JPS6381884A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS6381884A
JPS6381884A JP22584286A JP22584286A JPS6381884A JP S6381884 A JPS6381884 A JP S6381884A JP 22584286 A JP22584286 A JP 22584286A JP 22584286 A JP22584286 A JP 22584286A JP S6381884 A JPS6381884 A JP S6381884A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、電流狭搾効果と、光導波効果を有する半導体
レーザに係わり、特(こInGaAlP系半導体を材料
とした可視半導体レーザ装置とその製造方法に関す乙。
(従来の技術) 近年、G a A s基板上に有機金r4を用いた化学
気相成長法(以下、MOCVD法と略記する)により形
成したInGaAIIPを使用したOT視半導体レーザ
が注目されている。
段差を形lr’y、 した基板上にiM、0cVD法に
よりInGaAlPを積層することはきわめて国籍であ
るので、成流狭搾と光導波ytJ来を有する半導体レー
ザを作製する場合には、第3図に示す断面の素子構造が
採用される。
この断面構造の素子は、MOCVD法による選択的成長
を利用して自己整合的に可流狭搾構造と光導波(、“4
造を形成することにより作製したものである。
図中302はn−GaAs基板、303はn−GaAs
バッファ層、304はn −I n O,5Ga O,
25AlO,25Pクラッド層、305はI n 0.
5Ga Q、5 P活性層、306はP−I n 0.
5Ga O,25Al O,25Pクラッド層% 30
7はp=G a A sキ+yプ層、308はn−Ga
Asブo、り層、309はp −GaAs :yクラッ
ド層、301,310は電極である。この構造の素子は
、比較的良好な性能を有するが%製造工程として電流狭
搾層を選択的成長により自己整合的に形成するための減
圧下での第1回目の再成長、コン多りト層を形成するた
めの第2回目の再成長を必要とするため%製造工程が複
雑であり、生産性がよくないという欠点を有している。
(発明が解決しようとする問題点) 上記のように、従来装置では選択的再成長、又は複数回
の母成長を製造工程として必要とするために、生産性の
低下を招いていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、そ
の目的とするところはInGaAlPを材料とした良好
な特性を有する安価な可視半導体レーザを提供すること
にある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明の骨子は、電流阻止を従来使用されてきたように
p−n接合の逆方向の電圧a光特性によるのではなく、
クラッド層とコンタクト層とのヘラロ接合界面でのバン
ド不連続による障壁を利用しで実現することにより、従
来使用されてきた電流阻止層の削除に成功したことにあ
る。
本発明者らは、GaAs基板上に形成した種々の組成を
有するIn    Ga AlyP上ニGaAsを再1
−X−3’    X 成長し、ヘテロ界面を流れる電流の電圧電流特性を、い
ろいろな電導型の組合せについて調べた。
その結果、n型とn型のへテロ接合では一般的にオーミ
ックなm圧−電流特性が得られたが、p型とp型の組合
せでは、オーミックなα圧・電流特性は限られた範囲の
組成でのみ得られた。同6度ツキ、ヤ・リア、濃度のp
−GaAs とp  I n s  x  y U a
 xA7 Fからなるペテロ接合においてオーミックな
電圧電流特性が得られる組成Xの範囲は、0≦X < 
0.4であった。ここで、p−GaAsとp−4nGa
ALPのキャリア濃度のうち一方のみを増加させた場合
には、オーミックな電圧・電流特性が得られる組成範囲
はほとんど変化しなかった。又% p−Ga1 、Al
yAsとp−InGaAIPとノへテロ接合の場合にも
、0≦y<o、xの範囲ではほぼ同様の結果が得られた
又、I nGaAIP系とInGaAl系ノへテロ接合
