JPH1187764A - 半導体発光装置とその製造方法 - Google Patents
半導体発光装置とその製造方法Info
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- JPH1187764A JPH1187764A JP23596497A JP23596497A JPH1187764A JP H1187764 A JPH1187764 A JP H1187764A JP 23596497 A JP23596497 A JP 23596497A JP 23596497 A JP23596497 A JP 23596497A JP H1187764 A JPH1187764 A JP H1187764A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な構造を有する歪み量子井戸半導体レー
ザー等の歪み半導体発光装置において、その積層半導体
全体に対する歪みの影響の波及を抑制することができる
ようにする。 【解決手段】 化合物半導体基体１上に、少なくともバ
ッファ層と、第１導電型の第１クラッド層３と、活性層
４と、第２導電型の第２クラッド層５と、一方の電極が
オーミックコンタクトされるキャップ層７とを有する積
層半導体層が形成され、その活性層に歪みを導入した構
成とし、バッファ層およびキャップ層の少なくとも一方
に上記歪みを補償する歪みを導入する。
ザー等の歪み半導体発光装置において、その積層半導体
全体に対する歪みの影響の波及を抑制することができる
ようにする。 【解決手段】 化合物半導体基体１上に、少なくともバ
ッファ層と、第１導電型の第１クラッド層３と、活性層
４と、第２導電型の第２クラッド層５と、一方の電極が
オーミックコンタクトされるキャップ層７とを有する積
層半導体層が形成され、その活性層に歪みを導入した構
成とし、バッファ層およびキャップ層の少なくとも一方
に上記歪みを補償する歪みを導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザー、
半導体発光ダイオード等の半導体発光装置、特に活性層
部分に圧縮歪みまたは引っ張り歪みを持つ半導体発光装
置とその製造方法に関わる。
半導体発光ダイオード等の半導体発光装置、特に活性層
部分に圧縮歪みまたは引っ張り歪みを持つ半導体発光装
置とその製造方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光装置において、その化合物半
導体基体上に積層して形成されたクラッド層、またはそ
の量子井戸構造による活性層におけるバリア層もしくは
ウエル層の、上記化合物半導体基体との格子定数の相違
が、転位を発生せずに積層半導体層の結晶内の歪みとし
て吸収することができる程度に歪みを生じさせ、これに
よるバンド構造の変化によってしきい値電流Ｉthの低減
化などの素子特性の改善を図るようにした歪み量子井戸
構造による半導体レーザーが提案されている。
導体基体上に積層して形成されたクラッド層、またはそ
の量子井戸構造による活性層におけるバリア層もしくは
ウエル層の、上記化合物半導体基体との格子定数の相違
が、転位を発生せずに積層半導体層の結晶内の歪みとし
て吸収することができる程度に歪みを生じさせ、これに
よるバンド構造の変化によってしきい値電流Ｉthの低減
化などの素子特性の改善を図るようにした歪み量子井戸
構造による半導体レーザーが提案されている。
【０００３】２この歪み量子井戸構造の半導体発光装置
は、ＩｎＧａＡｓや、ＩｎＧａＰを活性層とする材料系
によって実用化されている。また、ＺｎＣｄＳｅ活性
層、ＩｎＧａＮ活性層による青緑色発光装置において
も、研究および実用化がなされている。
は、ＩｎＧａＡｓや、ＩｎＧａＰを活性層とする材料系
によって実用化されている。また、ＺｎＣｄＳｅ活性
層、ＩｎＧａＮ活性層による青緑色発光装置において
も、研究および実用化がなされている。
【０００４】この半導体発光装置、例えば歪み量子井戸
半導体レーザーは、例えば、図４にその概略断面図を示
すように、第１導電型例えばｎ型の化合物半導体１上
に、順次第１導電型のバッファ層２、第１導電型の第１
クラッド層３、活性層４、第２導電型例えばｐ型の第２
クラッド層５、第２導電型の中間層６、第２導電型の高
不純物濃度の一方の電極（第１電極）をオーミックにコ
ンタクトするためのキャップ層７をエピタキシャル成長
した積層半導体を形成し、ストライプ状の電流通路を形
成する部分をリッジ状に残してこれを挟んでその両側
に、キャップ層７から第２クラッド層５に至る深さをも
ってメサ溝８を形成して、このメサ溝８内に第１導電型
例えばｎ型の電流ブロック層９がエピタキシャル成長さ
れてなる。キャップ層７上にはオーミックに第１電極１
１が被着され、半導体基体１の裏面に他方の電極、すな
わち第２電極１２がオーミックに被着されて成る。
半導体レーザーは、例えば、図４にその概略断面図を示
すように、第１導電型例えばｎ型の化合物半導体１上
に、順次第１導電型のバッファ層２、第１導電型の第１
クラッド層３、活性層４、第２導電型例えばｐ型の第２
クラッド層５、第２導電型の中間層６、第２導電型の高
不純物濃度の一方の電極（第１電極）をオーミックにコ
ンタクトするためのキャップ層７をエピタキシャル成長
した積層半導体を形成し、ストライプ状の電流通路を形
成する部分をリッジ状に残してこれを挟んでその両側
に、キャップ層７から第２クラッド層５に至る深さをも
ってメサ溝８を形成して、このメサ溝８内に第１導電型
例えばｎ型の電流ブロック層９がエピタキシャル成長さ
れてなる。キャップ層７上にはオーミックに第１電極１
１が被着され、半導体基体１の裏面に他方の電極、すな
わち第２電極１２がオーミックに被着されて成る。
【０００５】活性層４は、バリア層とウエル層とが交互
に積層された多重量子井戸構造を有し、これに歪み導入
がなされる。
に積層された多重量子井戸構造を有し、これに歪み導入
がなされる。
