[go: up one dir, main page]

JP2004055975A - 半導体発光装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体発光装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2004055975A
JP2004055975A JP2002213927A JP2002213927A JP2004055975A JP 2004055975 A JP2004055975 A JP 2004055975A JP 2002213927 A JP2002213927 A JP 2002213927A JP 2002213927 A JP2002213927 A JP 2002213927A JP 2004055975 A JP2004055975 A JP 2004055975A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor
type
light emitting
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002213927A
Other languages
English (en)
Inventor
Kentaro Tani
谷　健太郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2002213927A priority Critical patent/JP2004055975A/ja
Priority to TW092119548A priority patent/TWI231537B/zh
Priority to US10/625,234 priority patent/US7042023B2/en
Priority to CNB031649785A priority patent/CN1233078C/zh
Publication of JP2004055975A publication Critical patent/JP2004055975A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
    • 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
    • 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
    • H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223—Buried stripe structure
    • H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • 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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
    • 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
    • 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
    • H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H01S5/209—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop 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
    • 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
    • H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2201—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 having a ridge or stripe structure in a specific crystallographic orientation
    • 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
    • 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
    • H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—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 having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222—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 having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • H01S5/2226—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 having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semiconductors with a specific doping
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/816—Bodies having carrier transport control structures, e.g. highly-doped semiconductor layers or current-blocking structures
    • H10H20/8162—Current-blocking structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】発振閾値電流Ｉｔｈの上昇を抑制し、信頼性の向上を図る。
【解決手段】ＧａＩｎＰエッチングストップ層６上に、第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層９が順番に積層されたストライプ状のリッジ構造領域、および、ストライプ状のリッジ構造領域の周囲を埋め込むように設けられたｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１が形成され、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１と、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６およびストライプ状のリッジ構造領域との界面における不純物の含有量が１×１０１７／ｃｍ３未満に設定されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記憶装置に用いられる半導体レーザ等の半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光記憶装置および光伝送装置は、情報関連分野の様々な装置に使用され、光記憶装置および光伝送装置に設けられている半導体発光装置である半導体レーザには、高速、高出力等の高性能な特性が要求されている。さらに、情報関連分野の装置の家庭内等における使用頻度が高くなるとともに、光記憶装置および光伝送装置に設けられている半導体レーザは、低価格であることが要求される。例えば、光記憶装置であるＤＶＤ等の光ディスクに設けられる半導体レーザは、特に、低価格および高性能な特性であることが重要となる。