では、pmTn型のいずれのへテロ接合でもオーミック
な接触が得られた。これらのGaAlAsとInGa 
AIPとのへテロ接合における非オーミツク性はGaA
lAsと1nGaAAPとのへゾロ接合界面における非
常に大きな価電子帯のバンド不連続に起因したものと考
えられる。
すなわち、本発明はダブルヘテロ接合構造部のp型りラ
ッドI−上にストライブ状のp−InGaAAP中間コ
ンタクト層を形成し、さらにこれらの上にP−GaAi
Asコンタクト層を形成し、p中間コンタクト層をpク
ラッド層とpコンタクト層の両者に対してオーミックな
接触が得られるIn    Gaxl −X −)/ Al y P (0≦x < O−4)とし、  p9
5 y トA5 ヲ:l ンタクト層とオーミックな接
触が得られないIn 1−、 、GaxAA!yP (
0,4<Y )とすることにより、Pクラッド層と中間
コンタクト層、中間コンタクト層とコンタクト層のスト
ライプ状の接合部においてオーミックな接触、他の部分
においては非オーミツクな接触を実現し、中間コンタク
ト層を介してのみ電流を流すことにより、p型半導体材
料のみの組合せにより電流挟挿を行なわせたものである
(作用) 本発明によれば、!流通路と光導波部分lこ再成長層を
含まないために優れた信頼性と動作特性を有する半導体
レーザが選択的再成長を行なうことなく作製可能であり
、特にInGaA/Pを材料とした安価な可視半導体レ
ーザ作製に極めて有効である。
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は1本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概
略構造を示す断面図である。図中1)はn−GaAs基
板であり、この基板1)上にはn−GaAsバッファ層
12及びn−InGaPバッファ層13が形成されてい
る。バッファ層13上にはn−InAAPクラッド層1
4、InGaP活性層15及びp−InAJPクラッド
層16からなるダブルヘテロ接合構造部が形成されてい
る。また、クラッド層17はストライプ状に加工されて
おり、これによりpクラッド層にストライプ状リブが形
成されている。
クラッド層17上には、p−InGaPコンタクト層1
8が形成されている。コンタクト層18及びクラッド層
17上には、p−GaAsコンタクト層19が形成され
ている。そして、コンタクト層19の上面に金属電極2
0が被着され、基板1)の下面に金属電極21が被着さ
れている。
ここで、前述のごとく、p−InAlPクラッド層17
とp−InGaP中間コンタクト層、中間コンタクト層
とp−GaAsコンタクト層との間には抵抗の小さいオ
ーミックな接触が得られ、他のp−InA7Pクラッド
層とp−GaAsコンタクト層との間には抵抗の大きな
非オーミツクな接触が得られているので、良好な電流挟
挿が実現される。又、この構造では光導波はストライプ
状のメサに形成されたクラッド層17により行なわれる
なお、バッファ層13はGaAs上に形成するInGa
Affl P系結晶の品質向上のためである。また、中
間コンタクト層は前述の様に、クラフト層とコンタクト
層との間にオーミックな電圧・電流特性を実現するため
であり、コンタクト層と接する部分ニテ、その組成がI
n    Ga A# P (0≦yくl−χ−y  
 x   y 0.4)であれば、他の部分では異なっていてもよG)
次に、上記構成の半導体レーザの製造方法について説明
する。
第2図は(a)〜(C)は実施例レーザの製造工程を示
す断面図である。まず、MOCVD法により第2図(a
)lこ示す如く面方位(100)のn −G aA s
基板1)(Siドープ+ 3X1018an−3)上に
厚さ0.5μmのn−GaAs第1バツフy /V 1
2 (S i ドープ、lXl0”c1rL’)、厚さ
0.5μmのn−InGaP第2バツフア1313 (
8iドープ、lXl0”cm ”)、厚さ1.0μrn
のn Ino、5Alo、sP第1クラッド層13(S
iドープIXI O”crn−” ) *厚さ0.07
/jmのI n o、s G a o、s P活性層1
5、厚さ1.0μmのp −I n 0.5Al 0.
