JPS61164284A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS61164284A JPS61164284A JP533485A JP533485A JPS61164284A JP S61164284 A JPS61164284 A JP S61164284A JP 533485 A JP533485 A JP 533485A JP 533485 A JP533485 A JP 533485A JP S61164284 A JPS61164284 A JP S61164284A
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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〕
本発明は半導体発光素子に係り、特に１μｍ帯半導体発
光素子のｐ型コンタクト層の構造に関する。
光素子のｐ型コンタクト層の構造に関する。
遠距離大容量の光通信には信号の伝送損失が少ない石英
ファイバが用いられ、その光源としては石英ファイバ内
での伝達効率の高い１μｍ帯の発光素子が用いられる。
ファイバが用いられ、その光源としては石英ファイバ内
での伝達効率の高い１μｍ帯の発光素子が用いられる。
かかる遠距離大容量の光通信技術は海底通信にも多く用
いられのでその光源に用いられる半導体発光素子は特に
長寿命で且つ信頼性の高いことが要求され、そのために
半導体発光素子の信頼性を低下せしめる一原因であるｐ
側電極からの金の拡散を防止する技術の開発が要望され
ている。
いられのでその光源に用いられる半導体発光素子は特に
長寿命で且つ信頼性の高いことが要求され、そのために
半導体発光素子の信頼性を低下せしめる一原因であるｐ
側電極からの金の拡散を防止する技術の開発が要望され
ている。
上記１μｍ帯光通信の光源として用いられる代表的な素
子はＶ Ｓ Ｂ （Ｖ−ｇｒｏｏｖｅｄ ５ｕｂｓｔｒ
ａｔｅ Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ）レーザである。
子はＶ Ｓ Ｂ （Ｖ−ｇｒｏｏｖｅｄ ５ｕｂｓｔｒ
ａｔｅ Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ）レーザである。
第２図は従来の１．３μｍＶＳＢレーザの側断面を模式
的に示したもので、図中、１はｎ型１ｎＰ基板、２はｐ
型１ｎＰ電流制限層、３及び１０３はｎ型ＴｎＰクラッ
ド層、４及び１０４はｎ型１ｎＧａＡｓＰ活性層で且つ
１０４は発光領域、５はｐ型１ｎＰクラッド層、６はｐ
型１ｎＧａＡｓＰＤンタクト層、７は金の拡散を阻止す
るチタン（Ｔｉ）層、８は金とチタンとの反応を押さえ
る白金（Ｐｔ）層、９は外部接続をとるための金（ＡＵ
）層、１０は金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）−ニッ
ケル（Ｎｉ＞よりなるｎ−電極、Ｅｐはｐ−電極、ＶＧ
は■（字形）ａを示している。
的に示したもので、図中、１はｎ型１ｎＰ基板、２はｐ
型１ｎＰ電流制限層、３及び１０３はｎ型ＴｎＰクラッ
ド層、４及び１０４はｎ型１ｎＧａＡｓＰ活性層で且つ
１０４は発光領域、５はｐ型１ｎＰクラッド層、６はｐ
型１ｎＧａＡｓＰＤンタクト層、７は金の拡散を阻止す
るチタン（Ｔｉ）層、８は金とチタンとの反応を押さえ
る白金（Ｐｔ）層、９は外部接続をとるための金（ＡＵ
）層、１０は金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）−ニッ
ケル（Ｎｉ＞よりなるｎ−電極、Ｅｐはｐ−電極、ＶＧ
は■（字形）ａを示している。
しかし上記従来構造においてはｐ−電極Ｅｐの形成に起
因して、下記の問題が発生していた。
因して、下記の問題が発生していた。
即ち上記レーザ素子において、ｐ−電極Ｅｐはｎ型１ｎ
Ｐ基板１上にｐ型１ｎＰ電流制限層２． ＶａＶＧ、
ｎ型ＴｎＰクラッド層３及び１．０３ 、 ｎ型
１ｎＧａＡｓＰ活性層４及び１０４ 、 ｐ型クラッド