【０００６】このように歪み導入のなされた半導体発光
装置においては、その歪み導入は、活性層に対してなさ
れているが、例えばこの活性層のウエル層において引っ
張り歪みが生じるようにするときに、バリア層において
圧縮歪みを導入することで積層半導体層全体としての歪
み補償を行うこともなされる。
装置においては、その歪み導入は、活性層に対してなさ
れているが、例えばこの活性層のウエル層において引っ
張り歪みが生じるようにするときに、バリア層において
圧縮歪みを導入することで積層半導体層全体としての歪
み補償を行うこともなされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような、ウエル層に歪みを導入したり、バリア層にこ
の歪みを補償する構造は、半導体層のエピタキシャル成
長に当たって、例えばその構成材料のＩｎに対するＧａ
の組成比を増減することで行うものであるが、実際に
は、エピタキシャル成長条件の微妙なずれ、すなわち成
長温度、キャリア濃度のずれによって、導入する歪み量
が大きく変動するものであり、半導体発光装置の特性に
大きな影響を与えて安定して均一な特性を有するこの種
の半導体発光装置を製造しにくいという問題がある。
たような、ウエル層に歪みを導入したり、バリア層にこ
の歪みを補償する構造は、半導体層のエピタキシャル成
長に当たって、例えばその構成材料のＩｎに対するＧａ
の組成比を増減することで行うものであるが、実際に
は、エピタキシャル成長条件の微妙なずれ、すなわち成
長温度、キャリア濃度のずれによって、導入する歪み量
が大きく変動するものであり、半導体発光装置の特性に
大きな影響を与えて安定して均一な特性を有するこの種
の半導体発光装置を製造しにくいという問題がある。
【０００８】また、エピタキシャル成長後のこれらのウ
エル層や、バリア層に導入した歪み量は、その成長層厚
が薄いために、評価手段によって定量的に測定すること
ができないものであり、このために、そのまま電極形成
等の次のプロセス工程に移行することになる。
エル層や、バリア層に導入した歪み量は、その成長層厚
が薄いために、評価手段によって定量的に測定すること
ができないものであり、このために、そのまま電極形成
等の次のプロセス工程に移行することになる。
【０００９】また、昨今、歪みが完全に結晶内で吸収さ
れて、活性層付近の成長層にしか、その影響が波及しな
いということについても、反論が生じてきている。
れて、活性層付近の成長層にしか、その影響が波及しな
いということについても、反論が生じてきている。
【００１０】本発明においては、複雑な構造を有する歪
み量子井戸半導体レーザー等の歪み半導体発光装置にお
いて、その積層半導体全体に対する歪みの影響の波及を
効果的に抑制することができるようにした半導体発光装
置とその製造方法を提供するものである。
み量子井戸半導体レーザー等の歪み半導体発光装置にお
いて、その積層半導体全体に対する歪みの影響の波及を
効果的に抑制することができるようにした半導体発光装
置とその製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
装置は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層
と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコン
タクトされるキャップ層とを有する積層半導体層が形成
され、その活性層に圧縮歪みを有し、バッファ層および
キャップ層の少なくとも一方が、引っ張り歪みを有する
構成とする。
装置は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層
と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコン
タクトされるキャップ層とを有する積層半導体層が形成
され、その活性層に圧縮歪みを有し、バッファ層および
キャップ層の少なくとも一方が、引っ張り歪みを有する
構成とする。
【００１２】また、本発明による半導体発光装置は、化
合物半導体基体上に、少なくともバッファ層と、第１導
電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２
クラッド層と、一方の電極がオーミックコンタクトされ
るキャップ層とを有する積層半導体層が形成され、活性
層に引っ張り歪みを有し、バッファ層およびキャップ層
の少なくとも一方が、圧縮歪みを有する構成とする。
合物半導体基体上に、少なくともバッファ層と、第１導
電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２
クラッド層と、一方の電極がオーミックコンタクトされ
るキャップ層とを有する積層半導体層が形成され、活性
層に引っ張り歪みを有し、バッファ層およびキャップ層
の少なくとも一方が、圧縮歪みを有する構成とする。
【００１３】本発明による半導体発光装置の製造方法
は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層と、
第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型
の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコンタク
トされるキャップ層とを有する積層半導体層をエピタキ
シャル成長する工程を有し、このエピタキシャル成長工
程において活性層に圧縮歪みを生じさせ、バッファ層お
よびキャップ層の少なくとも一方に引っ張り歪みを生じ
させて半導体発光装置を得る。
は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層と、
第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型
