程度成長させ、半導体層の積層が完了する。
【００２８】つぎにｐ型層のドーパントであるＭｇやＺ
ｎとＨとの結合を分離して活性化させて抵抗を小さくす
る処理を行う。すなわち、半導体層が積層された基板全
体をチッ素雰囲気中の炉内に入れて４００〜８００℃、
約１気圧のもとで２０〜６０分間程度の熱処理をする。
このばあい、熱処理の際に全体の温度が高温になるた
め、チッ化ガリウム系化合物半導体中のＮやＧａ、とく
にＮの蒸発が起り易いが、炉内の雰囲気ガスをチッ素に
しているため、その蒸発を防止することができ、蒸発し
易いＨのみがＭｇなどとの結合を切られて蒸発する。な
お、ＮやＧａの蒸発を防止するため、１気圧でなく、２
〜１００気圧程度の高圧にしてもＨは蒸発し易いため、
確実な活性化処理をすることもできる。このようにチッ
素雰囲気中で行うことにより、表面に保護膜を設けなく
てもＮやＧａの蒸発を防止することができるため好まし
い。
ｎとＨとの結合を分離して活性化させて抵抗を小さくす
る処理を行う。すなわち、半導体層が積層された基板全
体をチッ素雰囲気中の炉内に入れて４００〜８００℃、
約１気圧のもとで２０〜６０分間程度の熱処理をする。
このばあい、熱処理の際に全体の温度が高温になるた
め、チッ化ガリウム系化合物半導体中のＮやＧａ、とく
にＮの蒸発が起り易いが、炉内の雰囲気ガスをチッ素に
しているため、その蒸発を防止することができ、蒸発し
易いＨのみがＭｇなどとの結合を切られて蒸発する。な
お、ＮやＧａの蒸発を防止するため、１気圧でなく、２
〜１００気圧程度の高圧にしてもＨは蒸発し易いため、
確実な活性化処理をすることもできる。このようにチッ
素雰囲気中で行うことにより、表面に保護膜を設けなく
てもＮやＧａの蒸発を防止することができるため好まし
い。
【００２９】つぎに電流の非注入領域の不活性化処理を
行う（図１（ｂ）参照）。具体的には電流注入領域だけ
の半導体層の表面にＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3
などの保護膜８を０．０５〜０．３μｍ程度設け、Ｈ2
ガスやＮＨ3 などのＨが存在するガス雰囲気（たとえば
１気圧）下で４００〜８００℃、２０〜６０分間の熱処
理を行う。熱処理により雰囲気中のＨがｐ型層の半導体
層中に侵入し、前述のようにドーパントのＭｇやＺｎな
どと結合して不活性化し、高抵抗となる。また熱処理中
に半導体層のＧａやＮが分解して蒸発し易く、とくにＮ
の方が蒸発し易く、保護膜８のある部分は保護膜によっ
て蒸発が制御されるが、保護膜８のない部分はＮが蒸発
し易い。チッ化ガリウム系化合物半導体のｐ型層からＮ
が蒸発するとｎ型化するため、高抵抗になる。その結
果、保護膜８のない電流の非注入領域の高抵抗化が図ら
れる。なお、前述の保護膜８の形成は、ＣＶＤ法、スパ
ッタ法などによりＳｉＯ2 などを表面全体に設け、レジ
スト膜の露光、現像、エッチングなどの通常のフォトリ
ソグラフィ工程により、電流注入領域表面のみの必要部
分だけに保護膜８を設けることができる。
行う（図１（ｂ）参照）。具体的には電流注入領域だけ
の半導体層の表面にＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3
などの保護膜８を０．０５〜０．３μｍ程度設け、Ｈ2
ガスやＮＨ3 などのＨが存在するガス雰囲気（たとえば
１気圧）下で４００〜８００℃、２０〜６０分間の熱処
理を行う。熱処理により雰囲気中のＨがｐ型層の半導体
層中に侵入し、前述のようにドーパントのＭｇやＺｎな
どと結合して不活性化し、高抵抗となる。また熱処理中
に半導体層のＧａやＮが分解して蒸発し易く、とくにＮ
の方が蒸発し易く、保護膜８のある部分は保護膜によっ
て蒸発が制御されるが、保護膜８のない部分はＮが蒸発
し易い。チッ化ガリウム系化合物半導体のｐ型層からＮ
が蒸発するとｎ型化するため、高抵抗になる。その結
果、保護膜８のない電流の非注入領域の高抵抗化が図ら
れる。なお、前述の保護膜８の形成は、ＣＶＤ法、スパ
ッタ法などによりＳｉＯ2 などを表面全体に設け、レジ
スト膜の露光、現像、エッチングなどの通常のフォトリ
ソグラフィ工程により、電流注入領域表面のみの必要部
分だけに保護膜８を設けることができる。
【００３０】つぎに保護膜８を除去し、レジスト膜を設
けて塩素ガス雰囲気下で反応性イオンエッチングを行う
ことにより積層された半導体層の一部をエッチングして
高温バッファ層３を露出させ、コンタクト層７上の電流
注入領域表面にＡｕなどからなるｐ側電極９およびエッ
チングにより露出した高温バッファ層３の表面にＡｌな
どからなるｎ側電極１０を設け、ダイシングすることに
より半導体レーザチップがえられる（図１（ｃ）参
照）。
けて塩素ガス雰囲気下で反応性イオンエッチングを行う
ことにより積層された半導体層の一部をエッチングして
高温バッファ層３を露出させ、コンタクト層７上の電流
注入領域表面にＡｕなどからなるｐ側電極９およびエッ
