JPH11511908A

JPH11511908A - 放射−放出半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法

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Publication number: JPH11511908A
Application number: JP10502582A
Authority: JP
Inventors: ポールターヨハネスアントニウスデ; アドリアンヴァルスター; アーノウドアドリアヌスブルワー
Original assignee: フィリップスエレクトロニクスネムローゼフェンノートシャップ
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1999-10-12
Also published as: EP0846342A1; WO1997050133A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、特にレーザとして構成される時の光学的ディスクシステムのような情報処理システムの重要な構成部材を形成する、第１のクラッド層（２）、活性層（３）及び第２のクラッド層（４）が配置されている基板（１）を有する放射−放出半導体ダイオードに関するものである。ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ材料システムのレーザは、例えば６３０ｎｍの所望な短波長放射を有する。本発明により、このようなダイオードに、第２クラッド層（４）と活性層（３）との間にあり且つ例えば亜鉛元素であるドーパント元素が第２クラッド層（４）から活性層（３）に移動することを阻止するバリア層（９）を設ける。更に、発生する劣化が、光学弾性効果を必要とする層構造の応力により、第２クラッド層からｐｎ接合の局部的な変位により接続されることが判明した。好適には、バリア層（９）に、交互に高バンドギャップ値及び低バンドギャップを有し、交互に高アルミニウム量及び低アルミニウム量を有するＡｌＧａＩｎＰ或いはＡｌＩｎＰにより形成されるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ材料系において、２個以上の副層（９Ａ、９Ｂ）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】放射−放出半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法本発明は、半導体基板を有する半導体本体を具え、この基板上に少なくとも、第１導電型の第１のクラッド層、活性層及び第１の型と反対の第２の導電型である第２のクラッド層が順に存在し、第１及び第２のクラッド層に電流供給用手段及び順方向に十分高い電流強度がある場合に活性層のストリップ型動作領域で電磁放射を発生できるｐｎ接合を設ける一方、半導体本体の表面に少なくとも１つのカバーリング層を設け、このカバーリング層は、機械的応力下にあり、半導体本体或いはカバーリング層の表面は、発生する放射の有効屈折率がストリップ型動作領域の各側の活性層内で抑制されるように幾何学的に構成され、カバーリング層の機械的応力がこのように選択される放射−放出半導体ダイオードに関するものであり、特には短絡用の以下にしばしばレーザといわれる半導体ダイオードレーザに関するものである。又本発明は、このようなダイオードの製造方法及びこのようなダイオードのレーザバージョンの動作方法に関するものである。このような放射−放出ダイオードが特にレーザとして構成され且つ放出波長がスペクトルの可視範囲にある場合には、このダイオードにより、情報を書くためのレーザプリンタのような、及び例えば所謂コンパクトディスク（ＣＤ）及びビデオロングプレイ（ＶＬＰ）プレイヤのような情報を読み込むための光学ディスクシステム或いは例えばデジタル光学レコード（ＤＯＲ）のような情報を読み書きするための光学ディスクシステムのような特には情報処理システム用の特に好適な放射源を形成する。このようなダイオードがＬＥＤｓとして構成される場合には、光学電子的システムにおいて多数の用途がある。