5 F第2クラッド層16(Mgドープ、 IXI O
18cm−3)、厚さ0.1μmのp−I n o、s
 G a o、s P中間コンタクト層(J’ドープ*
 IXI O”crn−” )を順次成長してダブWヘ
テロウェハを形成した。続いて、キャップ層上に写真蝕
刻により幅5μmのストライプ状マスクを形成した。
次いで、第2図中)に示す如く、ストライプ状マスクを
用い、臭化水素酸と臭素と水の混合液により工nGaP
中間コンタクトI6をエツチングしてストライプ状の中
間コンタクト層を形成した。
次1)zNテ、第2図(C) ニ示す如く、I nGa
A1)P用選択エッチャントにより、InGaPストラ
イプ状コンタクト層をマスクとして、第2クラクド層を
途中までエツチングして、ストライプ状メサを形成した
。ここで、InGaAJP用選択エッチャントは硫酸或
いは燐酸であり15〜130℃の温度にて使用した。
次いで、ストライブ状マスクを除去した後、燐の水素化
物とInの有機化合物を成長室に供給して燐とIn0)
蒸気雰囲気中にてウェハを800℃程度に加熱保持する
ことにより、表面酸化膜を除去した後、第2図(d)に
示す如(MOCVD法により全面にp−GaAsD:/
タクト層(J’ l’−プ、1×1018c!!を−3
を厚さ3μm成長した。
その後、通常の電極性は工程により、コンタクト層上に
A u / Z n電極を、基板の下面にAu/Ge′
イ極を被着することにより、前記第1図に示す構造のレ
ーザ用ウェハを得た。
かくして得られたウェハをへ音間して、共振器長250
μmのレーザ素子を作製したところ、閾値電流9QmA
、微分検子効率片面当り20%と良好な特性が得られた
。光出力は駆@電流に従って10mW以上まで直線的に
増大し、キンクのない良好な電流−光出力特性を示した
。また、遠視野像、近視野像共に単峰であり、良好なモ
ード制御が行われていることがわかる。
このように、本実施例によれば1選択成長等の特別な手
法を用いることなく、InGaAlPを材料として使用
した電流挟挿構造き光導波構造を有する可視半導体レー
ザを容易に作製可能であり、その有用性は絶大である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、ダブルヘラロ構造をInGaAIPにて構
成してもよいし、中間コンタクト層にIn1−x、Ga
xAn、P(o≦y<0.4)を使用してもよい。又、
コンタクト層にG a A IA sを使用してもよい
また、本発明は、大きなバンド不連続を有する材料の組
み合せならば、実施例で述べた以外の材料を利用したレ
ーザにも同様に適用することができる。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。
(発明の効果) 以上詳述したように本発明によれば、電流151)止層
を用いることなく電流挟挿が行えるので、電渾阻止層を
光導波路と整合して形成するための複雑な工程を省略す
ることができ1%にInGaAlPnGaAl用した電
流挟挿効果と光導波効果を有する可視半導体レーザを簡
単に作製可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの素子
構造を示す断面図、第2図は上記実施例レーザの製造工
程を示す断面図%第3図は従来の半導体レーザの素子構
造を示す断面図である。 1)−・n−GaAs基板、S 2 =−n−GaAs
 ハy 7 y層、  13− n InGaP ハラ
7 y層、14−n−InklPクラッド層、15・・
・InGaP活性層、16・・・p−InAA’Pクラ
ッド層、17−p−InGaP中間コンタクト層、18
・・・p−()aAsコンタクト層、19゜20・・・
電極、21・・・マスク、  301,310・・・M
jL極、302− n −G aA s基板、303−
GaAsバッファ層、304 ・・・n  I n o
、s G a o、2sAl o、2s Pクララ ド
層、305°゛I n o、s G a o、s P活
性層1306°”p”0.5”0.25Alo、25P
クラッド1m、307− pGaAs 4+ yプ層s
  308 ・−n−GaAsブoyり層、309−p
 −GaAsフンタクトI響。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第1図 第2図 第8図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板と第1導電型クラッド層、活性層、第
    2導電型クラッド層からなり、上記半導体基板上に形成
    されたダブルヘテロ接合構造部と、前記第2導電型クラ
    ッド層上に形成されたストライプ状第2導電型第1コン
    タクト層と、前記第2導電型クラッド層及び前記第1コ
    ンタクト層上に形成された第2導電型第2コンタクト層
    とを具備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. (2)前記第1コンタクト層は、前記第2導電型クラッ
    ド層よりもバンドギャップが小さく、前記第2コンタク
    ト層よりもバンドギャップが大きい、少なくとも一層の
    半導体層を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体レーザ装置。
  3. (3)前記第1コンタクト層は、前記第2コンタクト層
    に近い方でそのバンドギャップが小さく、前記第2導電
    型クラッド層に近い方でそのバンドギャップが大きく、
    且つその間でバンドギャップが徐々に変化するものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体
    レーザ装置。
  4. (4)前記第2導電型がp型であることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項又は第3項記載の半導体レーザ装置
  5. (5)前記基板がGaAs、前記第2導電型クラッド層
    が In_1_−_x_−_yGa_xAl_yP(0.4
    <y)、前記第1コンタクト層が In_1_−_p_−_qGa_pAl_qP(q<0
    .4)、前記第2コンタクト層がGaAlAsであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体レー
    ザ装置。
  6. (6)インジウムとアルミニウムと燐を同時に含む化合
    物半導体材料上に、有機金属を原料として用いる気相成
    長法により半導体材料を再成長する工程を含み、この工
    程においてインジウムの有機金属蒸気と燐の蒸気を含む
    雰囲気中にて加熱することにより前記化合物半導体材料
    の表面を清浄化することを特徴とする半導体レーザの製
    造方法。
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