の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコンタク
トされるキャップ層とを有する積層半導体層をエピタキ
シャル成長する工程を有し、このエピタキシャル成長工
程において活性層に圧縮歪みを生じさせ、バッファ層お
よびキャップ層の少なくとも一方に引っ張り歪みを生じ
させて半導体発光装置を得る。
【００１４】また、本発明による半導体発光装置の製造
方法は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層
と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコン
タクトされるキャップ層とを有する積層半導体層をエピ
タキシャル成長する工程を有し、このエピタキシャル成
長工程において活性層に引っ張り歪みを生じさせ、バッ
ファ層およびキャップ層の少なくとも一方に圧縮歪みを
生じさせて半導体発光装置を得る。
方法は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層
と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコン
タクトされるキャップ層とを有する積層半導体層をエピ
タキシャル成長する工程を有し、このエピタキシャル成
長工程において活性層に引っ張り歪みを生じさせ、バッ
ファ層およびキャップ層の少なくとも一方に圧縮歪みを
生じさせて半導体発光装置を得る。
【００１５】上述の本発明によれば、それぞれその厚さ
が比較的厚いバッファ層およびキャップ層の少なくとも
一方に、活性層に導入した歪みとは逆、すなわち、活性
層に導入する歪みが圧縮歪みである場合は引張り歪みを
生じさせるようにし、活性層に導入する歪みが引っ張り
歪みである場合には圧縮歪みを生じさせるようにしたこ
とから、必要充分に活性層における歪みを、積層半導体
全体として相殺ないしは所要の補償を行って、その歪み
を実質ゼロにするとか、あるいはゼロに近い所定量に設
定することができる。
が比較的厚いバッファ層およびキャップ層の少なくとも
一方に、活性層に導入した歪みとは逆、すなわち、活性
層に導入する歪みが圧縮歪みである場合は引張り歪みを
生じさせるようにし、活性層に導入する歪みが引っ張り
歪みである場合には圧縮歪みを生じさせるようにしたこ
とから、必要充分に活性層における歪みを、積層半導体
全体として相殺ないしは所要の補償を行って、その歪み
を実質ゼロにするとか、あるいはゼロに近い所定量に設
定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による半導体発光装置およ
びその製造方法の実施の形態を説明する。
びその製造方法の実施の形態を説明する。
【００１７】本発明による半導体発光装置は、化合物半
導体基体上に、少なくともバッファ層と、第１導電型の
第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッ
ド層と、一方の電極がオーミックコンタクトされるキャ
ップ層とを有する積層半導体層が形成され、その活性層
に圧縮歪みあるいは引っ張り歪みが導入された構成と
し、バッファ層およびキャップ層の少なくとも一方に、
活性層における歪みとは逆の引っ張り歪みあるいは圧縮
歪みを導入した構成とする。
導体基体上に、少なくともバッファ層と、第１導電型の
第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第２クラッ
ド層と、一方の電極がオーミックコンタクトされるキャ
ップ層とを有する積層半導体層が形成され、その活性層
に圧縮歪みあるいは引っ張り歪みが導入された構成と
し、バッファ層およびキャップ層の少なくとも一方に、
活性層における歪みとは逆の引っ張り歪みあるいは圧縮
歪みを導入した構成とする。
【００１８】また、本発明による半導体発光装置の製造
方法は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層
と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコン
タクトされるキャップ層とを有する積層半導体層をエピ
タキシャル成長する工程を有し、このエピタキシャル成
長工程において活性層に圧縮歪みあるいは引っ張り歪み
を生じさせ、バッファ層およびキャップ層の少なくとも
一方に活性層における歪みとは逆の引っ張り歪みあるい
は圧縮歪みを生じさせる。
方法は、化合物半導体基体上に、少なくともバッファ層
と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミックコン
タクトされるキャップ層とを有する積層半導体層をエピ
タキシャル成長する工程を有し、このエピタキシャル成
長工程において活性層に圧縮歪みあるいは引っ張り歪み
を生じさせ、バッファ層およびキャップ層の少なくとも
一方に活性層における歪みとは逆の引っ張り歪みあるい
は圧縮歪みを生じさせる。
【００１９】上述の本発明装置および製造方法におい
て、そのバッファ層およびキャップ層のうち、上述の引
っ張り歪み、あるいは圧縮歪みを有するバッファ層およ
びキャップ層を、超格子層によって構成することができ
る。
て、そのバッファ層およびキャップ層のうち、上述の引
っ張り歪み、あるいは圧縮歪みを有するバッファ層およ
びキャップ層を、超格子層によって構成することができ
る。
【００２０】本発明による半導体発光装置の一例を、本
発明による半導体発光装置の製造方法と共に説明する。
図１は本発明装置の一例の概略断面図を示し、図２およ
び図３は、この半導体発光装置の製造工程を示す。この
例においては、ＡｌＧａＩｎＰ系の、いわゆるダブルヘ
テロ（ＤＨ）型を有し、電流ブロック層によって動作領
域に電流集中を行うようにした半導体レーザーに適用し
た場合である。この例においては、先ず、図２に示すよ
うに、第１導電型例えばｎ型の単結晶ＧａＡｓ化合物半