このような放射−放出ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法は、R. Maciejko等による「Photoelastic Effect on the emission patterns of InGaAs P ridge-waveguide laser」published in IEEE Journal of Quantum Electronic s,vol.25 no.4,4 April 1989,pp.651-660による文献から知られている。これはレーザ（図２参照）について記載されており、この文献中には、ＩｎＧａＡｓＰの活性層、ｐ型のＩｎＰの第２クラッド層及びＩｎＧａＡｓ（Ｐ）の接点層がｎ型のＩｎＰ基板上にあり、この基板は又第１のクラッド層として作用する。ここに示したレーザは、リッジ導波路型であり且つインデックスガイデッド型であるが、その理由は隆起部分は全体的に第２クラッド層を含むからである。これは、有効な屈折率が動作領域よりも動作領域の各側では低いことを意味する。レーザの表面は、機械的な応力を有し且つ酸化物を含む層で被われており、この表面にはリッジ部分の上方に開口を設け、及びこの表面は順番に金属層で被われている。文献の図７は、カバーリングが引っ張り応力を有する場合には、有効屈折率の更なる低下が、このようなレーザの動作部分の両側生じることを示している。更には、カバーリング層の前記引っ張り応力により、動作領域の各側に圧縮応力が加わり、これにより順に光学弾性効果の結果動作領域の各側での有効屈折率が更に低下する。狭い動作領域は、これにより、付勢された放射ビームのより（円形の）均整のとれた様式によって成長する。これによって更に、レーザの始動電流は、比較的低いものとなり、又これは著しく好適である。レーザとして構成される場合の既知の半導体ダイオードの欠点は、例えば５０乃至８０℃のより高温度よりも例えば３０℃のより低温度で使用する際に著しい劣化が見られることである。これは非常に驚くべきことであるが、その理由は通常は劣化はより高温度で容易に起こりやすいからである。しかしながら、時には、例えばパルス動作において低温度で使用することは所望であり、この場合には劣化は容認できないほどのものである。従って本発明は、この目的を達成するために、特に、上述の欠点を含まず或いは少なくとも著しい低い程度で、このダイオードのレーザバージョンは又低動作温度では小さな劣化を示す放射−放出半導体ダイオード（及びこのダイオードの簡単な製造方法）を実現する。本発明によれば、明細書前文に記載の種類の放射−放出半導体ダイオードは、この目的を達成するために、第２導電型のドーパント素子が第２クラッド層から活性層に拡散するのを阻止するバリア層が活性層と第２クラッド層との間に存在することを特徴とする。本発明は、第１の実施例においては、低温度でのダイオードのレーザバージョンの使用に際して特に生じる劣化がｐｎ接合の変位と関係するという驚くべき実験結果に基づいている。この変位は、主に局部的に、即ちリッジ部分の両横側よりもほぼ下方に発生することが判明しており、この変位は第１クラッド層の方向に第１クラッド層の内側にまでシフトする。本発明は、更に、又この局部的な変位は本来存在した構造中の応力により部分的に生じるという認識に基づいている。この応力によって、第２クラッド層から活性層を介して第１クラッド層に例えば亜鉛原子のような第２導電型を第２クラッド層に与える原子の局部的な移動を促進する。（著しく離れて）変位したｐｎ接続によって劣化が生じる。最後に本発明は、バリア層が第２クラッド層と活性層との間に設けられ即ちバリアによって第２導電型のドーパント元素の進入を防止することにより、ｐｎ接続の前記変位は抑制されるという認識に基づいている。レーザとして構成された場合の本発明によるダイオードは、又低い動作温度では特に低い劣化を示す：このダイオードは、例えば５％の始動電流が全体的に増加することを特徴とするが、この場合の既知のダイオードは、１００％の始動電流の増加を示す。又、「活性層と第２クラッド層との間のバリア層」は、活性層内に存在するバリア層を覆うが、いわゆる個々の閉じ込め層により例えばそこから除去した活性層から少し離れた第２クラッド層内に存在するバリア層と同様に第２クラッド層に隣接した部分であると理解されたい。