JPH10326938A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH10326938A JPH10326938A JP7718698A JP7718698A JPH10326938A JP H10326938 A JPH10326938 A JP H10326938A JP 7718698 A JP7718698 A JP 7718698A JP 7718698 A JP7718698 A JP 7718698A JP H10326938 A JPH10326938 A JP H10326938A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光が電極部分へ漏れることを防ぎ、導波路内
で光分布を容易に制御する。 【解決手段】 基板上に第一導電型第一クラッド層、活
性層、第二導電型第一クラッド層、電流が注入されるス
トライプ領域に形成されたリッジ型の第二導電型第二ク
ラッド層及び第二導電型コンタクト層並びに該ストライ
プ領域の両側を覆う保護膜を有する半導体発光装置であ
って、該第二導電型第二クラッド層の一部が該保護膜上
に形成されており、該第２導電型第２クラッド層の、該
保護膜上に形成されている部分の幅が０．０１〜２μｍ
であることを特徴とする半導体発光装置。
で光分布を容易に制御する。 【解決手段】 基板上に第一導電型第一クラッド層、活
性層、第二導電型第一クラッド層、電流が注入されるス
トライプ領域に形成されたリッジ型の第二導電型第二ク
ラッド層及び第二導電型コンタクト層並びに該ストライ
プ領域の両側を覆う保護膜を有する半導体発光装置であ
って、該第二導電型第二クラッド層の一部が該保護膜上
に形成されており、該第２導電型第２クラッド層の、該
保護膜上に形成されている部分の幅が０．０１〜２μｍ
であることを特徴とする半導体発光装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基本横モードで発
振することが可能なリッジ導波路型半導体レーザとして
好適な半導体発光装置に関するものである。
振することが可能なリッジ導波路型半導体レーザとして
好適な半導体発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザを簡易に作製する場合に、
リッジ導波型と呼ばれる構造がよく用いられる。図３に
その構造の作製方法を示す。まず、最初に基板３０１上
にｎ型クラッド層３０２、活性層３０３、ｐ型クラッド
層３０４及びｐ型コンタクト層３０５を成長する（図３
（ａ））。次に、フォトリソグラフィーによるパターニ
ングにより、ストライプ状のレジスト３１２をウエハー
表面に形成し、このレジストをマスクとしてｐクラッド
層を所望の厚みだけ残るようにウェットエッチングする
ことにより、ストライプ状のリッジが形成される（図３
（ｂ））。この後、ウエハー全面に絶縁膜３０６を形成
し、フォトリソグラフィーによりリッジの頂部の絶縁膜
を除去し、さらにｐ型電極３０７及びｎ型電極３０８を
形成する（図３（ｃ））。リッジ構造にすることによ
り、レーザ発振において横モードの安定化としきい値電
流の低減を行うことができる。
リッジ導波型と呼ばれる構造がよく用いられる。図３に
その構造の作製方法を示す。まず、最初に基板３０１上
にｎ型クラッド層３０２、活性層３０３、ｐ型クラッド
層３０４及びｐ型コンタクト層３０５を成長する（図３
（ａ））。次に、フォトリソグラフィーによるパターニ
ングにより、ストライプ状のレジスト３１２をウエハー
表面に形成し、このレジストをマスクとしてｐクラッド
層を所望の厚みだけ残るようにウェットエッチングする
ことにより、ストライプ状のリッジが形成される（図３
（ｂ））。この後、ウエハー全面に絶縁膜３０６を形成
し、フォトリソグラフィーによりリッジの頂部の絶縁膜
を除去し、さらにｐ型電極３０７及びｎ型電極３０８を
形成する（図３（ｃ））。リッジ構造にすることによ
り、レーザ発振において横モードの安定化としきい値電
流の低減を行うことができる。
【０００３】しかしながら、このような従来のリッジ導
波路半導体発光装置の製造法では、リッジ部をエッチン
グにより形成するため、非リッジ部における活性層上の
クラッド層の厚みを精度よく制御することが困難であっ
た。その結果、この非リッジ部のクラッド層の厚みのわ
ずかな違いにより、この部分の実効屈折率が大きく変動
し、半導体発光装置のレーザ特性が変動し製品歩留まり
を向上させることが難しかった。
波路半導体発光装置の製造法では、リッジ部をエッチン
グにより形成するため、非リッジ部における活性層上の
クラッド層の厚みを精度よく制御することが困難であっ
た。その結果、この非リッジ部のクラッド層の厚みのわ
ずかな違いにより、この部分の実効屈折率が大きく変動
し、半導体発光装置のレーザ特性が変動し製品歩留まり
を向上させることが難しかった。
【０００４】このような問題を解決するために、非リッ
ジ部の活性層上部のクラッド層の厚みを結晶成長時の結
晶成長速度を用いて決定し、非リッジ部に誘電体からな
る保護膜を形成して、リッジ部分を再成長する方法が提
案されている（特開平５−１２１８２２号公報等）。こ
のようなレーザの作製方法と構造を図２に示す。このよ
うな作製法で、リッジ部が形成される際、保護膜２０５
をマスクとしてストライプ状の窓２０６上に選択再成長
が行われ、成長速度の面方位に対する異方性により、台
形状にクラッド層２０７、コンタクト層２０８が順次積
層される。このような方法では、非リッジ部の活性層上
部のクラッド層２０４の厚みを精密に制御することが可
能となり、実効屈折率の制御が容易になった。
ジ部の活性層上部のクラッド層の厚みを結晶成長時の結