層５、 ｐ型１ｎＧａＡｓＰコンタクト層６の形成を
終わった後、該ｐ型１ｎＧａＡｓＰコンタクト層６上に
Ｔｉ層７とｐｔ層８を順次蒸着し、ｐｔ層８上にＡｕ層
９を植着して形成され、且つ４３０°Ｃ３３０分程度の
熱処理を行って該ｐ−電極Ｅｐとｐ型１ｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層６とのオーミック接続がなされるが、該ｐ−
電極Ｅｐをオーミック接続させるための熱処理において
、該電極ＥｐのＡｕが、比較的ポーラスなＡｕの拡散阻
止用のｐｔ層８及びＴｉ層７を通過してｐ型１ｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層６内に浸入し、このＡｕか更に拡散し
てｎ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層よりなる発光領域１０４に
達して、該レーザ素子に闇値電流の増大、発光効率の低
下、内部量子効率の低下等種々の性能低下を生しさせる
という問題である。
Ｐ基板１上にｐ型１ｎＰ電流制限層２． ＶａＶＧ、
ｎ型ＴｎＰクラッド層３及び１．０３ 、 ｎ型
１ｎＧａＡｓＰ活性層４及び１０４ 、 ｐ型クラッド
層５、 ｐ型１ｎＧａＡｓＰコンタクト層６の形成を
終わった後、該ｐ型１ｎＧａＡｓＰコンタクト層６上に
Ｔｉ層７とｐｔ層８を順次蒸着し、ｐｔ層８上にＡｕ層
９を植着して形成され、且つ４３０°Ｃ３３０分程度の
熱処理を行って該ｐ−電極Ｅｐとｐ型１ｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層６とのオーミック接続がなされるが、該ｐ−
電極Ｅｐをオーミック接続させるための熱処理において
、該電極ＥｐのＡｕが、比較的ポーラスなＡｕの拡散阻
止用のｐｔ層８及びＴｉ層７を通過してｐ型１ｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層６内に浸入し、このＡｕか更に拡散し
てｎ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層よりなる発光領域１０４に
達して、該レーザ素子に闇値電流の増大、発光効率の低
下、内部量子効率の低下等種々の性能低下を生しさせる
という問題である。
」二記問題点は、コンタクト層が格子定数の交互に異な
る複数のＩ ｎ（１−Ｘ） Ｇ ａ ｘ Ａ Ｓ ｔ
＋−ｙ、Ｐ ｙ（Ｏ≦ｘ≦１．０≦ｙ≦１）層で構成さ
れ、また、前記複数の層が格子定数の交互に異なる複数
の層から構成された本発明による半導体発光素子によっ
て解決される。
る複数のＩ ｎ（１−Ｘ） Ｇ ａ ｘ Ａ Ｓ ｔ
＋−ｙ、Ｐ ｙ（Ｏ≦ｘ≦１．０≦ｙ≦１）層で構成さ
れ、また、前記複数の層が格子定数の交互に異なる複数
の層から構成された本発明による半導体発光素子によっ
て解決される。
即ち本発明の１μｍ帯半導体発光素子においては、ｐ型
コンタクト層を格子定数が異なる複数のｐ型１ｎＧａＡ
ｓＰ層の積層構造とすることによって、ｐ型コンタクト
層内に格子不整合の結晶界面を形成し、該格子不整合界
面に形成される格子歪部にｐ−電極から浸入し発光領域
に向かって拡散して来るＡｕ原子を捕獲するものであり
、これによって発光領域に到達するＡｕ原子は大幅に減
少し、該発光素子の闇値電流の増大、発光効率の低下、
内部量子効率ψ低下等の性能劣化が防止される。
コンタクト層を格子定数が異なる複数のｐ型１ｎＧａＡ
ｓＰ層の積層構造とすることによって、ｐ型コンタクト
層内に格子不整合の結晶界面を形成し、該格子不整合界
面に形成される格子歪部にｐ−電極から浸入し発光領域
に向かって拡散して来るＡｕ原子を捕獲するものであり
、これによって発光領域に到達するＡｕ原子は大幅に減
少し、該発光素子の闇値電流の増大、発光効率の低下、
内部量子効率ψ低下等の性能劣化が防止される。
以下本発明を、第１図に斜視模式図で示す発光波長１．
３μｍＶＳＢ半導体レーザにおける一実施例により具体
的に説明する。
３μｍＶＳＢ半導体レーザにおける一実施例により具体
的に説明する。
本発明の上記ＶＳＢ半導体レーザは例えば同図に示すよ
