JPH09506478A - 光放射半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法 - Google Patents
光放射半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法Info
- Publication number
- JPH09506478A JPH09506478A JP8512447A JP51244796A JPH09506478A JP H09506478 A JPH09506478 A JP H09506478A JP 8512447 A JP8512447 A JP 8512447A JP 51244796 A JP51244796 A JP 51244796A JP H09506478 A JPH09506478 A JP H09506478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diode
- layer
- light emitting
- active layer
- active
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 19
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 abstract description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 14
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 4
- RHKSESDHCKYTHI-UHFFFAOYSA-N 12006-40-5 Chemical compound [Zn].[As]=[Zn].[As]=[Zn] RHKSESDHCKYTHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- MBGCACIOPCILDG-UHFFFAOYSA-N [Ni].[Ge].[Au] Chemical compound [Ni].[Ge].[Au] MBGCACIOPCILDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008832 photodamage Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/16—Vocoder architecture
- G10L19/18—Vocoders using multiple modes
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/04—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse code modulation
- H04B14/046—Systems or methods for reducing noise or bandwidth
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、光放射半導体ダイオード、特にレーザダイオードに関するものであり、その活性層(3)は、種々の元素例えばIII 族元素が規則的又は不規則的に存在しうるIII-V 族混晶を具える。このような混晶を、放出が1μmより下のInGaP とする。活性層(3)が活性領域(3A)で規則的な分布を有するとともに出射表面(15)付近に配置した受動領域(3B)の元素の不規則的な分布を有する既知のダイオードでは、カタストロフィック光学的劣化が抑制される。既知のダイオードは、低効率及び高始動電流を有する。本発明のダイオードでは、相違する元素の分布は活性領域(3A)で不規則的であり、同時に受動領域(3B)を、活性層(3)の局所的混成によって形成する。驚くべきことに、このようなダイオードは、高効率及び低始動電流を有し、前記劣化をほとんど示さず、それに加えて製造が容易である。したがって本発明は、このようなダイオードの製造方法にも関するものである。前記不規則的な分布を例えば高成長温度で実現し、同時に混成を、例えばZn又はSiの局所的拡散によって達成する。混成は、半導体層の製造中又は製造後発生しうる。
Description
【発明の詳細な説明】
光放射半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法
本発明は、第1導電型の半導体基板を有する半導体本体を具える光放射半導体
ダイオードであって、この半導体基板上に、少なくとも、前記第1導電型の第1
クラッド層と、活性層と、前記第1導電型とは逆の第2導電型の第2クラッド層
とが順に存在し、前記クラッド層に電流供給手段を設け、前記活性層は、相違す
る元素の原子が副格子に規則的又は不規則的に配置して存在しうるIII-V 族半導
体材料の混晶と、ダイオードから発生する放射用の出射表面から受動領域により
分離された細条形状活性領域とを具える光放射半導体ダイオードに関するもので
ある。また本発明は、このようなダイオードの製造方法に関するものである。
このような光放射ダイオードはしばしば、LED(=発光ダイオード)の形態
の放射源として使用されるが、レーザの形態の放射源としても使用される。用途
は、放射波長が1μmよりも上のグラスファイバー通信システム、又は、放射波
長が1μmよりも下のレーザプリンタのような情報処理システム、CD(V)(
=コンパクトディスク(ビデオ))プレーヤのような光ディスクシステム若しく
