JPH10209559A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- JPH10209559A JPH10209559A JP9009349A JP934997A JPH10209559A JP H10209559 A JPH10209559 A JP H10209559A JP 9009349 A JP9009349 A JP 9009349A JP 934997 A JP934997 A JP 934997A JP H10209559 A JPH10209559 A JP H10209559A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクト層とｐ型電極の密着力を高めた高
信頼性の半導体発光素子を実現する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１１１上にｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層１１２、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１
１３、ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１４、ＺｎＣｄＳｅ活
性層１１５、ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１６、ｐ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅクラッド層１１７、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタ
クト層１１８が積層されている。コンタクト層１１８上
にはｐ型電極１２０が形成され、この両側にはＺｎＯ絶
縁層１１９が形成されている。ここでは、ＺｎＯ絶縁層
１１９形成前にｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８上
の領域に、ｐ型ＡｕＰｄ電極１２０を形成し熱処理を行
うことにより、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８と
ｐ型ＡｕＰｄ電極１２０が合金化され、ストライプ領域
に密着性が高くオーム性接触な電極が得られる。
信頼性の半導体発光素子を実現する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１１１上にｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層１１２、ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１
１３、ｎ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１４、ＺｎＣｄＳｅ活
性層１１５、ｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１６、ｐ型Ｚｎ
ＭｇＳＳｅクラッド層１１７、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタ
クト層１１８が積層されている。コンタクト層１１８上
にはｐ型電極１２０が形成され、この両側にはＺｎＯ絶
縁層１１９が形成されている。ここでは、ＺｎＯ絶縁層
１１９形成前にｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８上
の領域に、ｐ型ＡｕＰｄ電極１２０を形成し熱処理を行
うことにより、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８と
ｐ型ＡｕＰｄ電極１２０が合金化され、ストライプ領域
に密着性が高くオーム性接触な電極が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光情報処
理などに用いられる半導体発光素子に関するものであ
る。
理などに用いられる半導体発光素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信、光情報処理などの分野で
半導体発光素子の需要が高まり、中でもＺｎＳｅ系ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体は直接遷移型で広いバンドギャッ
プをもつことから、これを用いた青緑色半導体レーザの
研究開発が活発に行われている。従来例としてＺｎＳｅ
系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた青緑色半導体レー
ザの構造およびｐ型電極形成工程を述べる。青緑色半導
体レーザの構造を図９に示す。
半導体発光素子の需要が高まり、中でもＺｎＳｅ系ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体は直接遷移型で広いバンドギャッ
プをもつことから、これを用いた青緑色半導体レーザの
研究開発が活発に行われている。従来例としてＺｎＳｅ
系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用いた青緑色半導体レー
ザの構造およびｐ型電極形成工程を述べる。青緑色半導
体レーザの構造を図９に示す。
【０００３】２０１はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ基
板、２０２はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓバッファ
層、２０３はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層、２０４はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層、２０５はＺｎＣｄＳｅ活性層、２０６はＮをドー
プしたｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層、２０７はＮをドープし
たｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、２０８はＮをドープ
したｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層、２０９はＺｎＯ絶
縁層、２１０はｐ型ＡｕＰｄ電極、２１１はＡｕＧｅＮ
ｉから成るｎ型電極である。これらの半導体多層膜を分
子線エピタキシー法により形成する。次にｐ型電極形成
工程として、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２０８とｐ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅクラッド層２０７の一部分をストライプ領
域を残してエッチングする。前記エッチングした部分の
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２０７上にＺｎＯ絶縁膜
２０９を堆積し、ＰｄＡｕ電極２１０を全面に基板加熱
法を用いて蒸着し、オーミック接触を得るために２００
℃程度の熱処理を行う。
板、２０２はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓバッファ
層、２０３はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層、２０４はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層、２０５はＺｎＣｄＳｅ活性層、２０６はＮをドー
プしたｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層、２０７はＮをドープし
たｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、２０８はＮをドープ
したｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層、２０９はＺｎＯ絶
縁層、２１０はｐ型ＡｕＰｄ電極、２１１はＡｕＧｅＮ
ｉから成るｎ型電極である。これらの半導体多層膜を分
子線エピタキシー法により形成する。次にｐ型電極形成
工程として、ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層２０８とｐ型Ｚ
ｎＭｇＳＳｅクラッド層２０７の一部分をストライプ領
域を残してエッチングする。前記エッチングした部分の
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２０７上にＺｎＯ絶縁膜
２０９を堆積し、ＰｄＡｕ電極２１０を全面に基板加熱
法を用いて蒸着し、オーミック接触を得るために２００
℃程度の熱処理を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記半
導体レーザに用いているＩＩ−ＶＩ族半導体結晶は、従
来のＩＩＩ−Ｖ族半導体と異なり、成長温度が３００℃
以下と低いため、前記工程において種々の問題が発生し
やすい。
導体レーザに用いているＩＩ−ＶＩ族半導体結晶は、従
来のＩＩＩ−Ｖ族半導体と異なり、成長温度が３００℃
以下と低いため、前記工程において種々の問題が発生し
やすい。
【０００５】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体レーザのｐ型電
極を形成する場合一般的な形成方法として半導体エピタ
キシャル層２０７上に絶縁膜２０９をストライプ領域以
外に形成し、ｐ型電極２１０を蒸着し、オーミック性接
触を得るために熱処理を行う。この時、ＺｎＯ絶縁膜２
０９と半導体エピタキシャル層２０７界面で熱膨張係数
差に起因した剥離が発生しやすい。さらにＰｄＡｕ等の
電極材料はＺｎＯ等の絶縁膜との密着力が弱いためにＺ
ｎＯ絶縁膜２０９とｐ型電極２１０の間で剥離が生じや
すい。
極を形成する場合一般的な形成方法として半導体エピタ
キシャル層２０７上に絶縁膜２０９をストライプ領域以
外に形成し、ｐ型電極２１０を蒸着し、オーミック性接
触を得るために熱処理を行う。この時、ＺｎＯ絶縁膜２
０９と半導体エピタキシャル層２０７界面で熱膨張係数
差に起因した剥離が発生しやすい。さらにＰｄＡｕ等の
電極材料はＺｎＯ等の絶縁膜との密着力が弱いためにＺ
ｎＯ絶縁膜２０９とｐ型電極２１０の間で剥離が生じや
すい。
【０００６】一般に、絶縁膜２０９とｐ型電極２１０と
の密着力を強める方法として、基板温度を２００℃以上
に高めることが考えられる。しかし、ＺｎＳｅ系ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体レーザの結晶成長温度は一般に２０
０℃から３００℃と低いため、基板加熱によって結晶品
質の劣化が生じる。従って電極形成時の温度はそれ以下
に設定しなければならず密着力を強める効果が期待でき
ない。
の密着力を強める方法として、基板温度を２００℃以上
に高めることが考えられる。しかし、ＺｎＳｅ系ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体レーザの結晶成長温度は一般に２０
０℃から３００℃と低いため、基板加熱によって結晶品
質の劣化が生じる。従って電極形成時の温度はそれ以下
に設定しなければならず密着力を強める効果が期待でき
ない。
【０００７】また、半導体エピタキシャル層２０７とＺ
ｕＯ絶縁層２０９間で熱膨張係数差に起因した剥離は熱
処理工程が存在する限り、完全に抑制するのは困難であ
る。電極や絶縁膜の密着が悪いと電流注入に不均一が生
じたり、素子実装後の放熱不良を起こしやすくなり、素
子特性の劣化を招く。
ｕＯ絶縁層２０９間で熱膨張係数差に起因した剥離は熱
処理工程が存在する限り、完全に抑制するのは困難であ
る。電極や絶縁膜の密着が悪いと電流注入に不均一が生
じたり、素子実装後の放熱不良を起こしやすくなり、素
子特性の劣化を招く。