うに、 厚さ３００μｍ、キャリア密度１〜３ ＸＩＯＩＢｃｍ
−’程度９而方位（１００）のｎ型１ｎＰ基板１と、該
基板１上に液相エピタキシャル成長法で形成された厚さ
１．５〜２μｍ、キャリア密度１×１０ＩＩｌＣＩ１１
−３程度のｐ型１ｎＰ電流制限Ｎ２と、該ｐ型１ｎＰ電
流制限層２上に形成した、■溝幅に対応する開孔を有す
る図示しない二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をマスクに
し、酢酸と塩酸の混液等よりなる異方性エツチング液に
より選択的にウェット・エツチングを行って、該ｐ型１
ｎＰ電流制限層２に形成した底部が基板１内に達する■
溝ＶＧと、 上記図示しないＳｉＯ□膜を除去した後、該ｐ型１ｎＰ
電流制限層２及び■溝ＶＧ上に液相エピタキシャル成長
法で形成した、厚さ０．１μｍ、キャリア密度１×１０
１ｆ１０１ｆｉ程度のｎ型ＴｎＰクラッド層３及び１０
３と、 該ｎ型１ｎＰクラッド層３及び１０３上に液相エピタキ
シャル成長法で形成した厚さ０．１μｍ、キャリア密度
５ Ｘ１０１７ｃｍ−、’程度、フォトルミネッセンス
のピークの波長即ちＰＬ波長（λＰＬ）が１．３ｐｍの
ｎ型１ｎＰ活性層４及び１０４と、（１０４は発光領域
として機能） 該ｎ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層４及び１０４上に液相エピ
タキシャル成長法で形成した、厚さ１．５μｍ、キャリ
ア密度５ Ｘ１０１７ｃｍ−’程度のｐ型１ｎＰクラッ
ドＮ５と、（以上は従来構造と同し）該ｐ型１ｎＰクラ
ッド層５上に液相エピタキシャル成長法で形成した、厚
さ０．３μｍ、キャリア密度Ｉ Ｘ １０１ Ｂ ｃｍ
−Ｅ程度、λＰＬ−１’、３μｍの、格子定数が１ｎ
Ｐに対して±０．０５％の範囲内で交互に異なる第１．
第２．第３．第４のｐ型−１ｎ （、−ｘｌ ＧａＸ
Ａ ｓ （１−ｙｌ ｐｙコンタクト層６ａ、６ｂ、
６ｃ、６ｄと、 ２亥ｐ型Ｔｎｆｌ−ｘ） ＧａＸＡＳｔ＋−ｙｌ
Ｐｙ コアタクト層６ｄ上に電子ビーム蒸着法で被着し
た、厚さ１０００人程度のＴｉ層７と、該Ｔｉ層層上上
電子ビーム蒸着法で被着した厚さ１０００人程度のＰｔ
層８、及び該Ｐｔ層層上上鍍金法で被着した厚さ３μｍ
程度のＡｕ層９よりなり、４３０°Ｃ１３０分程度の熱
処理によりｐ型Ｔ ｎ （１，−）ＯＧ ａｙ Ａ ｓ
（１−ｙｌＰｙコンタクト層６ｄにオーミック接続さ
れたｐ−電極Ｅｐと、 ｎ型ＴｎＰ基板１上に蒸着法により２０００人程度の厚
さに被着され、３８０℃、１分程度の熱処理により該ｎ
型ＴｎＰ基板１にオーミック接続されたｎ−電極１０、 とによって構成される。
うに、 厚さ３００μｍ、キャリア密度１〜３ ＸＩＯＩＢｃｍ
−’程度９而方位（１００）のｎ型１ｎＰ基板１と、該
基板１上に液相エピタキシャル成長法で形成された厚さ
１．５〜２μｍ、キャリア密度１×１０ＩＩｌＣＩ１１
−３程度のｐ型１ｎＰ電流制限Ｎ２と、該ｐ型１ｎＰ電
流制限層２上に形成した、■溝幅に対応する開孔を有す
る図示しない二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をマスクに
し、酢酸と塩酸の混液等よりなる異方性エツチング液に
より選択的にウェット・エツチングを行って、該ｐ型１
ｎＰ電流制限層２に形成した底部が基板１内に達する■
溝ＶＧと、 上記図示しないＳｉＯ□膜を除去した後、該ｐ型１ｎＰ
電流制限層２及び■溝ＶＧ上に液相エピタキシャル成長
法で形成した、厚さ０．１μｍ、キャリア密度１×１０
１ｆ１０１ｆｉ程度のｎ型ＴｎＰクラッド層３及び１０
３と、 該ｎ型１ｎＰクラッド層３及び１０３上に液相エピタキ
シャル成長法で形成した厚さ０．１μｍ、キャリア密度
５ Ｘ１０１７ｃｍ−、’程度、フォトルミネッセンス
のピークの波長即ちＰＬ波長（λＰＬ）が１．３ｐｍの
ｎ型１ｎＰ活性層４及び１０４と、（１０４は発光領域
として機能） 該ｎ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層４及び１０４上に液相エピ
タキシャル成長法で形成した、厚さ１．５μｍ、キャリ