従ってこの層は、少なくとも活性層の主領域或いは第２クラッド層の主領域用に効果的である。本発明による放射−放出半導体ダイオードの好適な実施例においては、バリア層に交互に高バンドギャプ値及び低バンドギャプ値を有する２個以上の副層を設ける。このようなバリア層は実際には非常に有効であることが判明した。可能なメカニズムは、このようなバリア層により、電荷この場合には電子が活性層からクラッド層に進入するのを阻止し、例えば亜鉛元素の変位を促進するそこでのエネルギーの発生を阻止する。バリア層或いは副層が例えば１０ｎｍよりも薄い場合には、劣化を促進する欠点がこれにより発生することなく機械的応力を有することができる。引っ張り及び圧縮応力の両方によって、亜鉛元素に対するバリア層の有効性が促進される：前者の場合にはバリア層の格子定数は、（より）小さく、その結果又小さい亜鉛元素はエネルギー的に停止される。後者の場合には、バリア層の格子定数は大きく、その結果バリア層に進入する小さな亜鉛元素にはエネルギー的に好適であり、そこでほぼ保持される。各種類の応力を使用することにより、バリア層内の全正味の応力を補償することによって著しく小さくすることができるという利点がある。この出現した欠点による危険は、皆無か或いは結果として少なくとも非常に小さい。著しく好適な実施例において、活性層の少なくとも一方の側での、好適にはその両側でのドーピング濃度は、低ドーピング濃度から高ドーピング濃度へと好適には階段上の濃度勾配を有する。（例えば０に等しいドーピング濃度の代わりの）低ドーピング濃度は、ｐｎ接合の位置に確固たる影響を与える。又このような濃度により、電荷の拡散距離が抑制され、その結果、高ドーピング濃度がクラッド層に深く進入することはできず、例えばそこで亜鉛の拡散が促進される。活性層付近での高ドーピング濃度は、発光に不所望な影響を与えることにより、不所望なものであるが、クラッド層中の（かなり離間した）高ドーピング濃度にはこの影響がなく、ダイオードの直列抵抗には非常に好適である。主な実施例においては、半導体本体の表面は、半導体本体に、精々第２クラッド層の領域を設け且つストリップ型動作領域の上方に位置するストリップ型メサを設ける一方、カバーリング層にメサとメサの各側に亘り金属層を設け、このカバーリング層は圧縮応力下にある。金属層がメサの各側にある場合には、第２クラッド層の下方領域により或いは中間層により、電流阻止接合を形成する。先行技術のダイオードから知られているような酸化物を含むカバーリング層は、この実施例では使用しなくても良く、フォトリソグラフィ処理をダイオードの接触に使用する必要はない。本発明によるダイオードの製造は、この結果により著しく簡単である。この実施例の特に魅力的な変形は、ストリップ型メサに、第２クラッド層上に存在する第２導電型の接点層を専ら設け、この第２クラッド層の厚さ及び組成は、生じた放射が第２クラッド層の側に十分に制限されるように選択される。この構造により、ダイオードは主にゲインガイド型であり、これは電流配分が放射ビームのプロファイルを決定することを意味する。いわゆる非案内効果が種々の原因により簡単に生ずることにより、純粋なゲインガイデッドレーザを実際に使用することはあまりないが、それにより放射ビームのフィラメンテーションが起こる。しかしながら、カバーリング層内の圧縮応力により、ダイオードの本発明による変形が弱くインデックスガイドされ、これにより均整がとれて且つフィラメントされていない放射ビームが確実なものとなる。驚くべきことに、このカバーリング層は、既知の構造でのような引っ張り応力ではなく、これらの場合にはリッジ部分の両側での有効屈折率が所望に（更に）屈折するような圧縮応力を有しなければならないことに注意されたい。好適には、本発明によるダイオードは、レーザとして構成され、その基板にはｎ型のＧａＡｓを具え、ｎ型及びｐ型の各クラッド層にはＡｌＧａＩｎＰ或いはＡｌＩｎＰを具え、活性層にはクラッド層よりもアルミニウムの量を抑えたＧａＩｎＰ或いはＡｌＧａＩｎＰを具え、ダイオードにはｐ型のＧａＡｓの接触層を具え、第２クラッド層は亜鉛元素によりドープされ、バリア層には交互に高アルミニウム容量及び低アルミニウム容量を有するＡｌＧａＩｎＰ或いはＡｌＩｎＰの２個以上の層を具え、機械的応力下にあるカバーリング層にはタンタル層を設ける。