【０００３】
図５（ａ）〜（ｄ）は、従来のＤＶＤに設けられる半導体レーザの製造方法における各工程を示す断面図である。
【０００４】
まず、図５（ａ）に示すように、分子線結晶成長法（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｂｅａｍ　ｅｐｉｔａｘｙ：以下ＭＢＥ法と記す）によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１０２、第１ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量子井戸活性層１０４、第２ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６、第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９を順番に積層して形成する。そして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９上に、電子ビーム（ＥＢ）蒸着によって、Ａｌ２Ｏ３膜１１０を形成する。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチングによって、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上に、第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９およびＡｌ２Ｏ３膜１１０から成るストライプ方向と直交する幅方向の中央部が突出したリッジ構造領域を形成する。
【０００６】
次に、図５（ｃ）に示すように、硫酸系リンス液によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上の全体をリンスし、さらに純水にて洗浄する。その後、ＭＢＥ法によって、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上の中央部に形成された上記のストライプ状のリッジ構造領域の周囲を埋め込むように、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１をＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上の全面にわたって形成する。この時、Ａｌ２Ｏ３膜１１０上には、ｎ型ＡｌＩｎＰから成るＡｌＩｎＰ不要層１１２が形成される。
【０００７】
次に、図５（ｄ）に示すように、Ａｌ２Ｏ３膜１１０およびＡｌ２Ｏ３膜１１０上のｎ型ＡｌＩｎＰから成るＡｌＩｎＰ不要層１１２を除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９およびｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１３を積層する。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１３およびｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表面にそれぞれｐ型電極１１４およびｎ型電極１１５をそれそれ形成する。
【０００８】
これにより、埋め込みリッジ構造領域の導波路を有する半導体レーザが得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５（ａ）〜（ｄ）に示す半導体レーザの製造方法では、プロセス条件によってレーザ発振の開始点となる発振閾値電流Ｉｔｈの上昇するロットが生じ、このため半導体レーザの製造歩留まりのバラツキが生じ、半導体レーザの価格アップの原因となっている。また、半導体レーザは、半導体レーザの発振閾値電流Ｉｔｈが高くなると、長時間の連続動作における故障率も増加し、信頼性が低下する。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、発振閾値電流Ｉｔｈの上昇を抑制し、信頼性が向上した半導体発光装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光装置は、半導体基板上に、少なくとも第１半導体クラッド層、半導体活性層および第２半導体クラッド層が積層されて、第２半導体クラッド層上に半導体エッチング防止層が積層されており、さらに、半導体エッチング防止層上には、第３半導体クラッド層、半導体中間層および半導体キャップ層が順番に積層されたストライプ状のリッジ構造領域、および、ストライプ状のリッジ構造領域の周囲を埋め込むように設けられた半導体電流ブロック層が形成された半導体発光装置において、半導体電流ブロック層と、半導体エッチング防止層およびストライプ状のリッジ構造領域との界面における不純物の含有量が１×１０１７／ｃｍ３未満に設定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の半導体発光装置において、不純物が炭素系不純物である。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体発光装置において、不純物が酸素系不純物である。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の半導体発光装置において、不純物が炭素系不純物および酸素系不純物である。
【００１５】
本発明の半導体発光装置の製造方法は、半導体基板上に、少なくとも第１半導体クラッド層、半導体活性層および第２半導体クラッド層を順番に積層し積層構造を形成する工程と、その積層構造上に半導体エッチング防止層、第３半導体クラッド層、半導体中間層、半導体キャップ層および酸化膜を順番に形成する工程と、第３半導体クラッド層、半導体中間層、半導体キャップ層および酸化膜をリッジ構造領域に加工する工程と、半導体基板上の全体を、所定の抵抗率を有する洗浄液によって洗浄する工程と、半導体エッチング防止層上に、リッジ構造領域を埋め込むように、半導体電流ブロック層を形成する工程と、を包含するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
また、好ましくは、本発明の半導体発光装置の製造方法は、所定の抵抗率が１ＭΩより高い値である。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の半導体発光装置の製造方法は、洗浄液が純水である。
【００１８】
上記構成により、以下、その作用を説明する。
【００１９】
本発明の半導体発光装置は、半導体電流ブロック層と、半導体エッチング防止層および半導体クラッド層、半導体中間層および半導体キャップ層から成るストライプ状のリッジ構造領域との界面における不純物の含有量が１×１０１７／ｃｍ３未満に設定されているとにより、不純物による光の吸収を抑制し、安定したレベルの発振閾値電流Ｉｔｈが得られ、長時間の連続動作における故障率も低下し、信頼性の向上も実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図５（ａ）〜（ｄ）に示す製造方法によって、製造された半導体レーザをＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ：二次イオン質量分析計）等によって、半導体レーザを構成するために積層された各層の結晶状態等の分析を行うと、以下の知見が得られた。
【００２１】
