JPS60229386A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS60229386A JPS60229386A JP8486884A JP8486884A JPS60229386A JP S60229386 A JPS60229386 A JP S60229386A JP 8486884 A JP8486884 A JP 8486884A JP 8486884 A JP8486884 A JP 8486884A JP S60229386 A JPS60229386 A JP S60229386A
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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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
-
- H—ELECTRICITY
- 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
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体装置、特に非電流注入領域を有する半
導体装置、例えば半導体レーザーダイオードに係わる。
導体装置、例えば半導体レーザーダイオードに係わる。
背景技術とその問題点
成る種の半導体レーザーにおいて、當温下の自然放置、
或いは例えば６５℃以上の加熱雰囲気下での放置などの
信頼性テストで、特性が変化し、また成る場合はレーザ
ー発振の停止さえ生じさせる場合がある。
或いは例えば６５℃以上の加熱雰囲気下での放置などの
信頼性テストで、特性が変化し、また成る場合はレーザ
ー発振の停止さえ生じさせる場合がある。
すなわち半導体装置、例えばストライプ構造型の利得ガ
イド型半導体レーザーダイオードにおいて例えば第１図
に示すようにＮ型のＧａＡｓ基体（１）上に例えばＮ型
のＡＩＸ Ｇａ１−×Ａｓより成る第１のクラッド層（
２）とこれの十にＰ型もしくはＮ型の八Ｉｙ Ｇａ＋−
ｙ Ａｓより成る第２のクラッド層（４）と、史にこれ
の上にＰ型の低比抵抗のＧａＡｓキャップ層（５）とが
順次エピタキシャル成長されて形成されて成り、このキ
ャップ層（５）上より第２のクラッド層（４）の一部の
厚さに入り込む深さに、中心部をストライプ状に残して
両側に非電流注入領域即ち高抵抗領域（６）を形成して
ストライプ状に電流集中部を形成するようにしてなるも
のがある。図において（７）及び（８）は、夫々キャッ
プ層（５）及び基体（１）にオーミックに被着された電
極を示す。
イド型半導体レーザーダイオードにおいて例えば第１図
に示すようにＮ型のＧａＡｓ基体（１）上に例えばＮ型
のＡＩＸ Ｇａ１−×Ａｓより成る第１のクラッド層（
２）とこれの十にＰ型もしくはＮ型の八Ｉｙ Ｇａ＋−
ｙ Ａｓより成る第２のクラッド層（４）と、史にこれ
の上にＰ型の低比抵抗のＧａＡｓキャップ層（５）とが
順次エピタキシャル成長されて形成されて成り、このキ
ャップ層（５）上より第２のクラッド層（４）の一部の
厚さに入り込む深さに、中心部をストライプ状に残して
両側に非電流注入領域即ち高抵抗領域（６）を形成して
ストライプ状に電流集中部を形成するようにしてなるも
のがある。図において（７）及び（８）は、夫々キャッ
プ層（５）及び基体（１）にオーミックに被着された電
極を示す。
上述したような、半導体レーザーダイオードにおける非
電流注入領域は、プロトンＩ］＋の半導体への打ち込み
によるダメージの形成によることが広く通用されている
。
電流注入領域は、プロトンＩ］＋の半導体への打ち込み
によるダメージの形成によることが広く通用されている
。
ところが、このような非電流注入領域をプロ］・ンの打
ち込みによって形成した半導体レーザーダイオ−１′は
、その特性が不安定であることが認められた。即ち上述
した半導体レーザーダイオードにおいてその電流Ｉ−パ
ワーＰ特性が、初期において第２図中曲線（１１）に不
ず特性を有し、その闇値電流ＩＬｈ ｈ＜ＩＬｈｘであ
った半導体レーザーダイオードにおいて、例えば１５０
°Ｃで１５時間程度放置すると、同図中曲線（１２）或
いは（１３）にボずように、その閾値電流１ｔｈは、
Ｉｔｈ２． １ｔｈａに変動し、またその微分効率即ち
電流変化分をΔＩにきく変動し、例えば初期の曲線（１
１）の特性において５０ｍ Ａにおいて例えば５ｍＷの
パワーを不すものが、上述した１５０℃、１５時間の放
置後においては例えばｌｏｏｍＡで５ｍＷというように
不安定な変動をきたす。そして、このような闇値電流ｒ
ｔｈの変化や、微分効率の変化は、成る場合は常温下で
の放置でも生じる。また上述した特性変化は、闇値電流
や微分効率の変化のみならず、第２図中曲線（１４）で
示すように発振停止を生じて使用に耐えなくなるような
特性変化を来すこともある。尚、成る場合は、このよう
に特性変化が生じたレーザーに大電流を通じると、その