晶成長速度を用いて決定し、非リッジ部に誘電体からな
る保護膜を形成して、リッジ部分を再成長する方法が提
案されている（特開平５−１２１８２２号公報等）。こ
のようなレーザの作製方法と構造を図２に示す。このよ
うな作製法で、リッジ部が形成される際、保護膜２０５
をマスクとしてストライプ状の窓２０６上に選択再成長
が行われ、成長速度の面方位に対する異方性により、台
形状にクラッド層２０７、コンタクト層２０８が順次積
層される。このような方法では、非リッジ部の活性層上
部のクラッド層２０４の厚みを精密に制御することが可
能となり、実効屈折率の制御が容易になった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記リ
ッジ導波路製レーザにおいては、単一の基本横モードを
達成するために、光導波路構造を作製しようとすると、
リッジ頂部のリッジ幅を１μｍ程度としなければなら
ず、コンタクト層と電極との接触抵抗が増大し、また、
上記リッジ導波路構造においてはリッジ底部の保護膜と
の境界近傍で光の電極側へのもれがあり、電極金属によ
る光の反射及び吸収のため、導波路内での光分布の制御
が困難であり、レーザ特性の劣化や信頼性の低下を招い
ていた。その結果半導体発光装置のレーザ特性が変動し
製品歩留まりを向上させることが難しかった。
ッジ導波路製レーザにおいては、単一の基本横モードを
達成するために、光導波路構造を作製しようとすると、
リッジ頂部のリッジ幅を１μｍ程度としなければなら
ず、コンタクト層と電極との接触抵抗が増大し、また、
上記リッジ導波路構造においてはリッジ底部の保護膜と
の境界近傍で光の電極側へのもれがあり、電極金属によ
る光の反射及び吸収のため、導波路内での光分布の制御
が困難であり、レーザ特性の劣化や信頼性の低下を招い
ていた。その結果半導体発光装置のレーザ特性が変動し
製品歩留まりを向上させることが難しかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、リッジ部分のクラッ
ド層の一部を保護膜上に形成することにより、コンタク
ト層と電極との接触面積が増大し、接触抵抗が下がると
ともに、光が電極部分へ漏れることを防ぎ、導波路内で
光分布を容易に制御できることを見いだし、本発明に達
した。即ち、本発明の要旨は、基板上に第一導電型第一
クラッド層、活性層、第二導電型第一クラッド層、電流
が注入されるストライプ領域に形成されたリッジ型の第
二導電型第二クラッド層及び第二導電型コンタクト層並
びに該ストライプ領域の両側を覆う保護膜を有する半導
体発光装置であって、該第二導電型第二クラッド層の一
部が該保護膜上に形成されていることを特徴とする半導
体発光装置に存する。
題を解決すべく鋭意検討した結果、リッジ部分のクラッ
ド層の一部を保護膜上に形成することにより、コンタク
ト層と電極との接触面積が増大し、接触抵抗が下がると
ともに、光が電極部分へ漏れることを防ぎ、導波路内で
光分布を容易に制御できることを見いだし、本発明に達
した。即ち、本発明の要旨は、基板上に第一導電型第一
クラッド層、活性層、第二導電型第一クラッド層、電流
が注入されるストライプ領域に形成されたリッジ型の第
二導電型第二クラッド層及び第二導電型コンタクト層並
びに該ストライプ領域の両側を覆う保護膜を有する半導
体発光装置であって、該第二導電型第二クラッド層の一
部が該保護膜上に形成されていることを特徴とする半導
体発光装置に存する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の構造の作製方法は特に限定されるものではな
く、ダブルへテロ構造の結晶成長には、MOCVD 法やMBE
法等の公知の成長法を用いればよい。基板についても、
導電性や材料については特に限定されないが、導電性が
あるものが好ましく、望ましくはその上に結晶薄膜成長
に適したGaAs、InP 、Si、ZnSe等の半導体結晶基板、特
に閃亜鉛鉱型構造を有する半導体結晶基板を用いるのが
良く、その場合基板の結晶成長面は（１００）面または
それと結晶学的に等価な面が好ましい。なお、本願明細
書において「（１００）面」という場合には、必ずしも
厳密に（１００）ジャストの面のみを意味するのではな
く、最大１５°程度までのオフアングルを有する場合ま
で包含するものとする。
本発明の構造の作製方法は特に限定されるものではな
く、ダブルへテロ構造の結晶成長には、MOCVD 法やMBE
法等の公知の成長法を用いればよい。基板についても、
導電性や材料については特に限定されないが、導電性が
あるものが好ましく、望ましくはその上に結晶薄膜成長
に適したGaAs、InP 、Si、ZnSe等の半導体結晶基板、特
に閃亜鉛鉱型構造を有する半導体結晶基板を用いるのが
良く、その場合基板の結晶成長面は（１００）面または
それと結晶学的に等価な面が好ましい。なお、本願明細
書において「（１００）面」という場合には、必ずしも
厳密に（１００）ジャストの面のみを意味するのではな
く、最大１５°程度までのオフアングルを有する場合ま
で包含するものとする。
【０００８】クラッド層、活性層及びコンタクト層につ
いても特に限定はしないが、AlGaAs、AlGaInP 、GaInAs
P 、AlGaInN 、BeMgZnSe、CdZnSeTe等の一般的なIII-V
族、II-VI 族半導体を用いて、ダブルへテロ構造を作製
すればよい。また、このとき、クラッド層は、活性層よ
り屈折率が小さい材料が選択され、コンタクト層として
は、通常、バンドギャップがクラッド層のそれよりも小
さい材料が選択され、金属電極とのオーミック性を取る
ための低抵抗で、適当なキャリア密度、即ち、１×１０