発振閾値電流Ｉｔｈの高いロットの半導体レーザでは、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１と、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１が形成されたＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６およびストライプ状のリッジ構造領域の周囲との界面において、炭素系および酸素系の不純物の含有量が発振閾値電流Ｉｔｈの正常なロットの半導体レーザの炭素系および酸素系の不純物の含有量よりも高いことが確認できた。
【００２２】
また、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１と、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６およびストライプ状のリッジ構造領域の周囲との界面である再成長界面の炭素系および酸素系の不純物の含有量は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１を形成（再成長）する前の硫酸系リンス液によるリンス終了後における純水洗浄の純水の純度を示す抵抗率と強い相関があることが確認できた。
【００２３】
図３（ａ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の炭素系不純物の含有量と半導体レーザの発振閾値電流Ｉｔｈとの相関を示すグラフ、図３（ｂ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の酸素系不純物の含有量と半導体レーザの発振閾値電流Ｉｔｈとの相関を示すグラフである。
【００２４】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面における炭素系不純物および酸素系不純物の含有量が、それぞれ１×１０１７／ｃｍ３未満の場合、発振閾値電流Ｉｔｈは２５ｍＡ前後にて安定しているが、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面における炭素系不純物および酸素系不純物の含有量が、それぞれ１×１０１７／ｃｍ３以上になると、発振閾値電流Ｉｔｈは急激に上昇することが確認できた。
【００２５】
図４（ａ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の炭素系不純物の含有量と純水の抵抗率との関係を示すグラフ、図４（ｂ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の酸素系不純物の含有量と純水の抵抗率との関係を示すグラフである。
【００２６】
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、純水の抵抗率が１ＭΩより高い場合、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面における炭素系不純物および酸素系不純物の含有量は、それぞれ１×１０１７／ｃｍ３未満となるが、純水の抵抗率が１ＭΩ以下なると、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面における炭素系不純物および酸素系不純物の含有量は、それぞれ１×１０１７／ｃｍ３以上になることが確認できた。
【００２７】
これにより、純水の純度を表す抵抗率を１ＭΩより高い値に維持することによって、発振閾値電流Ｉｔｈの上昇を抑制した半導体レーザが得られることが確認できた。
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態の半導体発光装置である半導体レーザの断面図である。
【００３０】
図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２、第１ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量子井戸活性層４、第２ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５およびｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６が順番に積層されている。
【００３１】
ＧａＩｎＰエッチングストップ層６上の中央部分には、第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびＰ型ＧａＡｓキャップ層９が順番に積層されている。第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびＰ型ＧａＡｓキャップ層９は、ストライプ状のリッジ構造領域を形成する。
【００３２】
ＧａＩｎＰエッチングストップ層６上およびストライプ状のリッジ構造領域の周囲には、Ｐ型ＧａＡｓキャップ層９の上面以外のストライプ状のリッジ構造領域を埋め込むように、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１が形成されている。ここで、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１と、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１が形成されたＧａＩｎＰエッチングストップ層６およびストライプ状のリッジ構造領域の周囲との界面において、炭素系不純物および酸素系不純物の総含有量が１×１０１７／ｃｍ３未満と成るように設定されている。
【００３３】
Ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上およびｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１上には、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３が形成されており、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の上面およびｎ型ＧａＡｓ基板１側には、それぞれｐ型電極１４およびｎ型電極１５がそれぞれ設けられている。
【００３４】
図１に示す本発明の半導体レーザは、このような構成により、安定したレベルの発振閾値電流Ｉｔｈが得られ、長時間の連続動作における故障率も低下し、信頼性の向上が実現する。
【００３５】
次に、本発明の半導体レーザの製造方法を説明する。
【００３６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体レーザの製造方法における各工程を示す断面図である。
【００３７】