はバーコードリーダである。前者の場合、III-V 族材料系をInP/InGaAsP とし、
後者の場合、GaAs/InGaAlPとする。いずれのIII-V 族材料系のIII 族元素も、副
格子全体に亘って規則的又は不規則的に分布させることができる。これは、III
族元素が一方の方法でのみ分布することができるGaAs/AlGaAs のような材料系に
接触する。
このような光放射ダイオード及びその製造方法は、1991年6 月に刊行されたIE
EE Journal of Quantum Electronicsのvol.27,no.6 のItaya 等による論文“New
Window-Structure InGaAlP Visible Light Laser DIodes by Self-Selectlve Z
n Diffusion-Induced Disordering”から既知である。これは、InGaP 活性層と
、InAlGaP を具えるクラッド層と、活性領域及びレーザミラー間にInGaP を具え
る受動領域と、を有するダイオードレーザに関するものである。ダイオードはス
ペクトルの可視範囲で放出する。種々の元素の原子は、活性層に関しては、III-
V
族材料の前記混晶中の副格子に存在し、この場合III 族元素副格子にIn及びGa原
子が存在する。これら原子を、副格子全体に亘って規則的又は不規則的に分布さ
せることができる。同一材料組成において、不規則な分布では、規則的な分布の
場合に比べてバンドギャップが大きくなる。既知のレーザでは、活性層中のIn及
びGa原子を活性領域の範囲内で規則的な分布で付与し、かつ、ミラーに隣接して
不規則的な分布で付与する。したがって、受動領域がミラーに隣接して形成され
る。このような受動領域は、いわゆるCOD(=カタストロフィック光ダメージ
)劣化の抑制におおいに寄与する。
既知の半導体ダイオードの欠点は、その効率が比較的低く、レーザの場合、そ
の指導電流が比較的高い。
本発明の目的は、前記欠点を有しない、したがって、一方では優れたCOD抑
制を持つ受動ミラーを有し、他方ではあり得る最高の効率及びあり得る最低の始
動電流を有し、同時に製造の容易なダイオードを提供することである。
本発明によれば、冒頭で説明した種類の光放射半導体ダイオードは、この目的
のために、前記活性領域の副格子全体に亘る相違する元素の原子の分布を不規則
にし、前記受動領域を、前記活性層の局所的混成によって形成したことを特徴と
するものである。驚くべきことに、規則的な分布の活性層は、より不規則的な分
布の活性層よりも大きな損失を有することが確認された。したがって、より不規
則的な分布の活性層は、発生した放射の波長がより短くなるだけでなく、効率が
より高くなるとともに始動電流が低くなる。本発明はさらに、不規則な分布を有
する活性層の場合にもかかわらずより大きな不規則性及びより大きなバンドギャ
ップを有する受動領域を形成することができ、かつ、さらにこれを比較的簡単な
方法ですなわち活性層の混成により行うことができるという驚くべき認識に基づ
く。この混成を二つの方法で行うことができる。一つは、活性層(の一部)を(
分離)制限層(の一部)に混成することにより行うことができる。後者は活性層
より一層大きなバンドギャップの半導体材料を具え、したがって混成により中間
のバンドギャップとなる。活性層を、活性層の内側に位置したより高いバンドギ
ャップの半導体材料の層と混成することもできる。混成を、例えば、適切な不純
物を適切な濃度で活性層及び(分離)制限層(の一部)に、又は専ら活性層に拡
散させることにより得ることができる。したがって、本発明によるダイオードは
、あり得る最高の効率及びあり得る最低の始動電流並びにCODが強く抑制され
る受動領域を有し、それにもかかわらずダイオードは製造容易である。他の利点
は、活性領域と受動領域との間のバンドギャップの相違についてより幅広い選択
ができるようになる。その理由は、規則的な分布を有する材料と不規則的な分布
を有する材料との間のバンドギャップの相違は75meV の目安であり、それに対し
て、不規則的な分布を有する材料と混成した活性層との間の相違は、例えば150m
eVに容易に達しうる。
好適例では、前記活性層は、少なくとも一つの量子井戸層、好適には多重量子
井戸層を具える。混成は、活性層が比較的肉薄、すなわち量子井戸を具える場合
に最も容易に達成される。多重量子井戸層を使用すると、肉薄のバリア層を活性
層の混成に使用することができるという利点が得られる。混成中の状態における
活性層及び(分離)制限層の両方の厚さ及び組成は、活性領域のバッドギャップ
の値、したがって活性領域と受動領域との間の相違を決定する。
好適には、本発明による光放射半導体ダイオードは、InGaP 又はInAlGaP の活
性層を具え、これをレーザとして構成した。既に説明したように、InGaAsP だけ
でなく(Al)InGaP は、規則的な分布及び不規則的な分布が存在しうる材料である
。この材料は、可視範囲(630〜690 nm)の放射を発生させ、かつ、この材料か
ら製造したダイオード、特にレーザ形態は、既に説明した多数の用途に非常に好
適である。
他の好適な変形は、圧縮応力下とした活性層を具える。これにより、発生した
放射の波長は、既知のダイオードのように、規則的な活性層を有するダイオード
の波長の方向にシフトバックすることができる。圧縮下の活性層でもむしろ低い
始動電流となる。
光放射ダイオードの製造方法であって、少なくとも、第1導電型の第1クラッ
ド層と、活性層と、前記第1導電型とは逆の第2導電型の第2クラッド層とを順
に、前記第1導電型の半導体基板上に設け、前記クラッド層に電流供給手段を設