ア密度５ Ｘ１０１７ｃｍ−’程度のｐ型１ｎＰクラッ
ドＮ５と、（以上は従来構造と同し）該ｐ型１ｎＰクラ
ッド層５上に液相エピタキシャル成長法で形成した、厚
さ０．３μｍ、キャリア密度Ｉ Ｘ １０１ Ｂ ｃｍ
−Ｅ程度、λＰＬ−１’、３μｍの、格子定数が１ｎ
Ｐに対して±０．０５％の範囲内で交互に異なる第１．
第２．第３．第４のｐ型−１ｎ （、−ｘｌ ＧａＸ
Ａ ｓ （１−ｙｌ ｐｙコンタクト層６ａ、６ｂ、
６ｃ、６ｄと、 ２亥ｐ型Ｔｎｆｌ−ｘ） ＧａＸＡＳｔ＋−ｙｌ
Ｐｙ コアタクト層６ｄ上に電子ビーム蒸着法で被着し
た、厚さ１０００人程度のＴｉ層７と、該Ｔｉ層層上上
電子ビーム蒸着法で被着した厚さ１０００人程度のＰｔ
層８、及び該Ｐｔ層層上上鍍金法で被着した厚さ３μｍ
程度のＡｕ層９よりなり、４３０°Ｃ１３０分程度の熱
処理によりｐ型Ｔ ｎ （１，−）ＯＧ ａｙ Ａ ｓ
（１−ｙｌＰｙコンタクト層６ｄにオーミック接続さ
れたｐ−電極Ｅｐと、 ｎ型ＴｎＰ基板１上に蒸着法により２０００人程度の厚
さに被着され、３８０℃、１分程度の熱処理により該ｎ
型ＴｎＰ基板１にオーミック接続されたｎ−電極１０、 とによって構成される。
上記構造においては、ｐ型Ｉ ｎ Ｎ−ｘ） ＧａＸ
ＡＳ（１−ｙｌＰｙコンタクト層６ａと６ｂと６Ｃと６
ｄの格子定数が前記のように交互に、１ｎＰの格子定数
に対して±０．０５％の範囲内で僅か変化せしめられて
いるので、該コンタクト層６ａと６ｂ。
ＡＳ（１−ｙｌＰｙコンタクト層６ａと６ｂと６Ｃと６
ｄの格子定数が前記のように交互に、１ｎＰの格子定数
に対して±０．０５％の範囲内で僅か変化せしめられて
いるので、該コンタクト層６ａと６ｂ。
６ｂと６ｃ、６ｃと６ｄの間にそれぞれ格子不整合否を
持つ界面が形成される。
持つ界面が形成される。
その結果、上記ｐ−組電極ｐをオーミック接続せしめる
ための熱処理に際して該ｐ−組電極ｐから該コンタクト
層内に浸入し、発光領域１０３に向かって拡散するＡｕ
原子、及び動作中にｐ−電極Ｅｐからコンタクト層内に
拡散するＡＩＪ原子が、該格子不整合歪部Ｇこ捕獲され
て、発光領域に到達するＡＵ原子は殆ど皆無になる。
ための熱処理に際して該ｐ−組電極ｐから該コンタクト
層内に浸入し、発光領域１０３に向かって拡散するＡｕ
原子、及び動作中にｐ−電極Ｅｐからコンタクト層内に
拡散するＡＩＪ原子が、該格子不整合歪部Ｇこ捕獲され
て、発光領域に到達するＡＵ原子は殆ど皆無になる。
この現象はオージェ電子分光分析によって得られた、上
記ｐ型１ ｎ ＋１−ＸＩ ＧａＸＡ Ｓ ｆｌ−ｙ
） ｐＶコンタクト層６ｄと６Ｃの界面及び６Ｃと６
ｂの界面に至るまではＡｕが検出されるが、ｐ型１ｎＰ
クラッド層５に接する第１のｐ型１ｎ（１−ｘｌ Ｇ
ａＸＡ ｓ （１−ｙ） ｐ、コンタクト層６ａには
Ａｕが浸入していないという分析結果によって確認され
ている。
記ｐ型１ ｎ ＋１−ＸＩ ＧａＸＡ Ｓ ｆｌ−ｙ
） ｐＶコンタクト層６ｄと６Ｃの界面及び６Ｃと６
ｂの界面に至るまではＡｕが検出されるが、ｐ型１ｎＰ
クラッド層５に接する第１のｐ型１ｎ（１−ｘｌ Ｇ
ａＸＡ ｓ （１−ｙ） ｐ、コンタクト層６ａには
Ａｕが浸入していないという分析結果によって確認され
ている。
なお本発明に係わるｐ型コンタクト層の構造は、上記実
施例に示すＶＳＢレーザ以外の１ｎＰ系半導体発光素子
にも勿論適用される。
施例に示すＶＳＢレーザ以外の１ｎＰ系半導体発光素子
にも勿論適用される。
また格子定数の異なるｐ型コンタクト層の積層層数は上
記４層に限られるものではない。
記４層に限られるものではない。
以上説明のように本発明によれば、１ｎＰ系の半導体発
光素子の製造工程中及び動作中に、ｐ側電極からコンタ
クト層内に拡散し、発光領域に到達するＡｕ原子は殆ど
皆無になるまで減少せしめることが出来、その闇値電流
の増大、発光効率の低下、内部量子効率の低下等は防止
されるので、該１ｎＰ系の半導体発光素子の製造歩留り
及び信頼性は向上する。
光素子の製造工程中及び動作中に、ｐ側電極からコンタ
クト層内に拡散し、発光領域に到達するＡｕ原子は殆ど