半導体本体が順に少なくとも第１導電型の第１クラッド層、活性層及び第２導電型の第２クラッド層が半導体基板上上に設けられることにより形成され、半導体本体の表面に機械的応力下にあるカバーリング層を具え、半導体或いはカバーリング層の表面は、放射を生じる為の有効屈折率が活性層の部分を形成するストリップ型の動作領域の各側の活性層内で減少するように幾何学的に構成され、カバーリング層はこのように選択される放射−放出ダイオードの製造するに際し、本発明により、バリア層を活性層と第２クラッド層との間に設け、バリア層により第２導電型のドーパント元素が第２クラッド層から活性層に拡散するのを防止することを特徴とする。本発明によるダイオードは、このような方法により簡単に得られる。好適には、本発明による方法において、亜鉛を第２導電型のドーパントとして選択し、バリア層が交互に高バンドギャップ及び低バンドギャップを有する２個以上のクラッド層により形成され、活性層の各側上のクラッド層のドーピングレベルが低い側から高い側に階段上に設けられ、タンタルを含む層がカバーリング層用に選択され、この層には高電力か或いは低圧力のアルゴン雰囲気下でスパッタリングされたダイオードにより設けられる。本発明は、実施例と添付図面とによってより詳細に説明する。図１は、本発明による放射−放出半導体ダイオードの実施例を図式的に断面で示したものであり、図２は、図１のダイオードの詳細の図１の線IIで切った断面を図式的に示したものであり、図３及び図４は、本発明による方法による製造の一連の工程におけるダイオードを図式的に断面図で示したものである。これらの図面は、図式的なものであって寸法は正確ではなく、厚さ方向の寸法は特に明晰を期す為に誇張してある。種々の実施例中で一致する部分については、常に同じ参照符号を付した。同じ導電性型の半導体領域は通常は同じ方向に斜線を引いた。図１の断面は、レーザとして構成された本発明による放射−放出半導体ダイオードを示したものである。図２は、図１のレーザの細部IIを示したものである。レーザは、第１導電性型の基板領域１を有する半導体本体１０を具え、ここではｎ型であり、接続導電体８を有し、この実施例においては単結晶のガリウムヒ素を具える。半導体層構造は、この基板上に設けられ、特には同様な即ちｎ導電性型のバッファ層１１を有する。シリコン原子はこの実施例ではｎ型にドープする為に使用される。上述の組立体上には、以下のものがその順番に設けられる：ｎ導電性型の第１クラッド層２、活性層３、反対の即ちｐ導電性型の第２クラッド層４及び同じくｐ型の接点層６。亜鉛原子はここではｐ型ドーピング用として使用される。半導体本体１０の表面は、接点層６だけをここでは設けるストリップ型のメサ１２を有するような幾何学的な構造であり、このドーピングプロファイルが段階的に設けられる。順方向に十分な電流強度がある場合には、クラッド層２と４との間に存在するｐｎ接合は、メサ１２より下方の活性層３内にあるストリップ状活性領域１３内に電磁放射を発生させることができる。カバーリング層７は、半導体本体の表面に亘り延在し、機械的な応力、この場合には圧縮応力を有し、及び第２クラッド層４用の電気的な接続として同時に作用する金属層７を本実施例では設ける。半導体本体１０とカバーリング層７との表面の幾何学的な構造、及びこの際存在する圧縮応力により、メサ１２の端部より（ほぼ）下方の活性層に引っ張り応力を発生させ、その結果発生した放射の前記区域においてより低い有効な屈折率を生じる。レーザのこの実施例は、結果的には純粋にゲインガイド型の代わりに弱いインデックスガイデッド型である。これは、放射ビームがメサ１２の下方に押し込まれ、容易にフィラメント状に均一に放射されず、寧ろ円形状の均整のとれたものであることを意味する。又このようなレーザの始動電流は、レーザがゲインガイデッド型レーザであった場合よりもかなり低いが、その理由は、この場合にはいわゆるアンチガイディングにより、放射ビームのフィラメンテイション及びレーザの始動電流が増加するからである。