導体基体１上に、順次ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemi
cal Vapor Deposition: 有機金属気相成長）法によって
成長温度６８０℃として、各半導体層のエピタキシャル
成長を行って、半導体レーザを構成する積層半導体層を
形成した。
発明による半導体発光装置の製造方法と共に説明する。
図１は本発明装置の一例の概略断面図を示し、図２およ
び図３は、この半導体発光装置の製造工程を示す。この
例においては、ＡｌＧａＩｎＰ系の、いわゆるダブルヘ
テロ（ＤＨ）型を有し、電流ブロック層によって動作領
域に電流集中を行うようにした半導体レーザーに適用し
た場合である。この例においては、先ず、図２に示すよ
うに、第１導電型例えばｎ型の単結晶ＧａＡｓ化合物半
導体基体１上に、順次ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemi
cal Vapor Deposition: 有機金属気相成長）法によって
成長温度６８０℃として、各半導体層のエピタキシャル
成長を行って、半導体レーザを構成する積層半導体層を
形成した。
【００２１】すなわち、この場合、ＧａＡｓ化合物半導
体基体１上に、これと同導電型この例ではｎ型の例えば
厚さ０．３μｍのＧａＡｓによるバッファ層２と、同様
にこれと同導電型で例えば厚さ１μｍの（ＡｌX Ｇａ
1-X ）Y Ｉｎ1-Y Ｐによる第１クラッド層３と、活性層
４と、第２導電型この例ではｐ型の例えば厚さ１μｍの
（ＡｌX Ｇａ1-X ）Y Ｉｎ1-Y Ｐによる第２クラッド層
５と、これと同導電型のＧａＩｎＰによる中間層６と、
これと同導電型の高不純物濃度のＧａＡｓによる例えば
厚さ０．３μｍのキャップ層７とを、順次連続的エピタ
キシャル成長して、化合物半導体基体１上に半導体レー
ザを構成する積層半導体層を形成する。
体基体１上に、これと同導電型この例ではｎ型の例えば
厚さ０．３μｍのＧａＡｓによるバッファ層２と、同様
にこれと同導電型で例えば厚さ１μｍの（ＡｌX Ｇａ
1-X ）Y Ｉｎ1-Y Ｐによる第１クラッド層３と、活性層
４と、第２導電型この例ではｐ型の例えば厚さ１μｍの
（ＡｌX Ｇａ1-X ）Y Ｉｎ1-Y Ｐによる第２クラッド層
５と、これと同導電型のＧａＩｎＰによる中間層６と、
これと同導電型の高不純物濃度のＧａＡｓによる例えば
厚さ０．３μｍのキャップ層７とを、順次連続的エピタ
キシャル成長して、化合物半導体基体１上に半導体レー
ザを構成する積層半導体層を形成する。
【００２２】そして、上述の構成およびエピタキシャル
成長において、活性層４は、例えば多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）構造とする。このＭＱＷ構造による活性層は、例え
ばＧａＩｎＰによるウエル層（井戸層）と、ＡｌＧａＩ
ｎＰによるバリア層（障壁層）とが交互に積層して構成
する。このＧａＩｎＰによるウエル層は、化合物半導体
基体１に対して例えば０．０５％の圧縮歪みをもつ組成
の、例えばウエルの組成ＧａU Ｉｎ1-u Ｐにおいて、そ
の組成比ｕを、例えば０．４４８とする。
成長において、活性層４は、例えば多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）構造とする。このＭＱＷ構造による活性層は、例え
ばＧａＩｎＰによるウエル層（井戸層）と、ＡｌＧａＩ
ｎＰによるバリア層（障壁層）とが交互に積層して構成
する。このＧａＩｎＰによるウエル層は、化合物半導体
基体１に対して例えば０．０５％の圧縮歪みをもつ組成
の、例えばウエルの組成ＧａU Ｉｎ1-u Ｐにおいて、そ
の組成比ｕを、例えば０．４４８とする。
【００２３】また、（ＡｌX Ｇａ1-X ）y Ｉｎ1-y Ｐに
よる第１および第２クラッド層３および５は、化合物半
導体基体１と良く格子整合する組成、例えばｘ＝０．
７，ｙ＝０．５に選定される。
よる第１および第２クラッド層３および５は、化合物半
導体基体１と良く格子整合する組成、例えばｘ＝０．
７，ｙ＝０．５に選定される。
【００２４】そして、第１導電型のＧａＡｓバッファ層
２のエピタキシャル成長中において、その中間に、これ
と同導電型この例ではｎ型のＧａＡｓv Ｐ1-v による第
１の歪み層２１をエピタキシャル成長する。また、第２
導電型のＧａＡｓキャップ層７のエピタキシャル成長中
において、これと同導電型この例ではｐ型のＧａＡｓw
Ｐ1-w による第２の歪み層２２をエピタキシャル成長す
る。これら第１および第２の歪み層２１および２２は、
例えば０．０５％の引っ張り歪みになるように、それぞ
れＧａＡｓv Ｐ1-v およびＧａＡｓw Ｐ1-w において、
各組成比ｖおよびｗを、ｖ＝ｗ＝０．８６とする。
２のエピタキシャル成長中において、その中間に、これ
と同導電型この例ではｎ型のＧａＡｓv Ｐ1-v による第
１の歪み層２１をエピタキシャル成長する。また、第２
導電型のＧａＡｓキャップ層７のエピタキシャル成長中
において、これと同導電型この例ではｐ型のＧａＡｓw
Ｐ1-w による第２の歪み層２２をエピタキシャル成長す
る。これら第１および第２の歪み層２１および２２は、
例えば０．０５％の引っ張り歪みになるように、それぞ
れＧａＡｓv Ｐ1-v およびＧａＡｓw Ｐ1-w において、
各組成比ｖおよびｗを、ｖ＝ｗ＝０．８６とする。
【００２５】また、第１および第２歪み層２１および２
２は、それぞれ超格子構造によって構成することができ
る。例えば上述したＧａＡｓv Ｐ1-v およびＧａＡｓw
Ｐ1-w において、（ＧａＡｓ）m （ＧａＰ）n に、すな
わちｍ原子層数のＧａＡｓとｎ原子層数のＧａＰとを交
互に所要数の繰り返しによって積層した超格子構造とす
ることができる。例えばｍ＝６、ｎ＝１として３回の繰
り返し構造とすることができる。
２は、それぞれ超格子構造によって構成することができ
る。例えば上述したＧａＡｓv Ｐ1-v およびＧａＡｓw