18〜５×１０19、より好ましくは５×１０18〜２×１０
19程度のキャリア濃度を有することが好ましい。第２導
電型第２クラッド層と同一材料でもよりキャリア濃度の
高い層をコンタクト層として用いてもよいし、或いは第
２導電型第２クラッド層の表面側の一部にキャリア濃度
の高い部分を作り、キャリア濃度の高い部分をコンタク
ト層として用いてもよい。また、活性層は、単一の層か
らなる場合に限定されず、量子井戸層および該量子井戸
層を上下から挟む光ガイド層からなる単一量子井戸構造
（ＳＱＷ）や複数の量子井戸層およびそれらに挟まれた
バリア層ならびに最上の量子井戸層の上および最下の量
子井戸層の下に積層された光ガイド層からなる多量子井
戸構造（ＭＱＷ）をも包含することとする。
いても特に限定はしないが、AlGaAs、AlGaInP 、GaInAs
P 、AlGaInN 、BeMgZnSe、CdZnSeTe等の一般的なIII-V
族、II-VI 族半導体を用いて、ダブルへテロ構造を作製
すればよい。また、このとき、クラッド層は、活性層よ
り屈折率が小さい材料が選択され、コンタクト層として
は、通常、バンドギャップがクラッド層のそれよりも小
さい材料が選択され、金属電極とのオーミック性を取る
ための低抵抗で、適当なキャリア密度、即ち、１×１０
18〜５×１０19、より好ましくは５×１０18〜２×１０
19程度のキャリア濃度を有することが好ましい。第２導
電型第２クラッド層と同一材料でもよりキャリア濃度の
高い層をコンタクト層として用いてもよいし、或いは第
２導電型第２クラッド層の表面側の一部にキャリア濃度
の高い部分を作り、キャリア濃度の高い部分をコンタク
ト層として用いてもよい。また、活性層は、単一の層か
らなる場合に限定されず、量子井戸層および該量子井戸
層を上下から挟む光ガイド層からなる単一量子井戸構造
（ＳＱＷ）や複数の量子井戸層およびそれらに挟まれた
バリア層ならびに最上の量子井戸層の上および最下の量
子井戸層の下に積層された光ガイド層からなる多量子井
戸構造（ＭＱＷ）をも包含することとする。
【０００９】保護膜についても特に限定しないが、注入
電流のリッジ部の下の活性層の領域に電流狭窄を行うた
めに絶縁性を有する必要があり、また、活性層に水平方
向にリッジ部と非リッジ部の間で実効屈折率差をつけ、
レーザ発振の横モードの安定化を図るために、保護膜の
屈折率はクラッド層の屈折率よりも小さいことが好まし
い。しかし、実用上は、屈折率が小さすぎると活性層内
での横方向の有効屈折率段差が大きくなり易いために、
リッジ下の第１クラッド層を厚くしなければならなくな
る。一方、屈折率が大きすぎる場合、保護膜の外側へ光
が漏れやすくなるために保護膜をある程度厚くする必要
があるが、このことにより劈開性が悪くなるという問題
が生じる。これらのことを考え併せて、保護膜とクラッ
ド層との屈折率差は０．１〜２．５が好ましく、より好
ましくは０．２〜２．０である。さらに最も好ましく
は、０．７〜１．８である。また、保護膜の厚みは、絶
縁特性を充分に示すことができ、かつ保護膜の外側に光
が漏れない程度の厚さがあれば、特に問題はない。保護
膜の厚みは、１０〜５００ｎｍが好ましく、より好まし
くは５０〜３００ｎｍであり、最も好ましくは１００〜
２００ｎｍである。さらに、リッジ部を保護膜をマスク
としてMOCVD などを用いて選択再成長により形成する場
合、それに適したSiN x 、SiO2、Al2O3 等の誘電体が望
ましく、かつ基板表面が（１００）面またはそれと結晶
学的に等価な面の場合、第２導電型第２クラッド層が保
護膜上に成長しやすくするためには、保護膜の開口部で
定義されるストライプ領域が［０１−１］方向またはそ
れと結晶学的に等価な方向に伸びていることが好まし
い。その場合リッジ側面の大部分が（３１１）Ａ面とな
ることが多く、リッジを形成する第二導電型第二クラッ
ド層上の成長可能な面の実質的全面にコンタクト層を成
長させることができる。この傾向は第二導電型第二クラ
ッド層がＡｌＧａＡｓ、特に、ＡｌＡｓ混晶比０．２〜
０．９、好ましくは０．３〜０．７のときに特に顕著で
ある。なお、本明細書において「［０１−１］方向」と
いう場合は、一般的なIII 族−Ｖ族、II−VI族において
（１００）面と（０１−１）面との間に存在する（１１
−１面）が、それぞれＶ族またはVI族元素が現れる面で
あるように［０１−１］方向を定義する。また、必ずし
も［０１−１］ジャストの方向である必要はなく、［０
１−１］方向から±１０°程度方向がずれた方向までを
包含するものとする。本発明の実施態様は上記のストラ
イプ領域が［０１−１］方向の場合に限定されるもので
はない。
電流のリッジ部の下の活性層の領域に電流狭窄を行うた
めに絶縁性を有する必要があり、また、活性層に水平方
向にリッジ部と非リッジ部の間で実効屈折率差をつけ、
レーザ発振の横モードの安定化を図るために、保護膜の
屈折率はクラッド層の屈折率よりも小さいことが好まし
い。しかし、実用上は、屈折率が小さすぎると活性層内
での横方向の有効屈折率段差が大きくなり易いために、
リッジ下の第１クラッド層を厚くしなければならなくな
る。一方、屈折率が大きすぎる場合、保護膜の外側へ光
が漏れやすくなるために保護膜をある程度厚くする必要
があるが、このことにより劈開性が悪くなるという問題
が生じる。これらのことを考え併せて、保護膜とクラッ
ド層との屈折率差は０．１〜２．５が好ましく、より好
ましくは０．２〜２．０である。さらに最も好ましく
は、０．７〜１．８である。また、保護膜の厚みは、絶
縁特性を充分に示すことができ、かつ保護膜の外側に光
が漏れない程度の厚さがあれば、特に問題はない。保護
膜の厚みは、１０〜５００ｎｍが好ましく、より好まし