本発明（特に図２参照）により、バリア層９がダイオード中に、ここではレーザ中に、活性層３と第２クラッド層４との間に存在し、第２導電性型のドーパント元素、この場合には亜鉛元素に対してバリアを構成し、バリア層上の少なくともこれらのドーピング元素が活性層３に移動することを防止する。本発明は、多数の驚くべき発見及びレーザとして構成されたダイオードが特には低い使用温度で強い劣化を示すという認識に基づいており、この認識は以下の通りである；この劣化は、ｐｎ接続の変位によって添付され且つ正に発生する；この変位は、主に局部的であり即ちほぼメサ１２の横方向端部の下方であって、第１クラッド層２の方向にシフトする；この局部的な変位はもとの位置での構造の際に存在する応力により発生され、この応力は第２クラッド層、即ち第２クラッド層４から活性層３を介して第１クラッド層２に入る、この場合には亜鉛元素である第２導電性型を与える原子の移動を明に促進する；及び前記変位は第２クラッド層４と活性層３との間のバリア層９の適用により妨害され、従ってこの場合には前記元素の変位を共に少なくとも制限し或いは阻止することさえもある亜鉛元素に対してバリアを上昇させる。この実施例のレーザは、低動作温度、例えばパルス動作の場合にも特に低い劣化を示す；これは例えば３％の始動電流が全体的に増加することが特徴であるが、既知のダイオードに比較可能なレーザはこの場合には１００％の劣化を示す。又本発明によるダイオードは、より高い使用温度で例えば５％の非常に好適な劣化を有する。本発明のダイオードの重要な利点は、バリア層９がドーピング元素に対してバリアを形成するだけでなく、効能に寄与することもできる。その結果、この実施例のレーザは特に低い例えば２０ｍＡの始動電流を有し、特には始動電流の低温度依存を有する。カバーリング層７が機械的応力或いは過誤の機械的応力即ちこの場合には引っ張り応力を有さない、レーザにおいて、始動電流は７５％高い。ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ材料系で製造されたレーザのこの実施例では、バリア層９は、２個以上により形成され、この場合には交互に上側（９Ａ）及び下側（９Ｂ）アルミニウム内容量と、全てがほぼ１ｎｍの厚さを有する２０個の副層９Ａ、９Ｂにより形成される。バリア層９は、ここでは意図的にドープされてはおらず、隣り合った層４ａ及び４ｂからドープすることによりｐ型の導電性を有する。更にこの実施例のバリア層９は本発明によるダイオードの効能を増大させる。バリア層９は、機械的応力即ちバリアの動作を向上させる圧縮或いは引っ張り応力を有利に与えることができる。この２つの応力を組み合わせることは、バリア層９内の正味の応力を低く或いは０とすることができ、その結果欠陥の発生及びこれに付随する劣化が回避できるという更なる利点を有する。この実施例においては、２個のクラッド層２及び４に薄いいわゆる個々の閉じ込め層２ｂ、２ｃ、４ｂ、４ｃを設ける。これらは図面に示していない。従ってこのバリア９は、活性層３からの短い距離でここでは第２クラッド層４内に配置され、この距離は個々の局限層４ｂ、４ｃの厚さの和に一致する。２個のクラッド層２、４のドーピング濃度は、この実施例においては、階段上の濃度勾配を有する；活性層３に隣接するクラッド層２、４の部分は、例えばほぼ１０¹⁶である活性層３から見えるバックグラウンドドーピングほど僅かなものであり、次に幾分高いドーピング濃度１×１０¹⁷at/cm³であり、最終的には最も高いドーピング濃度２×１０¹⁸ at/cm³に達する。ｐｎ接続のシフトは、これにより更に抑制される一方、電荷の拡散距離は十分ではあるが過剰には制限されておらず、ダイオードは例えば６ Ωの有効な直列抵抗を以前として有する。ここに金属層７を構成するカバーリング層７は、メサ１２の各側（１４、１５）上に中間層５を有するこの場合には、半導体本体１０の下にある部分を有する電流遮断接合を形成する。この金属層７には、以下の副層：半導体本体１０と電気的接点を構成し且つ好適には厚さが２０乃至１００ｎｍであって本実施例では５０ｎｍである白金の第１副層を設ける。次に好適には厚さ１００乃至２００ｎｍであって本実施例では１５０ｎｍであるタンタルの第２副層を設ける。タンタルを有するこの第２副層は、この実施例においては金属層７に圧縮応力を与える。