チングにより露出した高温バッファ層３の表面にＡｌな
どからなるｎ側電極１０を設け、ダイシングすることに
より半導体レーザチップがえられる（図１（ｃ）参
照）。
【００３１】なお電流の非注入領域の高抵抗化が完全に
なされておれば、電極のパターン化は不要で、コンタク
ト層７の表面全面にｐ側電極を設けることもできる。
なされておれば、電極のパターン化は不要で、コンタク
ト層７の表面全面にｐ側電極を設けることもできる。
【００３２】実施例２ 本実施例は、ｐ型層のエピタキシャル成長後またはエピ
タキシャル成長後さらにＨ2 やＮＨ3 ガスなどＨの存在
する雰囲気下で熱処理することにより、ｐ型ドーパント
とＨとの結合またはチッ化ガリウム系化合物半導体中の
Ｎの蒸発を促進させて高抵抗化し、そののち電子注入領
域のみに電子線を照射して活性化することにより、電子
注入領域のみを低抵抗化するものである。図２は半導体
層を積層後電流注入領域のみに電子線を照射するときの
模式図である。
タキシャル成長後さらにＨ2 やＮＨ3 ガスなどＨの存在
する雰囲気下で熱処理することにより、ｐ型ドーパント
とＨとの結合またはチッ化ガリウム系化合物半導体中の
Ｎの蒸発を促進させて高抵抗化し、そののち電子注入領
域のみに電子線を照射して活性化することにより、電子
注入領域のみを低抵抗化するものである。図２は半導体
層を積層後電流注入領域のみに電子線を照射するときの
模式図である。
【００３３】電子線照射装置は、たとえば図３に概念図
を示すように、電子銃３１、電子線走査ユニット３２、
電子線収束系３３などからなる通常の電子線照射装置３
９を用いることができるが、マスク製造用またはウェハ
直接描画用の電子線照射装置を用いることが１μｍ以下
の精度で照射することができ、電流注入領域のみに正確
にアニール処理をすることができるため好ましい。電子
銃３１とサファイア基板を保持している電極とのあいだ
には３〜３０ｋＶ程度の加速電圧が印加され、電子銃３
１より放射される電子ビーム３４の径は、電子線収束系
３３に印加される電圧により収束され、積層された化合
物半導体層であるウエハ３６の表面で１〜１００μｍ程
度となり、ウエハ３６に対して垂直に深さ０．１〜１μ
ｍ程度まで浸透し（加速電圧を高くすることにより浸透
深さをさらに深くすることができる）、局部的に半導体
層が４００〜８００℃程度に上昇して、ＭｇやＺｎとＨ
との結合が切られ、Ｈが放出されて活性化が行われる。
この電子線の照射によるアニールは局部的に行われるた
め、電流注入領域のみ活性化が行われて低抵抗になり、
電流の非注入領域を高抵抗に維持することができる。
を示すように、電子銃３１、電子線走査ユニット３２、
電子線収束系３３などからなる通常の電子線照射装置３
９を用いることができるが、マスク製造用またはウェハ
直接描画用の電子線照射装置を用いることが１μｍ以下
の精度で照射することができ、電流注入領域のみに正確
にアニール処理をすることができるため好ましい。電子
銃３１とサファイア基板を保持している電極とのあいだ
には３〜３０ｋＶ程度の加速電圧が印加され、電子銃３
１より放射される電子ビーム３４の径は、電子線収束系
３３に印加される電圧により収束され、積層された化合
物半導体層であるウエハ３６の表面で１〜１００μｍ程
度となり、ウエハ３６に対して垂直に深さ０．１〜１μ
ｍ程度まで浸透し（加速電圧を高くすることにより浸透
深さをさらに深くすることができる）、局部的に半導体
層が４００〜８００℃程度に上昇して、ＭｇやＺｎとＨ
との結合が切られ、Ｈが放出されて活性化が行われる。
この電子線の照射によるアニールは局部的に行われるた
め、電流注入領域のみ活性化が行われて低抵抗になり、
電流の非注入領域を高抵抗に維持することができる。
【００３４】前記各実施例では、チッ化ガリウム系化合
物半導体として、ＧａＮとＡｌx Ｇａ1-x ＮとＧａy Ｉ
ｎ1-y Ｎの積層膜の例で説明したが、半導体層としては
前述の組成の材料に限定されず、一般にＡｌp Ｇａq Ｉ
ｎ1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦
１）の一般式からなり、たとえば活性層のバンドギャッ
プエネルギーがクラッド層のバンドギャップエネルギー
より小さくなるように組成の比率が選定されるようｐ、
ｑを選定し組成量を変化させたものでもよい。また、前
記Ａｌp Ｇａq Ｉｎ1-p-q ＮのＮの一部または全部をＡ
ｓおよび／またはＰなどで置換した材料でも同様に本発
明を適用できる。
物半導体として、ＧａＮとＡｌx Ｇａ1-x ＮとＧａy Ｉ
ｎ1-y Ｎの積層膜の例で説明したが、半導体層としては
前述の組成の材料に限定されず、一般にＡｌp Ｇａq Ｉ
ｎ1-p-q Ｎ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０＜ｐ＋ｑ≦
１）の一般式からなり、たとえば活性層のバンドギャッ
プエネルギーがクラッド層のバンドギャップエネルギー
より小さくなるように組成の比率が選定されるようｐ、