Ｐ1-w において、（ＧａＡｓ）m （ＧａＰ）n に、すな
わちｍ原子層数のＧａＡｓとｎ原子層数のＧａＰとを交
互に所要数の繰り返しによって積層した超格子構造とす
ることができる。例えばｍ＝６、ｎ＝１として３回の繰
り返し構造とすることができる。
【００２６】尚、上述した半導体層２−２１−２−４−
５−６−７−２２−７は、連続エピタキシャル成長によ
ってそれぞれ全面的に形成できる。
５−６−７−２２−７は、連続エピタキシャル成長によ
ってそれぞれ全面的に形成できる。
【００２７】次に、キャップ層７上の、半導体レーザー
におけるストライプ状動作領域の構成部分に対応する部
分に、図２において紙面と直交する方向に延びるストラ
イプ状の、例えばＳｉＯ2 層によるマスク層１０を形成
する。
におけるストライプ状動作領域の構成部分に対応する部
分に、図２において紙面と直交する方向に延びるストラ
イプ状の、例えばＳｉＯ2 層によるマスク層１０を形成
する。
【００２８】その後、このマスク層１０をエッチングマ
スクとして、図３に示すように、キャップ層７側から、
第２クラッド層に至る深さに、メサ溝８を、エッチング
によって形成する。
スクとして、図３に示すように、キャップ層７側から、
第２クラッド層に至る深さに、メサ溝８を、エッチング
によって形成する。
【００２９】その後、メサ溝８内に第１導電型の例えば
ＧａＡｓをエピタキシャル成長する。このエピタキシャ
ル成長は、ＳｉＯ2 によるマスク層１０上には、エピタ
キシャル成長がなされない選択的エピタキシャル成長に
よって形成することができる。すなわち、図１に示すよ
うに、メサ溝８内を埋込む第１導電型のＧａＡｓによる
電流ブロック層９が形成される。その後、マスク層１０
を除去し、キャップ層７上に第１電極１１をオーミック
に形成し、化合物半導体基体１の裏面に第２電極１２を
オーミックに被着する。第１電極１１は、例えばＴｉ、
Ｐｔ、Ａｕを順次被着して構成することができる。ま
た、第２電極１２は、例えばＡｕＧｅおよびＮｉを順次
被着することによって形成できる。
ＧａＡｓをエピタキシャル成長する。このエピタキシャ
ル成長は、ＳｉＯ2 によるマスク層１０上には、エピタ
キシャル成長がなされない選択的エピタキシャル成長に
よって形成することができる。すなわち、図１に示すよ
うに、メサ溝８内を埋込む第１導電型のＧａＡｓによる
電流ブロック層９が形成される。その後、マスク層１０
を除去し、キャップ層７上に第１電極１１をオーミック
に形成し、化合物半導体基体１の裏面に第２電極１２を
オーミックに被着する。第１電極１１は、例えばＴｉ、
Ｐｔ、Ａｕを順次被着して構成することができる。ま
た、第２電極１２は、例えばＡｕＧｅおよびＮｉを順次
被着することによって形成できる。
【００３０】上述した例では、活性層４が、圧縮歪みを
有する構成とした場合であるが、活性層４が引っ張り歪
みを有する構成とすることもでき、この場合において
は、バッファ層２およびキャップ層７における第１およ
び第２の歪み層２１および２２は圧縮歪みを有する構成
とする。
有する構成とした場合であるが、活性層４が引っ張り歪
みを有する構成とすることもでき、この場合において
は、バッファ層２およびキャップ層７における第１およ
び第２の歪み層２１および２２は圧縮歪みを有する構成
とする。
【００３１】この場合の一例を説明する。この例におい
ても、図１〜図３と同様の構造および手順によって目的
とする半導体発光装置、例えば半導体レーザーを構成す
ることができるので、重複説明を省略するが、上述した
例では、ＧａＡｓによる化合物半導体基体１上に、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の半導体レーザーを構成する積層半導体層
を構成した、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ構成とした場合
であるのに比し、この活性層を引っ張り歪みを有する半
導体レーザーとしては、ＩｎＰによる化合物半導体基体
１上にＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザーを構成する積
層半導体層を構成するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ構成とす
ることができる。そして、この例では、活性層４は、Ｉ
ｎp Ｇａ1-p Ａｓとし、ＩｎＰ化合物半導体基体１に対
して例えば１．５％の引っ張り歪みを生じる組成比例え
ばｐ＝０．３１７に選定する。この場合、第１および第
２の歪み層２１および２２は、ＩｎＡｓq Ｐ1-q （例え
ばｑ＝０．４６７）によって構成することができる。そ
して、この場合、ＩｎＡｓq Ｐ1-q による歪み層２１お
よび２２は、（ＩｎＡｓ）f （ＩｎＰ）g による超格子
すなわち、原子層数ｆによるＩｎＡｓと、原子層数ｇに
よるＩｎＰとが順次交互に積層された超格子構造とする
ことができる。例えば、ｆ＝１０、ｇ＝１１として３回
の繰り返し構造とすることができる。また、歪み層２１
および２２を例えばＩｎＧａＡｓＰおよび（ＩｎＰ）、
（ＧａＡｓ）超格子層、（ＩｎＡｓ）、（ＧａＰ）超格
子層とすることもできる。
ても、図１〜図３と同様の構造および手順によって目的
とする半導体発光装置、例えば半導体レーザーを構成す
ることができるので、重複説明を省略するが、上述した
例では、ＧａＡｓによる化合物半導体基体１上に、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の半導体レーザーを構成する積層半導体層
を構成した、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ構成とした場合
であるのに比し、この活性層を引っ張り歪みを有する半
導体レーザーとしては、ＩｎＰによる化合物半導体基体
１上にＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーザーを構成する積