まず、図２（ａ）に示すように、ＭＢＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２、第１ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量子井戸活性層４、第２ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびＰ型ＧａＡｓキャップ層９を順番に積層して形成する。そして、Ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上に、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法によって、Ａｌ２Ｏ３膜１１０を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチングによって、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６上に、第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８、Ｐ型ＧａＡｓキャップ層９およびＡｌ２Ｏ３膜１０から成るストライプ方向と直交する幅方向の中央部が突出したリッジ構造領域を形成する。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、硫酸系リンス液によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１上の全体をリンスし、さらに純水にて洗浄する。この場合、純水は、純水の純度を示す抵抗率が１ＭΩより高い値になるように管理されている。その後、ＭＢＥ法によって、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６上の中央部分に形成された第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８、Ｐ型ＧａＡｓキャップ層９およびＡｌ２Ｏ３膜１０から成るストライプ状のリッジ構造領域の周囲を埋め込むように、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１をＧａＩｎＰエッチングストップ層６上の全面にわたって形成する。この時、Ａｌ２Ｏ３膜１０上には、ｎ型ＡｌＩｎＰから成るＡｌＩｎＰ不要層１２が形成される。
【００４０】
次に、図２（ｄ）に示すように、Ａｌ２Ｏ３膜１０およびＡｌ２Ｏ３膜１０上のｎ型ＡｌＩｎＰから成るＡｌＩｎＰ不要層１２を除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９およびｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を積層する。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３およびｎ型ＧａＡｓ基板１の表面にそれぞれｐ型電極１４およびｎ型電極１５をそれそれ形成する。
【００４１】
このように、図２（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程にて製造された本発明の半導体レーザは、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１を成長させる前の洗浄にて抵抗率１ＭΩ以下の純水によって洗浄された半導体レーザに対して、発振閾値電流Ｉｔｈが約４０ｍＡから約３０ｍＡに低下し、２０％以上の改善が図れる。また、本発明の半導体レーザは、高温時（８０℃）の光出力７ｍＷにおける動作電流Ｉｏｐが約７０ｍＡから約５０ｍＡに低下し、約３０％の改善が図れる。このため、本発明の半導体レーザは、平均故障率が１％以下となる動作時間が１００００ｈ以上となり、抵抗率１ＭΩ以下の純水によって洗浄された半導体レーザの平均故障率が１％以下となる動作時間が５０００ｈ以上と比較すると、約２倍の信頼性の向上が図れる。
【００４２】
ここで、本発明の半導体レーザおいて、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１と、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１が形成されたＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６およびストライプ状のリッジ構造領域の周囲との界面をＳＩＭＳによって分析を行うと、以下の知見が得られた。
【００４３】
ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１と、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１が形成されたＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６およびストライプ状のリッジ構造領域の周囲との界面における酸素系不純物および炭素系不純物の総含有量（１×１０１７／ｃｍ３未満）は非常に低くなり、抵抗率が１ＭΩより高い純水による洗浄効果が顕著に現れている。比較として、抵抗率が１ＭΩ以下の純水によって洗浄された半導体レーザでは、上記界面での酸素系不純物および炭素系不純物の総含有量が１×１０１７／ｃｍ３以上と非常に高くなる。
【００４４】
また、例えば、半導体レーザのリッジ構造領域である導波路等の光りが集光する部分に、酸素系不純物および炭素系不純物を多く含む界面が存在すると、光がこれらの不純物に吸収され、発振閾値電流Ｉｔｈ等の特性が悪化するとともに、これらの不純物に吸収された光のエネルギーによるリッジ構造領域である導波路の局所的な劣化の原因となる暗線（ＤＬＤ：Ｄａｒｋ　Ｌｉｎｅ　Ｄｅｆｅｃｔ）等が発生し、半導体レーザの信頼性を低下させることが解明できた。
【００４５】
さらに、本発明の半導体レーザでの効果は、図２（ａ）〜（ｄ）に示す製造方法にて作製したＬＥＤ、および、他の材料系であるＧａＡｌＩｎＮ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＺｎＳＳｅ系等を使用した発光素子においても同様の効果が得られることが確認できた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の半導体発光装置は、半導体エッチング防止層上に、半導体クラッド層、半導体中間層および半導体キャップ層が順番に積層されたストライプ状のリッジ構造領域、および、ストライプ状のリッジ構造領域の周囲を埋め込むように設けられた半導体電流ブロック層が形成され、半導体電流ブロック層と、半導体エッチング防止層およびストライプ状のリッジ構造領域との界面における不純物の含有量が１×１０１７／ｃｍ３未満に設定されていることによって、発振閾値電流Ｉｔｈの上昇を抑制し、信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の半導体発光装置である半導体レーザの断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体レーザの製造方法における各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の炭素系不純物の含有量と半導体レーザの発振閾値電流Ｉｔｈとの相関を示すグラフ、（ｂ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の酸素系不純物の含有量と半導体レーザの発振閾値電流Ｉｔｈとの相関を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の炭素系不純物の含有量と純水の抵抗率との関係を示すグラフ、（ｂ）は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１１１の再成長界面の酸素系不純物の含有量と純水の抵抗率との関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、従来の半導体レーザの製造方法における各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　ｎ型ＧａＡｓ基板
２　　　ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
３　　　第１ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４　　　アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量子井戸活性層
５　　　第２ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６　　　ＧａＩｎＰエッチングストップ層
７　　　第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
８　　　ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
９　　　ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１０　　Ａｌ２Ｏ３膜
１１　　ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層
１２　　ＡｌＩｎＰ不要層
１３　　ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１４　　ｐ型電極
１５　　ｎ型電極
１０１　ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２　ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
１０３　第１ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４　アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ歪多重量子井戸活性層
１０５　第２ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０６　ＧａＩｎＰエッチストップ層
１０７　第３ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０８　ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
１０９　ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１０　Ａｌ２Ｏ３膜
１１１　ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層
１１２　ＡｌＩｎＰ不要層
１１３　ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１４　ｐ型電極
１１５　ｎ型電極

Claims (7)

  1. 半導体基板上に、少なくとも第１半導体クラッド層、半導体活性層および第２半導体クラッド層が積層されて、該第２半導体クラッド層上に半導体エッチング防止層が積層されており、さらに、該半導体エッチング防止層上に、第３半導体クラッド層、半導体中間層および半導体キャップ層が積層されたストライプ状のリッジ構造領域、および、該ストライプ状のリッジ構造領域の周囲を埋め込むように設けられた半導体電流ブロック層が形成された半導体発光装置において、
    該半導体電流ブロック層と、該半導体エッチング防止層および該ストライプ状のリッジ構造領域との界面における不純物の含有量が１×１０１７／ｃｍ３未満に設定されていることを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記不純物が炭素系不純物である請求項１に記載の半導体発光装置。
  3. 前記不純物が酸素系不純物である請求項１に記載の半導体発光装置。
  4. 前記不純物が炭素系不純物および酸素系不純物である請求項１に記載の半導体発光装置。
  5. 半導体基板上に、少なくとも第１半導体クラッド層、半導体活性層および第２半導体クラッド層を順番に積層し積層構造を形成する工程と、
    該積層構造上に半導体エッチング防止層、第３半導体クラッド層、半導体中間層、半導体キャップ層および酸化膜を順番に形成する工程と、
    該第３半導体クラッド層、該半導体中間層、該半導体キャップ層および酸化膜をリッジ構造領域に加工する工程と、
    該半導体基板上の全体を、所定の抵抗率を有する洗浄液によって洗浄する工程と、
    該半導体エッチング防止層上に、該リッジ構造領域を埋め込むように、半導体電流ブロック層を形成する工程と、
    を包含する半導体発光装置の製造方法。
  6. 前記所定の抵抗率が１ＭΩより高い値である請求項５に記載の半導体発光装置の製造方法。
  7. 前記洗浄液が純水である請求項５に記載の半導体発光装置の製造方法。
JP2002213927A 2002-07-23 2002-07-23 半導体発光装置およびその製造方法 Pending JP2004055975A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002213927A JP2004055975A (ja) 2002-07-23 2002-07-23 半導体発光装置およびその製造方法
TW092119548A TWI231537B (en) 2002-07-23 2003-07-17 Semiconductor light emitting device and method for producing the same
US10/625,234 US7042023B2 (en) 2002-07-23 2003-07-22 Semiconductor light emitting device and method for producing the same
CNB031649785A CN1233078C (zh) 2002-07-23 2003-07-23 半导体发光器件及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002213927A JP2004055975A (ja) 2002-07-23 2002-07-23 半導体発光装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004055975A true JP2004055975A (ja) 2004-02-19

Family

ID=31936393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002213927A Pending JP2004055975A (ja) 2002-07-23 2002-07-23 半導体発光装置およびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7042023B2 (ja)
JP (1) JP2004055975A (ja)
CN (1) CN1233078C (ja)
TW (1) TWI231537B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006286870A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザおよびそれを用いた光通信システム
US10003014B2 (en) * 2014-06-20 2018-06-19 International Business Machines Corporation Method of forming an on-pitch self-aligned hard mask for contact to a tunnel junction using ion beam etching

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01251684A (ja) * 1988-03-31 1989-10-06 Toshiba Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2708992B2 (ja) 1991-12-20 1998-02-04 シャープ株式会社 ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光装置の製造方法
US5400740A (en) * 1992-02-06 1995-03-28 Mitsubishi Chemical Corporation Method of preparing compound semiconductor
JPH07307528A (ja) 1994-05-12 1995-11-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 青色半導体発光素子の作製方法
US5656539A (en) * 1994-07-25 1997-08-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of fabricating a semiconductor laser
JPH08213691A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Nec Corp 半導体レーザ
GB2310755A (en) * 1996-02-28 1997-09-03 Sharp Kk A method of etching a semiconductor structure
JPH10139588A (ja) 1996-10-30 1998-05-26 Sharp Corp 化合物半導体の気相成長方法、気相成長装置、及び化合物半導体素子の製造方法
US6181723B1 (en) * 1997-05-07 2001-01-30 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device with both carbon and group II element atoms as p-type dopants and method for producing the same
JP3923192B2 (ja) * 1998-09-02 2007-05-30 三菱電機株式会社 半導体レーザ素子のスクリーニング方法
EP0989643B1 (en) * 1998-09-25 2006-08-09 Mitsubishi Chemical Corporation Semiconductor light-emitting device and manufacturing method for the same
JP2001053011A (ja) 1999-06-02 2001-02-23 Japan Energy Corp 化合物半導体ウエーハ及びこれを用いた半導体デバイス
JP3676965B2 (ja) * 1999-08-31 2005-07-27 シャープ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP3982985B2 (ja) * 1999-10-28 2007-09-26 シャープ株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
CA2326860A1 (en) * 1999-11-26 2001-05-26 Satoshi Arakawa Semiconductor optical device having a compound semiconductor layer including aluminum
JP2003069154A (ja) * 2001-06-11 2003-03-07 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP3763459B2 (ja) * 2001-06-26 2006-04-05 シャープ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2003037331A (ja) * 2001-07-26 2003-02-07 Sharp Corp 半導体レーザ装置
JP2003198059A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW200414342A (en) 2004-08-01
TWI231537B (en) 2005-04-21
US20040140477A1 (en) 2004-07-22
CN1497813A (zh) 2004-05-19
CN1233078C (zh) 2005-12-21
US7042023B2 (en) 2006-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6888870B2 (en) Semiconductor laser and method for manufacturing the same
JP3718952B2 (ja) 半導体レーザ
KR20060112257A (ko) 반도체 레이저장치
JP2004055975A (ja) 半導体発光装置およびその製造方法
US7706423B2 (en) Dual-wavelength semiconductor laser device and method for fabricating the same
JP3763708B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JP4249920B2 (ja) 端面窓型半導体レーザ装置およびその製造方法
JPH05211372A (ja) 半導体レーザの製造方法
JP2737477B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JP2000151024A (ja) 半導体発光素子
JP2675692B2 (ja) 半導体レーザ素子の製造方法
JP4117557B2 (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP4027126B2 (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JPH09214058A (ja) 半導体レーザ素子
JP3820826B2 (ja) 半導体発光装置および半導体装置の製造方法
JP3612900B2 (ja) 面発光半導体レーザ及びその製造方法
JP3432842B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP2806695B2 (ja) 半導体レーザ素子
KR20050001605A (ko) 반도체 레이저 소자 및 그 제조방법
JP3908471B2 (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JP2006319120A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2009094548A (ja) 半導体レーザ装置
JP2005159072A (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
JPH0740623B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JPH07321402A (ja) 半導体レーザ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050525

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080826

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081225