【０００８】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたもので、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体発光素子の密
着に優れたｐ型オーム性電極構造とその製造方法を提供
するものである。
されたもので、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体発光素子の密
着に優れたｐ型オーム性電極構造とその製造方法を提供
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段は次の通りである。
段は次の通りである。
【００１０】（１）ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体により構
成された活性領域と、前記活性領域上に形成されたコン
タクト層と、前記コンタクト層とオーム性接触を得るた
めのストライプ状の第１の電極と、前記ストライプ電極
の側部領域に堆積された絶縁膜と、前記ストライプ状の
第１の電極および前記絶縁膜上に形成され、前記第１の
電極と密着性の高い第２のｐ型電極とを有する半導体発
光素子とする。
成された活性領域と、前記活性領域上に形成されたコン
タクト層と、前記コンタクト層とオーム性接触を得るた
めのストライプ状の第１の電極と、前記ストライプ電極
の側部領域に堆積された絶縁膜と、前記ストライプ状の
第１の電極および前記絶縁膜上に形成され、前記第１の
電極と密着性の高い第２のｐ型電極とを有する半導体発
光素子とする。
【００１１】（２）ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体により構
成された活性領域と、前記活性領域上に形成されたコン
タクト層と、前記コンタクト層とオーム性接触を得るた
めのストライプ状の第１の電極と、前記ストライプ電極
上のＮｉを含む電極と、前記ストライプ電極の側部領域
に堆積された絶縁膜と、前記Ｎｉ電極および前記絶縁膜
上に形成され、前記Ｎｉ電極と密着性の高い第２のｐ型
電極とを有する半導体発光素子とする。
成された活性領域と、前記活性領域上に形成されたコン
タクト層と、前記コンタクト層とオーム性接触を得るた
めのストライプ状の第１の電極と、前記ストライプ電極
上のＮｉを含む電極と、前記ストライプ電極の側部領域
に堆積された絶縁膜と、前記Ｎｉ電極および前記絶縁膜
上に形成され、前記Ｎｉ電極と密着性の高い第２のｐ型
電極とを有する半導体発光素子とする。
【００１２】（３）塩素ガスを用いたドライエッチング
を行う工程と、前記ドライエッチング工程後にオーム性
接触を得るための熱処理工程と、前記熱処理工程後に絶
縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜上に第２の電極を形
成する工程を備えた半導体発光素子の製造方法とする。
を行う工程と、前記ドライエッチング工程後にオーム性
接触を得るための熱処理工程と、前記熱処理工程後に絶
縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜上に第２の電極を形
成する工程を備えた半導体発光素子の製造方法とする。
【００１３】（４）ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体エピタキ
シャル層上にオーム性接触を得るためのストライプ状の
ｐ型ＡｕＰｄ第１電極上にストライプ状のＮｉ電極を形
成しそれをマスクとしてドライエッチングを行い平滑な
電流狭窄構造を形成することにより光閉じ込め向上し単
一横モードのレーザ特性を有する半導体発光素子とす
る。
シャル層上にオーム性接触を得るためのストライプ状の
ｐ型ＡｕＰｄ第１電極上にストライプ状のＮｉ電極を形
成しそれをマスクとしてドライエッチングを行い平滑な
電流狭窄構造を形成することにより光閉じ込め向上し単
一横モードのレーザ特性を有する半導体発光素子とす
る。
【００１４】
（実施の形態１）図１はＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ族半導体
を用いた青緑色半導体レーザの構造断面図を示す。
を用いた青緑色半導体レーザの構造断面図を示す。
【００１５】１１１はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ基
板、１１２はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓバッファ
層、１１３はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層、１１４はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層、１１５はＺｎＣｄＳｅ活性層、１１６はＮをドー
プしたｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層、１１７はＮをドープし
たｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、１１８はｐ＋型Ｚｎ
ＳｅＴｅコンタクト層、１１９はＺｎＯ絶縁層、１２０
はＡｕとＰｄの２層からなるｐ型第１電極、１２１はＮ
ｉ電極１２２、Ａｕ電極１２３の２層で構成されるｐ型
第２電極、１２４はＡｕＧｅＮｉから成るｎ型電極であ
る。
板、１１２はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓバッファ
層、１１３はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層、１１４はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層、１１５はＺｎＣｄＳｅ活性層、１１６はＮをドー
プしたｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層、１１７はＮをドープし
たｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、１１８はｐ＋型Ｚｎ
ＳｅＴｅコンタクト層、１１９はＺｎＯ絶縁層、１２０
はＡｕとＰｄの２層からなるｐ型第１電極、１２１はＮ
ｉ電極１２２、Ａｕ電極１２３の２層で構成されるｐ型
第２電極、１２４はＡｕＧｅＮｉから成るｎ型電極であ
る。
【００１６】本実施の形態では、ＺｎＯ絶縁層１１９形
成前にｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８上のストラ
イプ領域に、ｐ型ＡｕＰｄ電極１２０を形成し熱処理を
行うことにより、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８
とｐ型ＡｕＰｄ電極１２０が合金化され、ストライプ領
域に密着性が高くオーム性接触な電極が得られる。
成前にｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８上のストラ
イプ領域に、ｐ型ＡｕＰｄ電極１２０を形成し熱処理を
行うことにより、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８
とｐ型ＡｕＰｄ電極１２０が合金化され、ストライプ領
域に密着性が高くオーム性接触な電極が得られる。
【００１７】さらに、ｐ型第２電極１２１は、Ｎｉ電極
１２２が酸化膜との反応性が高くその下のＺｎＯ絶縁層
１１９と強く密着するため電極の剥離を防止することが
でき、素子の特性、歩留を改善できる。
１２２が酸化膜との反応性が高くその下のＺｎＯ絶縁層
１１９と強く密着するため電極の剥離を防止することが
でき、素子の特性、歩留を改善できる。
【００１８】次に、図２は作製の工程の一例を示す。本
実施の形態ではＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
成長方法として、分子線エピタキシー法を用いている。
実施の形態ではＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
成長方法として、分子線エピタキシー法を用いている。
【００１９】まずＧａＡｓ基板１１１上にＧａＡｓバッ
ファ層１１２、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層１１３、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層１１４、ＺｎＣｄＳｅ活性層１１５、Ｎをドープし
たｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１６、Ｎをドープしたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７、Ｎをドープしたｐ＋
型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８を順次エピタキシャ
ル成長する。
ファ層１１２、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層１１３、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層１１４、ＺｎＣｄＳｅ活性層１１５、Ｎをドープし
たｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１６、Ｎをドープしたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７、Ｎをドープしたｐ＋
型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８を順次エピタキシャ
ル成長する。
【００２０】次にＮをドープしたｐ型ＺｎＳｅＴｅ層１
１８上にＰｄ／Ａｕ電極１２０を全面蒸着した後、フォ
トリソグラフィーによってストライプ状のレジストパタ
ーンをＰｄ／Ａｕ電極１２０上に形成し、それをマスク
として用いてエッチングする。ストライプ状のレジスト
マスク下以外の領域のＰｄ／Ａｕ電極１２０とＮをドー
プしたｐ＋型ＺｎＳｅＴｅ層１１８、Ｎをドープしたｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７の一部をエッチング
除去する。
１８上にＰｄ／Ａｕ電極１２０を全面蒸着した後、フォ
トリソグラフィーによってストライプ状のレジストパタ
ーンをＰｄ／Ａｕ電極１２０上に形成し、それをマスク
として用いてエッチングする。ストライプ状のレジスト
マスク下以外の領域のＰｄ／Ａｕ電極１２０とＮをドー
プしたｐ＋型ＺｎＳｅＴｅ層１１８、Ｎをドープしたｐ
型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７の一部をエッチング
除去する。
【００２１】本実施例ではＰｄ／Ａｕ電極１２０の除去
にはヨウ化カリウム溶液、Ｎをドープしたｐ型ＺｎＳｅ
Ｔｅ層１１８、Ｎをドープしたｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層１１７の除去には飽和臭素水、リン酸、水の混合
溶液を用いてエッチングを行った。
にはヨウ化カリウム溶液、Ｎをドープしたｐ型ＺｎＳｅ
Ｔｅ層１１８、Ｎをドープしたｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラ
ッド層１１７の除去には飽和臭素水、リン酸、水の混合
溶液を用いてエッチングを行った。
【００２２】次にレジストを除去した後ｎ型電極を形成
し、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８とＡｕＰｄ電
極１２０の間のオーミック接触を得るために、例えば２
００℃程度の熱処理を行う。
し、ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８とＡｕＰｄ電