層半導体層を構成するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ構成とす
ることができる。そして、この例では、活性層４は、Ｉ
ｎp Ｇａ1-p Ａｓとし、ＩｎＰ化合物半導体基体１に対
して例えば１．５％の引っ張り歪みを生じる組成比例え
ばｐ＝０．３１７に選定する。この場合、第１および第
２の歪み層２１および２２は、ＩｎＡｓq Ｐ1-q （例え
ばｑ＝０．４６７）によって構成することができる。そ
して、この場合、ＩｎＡｓq Ｐ1-q による歪み層２１お
よび２２は、（ＩｎＡｓ）f （ＩｎＰ）g による超格子
すなわち、原子層数ｆによるＩｎＡｓと、原子層数ｇに
よるＩｎＰとが順次交互に積層された超格子構造とする
ことができる。例えば、ｆ＝１０、ｇ＝１１として３回
の繰り返し構造とすることができる。また、歪み層２１
および２２を例えばＩｎＧａＡｓＰおよび（ＩｎＰ）、
（ＧａＡｓ）超格子層、（ＩｎＡｓ）、（ＧａＰ）超格
子層とすることもできる。
【００３２】そして、このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ構成
においても、前述した例と同様に、その積層半導体層を
構成する各半導体層は、例えばＭＯＣＶＤによる連続エ
ピタキシャル成長によってそれぞれ全面的に形成し、そ
の後、図２および図３で説明したメサ溝８の形成、電流
ブロック層９の形成、第１および第２電極１１および１
２の被着形成を行なう。
においても、前述した例と同様に、その積層半導体層を
構成する各半導体層は、例えばＭＯＣＶＤによる連続エ
ピタキシャル成長によってそれぞれ全面的に形成し、そ
の後、図２および図３で説明したメサ溝８の形成、電流
ブロック層９の形成、第１および第２電極１１および１
２の被着形成を行なう。
【００３３】上述したように、本発明においては、活性
層４において圧縮歪みを導入する構造とする場合は、バ
ッファ層２およびキャップ層７に引っ張り歪みを有する
第１および第２の歪み層２１および２２を形成するもの
であり、活性層４において引っ張り歪みを導入する構造
とする場合は、バッファ層２およびキャップ層７に圧縮
歪みを有する第１および第２の歪み層２１および２２を
形成するものであるので、活性層における歪みを、積層
半導体層全体としては補償、すなわち相殺することがで
きる。
層４において圧縮歪みを導入する構造とする場合は、バ
ッファ層２およびキャップ層７に引っ張り歪みを有する
第１および第２の歪み層２１および２２を形成するもの
であり、活性層４において引っ張り歪みを導入する構造
とする場合は、バッファ層２およびキャップ層７に圧縮
歪みを有する第１および第２の歪み層２１および２２を
形成するものであるので、活性層における歪みを、積層
半導体層全体としては補償、すなわち相殺することがで
きる。
【００３４】そして、この歪みを相殺する歪み層２１お
よび２２は、それぞれ比較的厚く形成されるバッファ層
２およびキャップ層７において形成するので、確実に所
望の歪み量が生じるように形成することができる。
よび２２は、それぞれ比較的厚く形成されるバッファ層
２およびキャップ層７において形成するので、確実に所
望の歪み量が生じるように形成することができる。
【００３５】尚、上述した例では、バッファ層２および
キャップ層７の双方に、それぞれ歪み層２１および２２
を形成した場合であるが、いずれか一方にのみ歪み層を
形成することもできる。また、上述した例では、いわゆ
るＤＨ型半導体レーザー構成とした場合であるが、ＳＣ
Ｈ(Separate Confinement Heterostructure)構造とする
こともでき、活性層４においてＭＱＷ構造としたが、こ
れに限られるものではなく、また、各種の半導体レーザ
ーあるいは半導体発光ダイオード等の半導体発光装置構
造を採ることができる。
キャップ層７の双方に、それぞれ歪み層２１および２２
を形成した場合であるが、いずれか一方にのみ歪み層を
形成することもできる。また、上述した例では、いわゆ
るＤＨ型半導体レーザー構成とした場合であるが、ＳＣ
Ｈ(Separate Confinement Heterostructure)構造とする
こともでき、活性層４においてＭＱＷ構造としたが、こ
れに限られるものではなく、また、各種の半導体レーザ
ーあるいは半導体発光ダイオード等の半導体発光装置構
造を採ることができる。
【００３６】また、上述した例では、各化合物半導体層
のエピタキシャル成長は、ＭＯＣＶＤ法によらず、ＭＢ
Ｅ（Molecular Beam Epitaxy: 分子線エピタキシー）法
等によって形成することもできるなど、種々の変形変更
を採ることができる。
のエピタキシャル成長は、ＭＯＣＶＤ法によらず、ＭＢ
Ｅ（Molecular Beam Epitaxy: 分子線エピタキシー）法
等によって形成することもできるなど、種々の変形変更
を採ることができる。
【００３７】また、本発明は、活性層に圧縮歪みを有す
る発光半導体装置においては、ＡｌＧａＩｎＰ系とし、
活性層の歪み量を０．０５％とし、引っ張り歪みを有す
る発光半導体装置においては、ＩｎＧａＡｓＰ系とし、
活性層の歪み量を１．５％とした場合であるが、この材
料および歪み量による実施形態に限定されるものではな
いことは明らかである。
る発光半導体装置においては、ＡｌＧａＩｎＰ系とし、
活性層の歪み量を０．０５％とし、引っ張り歪みを有す
る発光半導体装置においては、ＩｎＧａＡｓＰ系とし、
活性層の歪み量を１．５％とした場合であるが、この材
料および歪み量による実施形態に限定されるものではな
いことは明らかである。
【００３８】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、活性
層において圧縮歪みを導入する構造とする場合は、バッ
ファ層および／またはキャップ層に引っ張り歪みを有す
る第１および第２の歪み層を形成するものであり、活性