けるとともに、III-V 族半導体材料の混晶を、相違する元素の原子が副格子に規
則的又は不規則的な配置で存在しうる前記活性層に対して選択し、前記活性層内
で、前記ダイオードに発生する放射用に形成すべき出射表面から受動領域によっ
て分離される細条形状活性領域を形成するに当たり、前記活性領域の相違する元
素の原子を前記副格子の全体に亘って不規則に分布させ、前記受動領域を、前記
活性層の局所的混成によって形成することを特徴とする。本発明によるダイオー
ドがこれにより簡単な方法で得られる。
本発明による方法の好適例では、前記活性領域の相違する元素の原子の不規則
的な分布を、前記活性領域を設ける間の成長状態又は前記基板の配向を適切に選
択することにより達成し、前記活性領域の混成を、前記活性領域に不純物を局所
的に拡散させる。このような好適な成長状態を、例えば、750 ℃〜760 ℃の比較
的高い成長温度とする。これに適切な基板の配向を、(001)配向きに対して
少なくとも約6°配向をずらす。(001)配向以外、例えば(511)又は(
311)配向のような配向も適切である。例えば、Zn又はSiの局所的拡散を、活
性層の局所的混成に用いることができる。このような方法は、既知の方法に比べ
て追加のステップを具えず、その結果特に好適である。
その第1の好適変形例では、前記不純物を、前記活性領域の上の細条形状領域
を介して、形成すべき前記出射表面の区域で、前記ダイオードに導入する。この
ようにして、全ての個々のダイオードを相互接続しながら受動領域を形成するこ
とができ、これにより製造が比較的簡単になる。好適には、不純物を、不純物が
基板に到達しない深さに付与しない。不純物により生じた任意の寄生電流は、こ
れにより大幅に制限される。良好な結果が、Zn原子を、GaAs含有層を介して気相
からダイオードに導入される前記不純物に対して選択し、この層の上に、マスク
を、約550 と650 ℃との間、好適には約600 と650 ℃との間の温度で局所的に設
ける際に得られる。この方法は比較的簡単であり、現在の技術で容易に使用しう
る。混成プロセスのこの変形に要求される温度は比較的高い。
非常に良好な結果が、例えばZnのイオン注入及びそれに従う温度処理によって
得られる。注入は、好適には低エネルギー、例えば25keV で行われる。加熱処理
が、650 〜850 ℃の間の温度、好適には約750 ℃で10〜40分間施される。その後
、670nm から640nm の放出波長の降下が、InGaP/InAlGaP ダイオードの出射表面
付近で観察される。イオン注入は、比較的簡単、正確、かつ、再現可能なプロセ
ス
であり、特に貫通深さは、これにより非常に良好に制御しうる。それに加えて、
イオン注入工程を、製造の任意の段階に、例えば他の成長ステップ前に容易に挿
入することができる。
第2の、非常に好適な変形例では、前記出射表面を形成した後前記不純物を提
供し、かつ、前記出射表面を介して前記不純物を前記ダイオードに導入する。例
えば切断により、単一行のダイオードを含む細条形状本体を先ず形成する。結果
的に得られる二つの側面、すなわち切断表面は、形成すべき各ダイオードの出射
表面を形成する。次いで、各ダイオードに対する一つ、又は好適には二つの受動
領域を、気相(Zn)から、すなわち出射表面を直接介した局所的イオン注入(Zn
,Si又はMg)により形成する。気相からZn原子を提供すると良好な結果が得られ
る。驚くべきことに、この導入が比較的低温で生じるとGaAsを具える層にZnが貫
通しないことが確認された。n-GaAsが、例えば基板又はコンタクト層中に存在す
るので、連続的なp型領域が出射表面上の接続導体間に発生して短絡が生じるの
をこのようにして防止する。この変形は、単一切断ステップは別にして、ダイオ
ードの製造が活性層の混成の瞬時に完了するという利点がある。受動領域を形成
する前に出射表面が既に形成され、その結果出射表面を受動領域の位置に整列さ
せる必要がないことは重要である。これにより他の利点が得られる。すなわち、
受動領域を、受動領域が既に存在することにより出射表面を切断することによっ
て形成した前記変形に要求されるような少なくとも約10μmの代わりに、比較的
狭く、例えば約5μm又はそれ未満にすることができる。受動領域もこの際狭く
することができる。その理由は、Zn原子の半導体本体への貫通が第1変形例の場
合に比べて浅薄だからである。既に説明したようなZn原子の半導体本体への選択
的な貫通は、非常に高くない温度を要求する。良好な結果が、450 から550 ℃の
間、好適には475 から525 ℃との間の温度の気相貫通で得られた。既に説明した
ように、好適には、(多重)量子井戸層を、活性層を形成するのに選択する。好
適には、(Al)InGaP を活性層及びクラッド層の材料として選択し、好適にはダイ
オードをレーザとして構成する。
既に説明したようなイオン注入をこの変形例にも好適に適用することができる
。不純物の貫通深さが非常に小さいので、出射表面全体に亘る非常に小さな寄生
電
流がこの際に可能となる。この場合、温度処理を限定し又は省略することができ
る。注入により生じた損傷がダイオードの動作中部分的に、すなわち活性層の区
域で専ら回復される。
本発明を、二つの実施の形態及び添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明による光放射半導体ダイオードの一実施の形態の断面及び部分
的斜視図を示す。
図2は、図1のダイオードのII-II 線沿いの断面図である。
図3〜5は、本発明による第1形態による製造の連続段階における図1の光放