くは５０〜３００ｎｍであり、最も好ましくは１００〜
２００ｎｍである。さらに、リッジ部を保護膜をマスク
としてMOCVD などを用いて選択再成長により形成する場
合、それに適したSiN x 、SiO2、Al2O3 等の誘電体が望
ましく、かつ基板表面が（１００）面またはそれと結晶
学的に等価な面の場合、第２導電型第２クラッド層が保
護膜上に成長しやすくするためには、保護膜の開口部で
定義されるストライプ領域が［０１−１］方向またはそ
れと結晶学的に等価な方向に伸びていることが好まし
い。その場合リッジ側面の大部分が（３１１）Ａ面とな
ることが多く、リッジを形成する第二導電型第二クラッ
ド層上の成長可能な面の実質的全面にコンタクト層を成
長させることができる。この傾向は第二導電型第二クラ
ッド層がＡｌＧａＡｓ、特に、ＡｌＡｓ混晶比０．２〜
０．９、好ましくは０．３〜０．７のときに特に顕著で
ある。なお、本明細書において「［０１−１］方向」と
いう場合は、一般的なIII 族−Ｖ族、II−VI族において
（１００）面と（０１−１）面との間に存在する（１１
−１面）が、それぞれＶ族またはVI族元素が現れる面で
あるように［０１−１］方向を定義する。また、必ずし
も［０１−１］ジャストの方向である必要はなく、［０
１−１］方向から±１０°程度方向がずれた方向までを
包含するものとする。本発明の実施態様は上記のストラ
イプ領域が［０１−１］方向の場合に限定されるもので
はない。
【００１０】本発明の半導体発光装置の製造方法は、特
に限定されないが、通常、基板上に、まずダブルヘテロ
構造を形成後、保護膜を用いて電流が注入されるストラ
イプ領域にリッジ型の第２導電型第２クラッド層及びコ
ンタクト層を選択成長する。このとき、第２導電型第２
クラッド層の一部が保護膜上に形成される様にするに
は、第２導電型第２クラッド層が、基板上でストライプ
領域の伸びる方向に垂直な方向に成長しやすい条件、即
ち、ラテラル成長が適度に起こりやすい条件を整えてや
ればよい。具体的には、基板表面が（１００）面である
場合、上述した保護膜の開口部で定義されるストライプ
領域の伸びる方向を［０−１１］方向とするほか、温
度、原料供給量等を適宜調節する。第２導電型第２クラ
ッド層がIII-Ｖ族化合物半導体である場合、低温である
ほど、また、Ｖ／III 比が大きくなるほどラテラル成長
が起こりやすい。さらには、Ａｌを含む組成の場合、高
Ａｌ組成であるほどラテラル成長が起こりやすい。これ
らの成長条件を調節し、結果として第２導電型第２クラ
ッド層の保護膜上への重なり部分が０．０１〜２μｍ
（２μｍを除く）、より好ましくは０．１〜１μｍ程度
となる様にすることが、光漏れを防ぎ、導波路内で光分
布を制御する上で好ましい。
に限定されないが、通常、基板上に、まずダブルヘテロ
構造を形成後、保護膜を用いて電流が注入されるストラ
イプ領域にリッジ型の第２導電型第２クラッド層及びコ
ンタクト層を選択成長する。このとき、第２導電型第２
クラッド層の一部が保護膜上に形成される様にするに
は、第２導電型第２クラッド層が、基板上でストライプ
領域の伸びる方向に垂直な方向に成長しやすい条件、即
ち、ラテラル成長が適度に起こりやすい条件を整えてや
ればよい。具体的には、基板表面が（１００）面である
場合、上述した保護膜の開口部で定義されるストライプ
領域の伸びる方向を［０−１１］方向とするほか、温
度、原料供給量等を適宜調節する。第２導電型第２クラ
ッド層がIII-Ｖ族化合物半導体である場合、低温である
ほど、また、Ｖ／III 比が大きくなるほどラテラル成長
が起こりやすい。さらには、Ａｌを含む組成の場合、高
Ａｌ組成であるほどラテラル成長が起こりやすい。これ
らの成長条件を調節し、結果として第２導電型第２クラ
ッド層の保護膜上への重なり部分が０．０１〜２μｍ
（２μｍを除く）、より好ましくは０．１〜１μｍ程度
となる様にすることが、光漏れを防ぎ、導波路内で光分
布を制御する上で好ましい。
【００１１】その他各層の具体的成長条件等は、層の組
成や成長方法等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ法を用い
てIII-Ｖ族化合物半導体層を成長する場合、ダブルへテ
ロ構造は、成長温度７００℃前後、Ｖ/III比２５〜４５
程度、リッジ部分は成長温度６３０〜７００℃、Ｖ/III
比４５〜５５程度で行うのが好ましい。特に保護膜を用
いて選択成長するリッジ部分がＡｌＧａＡｓ等のＡｌを
含むIII −Ｖ族化合物半導体である場合、成長中に微量
のＨＣｌガスを導入することにより、マスク上へのポリ
の堆積が防止され、非常に好ましい。その場合、ＨＣｌ
ガスの導入量が多すぎるとＡｌＧａＡｓ層の成長が起こ
らず、逆に半導体層がエッチングされてしまう（エッチ
ングモード）が、最適なＨＣｌ導入量はトリメチルアル
ミニウム等のＡｌを含んだIII 族原料供給モル数に大き
く依存する。具体的には、ＨＣｌの供給モル数とＡｌを
含んだIII 族原料供給モル数の比（ＨＣｌ／III 族）
は、０．０１以上５０以下、より好ましくは０．０５以
上１０以下、最も好ましくは０．１以上５以下とすると
よい。
成や成長方法等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ法を用い
てIII-Ｖ族化合物半導体層を成長する場合、ダブルへテ
ロ構造は、成長温度７００℃前後、Ｖ/III比２５〜４５
程度、リッジ部分は成長温度６３０〜７００℃、Ｖ/III
比４５〜５５程度で行うのが好ましい。特に保護膜を用
いて選択成長するリッジ部分がＡｌＧａＡｓ等のＡｌを
含むIII −Ｖ族化合物半導体である場合、成長中に微量
のＨＣｌガスを導入することにより、マスク上へのポリ