層において引っ張り歪みを導入する構造とする場合は、
バッファ層および／またはキャップ層に圧縮歪みを有す
る第１および第２の歪み層を形成するものであるので、
活性層における歪みを、積層半導体層全体としては、相
殺ないしは所要の補償を行って、その歪みをゼロもしく
はゼロに近い所要の歪み量に設定することができる。
層において圧縮歪みを導入する構造とする場合は、バッ
ファ層および／またはキャップ層に引っ張り歪みを有す
る第１および第２の歪み層を形成するものであり、活性
層において引っ張り歪みを導入する構造とする場合は、
バッファ層および／またはキャップ層に圧縮歪みを有す
る第１および第２の歪み層を形成するものであるので、
活性層における歪みを、積層半導体層全体としては、相
殺ないしは所要の補償を行って、その歪みをゼロもしく
はゼロに近い所要の歪み量に設定することができる。
【００３９】したがって、安定した特性を有する信頼性
の高い半導体発光装置を、容易に製造することができ
る。
の高い半導体発光装置を、容易に製造することができ
る。
【００４０】そして、この歪みを相殺する歪み層２１お
よび２２は、それぞれ比較的厚く形成されるバッファ層
２およびキャップ層７において形成するので、確実に所
望の歪み量を設定することができる。
よび２２は、それぞれ比較的厚く形成されるバッファ層
２およびキャップ層７において形成するので、確実に所
望の歪み量を設定することができる。
【図１】本発明による半導体発光装置の一例の概略断面
図である。
図である。
【図２】本発明による半導体発光装置の製造方法の一例
の一工程図である。
の一工程図である。
【図３】本発明による半導体発光装置の製造方法の一例
の一工程図である。
の一工程図である。
【図４】従来の半導体発光装置の一例の概略断面図であ
る。
る。
１・・・化合物半導体基体、２・・・バッファ層、３・
・・第１クラッド層、４・・・活性層、５・・・第２ク
ラッド層、６・・・中間層、７・・・キャップ層、８・
・・メサ溝、９・・・電流ブロック層、１１・・・第１
電極、１２・・・第２電極、２１・・・第１歪み層、２
２・・・第２歪み層
・・第１クラッド層、４・・・活性層、５・・・第２ク
ラッド層、６・・・中間層、７・・・キャップ層、８・
・・メサ溝、９・・・電流ブロック層、１１・・・第１
電極、１２・・・第２電極、２１・・・第１歪み層、２
２・・・第２歪み層
Claims (8)
- 【請求項１】 化合物半導体基体上に、 少なくともバッファ層と、第１導電型の第１クラッド層
と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、一方の
電極がオーミックコンタクトされるキャップ層とを有す
る積層半導体層が形成され、 上記活性層に圧縮歪みを有し、 上記バッファ層およびキャップ層の少なくとも一方が、
引っ張り歪みを有することを特徴とする半導体発光装
置。 - 【請求項２】 化合物半導体基体上に、 少なくともバッファ層と、第１導電型の第１クラッド層
と、活性層と、第２導電型の第２クラッド層と、一方の
電極がオーミックコンタクトされるキャップ層とを有す
る積層半導体層が形成され、 上記活性層に引っ張り歪みを有し、 上記バッファ層およびキャップ層の少なくとも一方が、
圧縮歪みを有することを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項３】 上記バッファ層およびキャップ層のうち
引っ張り歪みを有するバッファ層およびキャップ層が、
超格子層によって構成されたことを特徴とする請求項１
に記載の半導体発光装置。 - 【請求項４】 上記バッファ層およびキャップ層のうち
圧縮歪みを有するバッファ層およびキャップ層が、超格
子層によって構成されたことを特徴とする請求項２に記
載の半導体発光装置。 - 【請求項５】 化合物半導体基体上に、少なくともバッ
ファ層と、第１導電型の第１クラッド層と、活性層と、
第２導電型の第２クラッド層と、一方の電極がオーミッ
クコンタクトされるキャップ層とを有する積層半導体層
をエピタキシャル成長する工程を有し、 該エピタキシャル成長工程において上記活性層に圧縮歪
みを生じさせ、上記バッファ層およびキャップ層の少な
くとも一方に引っ張り歪みを生じさせることを特徴とす
る半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項６】 化合物半導体基体上に、少なくとも第１
導電型の第１クラッド層と、活性層と、第２導電型の第
２クラッド層と、一方の電極がオーミックコンタクトさ
れるキャップ層とを有する積層半導体層をエピタキシャ
ル成長する工程を有し、 該エピタキシャル成長工程において上記活性層に引っ張
り歪みを生じさせ、上記バッファ層およびキャップ層の
少なくとも一方に圧縮歪みを生じさせることを特徴とす
る半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項７】 上記バッファ層およびキャップ層のうち
引っ張り歪みを有するバッファ層およびキャップ層を、
超格子層として成膜することを特徴とする請求項５に記
載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項８】 上記バッファ層およびキャップ層のうち
圧縮歪みを有するバッファ層およびキャップ層が、超格
子層として成膜することを特徴とする請求項６に記載の