特性が初期の特性に戻る場合もあり、その特性は不安定
である。
ち込みによって形成した半導体レーザーダイオ−１′は
、その特性が不安定であることが認められた。即ち上述
した半導体レーザーダイオードにおいてその電流Ｉ−パ
ワーＰ特性が、初期において第２図中曲線（１１）に不
ず特性を有し、その闇値電流ＩＬｈ ｈ＜ＩＬｈｘであ
った半導体レーザーダイオードにおいて、例えば１５０
°Ｃで１５時間程度放置すると、同図中曲線（１２）或
いは（１３）にボずように、その閾値電流１ｔｈは、
Ｉｔｈ２． １ｔｈａに変動し、またその微分効率即ち
電流変化分をΔＩにきく変動し、例えば初期の曲線（１
１）の特性において５０ｍ Ａにおいて例えば５ｍＷの
パワーを不すものが、上述した１５０℃、１５時間の放
置後においては例えばｌｏｏｍＡで５ｍＷというように
不安定な変動をきたす。そして、このような闇値電流ｒ
ｔｈの変化や、微分効率の変化は、成る場合は常温下で
の放置でも生じる。また上述した特性変化は、闇値電流
や微分効率の変化のみならず、第２図中曲線（１４）で
示すように発振停止を生じて使用に耐えなくなるような
特性変化を来すこともある。尚、成る場合は、このよう
に特性変化が生じたレーザーに大電流を通じると、その
特性が初期の特性に戻る場合もあり、その特性は不安定
である。
発明の目的
本発明は、上述した欠点を解消し、安定した特性を有す
る半導体装置例えば半導体レーザーダイオードを提供す
るものである。
る半導体装置例えば半導体レーザーダイオードを提供す
るものである。
発明の概要
すなわち、本発明においては、上述した半導体レーザー
における特性の不安定性について、そのｊ東回を究明し
た結果、これがその非電流領域を形成するためのプロト
ンの打ち込みによるものであることをつきとめた。本発
明においては、この究明に基づいて半導体例えばＧａＡ
ｓ化合物半導体に対する非電流領域の形成を、プロトン
によらずして他の特定した軽元素のヘリウムＨｅ、ベリ
リウムＢｅ。
における特性の不安定性について、そのｊ東回を究明し
た結果、これがその非電流領域を形成するためのプロト
ンの打ち込みによるものであることをつきとめた。本発
明においては、この究明に基づいて半導体例えばＧａＡ
ｓ化合物半導体に対する非電流領域の形成を、プロトン
によらずして他の特定した軽元素のヘリウムＨｅ、ベリ
リウムＢｅ。
リチウムＬｉ及びボロンＢの内の少くとも１ｍのイオン
打ち込みによって形成する。
打ち込みによって形成する。
実施例
第１図で説明したストライプ構造型の利得ガイド型半導
体レーザーに通用する場合の一例を第３図以−トを参照
して説明する。この場合においてもＴ）ｉ述したと同様
に例えば第３図に不ずように、Ｎ型のＧａＡｓ基体ｆｉ
ｌ上に例えばＡＩＸ Ｇａ１−ｘＡｓのＮ型の第１のク
ラ・７ド層（２）とＰ型もしくはＮ型のＡｌｙ Ｇａ１
−ｙ Ａｓの活性層と、更にこれの上にＰ型の／ｌＩ×
Ｇａ１−ｘ＾Ｓの第２のクラッドｈｄ（４）と、Ｐ型の
低比抵抗のキャップ層（５）とを順次エピタキシャル成
長しこれの上に形成し一ζ後、第４図にホすようにキャ
ップ層（５）上に一方向に伸びる金属マスク層或いはワ
イヤー等のマスク（２０）を配置し、これをマスクとし
てキャンプ層（５）上より第２のクラッド層（４）の一
部の厚みに入り込む深さにボロンＢを打ち込む。このよ
うにすると、ボロンＢが打ち込まれた領域は高砥抗の非
電流注入領域（２１）となる。
体レーザーに通用する場合の一例を第３図以−トを参照
して説明する。この場合においてもＴ）ｉ述したと同様
に例えば第３図に不ずように、Ｎ型のＧａＡｓ基体ｆｉ
ｌ上に例えばＡＩＸ Ｇａ１−ｘＡｓのＮ型の第１のク
ラ・７ド層（２）とＰ型もしくはＮ型のＡｌｙ Ｇａ１
−ｙ Ａｓの活性層と、更にこれの上にＰ型の／ｌＩ×
Ｇａ１−ｘ＾Ｓの第２のクラッドｈｄ（４）と、Ｐ型の
低比抵抗のキャップ層（５）とを順次エピタキシャル成
長しこれの上に形成し一ζ後、第４図にホすようにキャ
ップ層（５）上に一方向に伸びる金属マスク層或いはワ
イヤー等のマスク（２０）を配置し、これをマスクとし
てキャンプ層（５）上より第２のクラッド層（４）の一
部の厚みに入り込む深さにボロンＢを打ち込む。このよ
うにすると、ボロンＢが打ち込まれた領域は高砥抗の非
電流注入領域（２１）となる。
その後、マスク（２０）を取り除き、第５図に示すよう
に電極（７）及び（８）をオーミックに被着して目的と
する半導体レーザーダイオードを得る。
に電極（７）及び（８）をオーミックに被着して目的と
する半導体レーザーダイオードを得る。
このようにして得た半導体レーザーダイオードは、例え
ば１５０℃で１５時間以上放置の寿命テスト後において
も上述した微分効率や闇値電流＋ｔｈに変動が生じるこ
とがなく安定な特性を保持していることが確かめられた
。
ば１５０℃で１５時間以上放置の寿命テスト後において
も上述した微分効率や闇値電流＋ｔｈに変動が生じるこ
とがなく安定な特性を保持していることが確かめられた
。
また、これら非電流注入領域（２１）を形成する打ち込
みイオンとし”ζは前述したようにボロンＢの他にＩｌ