極１２０の間のオーミック接触を得るために、例えば２
００℃程度の熱処理を行う。
【００２３】次にＺｎＯ絶縁層１１９をスパッタ法によ
り形成する。再びフォトリソグラフィーによってストラ
イプ状のレジストパターンをＺｎＯ絶縁層１１９上に形
成し、それをマスクとして用いて、ＺｎＯ絶縁層１１９
の開口部１３０をエッチングにより形成する。
り形成する。再びフォトリソグラフィーによってストラ
イプ状のレジストパターンをＺｎＯ絶縁層１１９上に形
成し、それをマスクとして用いて、ＺｎＯ絶縁層１１９
の開口部１３０をエッチングにより形成する。
【００２４】次にウエハ全面に真空蒸着法を用いてｐ型
第２電極１２１を形成して素子が完成する。
第２電極１２１を形成して素子が完成する。
【００２５】本工程では、スパッタ法を用いているので
基板加熱をしなくても、ＩＩ−ＶＩ族半導体であるｐ−
ＺｎＭｇＳＳｅ層１１７とＺｎＯ絶縁膜１１９が元々強
固な密着が得られる。しかもｐ型電極のオーミック接触
を得るための熱処理をＺｎＯ絶縁層１１９の堆積以前に
行っているので、主にｎ型ＧａＡｓ基板１１１とＺｎＯ
絶縁層１１９との熱膨張係数差に起因したｐ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅ層１１７とＺｎＯ絶縁層１１９の間の熱処理後の
剥離の発生を防ぐことができる。
基板加熱をしなくても、ＩＩ−ＶＩ族半導体であるｐ−
ＺｎＭｇＳＳｅ層１１７とＺｎＯ絶縁膜１１９が元々強
固な密着が得られる。しかもｐ型電極のオーミック接触
を得るための熱処理をＺｎＯ絶縁層１１９の堆積以前に
行っているので、主にｎ型ＧａＡｓ基板１１１とＺｎＯ
絶縁層１１９との熱膨張係数差に起因したｐ型ＺｎＭｇ
ＳＳｅ層１１７とＺｎＯ絶縁層１１９の間の熱処理後の
剥離の発生を防ぐことができる。
【００２６】また、図１で説明したように、ｐ型第２電
極１２１とＺｎＯ絶縁層１１９との間の密着力もＮｉ電
極１２２により強化されているので、ｐ型第２電極１２
１とＺｎＯ絶縁層１１９間の剥離も同時に抑制できる。
その結果、放熱効果に優れた電流狭窄ストライプ構造が
安定して作製可能となり、素子特性や歩留等に優れた青
緑色半導体レーザが実現できる。
極１２１とＺｎＯ絶縁層１１９との間の密着力もＮｉ電
極１２２により強化されているので、ｐ型第２電極１２
１とＺｎＯ絶縁層１１９間の剥離も同時に抑制できる。
その結果、放熱効果に優れた電流狭窄ストライプ構造が
安定して作製可能となり、素子特性や歩留等に優れた青
緑色半導体レーザが実現できる。
【００２７】なお、本実施の形態では、絶縁層としてＺ
ｎＯを用いたが、図３、図４に示すように、ＺｎＯに代
えて、Ａｌ2Ｏ3１４０、ＺｎＳ１４１を用いても同様の
効果が得られる。また図５、図６のようにｐ型第２電極
はＮｉ／Ａｕの他に、Ｔｉ／Ａｕ１４２やＣｒ／Ａｕ１
４４等であってもよい。
ｎＯを用いたが、図３、図４に示すように、ＺｎＯに代
えて、Ａｌ2Ｏ3１４０、ＺｎＳ１４１を用いても同様の
効果が得られる。また図５、図６のようにｐ型第２電極
はＮｉ／Ａｕの他に、Ｔｉ／Ａｕ１４２やＣｒ／Ａｕ１
４４等であってもよい。
【００２８】（実施の形態２）図７はＺｎＳｅ系ＩＩ−
ＶＩ族半導体を用いた青緑色半導体レーザの構造断面図
を示す。１１１はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ基板、
１１２はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓバッファ層、１
１３はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド
層、１１４はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導波
層、１１５はＺｎＣｄＳｅ活性層、１１６はＮをドープ
したｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層、１１７はＮをドープした
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、１１８はｐ型ＺｎＳｅ
Ｔｅコンタクト層、１１９はＺｎＯ絶縁層、１２０はＡ
ｕとＰｄの２層からなるｐ型第１電極、１２１はＴｉ電
極１２２、Ａｕ電極１２３の２層で構成されるｐ型第２
電極、１２４はＡｕＧｅＮｉから成るｎ型電極である。
ＶＩ族半導体を用いた青緑色半導体レーザの構造断面図
を示す。１１１はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓ基板、
１１２はＳｉをドープしたｎ型ＧａＡｓバッファ層、１
１３はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド
層、１１４はＣｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導波
層、１１５はＺｎＣｄＳｅ活性層、１１６はＮをドープ
したｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層、１１７はＮをドープした
ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層、１１８はｐ型ＺｎＳｅ
Ｔｅコンタクト層、１１９はＺｎＯ絶縁層、１２０はＡ
ｕとＰｄの２層からなるｐ型第１電極、１２１はＴｉ電
極１２２、Ａｕ電極１２３の２層で構成されるｐ型第２
電極、１２４はＡｕＧｅＮｉから成るｎ型電極である。
【００２９】本実施の形態では、ＺｎＯ絶縁層形成前に
ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層上のストライプ領域にｐ
型ＡｕＰｄ電極１２０を形成し、前記ｐ型ＡｕＰｄ電極
１２０上にエッチングマスクとしてｐ型Ｎｉ電極２３０
を形成しドライエッチングすることにより高性能なリッ
ジストライプ型電流狭窄構造が形成できる。従って横方
向拡散電流が抑制されるため単一横モードのレーザが作
製ができる。