の堆積が防止され、非常に好ましい。その場合、ＨＣｌ
ガスの導入量が多すぎるとＡｌＧａＡｓ層の成長が起こ
らず、逆に半導体層がエッチングされてしまう（エッチ
ングモード）が、最適なＨＣｌ導入量はトリメチルアル
ミニウム等のＡｌを含んだIII 族原料供給モル数に大き
く依存する。具体的には、ＨＣｌの供給モル数とＡｌを
含んだIII 族原料供給モル数の比（ＨＣｌ／III 族）
は、０．０１以上５０以下、より好ましくは０．０５以
上１０以下、最も好ましくは０．１以上５以下とすると
よい。
【００１２】本発明の望ましい実施態様では、第二導電
型コンタクト層がリッジの頂部と側壁部に形成されてい
ることを特徴としている。これによりコンタクト層と電
極の接触面積を増し、接触抵抗の低減を図ることができ
る。本発明の更に望ましい別の実施態様では、第二導電
型第一クラッド層の屈折率が第二導電型第二クラッド層
の屈折率よりも大きいことを特徴としている。
型コンタクト層がリッジの頂部と側壁部に形成されてい
ることを特徴としている。これによりコンタクト層と電
極の接触面積を増し、接触抵抗の低減を図ることができ
る。本発明の更に望ましい別の実施態様では、第二導電
型第一クラッド層の屈折率が第二導電型第二クラッド層
の屈折率よりも大きいことを特徴としている。
【００１３】本発明の更に望ましい別の実施態様では、
第二導電型第一クラッド層上のストライプ領域及びその
両側に酸化防止層を有することを特徴としている。これ
によりリッジ部のクラッド層を再成長により形成する場
合、再成長界面で通過抵抗を増大させるような高抵抗層
の発生を防ぐことが可能になる。このように、本発明は
様々なリッジ導波型半導体発光装置に応用可能である。
第二導電型第一クラッド層上のストライプ領域及びその
両側に酸化防止層を有することを特徴としている。これ
によりリッジ部のクラッド層を再成長により形成する場
合、再成長界面で通過抵抗を増大させるような高抵抗層
の発生を防ぐことが可能になる。このように、本発明は
様々なリッジ導波型半導体発光装置に応用可能である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を越えない限り、下記実施
例により限定されるものではない。 （実施例）この実施例は図１に示すものである。厚さ３
５０μｍで表面が（１００）面であるｎ型ＧａＡｓ（ｎ
＝１×１０18ｃｍ-3）基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法に
よりSiドープAlx Ga1-x As(x=0.55 ：ｎ＝１×１０18ｃ
ｍ-3）からなる厚さ1.5 μｍのｎ型第１クラッド層１０
２、ノンドープAlx Ga1-x As(x=0.14)からなる厚さ0.06
μｍの活性層１０３、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.55:ｐ
＝１×１０18ｃｍ-3) からなる厚さ0.25μｍのｐ型第１
クラッド層１０４、ＺｎドープAlx Ga1-x As(x=0.2 :ｐ
＝１×１０18ｃｍ-3) からなる厚さ10ｎｍの酸化防止層
１１１を順次積層することにより、ダブルヘテロ構造を
形成した（図１（ａ））。次にこのダブルヘテロ基板の
表面に SiNx 保護膜１０５を２００nm堆積させ、フォト
リソグラフィーによりこの SiNx 保護膜に[01-1]方向に
伸びた幅2.2 μｍのストライプ状の窓１０６を多数開け
た。このストライプ状の窓１０６に、MOCVD 法を用いた
選択成長により、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.57:ｐ＝１
×１０18ｃｍ-3 )からなる厚さ1.25μｍのｐ型第２クラ
ッド層１０７を成長した。このZnドープｐ型AlxGa1-x A
s(x=0.57)第２クラッド層は、主に（３１１）Ａ面をフ
ァセットとするリッジ形状を呈した。次に、この上に、
ＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、キャリア濃度１
×１０19ｃｍ-3のZnドープGaAsからなるｐ型コンタクト
層１０８を形成した。このZnドープGaAsコンタクト層
は、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.57)からなるリッジ状の
ｐ型第２クラッド層１０７上にほぼ等方的に成長し、リ
ッジ全面を覆う厚さ０．２μｍのｐ型コンタクト層１０
８が形成された（図１（ｂ））。
するが、本発明は、その要旨を越えない限り、下記実施
例により限定されるものではない。 （実施例）この実施例は図１に示すものである。厚さ３
５０μｍで表面が（１００）面であるｎ型ＧａＡｓ（ｎ
＝１×１０18ｃｍ-3）基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法に
よりSiドープAlx Ga1-x As(x=0.55 ：ｎ＝１×１０18ｃ
ｍ-3）からなる厚さ1.5 μｍのｎ型第１クラッド層１０
２、ノンドープAlx Ga1-x As(x=0.14)からなる厚さ0.06
μｍの活性層１０３、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.55:ｐ
＝１×１０18ｃｍ-3) からなる厚さ0.25μｍのｐ型第１
クラッド層１０４、ＺｎドープAlx Ga1-x As(x=0.2 :ｐ
＝１×１０18ｃｍ-3) からなる厚さ10ｎｍの酸化防止層
１１１を順次積層することにより、ダブルヘテロ構造を
形成した（図１（ａ））。次にこのダブルヘテロ基板の
表面に SiNx 保護膜１０５を２００nm堆積させ、フォト