射半導体ダイオードの断面及び部分的斜視図を示す。
図6は、本発明にる方法の第2形態の製造段階における図1のダイオードのII
-II 線沿いの断面図である。
図面は線図的であり、スケール通りに描いていない。厚さ方向の寸法は特に、
明瞭のために誇張されている。種々の例において、一般に対応する部材には対応
する番号を付してある。同一型の半導体領域には一般に、同一方向に斜線を引い
ている。
図1は、本発明による光放射半導体ダイオードの断面及び部分的斜視図を示す
。図2は、図1のダイオードのII-II 線沿いの断面図である。この場合、ダイオ
ードはダイオードレーザを具え、このダイオードレーザは、第1の、ここではn
導電型の基板を有する半導体本体100を具える。この半導体本体は、本例では
単結晶(100)ガリウム砒素からなる。n導電型のバッファ層11、n導電型
の第1クラッド層2’、第1分離制限層2”、ここではバリア層3”によって分
離された二つの量子井戸層3’を具える(例えば、図2参照)活性層3、ここで
はp導電型の第2クラッド層4’,40、及びこれら第2クラッド層の間に存在
するエッチング停止層5を具える半導体層構体を、基板上に設ける。半導体層構
体のメサ形状部12内に、第2クラッド層4’,40に加えて、中間層9及び第
1コンタクト層10が存在し、これら層9,10のいずれもp導電型とする。n
型電流ブロック層13がメサ12の両側に存在する。この層及びメサ12上の全
体に亘って、第2コンタクト層6及び電流供給用の接続導体7を配置する。基板
1に、同一目的の接続導体8を設ける。活性層3は、III-V 族半導体材料InP 及
び
GaP の混晶、この場合InGaP を具え、相違する元素の原子、この場合In及びGa原
子を、副格子、ここではIII 族元素f.c.c.(=面心立方体)上に配置することが
できる。受動領域3Bが、活性層3の一部を形成する細条形状活性領域3Aと、
出射表面、ここでは二つのミラー表面50,51との間に存在する。二つのクラ
ッド層2,4間に形成したpn結合は、メサ12の下に配置した活性層3の細条
形状活性領域3Aと、活性領域3Aにほぼ垂直なミラー表面50,51によって
形成した共鳴キャビィティ内とに、干渉電磁放射を、前方に十分な電流強度を付
与して発生させることができる。
本発明によれば、活性領域3Aの副格子の全体に亘る相違する元素の原子、こ
こではIn及びGa原子の分布は不規則であり、それに対して、受動領域3Bを、活
性層3の混成する局所、ここでは量子井戸層3’とバリア層3”が混成する局所
に亘って形成する。活性領域3Aの不規則な分布のために、前記領域の損失は比
較的低く、その結果本発明によるダイオードの効率及び始動電流は最適となる。
それにもかかわらず、活性層3の局所的な混成は、十分大きなバンドギャップの
受動領域3Bを発生させる。これは、不規則な分布の層が最低損失を有するとい
う驚くべき影響と、活性層3の範囲内すなわち活性領域3Aの範囲内で不規則を
選択したにもかかわらず十分大きなバンドギャップを有する受動領域3Bを形成
することができるという驚くべき認識とに基づく。それに加えて、このような不
規則な活性領域3A及び活性領域3のこのような局所的な混成を、容易に、すな
わち、活性層の成長状態又は基板の配向を適切に選択することにより、及び、活
性層3に不純物を局所的に加えることによりそれぞれ、実現することができる。
本例のレーザの(多重)量子井戸層(3,3”)により、前記混成の達成を容
易に行うことができる。その理由は、非常に肉薄な層は比較的容易に混成するか
らである。本例のようなInGaP 又はAlInGaP を具える活性層3により、比較的短
い波長の可視放射となり、これは多数の用途に非常に好適である。本例のレーザ
は約680nm で出射する。この値は、規則的な活性層3を有するレーザの値と非常
に異なる。その理由は、本例の活性層3は圧縮応力を有するからである。受動領
域3Bのバンドギャップに相当する波長は約650nm である。受動領域の波長を、
より厚いバリア層3”を選択することにより、又は、Alも含めることにより容易
に減少させることができる。しかしながら、このような短波長値は一般に望まし
くない。その理由は、横断方向の実効屈折率が受動領域3Bで非常に低くなるス
テップを有するおそれがあるからである。本例のバンドギャップより大きなバン
ドギャップのクラッド層2,4を付与することにより、受動領域3Bの最適バン
ドギャップをより高い値にすることができる。
本例のレーザを屈折率ガイドタイプとし、このレーザはいわゆる埋め込み突起
導波構造を有する。以上説明したレーザの厚さ、材料及びバージョンの他の特性
を以下の表に示す。
メサ形状細条12の幅及び長さをそれぞれ、約5μm及び約500 μmとする。
この場合受動領域3Bの厚さを約10μmとする。本例の基板1上の導電層8を、
約100nm の金−ゲルマニウム−ニッケル層とする。本例の導電層7は、それぞれ
が約100nm,約50nm及び約250nm の厚さを有するプラチナ、タンタル、及び金層を
具える。
図3〜5は、本発明の方法の第1の形態による順次の製造工程の図1の光放射
半導体ダイオードの断面及び部分的斜視図を示す。この方法は、2×1018原子
/cm3のドーピング濃度及び例えば350 μmの厚さを有する単結晶n型ガリウム
砒素の(100)基板1(図3参照)を基にする。(001)配向を有する表面
を研磨及びエッチングした後、例えばOMVPE(有機金属気相エピタキシャル
成長法)により気相から、基板上に、バッファ層11と、第1クラッド層2’と
、第1分離制限層2”と、第1量子井戸層3’、バリア層3”及び第2量子井戸