ｐ型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層上のストライプ領域にｐ
型ＡｕＰｄ電極１２０を形成し、前記ｐ型ＡｕＰｄ電極
１２０上にエッチングマスクとしてｐ型Ｎｉ電極２３０
を形成しドライエッチングすることにより高性能なリッ
ジストライプ型電流狭窄構造が形成できる。従って横方
向拡散電流が抑制されるため単一横モードのレーザが作
製ができる。
【００３０】次に、図８は作製の工程の一例を示す。本
実施の形態ではＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
成長方法として、分子線エピタキシー法を用いている。
実施の形態ではＺｎＳｅ系ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
成長方法として、分子線エピタキシー法を用いている。
【００３１】まずＧａＡｓ基板１１１上にＧａＡｓバッ
ファ層１１２、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層１１３、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層１１４、ＺｎＣｄＳｅ活性層１１５、Ｎをドープし
たｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１６、Ｎをドープしたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７、Ｎをドープしたｐ＋
型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８を順次エピタキシャ
ル成長する。次にＮをドープしたｐ型ＺｎＳｅＴｅ層１
１８上にＰｄ／Ａｕ電極１２０を全面蒸着し、前記Ｐｄ
／Ａｕ電極１２０上に０．１μｍ程度のｐ型Ｎｉ電極２
３０を全面蒸着する。
ファ層１１２、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層１１３、Ｃｌをドープしたｎ型ＺｎＳＳｅ光導
波層１１４、ＺｎＣｄＳｅ活性層１１５、Ｎをドープし
たｐ型ＺｎＳＳｅ光導波層１１６、Ｎをドープしたｐ型
ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７、Ｎをドープしたｐ＋
型ＺｎＳｅＴｅコンタクト層１１８を順次エピタキシャ
ル成長する。次にＮをドープしたｐ型ＺｎＳｅＴｅ層１
１８上にＰｄ／Ａｕ電極１２０を全面蒸着し、前記Ｐｄ
／Ａｕ電極１２０上に０．１μｍ程度のｐ型Ｎｉ電極２
３０を全面蒸着する。
【００３２】そしてフォトリソグラフィーによってスト
ライプ状のレジストパターンをｐ型Ｎｉ電極２３０上に
形成し、それをマスクとして用いてエッチングする。ス
トライプ状のレジストマスク下以外の領域のｐ型Ｎｉ電
極２３０をエッチング除去する。
ライプ状のレジストパターンをｐ型Ｎｉ電極２３０上に
形成し、それをマスクとして用いてエッチングする。ス
トライプ状のレジストマスク下以外の領域のｐ型Ｎｉ電
極２３０をエッチング除去する。
【００３３】本実施例ではｐ型Ｎｉ電極２３０の除去に
はヨウ化カリウム溶液を用いてエッチングを行った。次
にレジストを除去した後ｎ型電極を形成し、ｐ型ＺｎＳ
ｅＴｅコンタクト層１１８とＡｕＰｄ電極１２０の間の
オーミック接触を得るために、例えば２００℃程度の熱
処理を行う。
はヨウ化カリウム溶液を用いてエッチングを行った。次
にレジストを除去した後ｎ型電極を形成し、ｐ型ＺｎＳ
ｅＴｅコンタクト層１１８とＡｕＰｄ電極１２０の間の
オーミック接触を得るために、例えば２００℃程度の熱
処理を行う。
【００３４】次にｐ型Ｎｉ電極２３０をドライエッチン
グのマスクとして用いてエッチングする。ストライプ状
のｐ型Ｎｉ電極２３０下以外の領域のＰｄ／Ａｕ電極１
２０とＮをドープしたｐ＋型ＺｎＳｅＴｅ層１１８、Ｎ
をドープしたｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７の一
部をドライエッチングで除去する。エッチングガスには
塩素と水素の混合ガスを用いた。
グのマスクとして用いてエッチングする。ストライプ状
のｐ型Ｎｉ電極２３０下以外の領域のＰｄ／Ａｕ電極１
２０とＮをドープしたｐ＋型ＺｎＳｅＴｅ層１１８、Ｎ
をドープしたｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層１１７の一
部をドライエッチングで除去する。エッチングガスには
塩素と水素の混合ガスを用いた。
【００３５】エッチングガスはマスフローコントローラ
によって流量制御されて導入され、典型的な塩素および
水素の流量はそれぞれ５ｓｃｃｍと４ｓｃｃｍである。
トータルガス圧は１×１０-3Ｔｏｒｒである。ＥＣＲプ
ラズマは２．４５ＧＨｚのマイクロ波と８７５ＧのＥＣ
Ｒ磁界によって発生させている。マイクロ波パワーは２
００Ｗ、引き出し電圧は３００Ｖとした。マイクロ波の
反射波は０Ｗであった。ダメージ領域を除去するためＨ
Ｃｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１で、時間は１分間ウェットエッチ
ングを行っている。ストライプ幅は５μｍ程度とした。
次にＺｎＯ絶縁層１１９をスパッタ法により形成する。
によって流量制御されて導入され、典型的な塩素および
水素の流量はそれぞれ５ｓｃｃｍと４ｓｃｃｍである。
トータルガス圧は１×１０-3Ｔｏｒｒである。ＥＣＲプ
ラズマは２．４５ＧＨｚのマイクロ波と８７５ＧのＥＣ
Ｒ磁界によって発生させている。マイクロ波パワーは２
００Ｗ、引き出し電圧は３００Ｖとした。マイクロ波の
反射波は０Ｗであった。ダメージ領域を除去するためＨ
Ｃｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１で、時間は１分間ウェットエッチ
ングを行っている。ストライプ幅は５μｍ程度とした。
次にＺｎＯ絶縁層１１９をスパッタ法により形成する。
【００３６】再びフォトリソグラフィーによってストラ