半導体発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23596497A JPH1187764A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 半導体発光装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23596497A JPH1187764A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 半導体発光装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187764A true JPH1187764A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=16993829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23596497A Pending JPH1187764A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 半導体発光装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1187764A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008172210A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-07-24 | Nec Electronics Corp | 埋込型半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2011096976A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Showa Denko Kk | 発光装置、発光モジュール及び照明装置 |
| US7974323B2 (en) | 2008-11-12 | 2011-07-05 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser |
| JP2012039049A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-23 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ |
| US8901584B2 (en) | 2009-03-10 | 2014-12-02 | Showa Denko K.K. | Light emitting diode, light emitting diode lamp and illuminating device |
| US9627578B2 (en) | 2010-07-06 | 2017-04-18 | Showa Denko K.K. | Epitaxial wafer for light-emitting diodes |
-
1997
- 1997-09-01 JP JP23596497A patent/JPH1187764A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008172210A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-07-24 | Nec Electronics Corp | 埋込型半導体レーザおよびその製造方法 |
| US7782919B2 (en) | 2006-12-11 | 2010-08-24 | Nec Electronics Corporation | Buried semiconductor laser and method for manufacturing the same |
| US7974323B2 (en) | 2008-11-12 | 2011-07-05 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser |
| US8901584B2 (en) | 2009-03-10 | 2014-12-02 | Showa Denko K.K. | Light emitting diode, light emitting diode lamp and illuminating device |
| JP2011096976A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Showa Denko Kk | 発光装置、発光モジュール及び照明装置 |
| US9627578B2 (en) | 2010-07-06 | 2017-04-18 | Showa Denko K.K. | Epitaxial wafer for light-emitting diodes |
| JP2012039049A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-23 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ |
| KR20130041093A (ko) * | 2010-07-13 | 2013-04-24 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 발광 다이오드 및 발광 다이오드 램프 |
| CN103098238A (zh) * | 2010-07-13 | 2013-05-08 | 昭和电工株式会社 | 发光二极管和发光二极管灯 |
| US9184345B2 (en) | 2010-07-13 | 2015-11-10 | Showa Denko K.K | Light emitting diode and light emitting diode lamp |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
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|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061122 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070213 |