リソグラフィーによりこの SiNx 保護膜に[01-1]方向に
伸びた幅2.2 μｍのストライプ状の窓１０６を多数開け
た。このストライプ状の窓１０６に、MOCVD 法を用いた
選択成長により、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.57:ｐ＝１
×１０18ｃｍ-3 )からなる厚さ1.25μｍのｐ型第２クラ
ッド層１０７を成長した。このZnドープｐ型AlxGa1-x A
s(x=0.57)第２クラッド層は、主に（３１１）Ａ面をフ
ァセットとするリッジ形状を呈した。次に、この上に、
ＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、キャリア濃度１
×１０19ｃｍ-3のZnドープGaAsからなるｐ型コンタクト
層１０８を形成した。このZnドープGaAsコンタクト層
は、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.57)からなるリッジ状の
ｐ型第２クラッド層１０７上にほぼ等方的に成長し、リ
ッジ全面を覆う厚さ０．２μｍのｐ型コンタクト層１０
８が形成された（図１（ｂ））。
【００１５】上記のＭＯＣＶＤ法において、III 族原料
にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）を、Ｖ族原料にはアルシンを、キャ
リアガスには水素を用いた。また、ｐ型ドーパントには
ジメチル亜鉛、ｎ型ドーパントにはジシランを用いた。
また、リッジの成長時にはＨＣｌガスをＨＣｌ／III族
のモル比が０．１２、特にＨＣｌ／ＴＭＡのモル比が
０．２２となる様に導入した。
にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）を、Ｖ族原料にはアルシンを、キャ
リアガスには水素を用いた。また、ｐ型ドーパントには
ジメチル亜鉛、ｎ型ドーパントにはジシランを用いた。
また、リッジの成長時にはＨＣｌガスをＨＣｌ／III族
のモル比が０．１２、特にＨＣｌ／ＴＭＡのモル比が
０．２２となる様に導入した。
【００１６】この後、ｐ側の電極１１０を蒸着し、基板
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極１１１を蒸着
し、アロイした（図１（ｃ））。こうして作製したウエ
ハーより、劈開によりチップを切り出して、レーザ共振
器構造を形成した。このときの共振器長は２５０μｍと
した。ジャンクションアップで組立した後に、２５℃で
連続通電（ＣＷ）にて電流−光出力、電流−電圧特性を
測定した。このようにして作製したレーザ素子の特性
は、図４に示す通り非常に良好な電流−電圧特性及び電
流−出力特性を示し、しきい値電圧も１．７Ｖと活性層
のバンドギャップに対応する低い値で、高抵抗層が存在
しないことが確認できた。また、直列抵抗が５〜６Ωと
小さく、ｐ型コンタクト層とｐ型電極の間の接触抵抗が
極めて小さいことが確認された。さらに、コンパクトデ
ィスク等の読みとり用光源などに利用される低出力のセ
ルフパルセーション動作を行うレーザの場合は標準的な
スペックは表１に示す通りである。本実施例のレーザ
は、しきい値電流が平均２６ｍＡ、スロープ効率が平均
０．５６ｍＷ／ｍＡである等特性が非常に良好であり、
また、設計通りの遠視野像（ビーム広がり角）が得ら
れ、光分布の制御が非常に良好であることが確認され
た。高い信頼性も確認でき、諸特性のバッチ内およびバ
ッチ間のばらつきも小さく製品歩留まりも１００％近く
あることが判明した。また、ＳＥＭ観察によりZnドープ
Alx Ga1-x As(x=0.57)からなるリッジ状のｐ型第２クラ
ッド層（第２導電型第２クラッド層）は、図１にその断
面説明図を示す様に、ＳｉＮx からなる保護膜上に約
０．４μｍ重なって形成されていることが確認された。
また、リッジ側面に保護膜は形成されていない。
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極１１１を蒸着
し、アロイした（図１（ｃ））。こうして作製したウエ
ハーより、劈開によりチップを切り出して、レーザ共振
器構造を形成した。このときの共振器長は２５０μｍと
した。ジャンクションアップで組立した後に、２５℃で
連続通電（ＣＷ）にて電流−光出力、電流−電圧特性を
測定した。このようにして作製したレーザ素子の特性
は、図４に示す通り非常に良好な電流−電圧特性及び電
流−出力特性を示し、しきい値電圧も１．７Ｖと活性層
のバンドギャップに対応する低い値で、高抵抗層が存在
しないことが確認できた。また、直列抵抗が５〜６Ωと
小さく、ｐ型コンタクト層とｐ型電極の間の接触抵抗が
極めて小さいことが確認された。さらに、コンパクトデ
ィスク等の読みとり用光源などに利用される低出力のセ
ルフパルセーション動作を行うレーザの場合は標準的な
スペックは表１に示す通りである。本実施例のレーザ
は、しきい値電流が平均２６ｍＡ、スロープ効率が平均
０．５６ｍＷ／ｍＡである等特性が非常に良好であり、
また、設計通りの遠視野像（ビーム広がり角）が得ら
れ、光分布の制御が非常に良好であることが確認され
た。高い信頼性も確認でき、諸特性のバッチ内およびバ
ッチ間のばらつきも小さく製品歩留まりも１００％近く
あることが判明した。また、ＳＥＭ観察によりZnドープ
Alx Ga1-x As(x=0.57)からなるリッジ状のｐ型第２クラ
ッド層（第２導電型第２クラッド層）は、図１にその断
面説明図を示す様に、ＳｉＮx からなる保護膜上に約
０．４μｍ重なって形成されていることが確認された。
また、リッジ側面に保護膜は形成されていない。
【００１７】