ｅ、 Ｂｅ＋ Ｌｉ等を用い得ることができこの場合に
おいても安定な特性を保持できることが確かめられた。
みイオンとし”ζは前述したようにボロンＢの他にＩｌ
ｅ、 Ｂｅ＋ Ｌｉ等を用い得ることができこの場合に
おいても安定な特性を保持できることが確かめられた。
しかしながら、Ｌｉは比較的イオン化しにくいこと、Ｂ
ｅは毒性が強いことなどから工業的にＢの打ち込みが最
も良いと思われる。
ｅは毒性が強いことなどから工業的にＢの打ち込みが最
も良いと思われる。
尚、本発明は、図ボした半導体レーザーへの通用に限ら
れるものではなく、各半導体部分が図ボとは逆の導電型
とされる場合は、云う迄もなく、更にストライプ構造の
利得ガイド型半導体レーザーに限らず他の各種半導体レ
ーザーに適用できる。
れるものではなく、各半導体部分が図ボとは逆の導電型
とされる場合は、云う迄もなく、更にストライプ構造の
利得ガイド型半導体レーザーに限らず他の各種半導体レ
ーザーに適用できる。
更に、またその他の例えは集積回路における半導体素子
間の分離等の非電流注入領域を具備する半導体装置に適
用し得るものである。
間の分離等の非電流注入領域を具備する半導体装置に適
用し得るものである。
発明の効果
上述したように本発明によれば寿命テストによっＣも安
定した特性、したがって長寿命で均一な特性を有する半
導体装置を得ることができるものである。この安定な特
性を有することができることの理由は、明確には解明さ
れていないが、非電流注入領域を形成する場合に従来の
ようにプロトンを用いた場合は、第１にこのプロトンが
、電子雲による捕獲確率、いわゆるエレクトロニックス
トツピング 、キャプチャー クロス セクションが小
さくチャンネリングが生じ易く、またその拡散係数が大
であること、更に例えばシリコン。
定した特性、したがって長寿命で均一な特性を有する半
導体装置を得ることができるものである。この安定な特
性を有することができることの理由は、明確には解明さ
れていないが、非電流注入領域を形成する場合に従来の
ようにプロトンを用いた場合は、第１にこのプロトンが
、電子雲による捕獲確率、いわゆるエレクトロニックス
トツピング 、キャプチャー クロス セクションが小
さくチャンネリングが生じ易く、またその拡散係数が大
であること、更に例えばシリコン。
ガリウム、砒素等においてその不純物のト′ナー或いは
アクセプタとを結合してこれらを電気的に不活性化する
作用を呈すること更に不純物或いは欠陥と結合して新た
な欠陥を作る等の現象が生じることによるものと思われ
る。これに比し、本発明によるＨｅ＋ Ｂｅ＋ Ｌｌ＋
Ｂの軽元素であるが電子殻を有するものを用いる場合
、プロトンの場合に比し、エレクトロニック ストンピ
ング キャブナヤークロス セクションが大で、チャン
ネリングが起きにくく、プロトンに比し拡散係数も小さ
いことなどによって、上述したプロトンを用いる場合の
特性の不安定性を招来するような不都合を回避できたも
のと思われる。
アクセプタとを結合してこれらを電気的に不活性化する
作用を呈すること更に不純物或いは欠陥と結合して新た
な欠陥を作る等の現象が生じることによるものと思われ
る。これに比し、本発明によるＨｅ＋ Ｂｅ＋ Ｌｌ＋
Ｂの軽元素であるが電子殻を有するものを用いる場合
、プロトンの場合に比し、エレクトロニック ストンピ
ング キャブナヤークロス セクションが大で、チャン
ネリングが起きにくく、プロトンに比し拡散係数も小さ
いことなどによって、上述したプロトンを用いる場合の
特性の不安定性を招来するような不都合を回避できたも
のと思われる。
第１図は従来の半導体レーザーの説明に供する路線的拡
大断面図、第２図はその特性曲線図、第３図〜第５図は
本発明による半導体レーザーダイオードの一例の説明に
供する各工程における路線的拡大断面図である。 （１）は基体、（２）及び（４）は第１及び第２のクラ
ッド層、（３）は活性層、（５）はキャップ層、（２１
）は非電流注入領域である。 第１図 第２図 −ト続ネＭ正摺： １．事件の表示 昭和５９年 特 許 願 第 ８４８６８号３、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 雄 ４、代理人 ６、補止により増加する発明の数 ＋１１ 明細書中、第２頁３行［より成るＪを１より成
る活性Ｆ４ （３１と、例えばＰ型の＾ＩＸＧ晦八Ｓ（
へ＞ｘ＞ｙ≧Ｏ）より成るＪと訂正する。 （２）同、第３頁７〜８行［Δ■に対するパワー」を「
Δ１．パワーＪと訂正する。 （３）同、第５頁８〜９行［エピタキシャル・・・して
後、」を［エピタキシャル成長して後、Ｊと訂正する。 （４）同、第６頁ｌＯ行「にＢの」を（に）ｌｅまたは
Ｂの」と訂正する。 （５） 同、第７頁１１行１ガリウム、珪素等」を１ガ
リウム珪素等」と訂正する。 以上 手付ｄネ山正書 昭和６０年ぢ月３１１］ 特許庁長官 志 ｆＩ 学 殿 昭和５９年 特 許 願 第 ８４８６８何２発明の名
称 半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 雄 ４代理人