最終的には、金属層７は好適には厚さ５０乃至２００ｎｍであって本実施例では５０ｎｍの金の第３副層を設け、これにより、例えばレーザのはんだ付けが可能となる。この金属層７は好適にはスパッタリングにより設けられる。半導体本体１０と金属層７の白金部分の必要な合金化工程中には、金属層には引っ張り応力が与えられる。この実施例に必要な場合で、金属層７に圧縮応力を与えるべき場合には、白金の合金化過程は、タンタル及び金を含む金属層７の副層が設けられる前に行わなければならない。次にタンタルを含む副層に、十分に高い圧縮応力を与え、その結果金属層７がここで所望な圧縮応力を有する（又金を含む応力の掛かっていない層が設けられた後に）。タンタルを含む副層は、ほぼ２５μbar より低く、比較的低圧のアルゴン雰囲気下でスパッタリングしたダイオードにより形成されるか、或いは（例えばダイオードスパッタリング中に）高圧でスパッタリングされ、この場合には半導体本体１０の温度が、例えば３００℃よりも著しく高く、比較的高くなる一方で、タンタルを含む層が設けられる。いわゆる焼きな増し処理は、いかなる形成圧縮応力もがこのような処理により抑制され或いは引っ張り応力に変換されることさえもあり得るという理由によって、ここでは可能なかぎり避けるべきであることに注意されたい。この放射−放出半導体ダイオードは、本実施例ではダイオードレーザとして構成される。これは、十分な電流強度がある場合には放射がコヒーレントであることを意味する。このストリップ型のメサ１２を、図面上にあって且つ半導体本体がダイオードレーザバージョンの目的に対して形成される結晶の自然な壁界面と一致する２個の相互に平行な鏡面により長手方向に対して垂直に境界を区切る。これにより、活性層３内のストリップ型領域１３内に生じる放射用の共振キャビティを生じる。本実施例において、種々の半導体層用に使用される組成、意図的に添加したドーピング濃度及び厚さは、下記の表に（もう一度）示す。この半導体ダイオードにより放出される放射は、ほぼ６７５ｎｍの波長を有する。メサ型ストリップ１２の幅は、ほぼ６μｍである。本実施例では基板１上の導電体層８はほぼ１００ｎｍの厚さを有する金−ゲルマニウム−ニッケル層である。上述の放射−放出半導体ダイオードは、本発明により（図３及び４参照）以下のようにして製造される。製造は、２×１０¹⁸at/cm³で不純物を添加し、厚さが例えば３５０μｍであるｎ型の単結晶体のガリウムヒ素の基板１により開始する。好適には（００１）方向に対して高々６度の方向誤差を有する表面を研磨し及びエッチングした後に、追従する層がＯＭＶＰＥ（Organo Metallic Vapor Epit axy）により以下の順に例えば気相からこの表面を上に成長させる：バッファ層１１、第１クラッド層２、活性層３、バリア層９と第２クラッド層４、中間層５、及び接点層６。これらの材料用のドーピング濃度及び厚さを有する材料は、上述の表に示すように選択される。このようにして得られた半導体層構造が成長装置から離間されて通常の方法で洗浄された後に、ストリップ型メサ１２はＳｉＯ₂マスク３０（図４参照）を経てエッチングすることにより形成される。接点層６は、比が２：１：５０であるＮＨ₃、Ｈ₂Ｏ₂及びＨ₂Ｏを含むエッチャントにより除去され、このエッチングレートはほぼ０．７μｍ／ｈｏｕｒである。中間層５は、エッチングストッパ層として作用する。マスク３０は、続いて除去され、基板１は約１００μｍにまで研磨される。続いてこの構造は、カバーリング層７即ち金属層７を形成するためにスパッタリングしたデバイスを逆さまに導入する。先ず５０ｎｍのＰｔが設けられる。次に、他のスパッタリング処理において、ＡｕＧｅＮｉを有する金属層が基板１上に設けられる。スパッタリングデバイスから除去された後には、Ｐｔは、アルゴン雰囲気で２０分間３８０℃の温度で合金化オーブン中でＧａＡｓの接点層６と合金化される。合金化する為のオーブンから除去し且つスパッタリングデバイス中に再配置した後には、この構造は１０００ワットの電力で且つ３×１０^-2mbarの圧力下のアルゴン雰囲気下でダイオードスパッタリングにより厚さ１５０ｎｍのタンタル層が形成される。このタンタル層は、これによりほぼ７kbar の圧縮応力下に置かれる。