ｑを選定し組成量を変化させたものでもよい。また、前
記Ａｌp Ｇａq Ｉｎ1-p-q ＮのＮの一部または全部をＡ
ｓおよび／またはＰなどで置換した材料でも同様に本発
明を適用できる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の半導体レーザの製法によれば、
所定範囲に保護膜を設けてＨの存在する雰囲気下で熱処
理をするだけ、または所定範囲に電子線ビームを照射し
てアニールをするだけで電流注入領域を正確に制御する
ことができるため、簡単な工程で電流注入領域と非注入
領域とを正確に区分したストライプ構造の半導体レーザ
をうることができる。その結果、もれ電流が少なく発光
効率の高い半導体レーザを安価にうることができる。
所定範囲に保護膜を設けてＨの存在する雰囲気下で熱処
理をするだけ、または所定範囲に電子線ビームを照射し
てアニールをするだけで電流注入領域を正確に制御する
ことができるため、簡単な工程で電流注入領域と非注入
領域とを正確に区分したストライプ構造の半導体レーザ
をうることができる。その結果、もれ電流が少なく発光
効率の高い半導体レーザを安価にうることができる。
【図１】本発明の半導体レーザの製法の実施例１の工程
断面説明図である。
断面説明図である。
【図２】本発明の半導体レーザの製法の実施例２の電子
線照射を示す模式的説明図である。
線照射を示す模式的説明図である。
【図３】電子線照射装置の一例の概略説明図である。
【図４】従来の半導体レーザの電流注入領域を制御する
構造の例を示す断面説明図である。
構造の例を示す断面説明図である。
１ 基板 ３ 高温バッファ層 ４ ｎ型クラッド層 ５ 活性層 ６ ｐ型クラッド層 ７ コンタクト層 ８ 保護膜 １１ 電子線
Claims (5)
- 【請求項１】 （ａ）基板上に少なくともｎ型層、活性
層およびｐ型層を含み、半導体レーザを構成するチッ化
ガリウム系化合物半導体を積層し、（ｂ）該積層された
半導体層の電流注入領域におけるｐ型層を活性化し、
（ｃ）前記積層された半導体層の電流注入領域以外の領
域におけるｐ型層を不活性化状態に維持することを特徴
とする半導体レーザの製法。 - 【請求項２】 前記積層された半導体層がｎ型バッファ
層、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層およびｐ
型コンタクト層である請求項１記載の半導体レーザの製
法。 - 【請求項３】 前記半導体層の積層後基板全体の熱処理
を行うことによりｐ型層の活性化を行い、ついで前記電
流注入領域の表面に保護膜を設けて水素を含む雰囲気中
で熱処理を行うことにより前記電流注入領域以外の領域
を不活性化状態にする請求項１または２記載の半導体レ
ーザの製法。 - 【請求項４】 前記ｐ型層の活性化のため熱処理をチッ
素雰囲気中、４００〜８００℃で行う請求項３記載の半
導体レーザの製法。 - 【請求項５】 前記半導体層の積層後前記電流注入領域
のみに電子線を照射し、前記ｐ型層の該電流注入領域の
みを活性化する請求項１または２記載の半導体レーザの
製法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22202094A JPH0888432A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 半導体レーザの製法 |
| US08/892,273 US5974069A (en) | 1994-09-16 | 1997-07-14 | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
| US09/392,459 US6274891B1 (en) | 1994-09-16 | 1999-09-09 | Semiconductor laser |
| US09/392,456 US6298079B1 (en) | 1994-09-16 | 1999-09-09 | Gallium nitride type laser for emitting blue light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22202094A JPH0888432A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 半導体レーザの製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888432A true JPH0888432A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16775849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22202094A Pending JPH0888432A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 半導体レーザの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888432A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0929109A1 (en) * | 1998-01-08 | 1999-07-14 | Pioneer Electronic Corporation | Method for manufacturing a semiconductor light emitting device |