大断面図、第２図はその特性曲線図、第３図〜第５図は
本発明による半導体レーザーダイオードの一例の説明に
供する各工程における路線的拡大断面図である。 （１）は基体、（２）及び（４）は第１及び第２のクラ
ッド層、（３）は活性層、（５）はキャップ層、（２１
）は非電流注入領域である。 第１図 第２図 −ト続ネＭ正摺： １．事件の表示 昭和５９年 特 許 願 第 ８４８６８号３、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 雄 ４、代理人 ６、補止により増加する発明の数 ＋１１ 明細書中、第２頁３行［より成るＪを１より成
る活性Ｆ４ （３１と、例えばＰ型の＾ＩＸＧ晦八Ｓ（
へ＞ｘ＞ｙ≧Ｏ）より成るＪと訂正する。 （２）同、第３頁７〜８行［Δ■に対するパワー」を「
Δ１．パワーＪと訂正する。 （３）同、第５頁８〜９行［エピタキシャル・・・して
後、」を［エピタキシャル成長して後、Ｊと訂正する。 （４）同、第６頁ｌＯ行「にＢの」を（に）ｌｅまたは
Ｂの」と訂正する。 （５） 同、第７頁１１行１ガリウム、珪素等」を１ガ
リウム珪素等」と訂正する。 以上 手付ｄネ山正書 昭和６０年ぢ月３１１］ 特許庁長官 志 ｆＩ 学 殿 昭和５９年 特 許 願 第 ８４８６８何２発明の名
称 半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用図化品用６丁目７番３５号名称（２
１８）ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 雄 ４代理人
Claims (1)
- 半導体にＨｅ、 Ｂｅ、 Ｌｉ及びＢのうちの少くとも
一種のイオン打ち込みによって非電流注入領域が形成さ
れて成る半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8486884A JPS60229386A (ja) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | 半導体装置 |
| PCT/JP1985/000239 WO1985004991A1 (fr) | 1984-04-26 | 1985-04-26 | Dispositif a semi-conducteur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8486884A JPS60229386A (ja) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60229386A true JPS60229386A (ja) | 1985-11-14 |
Family
ID=13842783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8486884A Pending JPS60229386A (ja) | 1984-04-26 | 1984-04-26 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60229386A (ja) |
| WO (1) | WO1985004991A1 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5420684A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light emitting semiconductor device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5543828A (en) * | 1978-09-21 | 1980-03-27 | Fujitsu Ltd | Stripe-shape light emission semiconductor device |
| JPS5933892A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
-
1984
- 1984-04-26 JP JP8486884A patent/JPS60229386A/ja active Pending
-
1985
- 1985-04-26 WO PCT/JP1985/000239 patent/WO1985004991A1/ja not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5420684A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light emitting semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1985004991A1 (fr) | 1985-11-07 |
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