次に５０ｎｍの厚さの金層は、タンタル上にスパッタされ、これによりん金属層上に形成された応力はこれ以上変化しない。スパッタリング装置から取り出されて、２個の相互に垂直な方向に壁界した後には、例えば３００×３００μｍ²の寸法を有するレーザは、最終的に実装されるように準備される。本発明は、上述の実施例に限定されることなく、多くの変更及び改良が本発明の見地から当業者により可能である。従って、本発明に示されたもの以外の半導体材料或いは選択された半導体材料の組成を使用することもできる。非常に所望であれば、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ或いはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ材料系から選択された半導体材料或いはその組成が使用される。弱いインデックスガイデッド型の代わりに、本発明によるダイオードは、強いインデックスガイデッド型を構成することもできるが、これは第２クラッド層の主要部分が表面のメサ型構造の部分を形成することを意味する。この表面にはメサを設ける必要がない。金属は勿論酸化物を含むことが可能な単数或いは複数に構成されたバッファ層により酸化物ストリップ型のダイオードのような平坦な半導体層構造においても局部的に応力を付することも可能である。カバーリング層を構造化を半導体本体の表面の構造を介して行い、或いはカバーリング層に開口を設けるか或いは開口を局部的に設ける。単数或いは複数のカバーリング層の表面の幾何学的変更の影響或いは、半導体層構造に掛かる応力の位置及び値が形成される応力影響は、計算により見積もることができる。次に、最適な或いは少なくとも所望な形状がこれらの結果を基に経験的に決定できる。又導電型を全て（同時に）それらの逆の型に変換することも可能である。更には、本発明によるＬＥＤバージョン或いは放射−放出半導体のレーザバージョンを用途に応じて選択することができる。最後に、本実施例に使用した半導体及び導電体を形成する方法は−半導体ダイオードを製造する材料系に部分的に依存する−ここでは上述した技術以外のものにより置換できる：従って、ＬＰＥ、ＶＰＥ、或いはＭＢＥはＭＯＣＶＤの代わりに使用することができ、マグネトロンスパッタリング或いは気相堆積は形成された応力を必要としないこれらの層用のダイオードスパッタリングの代わりに使用することができることに注意されたい。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】を設ける。

Claims

【特許請求の範囲】１．半導体基板（１）を有する半導体本体（１０）を具え、この基板（１）上に少なくとも、第１導電型の第１のクラッド層（２）、活性層（３）及び第１の型と反対の第２の導電型である第２のクラッド層（４）が順に存在し、第１及び第２のクラッド層（２、４）に電流供給用手段（６、７、８）及び順方向に十分高い電流強度がある場合に活性層（３）のストリップ型動作領域（１３）で電磁放射を発生できるｐｎ接合を設ける一方、半導体本体（１０）の表面に少なくとも１つのカバーリング層（７）を設け、このカバーリング層は、機械的応力下にあり、半導体本体（１０）或いはカバーリング層（７）の表面は、発生する放射の有効屈折率がストリップ型動作領域（１３）のいずれかの側の活性層（３）内で抑制されるように幾何学的に構成され、カバーリング層（７）の機械的応力がこのように選択される放射−放出半導体ダイオードにおいて、第２導電型のドーパント元素が第２クラッド層（４）から活性層（３）に拡散するのを阻止するバリア層（９）が活性層（３）と第２クラッド層（４）との間に存在することを特徴とする放射−放出半導体ダイオード。２．前記バリア層（９）に、高バンドギャプ値及び低バンドギャップ値を交互に有する２個以上の副層（９Ａ、９Ｂ）を設けることを特徴とする請求項１に記載の放射−放出半導体ダイオード。３．前記バリア層（９）が機械的応力を有し、好適には部分的には圧縮応力を、部分的には引っ張り応力を有することを特徴とする請求項１或いは２に記載の放射−放出半導体ダイオード。４．活性層（３）の少なくとも一方の側の、好適には両側のドーピング濃度が、低濃度から高濃度へ好適には階段上の濃度勾配を有することを特徴とする請求項１、２或いは３に記載の放射−放出半導体ダイオード。