3’を具える活性層3と、第2分離制限層4”と、第2クラッド層4’,4°の
第1部分4’と、エッチング停止層5と、第2クラッド層4’,4°の第1部分
4°と、第1コンタクト層10とを成長させる。混晶、この場合、In及びGa原子
がIII族原子格子全体に亘って規則的又は不規則的に分布しうるInGaP を、活性
層3に対して選択する。
本発明によれば、活性層3に形成すべき活性領域3AのIn及びGa原子を、この
場合これらの副格子全体に亘って不規則に分布させる。これは、活性層3を設け
る間成長状態を適切に選択することにより本形態の方法によって行う。このよう
な適切な状態を、例えば、約760 ℃の比較的高い成長温度とする。この場合、全
ての半導体層を前記温度で設ける。同時に、本発明による方法では、活性層3の
局所的混成によって形成すべき受動領域3Bを、形成すべき活性領域3Aと、放
射を発生させる出射表面50,51との間に形成する。
本形態では、この混成を次のようにして発生させる。構体を成長装置から取り
出した後、それぞれが約20μmの幅であり、かつ、図3では幅の半分のみが見え
る細条形状凹部31,32を具える構体上に、二酸化珪素のマスク層30を、ス
パッタリング及びフォトリソグラフィにより設ける。次いで、装置を、亜鉛砒化
物とともに密閉カプセルに挿入し、このカプセルを550 ℃と650 ℃との間、好適
には約600 ℃と650 ℃との間、この場合600 ℃の温度で加熱する。これにより、
不純物、ここではZn原子1000を、半導体本体100中で活性層3を越えて拡
散させ、その結果、凹部31,32の歌の混成により受動領域3Bが形成される
。例えば、半導体本体100にZnイオンを浅く導入するのにイオン注入を用いる
場
合、次の温度処理の前に、半導体本体100を、肉薄層、例えば0.1 μmの厚さ
のSiO2によって好適には完全に被覆する。
カプセルから取り出した後、マスク30を取り除き、二酸化珪素の細条形状マ
スク40を設ける(図4参照)。次いで、半導体層構体を、図面平面に対して垂
直なメサ形状構体にエッチングする。この際に、エッチング停止層5の上に位置
する層に対して通常の(選択的)エッチング手段を用いる。構体を清潔にした後
、OMVPEに対向するブロック層13をメサ12の両側に配置する。二酸化珪
素マスク40を除去し及び構体を清潔にした後、第2コンタクト層6を最終OM
VPEで設ける。材料、組成、厚さ、導電型及びドーピング密度を、半導体層に
対して、上記表にリストしたように選択する。次いで、上記厚さ及び組成の導電
層7,8を、例えばスパッタリングによって設ける。互いに垂直な方向に切断し
た後、最終装着の準備のできた本発明による個別のダイオードを得る。
図6は、本発明による方法の第2の形態による製造の段階の図1の線II-II 沿
いのダイオードの断面を示す。この方法は上記方法と大体同一である。先ず、図
3に示すとともに既に説明したように、半導体層11〜10を基板1上に設ける
。次いで、細条形状マスク40を基板上に設け(図4参照)、その後メサ12を
エッチングによって形成する。次いで、半導体層13を、選択的エピタキシーに
よりメサ12の両側に設ける。マスク40を除去した後、コンタクト層6を非選
択的エピタキシーによって設ける。次いで、半導体層7,8を設け、構体を、そ
れぞれが互いに隣接して存在する1行のダイオードを具える一連の半導体本体に
切断する。二つのこのような半導体本体を図6に示す。分離細条61によって互
いに分離したこれら半導体本体を、キャリア62上に配置する。
ここで、キャリア62を、亜鉛砒化物とともに密閉水晶カプセル(図6に図示
せず)に導入し、この状態でカプセルを、450 から550 ℃の間、好適には475 か
ら525 ℃との間この場合500 ℃で加熱する。その結果、Zn原子1000は、基板
1のようなGaAsを具える層すなわち半導体層1及び6を除く全ての半導体層を具
える領域65内の出射表面50を介して、気相から半導体本体を貫通する。本発
明によれば、活性層3はこのようにして領域65内で混成され、これにより、受
動領域3Bが形成される。本発明によるこの方法における領域65及び受動領域
3Bの幅は比較的小さく、すなわち約5μm又はそれ未満となる。このような小
幅は、受動領域3Bの放射損失が比較的小さくすることができるという利点を有
する。その理由は、この方法によれば、受動領域3Bは出射表面50,51の形
成中まだ存在しないからである。実際、(既に存在する)受動領域3Bに出射表
面50,51を整列させるには、ダイオードごとに少なくとも10μmに相当する
少なくとも20μmの幅が要求される。活性領域3A中の相違する元素の原子も、
既に説明した変更の場合と同様に、本発明の変更において、副格子全体に亘って
不規則に分布される。半導体本体を、キャリア62上で向きを変え、図6に示す
プロセスを繰り返して、出射表面51にも受動領域3Bを形成する。最終切断ス
テップ後、最終装着の準備ができている本発明による個別のダイオードを得る。
当業者には幾多の変更又は変形が本発明の範囲内で可能であるので、本発明は
上記実施の形態に限定されるものではない。したがって、相違する組成、厚さ及
び成長技術を、上記例で言及したものの代わりに選択することができる。導電型
を全て互いに逆に置き換えることもできる。さらに、例えば酸化アルミニウムの
保護コーティングをダイオードの出射表面に設けることも好適である。Zn原子を
、密閉カプセル中の亜鉛砒化物の形態だけでなく、例えばMOVPE成長反応器
でDEZn(=ジエチル亜鉛)のような例えば有機化合物の形態で提供することがで