【表１】 表１ しきい値電流Ｉth Ｉth≦３０ｍＡ しきい値電圧Ｖth Ｖth≦２．０Ｖ 動作電流Ｉop Ｉop≦３７ｍＡ 動作電圧Ｖop Ｖop≦２．３Ｖ スロープ効率ＳＥ ０．４≦ＳＥ≦０．７ 垂直ビーム広がり角θv ３０°≦θv ≦４０° 水平ビーム広がり角θh ８°≦θh ≦１４° 波長λ ７８０ｎｍ≦λ≦８１０ｎｍ コヒーレンシーγ γ≦０．９５ ＠２５℃、３ｍＷ（Ｉth、Ｖthを除く）
【００１８】（比較例）この比較例は図２に示すもので
ある。厚さ３５０μｍで表面が（１００）面であるｎ型
ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）基板２０１上に、Ｍ
ＯＣＶＤ法によりSiドープAlx Ga1-x As(x=0.55 ：ｎ＝
１×１０18ｃｍ-3）からなる厚さ1.5 μｍのｎ型第１ク
ラッド層２０２、ノンドープAlx Ga1-x As(x=0.14)から
なる厚さ0.06μｍの活性層２０３、ZnドープAlx Ga1-x
As(x=0.55 ：ｐ＝１×１０18ｃｍ -3 )からなる厚さ0.25
μｍのｐ型第１クラッド層２０４、ZnドープAlx Ga1-x
As(x=0.2：ｐ＝１×１０18ｃｍ-3 )からなる厚さ１０ｎ
ｍの酸化防止層２１１を順次積層した（図２（ａ））。
次に SiNx 保護膜２０５を２００nm堆積させ、フォトリ
ソグラフィーによりこの SiNx 保護膜に[0-1-1］方向に
伸びた幅2.2 μｍのストライプ状の窓２０６を多数開け
た。このストライプ状の窓２０６に、MOCVD法を用いた
選択成長により、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.55 ：ｐ＝
１×１０18ｃｍ-3 )からなる厚さ1.25μｍのｐ型第２ク
ラッド層２０７を成長した。このZnドープAlx Ga1-x As
(x=0.55 ：ｐ＝１×１０18ｃｍ-3 )ｐ型第２クラッド層
２０７は、（１００）面を頂部とし（１１１）Ｂ面を側
面とするリッジ形状を呈した。次に、この上に、ＭＯＣ
ＶＤ法を用いた選択成長により、キャリア濃度１×１０
19ｃｍ-3のZnドープGaAsからなるｐ型コンタクト層２０
８を形成した。このZnドープGaAsコンタクト層２０８
は、（１１１）Ｂ面からなるリッジ側面には殆ど成長せ
ず、（１００）面からなるリッジ頂部にのみｐ型コンタ
クト層２０８が形成された（図２（ｂ））。
ある。厚さ３５０μｍで表面が（１００）面であるｎ型
ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）基板２０１上に、Ｍ
ＯＣＶＤ法によりSiドープAlx Ga1-x As(x=0.55 ：ｎ＝
１×１０18ｃｍ-3）からなる厚さ1.5 μｍのｎ型第１ク
ラッド層２０２、ノンドープAlx Ga1-x As(x=0.14)から
なる厚さ0.06μｍの活性層２０３、ZnドープAlx Ga1-x
As(x=0.55 ：ｐ＝１×１０18ｃｍ -3 )からなる厚さ0.25
μｍのｐ型第１クラッド層２０４、ZnドープAlx Ga1-x
As(x=0.2：ｐ＝１×１０18ｃｍ-3 )からなる厚さ１０ｎ
ｍの酸化防止層２１１を順次積層した（図２（ａ））。
次に SiNx 保護膜２０５を２００nm堆積させ、フォトリ
ソグラフィーによりこの SiNx 保護膜に[0-1-1］方向に
伸びた幅2.2 μｍのストライプ状の窓２０６を多数開け
た。このストライプ状の窓２０６に、MOCVD法を用いた
選択成長により、ZnドープAlx Ga1-x As(x=0.55 ：ｐ＝
１×１０18ｃｍ-3 )からなる厚さ1.25μｍのｐ型第２ク
ラッド層２０７を成長した。このZnドープAlx Ga1-x As
(x=0.55 ：ｐ＝１×１０18ｃｍ-3 )ｐ型第２クラッド層
２０７は、（１００）面を頂部とし（１１１）Ｂ面を側
面とするリッジ形状を呈した。次に、この上に、ＭＯＣ
ＶＤ法を用いた選択成長により、キャリア濃度１×１０
19ｃｍ-3のZnドープGaAsからなるｐ型コンタクト層２０
８を形成した。このZnドープGaAsコンタクト層２０８
は、（１１１）Ｂ面からなるリッジ側面には殆ど成長せ
ず、（１００）面からなるリッジ頂部にのみｐ型コンタ
クト層２０８が形成された（図２（ｂ））。
【００１９】上記ＭＯＣＶＤ法は実施例と同様の条件で
行った。この後、ｐ側の電極２０９を蒸着し、基板を１
００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極２１０を蒸着し、
アロイした（図２（ｃ））。こうして作製したウエハー
より、劈開によりチップを切り出して、レーザ共振器構
造を形成した。このようにして作製したレーザ素子の特
性は、直列抵抗が１０Ω程度と大きく、遠視野像のばら
つきも大きかった。また、しきい値電流が平均２８ｍ
Ａ、しきい値電圧が平均２．３Ｖ程度と大きく、スロー
プ効率は０．５ｍＷ／ｍＡ程度と小さく、かつこれらの
特性のバッチ内バッチ間のばらつきも大きく、素子歩留
まりも５０％程度しかなかった。
行った。この後、ｐ側の電極２０９を蒸着し、基板を１
００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極２１０を蒸着し、
アロイした（図２（ｃ））。こうして作製したウエハー
より、劈開によりチップを切り出して、レーザ共振器構
造を形成した。このようにして作製したレーザ素子の特
性は、直列抵抗が１０Ω程度と大きく、遠視野像のばら
つきも大きかった。また、しきい値電流が平均２８ｍ
Ａ、しきい値電圧が平均２．３Ｖ程度と大きく、スロー
プ効率は０．５ｍＷ／ｍＡ程度と小さく、かつこれらの
特性のバッチ内バッチ間のばらつきも大きく、素子歩留