５．前記半導体本体（１０）の表面が幾何学的に構成されており、この半導体（１０）にストリップ型メサ（１２）を設け、このメサは精々第２クラッド層（４）の領域を有し及びストリップ型の活性層（１３）上側に存在する一方、カバーリング層（９）はメサ（１２）及び各側（１４、１５）に亘り延在する金属層（９）を有し、このカバーリング層は圧縮応力下にあることを特徴とする請求項１、２、３或いは４に記載の放射−放出半導体ダイオード。６．前記ストリップ型メサ（１２）に、第２クラッド層（４）上に存在する第２導電型の接点層（６）を専ら設け、生じた放射が第２クラッド層（４）により十分に規定されるように、第２クラッド層（４）の厚さ及び組成が決定されることを特徴とする請求項４に記載の放射−放出半導体ダイオード。７．前記半導体ダイオードが半導体ダイオードレーザとして構成され、半導体基板（１）にガリウムヒ素（ＧａＡｓ）で構成し、この基板がｎ導電型であり、クラッド層（２、４）がアルミニウム−ガリウム−インジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）或いはアルミニウム−インジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）で構成され、活性層（３）がガリウム−インジウムリン（ＧａＩｎＰ）或いはアルミニウム−ガリウム−インジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）で構成されるが、この際にはアルミニウムの量をクラッド層（２、４）に加えるよりも少なくして、接点層（６）はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）で構成し、第２クラッド層（４）を亜鉛原子でドープし、バリア層（９）に、アルミニウムの量を交互に高く及び低くしたアルミニウム −インジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）或いはアルミニウム−インジウム−リン（ＡｌＩｎＰ）の２個以上の層（９Ａ、９Ｂ）を設け、応力を加えられたカバーリング層（７）にタンタルを含む層を具えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射−放出半導体ダイオード。８．半導体本体（１０）が順に少なくとも第１導電型の第１クラッド層（２）、活性層（３）及び第２導電型の第２クラッド層（４）が半導体基板上（１）上に設けられることにより形成され、半導体本体（１０）の表面に機械的応力下にあるカバーリング層（７）を設け、半導体（１０）或いはカバーリング層（７）の表面は、発生する放射に対する有効屈折率が活性層（３）の部分を形成するストリップ型の動作領域（１３）のいずれかの側の活性層（３）内で減少するように幾何学的に構成され、カバーリング層（７）はこのように選択して放射−放出ダイオードの製造をするに際し、バリア層（９）を活性層（３）と第２クラッド層（４）との間に設け、バリア層（９）により第２導電型のドーパント元素が第２クラッド層（４）から活性層（３）に拡散するのを防止することを特徴とする放射−放出ダイオードの製造方法。９．第２導電型の接点層（６）を第２クラッド層（４）上に形成し、半導体本体（１０）の表面が接点層（６）を有するストリップ型のメサ（１２）を具えることにより幾何学的に構成され、カバーリング層（７）をストリップ型のメサ（１２）及びいずれかの側（１４、１５）に亘り具え、このカバーリング層に圧縮応力を加えることを特徴とする請求項８に記載の方法。１０．亜鉛を第２導電型のドーパントとして選択し、バリア層（９）を交互に高バンドギャプ値及び低バンドギャップ値を有する２個以上の副層（９Ａ、９Ｂ）により構成し、活性層（３）のいずれかの側上のクラッド層（２、４）が第１に弱くドープされ、更には強くドープされた活性層（３）から除去され、タンタルを有する層（７）をカバーリング層（７）として選択し、このカバーリング層が高電力下或いは低圧力下のアルゴン雰囲気でダイオードスパッタリングにより形成されたことを特徴とする請求項８或いは９に記載の方法。