きる。いわゆる利得ガイド構体のような他のダイオード構体を用いることもでき
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【要約の続き】
又は製造後発生しうる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.第1導電型の半導体基板(1)を有する半導体本体(100)を具える光放 射半導体ダイオードであって、この半導体基板上に、少なくとも、前記第1導電 型の第1クラッド層(2)と、活性層(3)と、前記第1導電型とは逆の第2導 電型の第2クラッド層(4)とが順に存在し、前記クラッド層(2,4)に電流 供給手段(7,8)を設け、前記活性層(3)は、相違する元素の原子が副格子 に規則的又は不規則的に配置して存在しうるIII-V 族半導体材料の混晶と、ダイ オードから発生する放射用の出射表面(50,51)から受動領域(3B)によ り分離された細条形状活性領域(3A)とを具える光放射半導体ダイオードにお いて、前記活性領域(3A)の副格子全体に亘る相違する元素の原子の分布を不 規則にし、前記受動領域(3B)を、前記活性層(3)の局所的混成によって形 成したことを特徴とする光放射半導体ダイオード。 2.前記活性層(3)は、少なくとも一つの量子井戸層(3)、好適には多重量 子井戸層(3’)を具えることを特徴とする請求の範囲1記載の光放射半導体ダ イオード。 3.前記活性層(3)はInGaP 又はInAlGaP を具え、前記半導体ダイオードは半 導体ダイオードレーザを具えることを特徴とする請求の範囲1又は2記載の光放 射半導体ダイオード。 4.前記活性層(3)を圧縮応力下としたことを特徴とする請求の範囲1,2又 は3記載の光放射半導体ダイオード。 5.光放射ダイオードの製造方法であって、少なくとも、第1導電型の第1クラ ッド層(2)と、活性層(3)と、前記第1導電型とは逆の第2導電型の第2ク ラッド層(4)とを順に、前記第1導電型の半導体基板(1)上に設け、前記ク ラッド層(2,4)に電流供給手段(7,8)を設けるとともに、III-V 族半導 体材料の混晶を、相違する元素の原子が副格子に規則的又は不規則的な配置で存 在しうる前記活性層に対して選択し、前記活性層内で、前記ダイオードに発生す る放射用に形成すべき出射表面(50,51)から受動領域(3B)によって分 離される細条形状活性領域(3A)を形成するに当たり、前記活性 領域(3A)の相違する元素の原子を前記副格子の全体に亘って不規則に分布さ せ、前記受動領域(3B)を、前記活性層(3)の局所的混成によって形成する ことを特徴とする光放射ダイオードの製造方法。 6.前記活性領域(3A)の相違する元素の原子の不規則的な分布を、前記活性 領域を設ける間の成長状態又は前記基板(1)の配向を適切に選択することによ り達成し、前記活性領域(3)の混成を、前記活性領域(3)に不純物(100 0)を局所的に拡散させることにより達成することを特徴とする請求の範囲5記 載の光放射ダイオードの製造方法。 7.前記不純物(1000)を、前記活性領域(3)の上の細条形状領域(31 ,32)を介して、形成すべき前記出射表面(50,51)の区域で、前記ダイ オードに導入することを特徴とする請求項6記載の光放射ダイオードの製造方法 。 8.Zn原子を、GaAs含有層(10)を介して気相からダイオードに導入される前 記不純物(1000)に対して選択し、この層の上に、マスク(30)を、約55 0 と650 ℃との間、好適には約600 と650 ℃との間の温度で局所的に設けること を特徴とする請求の範囲7記載の光放射ダイオードの製造方法。 9.前記出射表面(50,51)を形成した後前記不純物(1000)を提供し 、かつ、前記出射表面(50,51)を介して前記不純物を前記ダイオードに導 入することを特徴とする請求の範囲6記載の光放射ダイオードの製造方法。 10.Zn原子を前記不純物(1000)として選択し、かつ、450 から550 ℃の間 、好適には475 から525 ℃との間の温度で前記ダイオードに導入することを特徴 とする請求の範囲9記載の光放射ダイオードの製造方法。 11.前記不純物(1000)を、イオン注入によって前記ダイオードに導入する ことを特徴とする請求の範囲7又は9記載の光放射ダイオードの製造方法。 12.Znイオンを前記不純物(1000)として選択し、20keV の目安の注入エネ ルギーを選択し、かつ、10-15cm-2の目安の注入濃度を選択することを特徴とす る請求の範囲11記載の光放射ダイオードの製造方法。 13.イオン注入に続いて、10〜40分間の650 と850 ℃との間の温度の加熱処理を 施すことを特徴とする請求の範囲11又は12記載の光放射ダイオードの製造 方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL94202895.2 | 1994-10-06 | ||
NL9420289 | 1994-10-06 | ||
PCT/IB1995/000775 WO1996011503A2 (en) | 1994-10-06 | 1995-09-21 | Radiation-emitting semiconductor diode and method of manufacturing such a diode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09506478A true JPH09506478A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=19865188