まりも５０％程度しかなかった。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、リッジ部分のクラッド
層の一部を誘電体膜上に形成することにより、コンタク
ト層と電極との接触抵抗を減少させることができ、ま
た、光が電極部分へ漏れることを防ぎ、導波路内で光分
布を容易に制御でき、レーザ特性を向上させ、その変動
を抑え製品歩留りを向上させ、高い信頼性を得ることが
できる。
層の一部を誘電体膜上に形成することにより、コンタク
ト層と電極との接触抵抗を減少させることができ、ま
た、光が電極部分へ漏れることを防ぎ、導波路内で光分
布を容易に制御でき、レーザ特性を向上させ、その変動
を抑え製品歩留りを向上させ、高い信頼性を得ることが
できる。
【図１】本発明の半導体発光装置及びその製造方法を説
明する断面説明図である。
明する断面説明図である。
【図２】比較例に記載した半導体発光装置であって、リ
ッジ上部のみにコンタクト層を形成してなる半導体発光
装置及びその製造方法を説明する断面説明図である。
ッジ上部のみにコンタクト層を形成してなる半導体発光
装置及びその製造方法を説明する断面説明図である。
【図３】従来のリッジ部をエッチングにより形成してな
る半導体発光装置及びその製造方法を説明する断面説明
図である。
る半導体発光装置及びその製造方法を説明する断面説明
図である。
【図４】実施例に記載した半導体レーザの電流−電圧特
性および電流−出力特性を示すグラフである。グラフ中
横軸は電流、右側縦軸は電圧、左側縦軸は出力を表す。
性および電流−出力特性を示すグラフである。グラフ中
横軸は電流、右側縦軸は電圧、左側縦軸は出力を表す。
１０１，２０１ 基板 １０２，２０２ 第１導電型クラッド層 １０３，２０３ 活性層 １０４，２０４ 第２導電型第１クラッド層 １０５，２０５ 保護膜 １０６，２０６ ストライプ領域 １０７，２０７ 第２導電型第２クラッド層 １０８，２０８ コンタクト層 １０９，２０９ エピタキシャル側電極 １１０，２１０ 基板側電極 １１１，２１１ 酸化防止層 ３０１ 基板 ３０２ 第１導電型クラッド層 ３０３ 活性層 ３０４ 第２導電型クラッド層 ３０５ コンタクト層 ３０６ 保護膜 ３０７ エピタキシャル側電極 ３０８ 基板側電極 ３１０ リッジ部 ３１１ 非リッジ部 ３１２ レジスト
フロントページの続き (72)発明者 後藤 秀樹 茨城県牛久市東猯穴町1000番地 三菱化学 株式会社筑波事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に第一導電型第一クラッド層、活
性層、第二導電型第一クラッド層、電流が注入されるス
トライプ領域に形成されたリッジ型の第二導電型第二ク
ラッド層及び第二導電型コンタクト層並びに該ストライ
プ領域の両側を覆う保護膜を有する半導体発光装置であ
って、該第二導電型第二クラッド層の一部が該保護膜上
に形成されており、該第二導電型第二クラッド層の、該
保護膜上に形成されている部分の幅が０．０１〜２μｍ
である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 |
|---|---|---|---|
| JP7718698A JPH10326938A (ja) | 1997-03-26 | 1998-03-25 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7426497 | 1997-03-26 | ||
| JP9-74264 | 1997-03-26 | ||
| JP7718698A JPH10326938A (ja) | 1997-03-26 | 1998-03-25 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10326938A true JPH10326938A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=26415400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7718698A Pending JPH10326938A (ja) | 1997-03-26 | 1998-03-25 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10326938A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000252584A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-09-14 | Agilent Technol Inc | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP7718698A patent/JPH10326938A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000252584A (ja) * | 1999-02-02 | 2000-09-14 | Agilent Technol Inc | 半導体レーザ及びその製造方法 |
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Legal Events
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Effective date: 20060228 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060704 |