皆無になるまで減少せしめることが出来、その闇値電流
の増大、発光効率の低下、内部量子効率の低下等は防止
されるので、該１ｎＰ系の半導体発光素子の製造歩留り
及び信頼性は向上する。
第１図は発光波長１．３μｍＶｓＢ半導体レーザにおけ
る本発明の一実施例を示す斜視模式図、第２図は同ＶＳ
Ｂ半導体レーザの従来構造を示す模式側断面図である。 図において、 １はｎ型１ｎＰ基板、 ２はｐ型１ｎＰ電流制限層、 ３及び１０３はｎ型１ｎＰクラッド層、４及び１０４は
ｎ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層で且つ１０４は発光領域、 ５はｐ型１ｎＰクラッド層、 ６ａ、６ｂ、 ６ｃ、５ｄは 交互に格子定数が異なる ｐ型！ｎＧａＡｓＰコンタクト層、 ７はチタン（Ｔｉ）層、 ８は白金（Ｐｔ）層、 ９は金（Ａｕ）層、 １０はｎ−電極、 Ｅｐはｐ−電極、 ＶＧは■（字形）溝 を示す。
る本発明の一実施例を示す斜視模式図、第２図は同ＶＳ
Ｂ半導体レーザの従来構造を示す模式側断面図である。 図において、 １はｎ型１ｎＰ基板、 ２はｐ型１ｎＰ電流制限層、 ３及び１０３はｎ型１ｎＰクラッド層、４及び１０４は
ｎ型ＴｎＧａＡｓＰ活性層で且つ１０４は発光領域、 ５はｐ型１ｎＰクラッド層、 ６ａ、６ｂ、 ６ｃ、５ｄは 交互に格子定数が異なる ｐ型！ｎＧａＡｓＰコンタクト層、 ７はチタン（Ｔｉ）層、 ８は白金（Ｐｔ）層、 ９は金（Ａｕ）層、 １０はｎ−電極、 Ｅｐはｐ−電極、 ＶＧは■（字形）溝 を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に活性層とコンタクト層とを有し、該コンタ
クト層上に金を含む電極層が設けられ、前記コンタクト
層が格子定数の異なる複数の１ｎ＿（＿１＿−＿ｘ＿）
Ｇａ＿ｘＡｓ＿（＿１＿−＿ｙ＿）Ｐ＿ｙ（０≦ｘ≦１
、０≦ｙ≦１）層で構成されてなることを特徴とする半
導体発光素子。 ２、上記コンタクト層が格子定数の交互に異なる複数の
層で構成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP533485A JPS61164284A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP533485A JPS61164284A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164284A true JPS61164284A (ja) | 1986-07-24 |
Family
ID=11608334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP533485A Pending JPS61164284A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61164284A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7782919B2 (en) * | 2006-12-11 | 2010-08-24 | Nec Electronics Corporation | Buried semiconductor laser and method for manufacturing the same |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP533485A patent/JPS61164284A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7782919B2 (en) * | 2006-12-11 | 2010-08-24 | Nec Electronics Corporation | Buried semiconductor laser and method for manufacturing the same |
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