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8512447A Pending JPH09506478A (ja) | 1994-10-06 | 1995-09-21 | 光放射半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法 |
JP51245296A Expired - Lifetime JP3827720B2 (ja) | 1994-10-06 | 1995-10-02 | 差分コーディング原理を用いる送信システム |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51245296A Expired - Lifetime JP3827720B2 (ja) | 1994-10-06 | 1995-10-02 | 差分コーディング原理を用いる送信システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0734617B1 (ja) |
JP (2) | JPH09506478A (ja) |
DE (2) | DE69530475T2 (ja) |
WO (1) | WO1996011531A2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11112555B2 (en) | 2019-09-30 | 2021-09-07 | Nichia Corporation | Light-emitting module with a plurality of light guide plates and a gap therein |
US11561338B2 (en) | 2019-09-30 | 2023-01-24 | Nichia Corporation | Light-emitting module |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MX2011000369A (es) * | 2008-07-11 | 2011-07-29 | Ten Forschung Ev Fraunhofer | Codificador y decodificador de audio para codificar marcos de señales de audio muestreadas. |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4330689A (en) * | 1980-01-28 | 1982-05-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multirate digital voice communication processor |
DE3276651D1 (en) * | 1982-11-26 | 1987-07-30 | Ibm | Speech signal coding method and apparatus |
IT1232084B (it) * | 1989-05-03 | 1992-01-23 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Sistema di codifica per segnali audio a banda allargata |
US5206884A (en) * | 1990-10-25 | 1993-04-27 | Comsat | Transform domain quantization technique for adaptive predictive coding |
ZA921988B (en) * | 1991-03-29 | 1993-02-24 | Sony Corp | High efficiency digital data encoding and decoding apparatus |
US5684920A (en) * | 1994-03-17 | 1997-11-04 | Nippon Telegraph And Telephone | Acoustic signal transform coding method and decoding method having a high efficiency envelope flattening method therein |
-
1995
- 1995-09-21 JP JP8512447A patent/JPH09506478A/ja active Pending
- 1995-09-22 DE DE69530475T patent/DE69530475T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-02 EP EP95931383A patent/EP0734617B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-02 DE DE69534799T patent/DE69534799T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-02 WO PCT/IB1995/000824 patent/WO1996011531A2/en active IP Right Grant