イプ状のレジストパターンをＺｎＯ絶縁層１１９上に形
成し、それをマスクとして用いて、ＺｎＯ絶縁層１１９
の開口部１３０をエッチングにより形成する。次にウエ
ハ全面に真空蒸着法を用いてｐ型第２電極１２１を形成
して素子が完成する。
イプ状のレジストパターンをＺｎＯ絶縁層１１９上に形
成し、それをマスクとして用いて、ＺｎＯ絶縁層１１９
の開口部１３０をエッチングにより形成する。次にウエ
ハ全面に真空蒸着法を用いてｐ型第２電極１２１を形成
して素子が完成する。
【００３７】本工程では電流狭窄構造形成時に塩素ガス
プラズマを用いたドライエッチング法を用いたが、これ
によりＺｎＳＳｅ／ＺｎＭｇＳＳｅヘテロ構造に対する
エッチング深さの制御性がウェットエッチングの場合と
比較して格段に向上する。さらに塩素ガスプラズマを用
いたドライエッチングに対して大きな選択比がとれるＮ
ｉ電極２３０をマスクとして用いているため、マスクの
後退がなく平滑な垂直エッチング側壁が得られる。これ
により光閉じ込めが向上し単一横モード化や低閾値化な
どのレーザ特性の向上が得られる。
プラズマを用いたドライエッチング法を用いたが、これ
によりＺｎＳＳｅ／ＺｎＭｇＳＳｅヘテロ構造に対する
エッチング深さの制御性がウェットエッチングの場合と
比較して格段に向上する。さらに塩素ガスプラズマを用
いたドライエッチングに対して大きな選択比がとれるＮ
ｉ電極２３０をマスクとして用いているため、マスクの
後退がなく平滑な垂直エッチング側壁が得られる。これ
により光閉じ込めが向上し単一横モード化や低閾値化な
どのレーザ特性の向上が得られる。
【００３８】なお、本実施の形態では、絶縁層としてＺ
ｎＯを用いたが図３、図４に示すようにＡｌ2Ｏ3１４
０、ＺｎＳ１４１を用いても同様の効果が得られる。ま
た図５、図６のようにｐ型第２電極はＮｉ／Ａｕの他に
Ｔｉ／Ａｕ１４２やＣｒ／Ａｕ１４４等でも良い。
ｎＯを用いたが図３、図４に示すようにＡｌ2Ｏ3１４
０、ＺｎＳ１４１を用いても同様の効果が得られる。ま
た図５、図６のようにｐ型第２電極はＮｉ／Ａｕの他に
Ｔｉ／Ａｕ１４２やＣｒ／Ａｕ１４４等でも良い。
【００３９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、絶縁層形
成前に、コンタクト層とＰｄＡｕ等のｐ型第１電極との
熱処理を行い、また絶縁膜上にＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒ等の電
極を用いることにより、電極とコンタクト層間および電
極と絶縁膜間の密着性が向上する効果が得られる。その
ためＺｎＳｅ系青緑色半導体発光素子において、低しき
い値電流、長寿命などが実現できる。
成前に、コンタクト層とＰｄＡｕ等のｐ型第１電極との
熱処理を行い、また絶縁膜上にＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒ等の電
極を用いることにより、電極とコンタクト層間および電
極と絶縁膜間の密着性が向上する効果が得られる。その
ためＺｎＳｅ系青緑色半導体発光素子において、低しき
い値電流、長寿命などが実現できる。
【図１】青緑色半導体レーザ素子の断面構造図
【図２】青緑色半導体レーザ素子の製造工程断面図
【図３】青緑色半導体レーザ素子の断面構造図
【図４】青緑色半導体レーザ素子の断面構造図
【図５】青緑色半導体レーザ素子の断面構造図
【図６】青緑色半導体レーザ素子の断面構造図
【図７】青緑色半導体レーザ素子の断面構造図
【図８】青緑色半導体レーザ素子の製造工程断面図
【図９】従来の青緑色半導体レーザ素子の構造断面図
１１１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １１２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １１３ ｎ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 １１４ ｎ−ＺｎＳＳｅ光導波層 １１５ ＺｎＣｄＳｅ活性層 １１６ ｐ−ＺｎＳＳｅ光導波層 １１７ ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層 １１８ ｐ＋−ＺｎＳｅＴｅコンタクト層 １１９ ＺｎＯ絶縁層 １２０ ｐ−Ｐｄ／Ａｕ第１電極 １２１ ｐ−第２電極 １２２ ｐ−Ｎｉ電極 １２３ ｐ−Ａｕ電極 １２４ ｎ−ＡｕＧｅＮｉ電極 １３１ 開口部 １４０ Ａｌ２Ｏ３絶縁層 １４１ ＺｎＳ絶縁層 １４２ ｐ−第２電極 １４３ ｐ−Ｔｉ電極 １４４ ｐ−第２電極 １４５ ｐ−Ｃｒ電極 ２３０ ｐ−Ｎｉ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉井 重雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体により構成さ
れた活性領域と、前記活性領域上に形成されたコンタク
ト層と、前記コンタクト層とオーム性接触を得るための
ストライプ状の第１の電極と、前記ストライプ電極の側
部領域に堆積された絶縁膜と、前記ストライプ状の第１
の電極および前記絶縁膜上に形成され、前記第１の電極
と密着性の高い第２のｐ型電極とを有する半導体発光素
子。 - 【請求項２】 絶縁膜がＺｎＯまたはＡｌ2Ｏ3を含み、
第２電極がＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒのいずれかを含む請求項１
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 活性領域を形成する工程と、前記活性領
域上にコンタクト層を形成する工程と、前記コンタクト
層と第１の電極を形成し、熱処理によりオーム性接触を
得る工程と、前記熱処理後に第１電極の側部に絶縁膜を
堆積する工程と、前記絶縁膜上に第２の電極を形成する
工程とを備えた半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項４】 絶縁膜を基板加熱しないスパッタ法によ
り形成する工程を備えた請求項３に記載の半導体発光素
子の製造方法。 - 【請求項５】 絶縁膜を堆積する工程の後に、熱処理工
程を含まない請求項３に記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項６】 ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体により構成さ
れた活性領域と、前記活性領域上に形成されたコンタク
ト層と、前記コンタクト層とオーム性接触を得るための
ストライプ状の第１の電極と、前記ストライプ電極上の
Ｎｉを含む電極と、前記ストライプ電極の側部領域に堆
積された絶縁膜と、前記Ｎｉ電極および前記絶縁膜上に
形成され、前記Ｎｉ電極と密着性の高い第２のｐ型電極
とを有する半導体発光素子。 - 【請求項７】 絶縁膜がＺｎＯまたはＡｌ2Ｏ3を含み、
第２電極がＮｉに代えてＴｉまたはＣｒを含む請求項６
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 塩素ガスを用いたドライエッチングを行
う工程と、前記ドライエッチング工程後にオーム性接触
を得るための熱処理工程と、前記熱処理工程後に絶縁膜
を堆積する工程と、前記絶縁膜上に第２の電極を形成す
る工程を備えた半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項９】 オーム性接触を得るためのストライプ状
の第１の電極と、前記ストライプ電極上のストライプ状
のＮｉ電極を形成する工程と、前記電極形成後にエッチ
ングを行う工程と、オーム性接触を得るための熱処理工
程と、前記熱処理工程後に絶縁膜を堆積する工程と、前
記絶縁膜上に第２の電極を形成する工程を備えた半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項１０】 絶縁膜を堆積する工程の後に、いかな
る熱処理工程も含まないことを特徴とする請求項８また
は９に記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009349A JPH10209559A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9009349A JPH10209559A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209559A true JPH10209559A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11718004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9009349A Pending JPH10209559A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10209559A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040006710A (ko) * | 2002-07-15 | 2004-01-24 | 에스케이텔레텍주식회사 | 카메라를 내장하는 폴더형 휴대폰 |
| JP2012123184A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光変調素子及びその製造方法 |
| WO2018083896A1 (ja) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体素子、半導体レーザ及び半導体素子の製造方法 |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP9009349A patent/JPH10209559A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040006710A (ko) * | 2002-07-15 | 2004-01-24 | 에스케이텔레텍주식회사 | 카메라를 내장하는 폴더형 휴대폰 |
| JP2012123184A (ja) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光変調素子及びその製造方法 |
| WO2018083896A1 (ja) * | 2016-11-01 | 2018-05-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体素子、半導体レーザ及び半導体素子の製造方法 |
| CN109923743A (zh) * | 2016-11-01 | 2019-06-21 | 索尼半导体解决方案公司 | 半导体器件、半导体激光器以及制造半导体器件的方法 |
| JPWO2018083896A1 (ja) * | 2016-11-01 | 2019-09-19 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体素子、半導体レーザ及び半導体素子の製造方法 |
| US11121524B2 (en) | 2016-11-01 | 2021-09-14 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor device, semiconductor laser, and method of producing a semiconductor device |
| US11876349B2 (en) | 2016-11-01 | 2024-01-16 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor device, semiconductor laser, and method of producing a semiconductor device |
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