| JP2000323751A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Pioneer Electronic Corp | ３族窒化物半導体素子製造方法 |
| US6524882B2 (en) | 2000-04-04 | 2003-02-25 | Sony Corporation | Method of producing p-type nitride based III-V compound semiconductor and method of fabricating semiconductor device using the same |
| JP2007305744A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集積半導体光素子およびその製造方法 |
| DE112005001337B4 (de) | 2004-06-10 | 2010-07-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd., Nishikasugai-gun | Verfahren zur Herstellung eines FET |
| JPWO2015129610A1 (ja) * | 2014-02-26 | 2017-03-30 | 学校法人 名城大学 | ｎｐｎ型窒化物半導体発光素子の製造方法、およびｎｐｎ型窒化物半導体発光素子 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP22202094A patent/JPH0888432A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0929109A1 (en) * | 1998-01-08 | 1999-07-14 | Pioneer Electronic Corporation | Method for manufacturing a semiconductor light emitting device |
| JP2000323751A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Pioneer Electronic Corp | ３族窒化物半導体素子製造方法 |
| US6524882B2 (en) | 2000-04-04 | 2003-02-25 | Sony Corporation | Method of producing p-type nitride based III-V compound semiconductor and method of fabricating semiconductor device using the same |
| DE112005001337B4 (de) | 2004-06-10 | 2010-07-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd., Nishikasugai-gun | Verfahren zur Herstellung eines FET |
| US7981744B2 (en) | 2004-06-10 | 2011-07-19 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Field-effect transistor, semiconductor device, a method for manufacturing them, and a method of semiconductor crystal growth |
| JP2007305744A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 集積半導体光素子およびその製造方法 |
| JPWO2015129610A1 (ja) * | 2014-02-26 | 2017-03-30 | 学校法人 名城大学 | ｎｐｎ型窒化物半導体発光素子の製造方法、およびｎｐｎ型窒化物半導体発光素子 |
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