- 1995-10-02 JP JP51245296A patent/JP3827720B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11112555B2 (en) | 2019-09-30 | 2021-09-07 | Nichia Corporation | Light-emitting module with a plurality of light guide plates and a gap therein |
US11561338B2 (en) | 2019-09-30 | 2023-01-24 | Nichia Corporation | Light-emitting module |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69534799D1 (de) | 2006-04-27 |
WO1996011531A2 (en) | 1996-04-18 |
DE69534799T2 (de) | 2006-10-19 |
WO1996011531A3 (en) | 1996-07-25 |
JPH09507631A (ja) | 1997-07-29 |
DE69530475T2 (de) | 2004-03-18 |
DE69530475D1 (de) | 2003-05-28 |
JP3827720B2 (ja) | 2006-09-27 |
EP0734617B1 (en) | 2006-02-22 |
EP0734617A1 (en) | 1996-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6593595B2 (en) | Semiconductor light-emitting device and method for producing same | |
EP0458409B1 (en) | Radiation-emitting semiconductor device and method of manufacturing same | |
US20030042501A1 (en) | Formation of insulating aluminum oxide in semiconductor substrates | |
US5677922A (en) | Semiconductor laser with crystalline window layer | |
US5703894A (en) | Radiation-emitting semiconductor diode and method of manufacturing such a diode | |
JPH08236444A (ja) | As含有 III−V族へテロ構造の製造方法 | |
US5048040A (en) | Multiple wavelength p-n junction semiconductor laser with separated waveguides | |
JPH10200190A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
US4716125A (en) | Method of producing semiconductor laser | |
EP0293000B1 (en) | Light emitting device | |
JPH08222804A (ja) | 埋込ヘテロ構造半導体ダイオードレーザの製造方法 | |
JP2002204034A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
US5071786A (en) | Method of making multiple wavelength p-n junction semiconductor laser with separated waveguides | |
JPH09506478A (ja) | 光放射半導体ダイオード及びこのようなダイオードの製造方法 | |
Major Jr et al. | High‐power disorder‐defined coupled stripe Al y Ga1− y As‐GaAs‐In x Ga1− x As quantum well heterostructure lasers | |
JPH0846283A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
US6229836B1 (en) | Semiconductor laser and a method of manufacturing therefor | |
EP1233492B1 (en) | Compound semiconductor laser manufacturing method | |
JPH07307528A (ja) | 青色半導体発光素子の作製方法 | |
US20040165632A1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP3355016B2 (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
JP5673600B2 (ja) | 半導体光装置の製造方法 | |
TW439335B (en) | A semiconductor laser and the fabrication method thereof | |
JPH08316574A (ja) | 半導体装置および半導体発光素子 | |
JPH07162083A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |