(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられたｎ型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上に設けられたｎ型の第２クラッド層と、
前記第２クラッド層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられたｐ型の第３クラッド層と、
前記第３クラッド層の上に設けられた表面電極と、
前記半導体基板の下に設けられた裏面電極と、
前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との間に設けられたｐ型の拡散抑制層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上に設けられた前記第１導電型の第２クラッド層と、
前記第２クラッド層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられた第２導電型の第３クラッド層と、
前記第３クラッド層の上に設けられた表面電極と、
前記半導体基板の下に設けられ、前記表面電極よりも広範囲に設けられた裏面電極と、
前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との間に設けられ前記第２導電型の拡散抑制層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記裏面電極は前記表面電極よりも広範囲に設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第３クラッド層は前記半導体基板よりも幅が狭いことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記裏面電極は、前記半導体基板の裏面全体に設けられることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体基板、前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、前記第３クラッド層および前記拡散抑制層はＩｎＰから形成され、
前記活性層はＩｎＧａＡｓＰまたはＡｌＧａＩｎＡｓから形成されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板、前記第１クラッド層、前記第２クラッド層および前記第３クラッド層はＩｎＰから形成され、
前記活性層はＩｎＧａＡｓＰまたはＡｌＧａＩｎＡｓから形成され、
前記拡散抑制層はＧａまたはＡｌを含むことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体基板、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層のキャリア濃度は１×１０１７ｃｍ−３以上、１×１０１９ｃｍ−３以下であり、
前記拡散抑制層のキャリア濃度は１０１７ｃｍ−３以上、１×１０１９ｃｍ−３以下であり、
前記拡散抑制層の膜厚は２ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には半導体レーザが開示されている。この半導体レーザは、ｐ型クラッド層と、ｎ型クラッド層と、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層との間に設けられた活性層とを備える。活性層とｐ型クラッド層との間にはｉ型半導体から成る第１光閉じ込め層が設けられる。活性層とｎ型クラッド層との間にはｉ型半導体から成る第２光閉じ込め層が設けられる。第１光閉じ込め層とｐ型クラッド層との間には、ｐ型クラッド層からの不純物が活性層へ拡散することを抑制する拡散抑制層が設けられる。【０００３】
拡散抑制層はｎ型不純物を含む。このため、ｐ型クラッド層からの不純物Ｚｎの拡散が活性層まで及ばない。従って、ｐ型クラッド層からの不純物Ｚｎの拡散に起因する吸収損失が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２００６−２５３２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体レーザでは、電極中に不純物が混入した場合、電流注入によって不純物が拡散することがある。この不純物が活性層近傍で結晶欠陥を形成すると、半導体レーザの発光特性が悪化するおそれがある。また、半導体レーザの裏面電極は半導体レーザの全面に形成されることがある。この場合、電極中の不純物による拡散の影響が特に大きくなるおそれがある。【０００６】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光特性の低下を抑制できる半導体装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の第１の発明に係る半導体装置は、半導体基板と、該半導体基板の上に設けられたｎ型の第１クラッド層と、該第１クラッド層の上に設けられたｎ型の第２クラッド層と、該第２クラッド層の上に設けられた活性層と、該活性層の上に設けられたｐ型の第３クラッド層と、該第３クラッド層の上に設けられた表面電極と、該半導体基板の下に設けられた裏面電極と、該第１クラッド層と該第２クラッド層との間に設けられたｐ型の拡散抑制層と、を備える。【０００８】
本願の第２発明に係る半導体装置は、半導体基板と、該半導体基板の上に設けられた第１導電型の第１クラッド層と、該第１クラッド層の上に設けられた該第１導電型の第２クラッド層と、該第２クラッド層の上に設けられた活性層と、該活性層の上に設けられた第２導電型の第３クラッド層と、該第３クラッド層の上に設けられた表面電極と、該半導体基板の下に設けられ、該表面電極よりも広範囲に設けられた裏面電極と、該第１クラッド層と該第２クラッド層との間に設けられ該第２導電型の拡散抑制層と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本願の第１、第２の発明に係る半導体装置では、クラッド層にクラッド層とは導電型の異なる拡散抑制層が設けられる。このため、不純物をクラッド層と活性層とのｐｎ界面でトラップできる。従って、不純物が活性層に到達することを抑制でき、発光特性の低下を抑制できる。
本願の第３の発明に係る半導体装置では、クラッド層にクラッド層とは導電型が異なる回折格子層が設けられる。このため、不純物をクラッド層と回折格子層とのｐｎ界面でトラップできる。従って、不純物が活性層に到達することを抑制でき、発光特性の低下を抑制できる。
本願の第４の発明に係る半導体装置では、活性層の側面に、活性層と同じ導電型の埋め込み層が形成される。これにより、活性層の内部にｐｎ界面が形成されず、活性層内部への不純物の蓄積を抑制できる。従って、発光特性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。
【図２】実施の形態１の変形例に係る半導体装置の断面図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。
【図４】図３の拡大図である。
【図５】実施の形態３に係る半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の断面図である。半導体装置１００は、半導体レーザ等の光半導体装置である。半導体装置１００は例えば光通信用途に用いられる。半導体装置１００は半導体基板１０を備える。半導体基板１０の上にはｎ型の第１クラッド層１２が設けられる。第１クラッド層１２の上には、ｎ型の第２クラッド層１４が設けられる。第１クラッド層１２と第２クラッド層１４との間にはｐ型の拡散抑制層４０が設けられる。
【００１５】
第２クラッド層１４は上側の幅が下側と比べて狭い。つまり第２クラッド層１４はメサ部を有する。第２クラッド層１４のメサ部の上にはアンドープの活性層２０が設けられる。活性層２０の上には、ｐ型の第３クラッド層３０が設けられる。第２クラッド層１４のメサ部、活性層２０および第３クラッド層３０は、積層体メサ１１を形成する。第２クラッド層１４のメサ部、活性層２０および第３クラッド層３０は、導波方向に垂直な方向の断面視で、半導体基板１０、第１クラッド層１２または拡散抑制層４０よりも幅が狭い。第２クラッド層１４のメサ部、活性層２０および第３クラッド層３０の側面は埋め込み層５０に埋め込まれる。
【００１６】
第３クラッド層３０および埋め込み層５０の上にはｐ型の第４クラッド層３２が設けられる。第４クラッド層３２の上にはｐ型のコンタクト層３４が設けられる。
【００１７】
第１クラッド層１２、拡散抑制層４０、第２クラッド層１４、埋め込み層５０、第４クラッド層３２およびコンタクト層３４は、半導体基板１０まで彫り込まれている。これにより、半導体基板１０の上にはメサ型のレーザ部が形成される。レーザ部の上面の一部および側面は絶縁膜６０に覆われる。絶縁膜６０にはコンタクト層３４の上に開口が形成される。
【００１８】
コンタクト層３４の上には表面電極８０が設けられる。表面電極８０は絶縁膜６０の側面の一部と上面を覆う。表面電極８０は絶縁膜６０の開口においてコンタクト層３４と接触する。
【００１９】
半導体基板１０の下には裏面電極７０が設けられる。裏面電極７０は、半導体基板１０の裏面全体に設けられる。
【００２０】
次に、半導体装置１００の製造方法を説明する。ここでは、ｎ型のＩｎＰ基板上にＡｌＧａＩｎＡｓ活性層を有する半導体レーザの例を示す。以下に示される材質、膜厚、濃度、幅、高さ等は一例である。
【００２１】
半導体基板１０はｎ型のＩｎＰ基板である。まず、半導体基板１０の１００面の上に、第１クラッド層１２、拡散抑制層４０、第２クラッド層１４、活性層２０および第３クラッド層３０をこの順で成長させる。成長にはＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いる。
【００２２】
第１クラッド層１２はｎ型のＩｎＰから形成される。第１クラッド層１２の膜厚は０．５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。拡散抑制層４０は、ｐ型のＩｎＰから形成される。拡散抑制層４０の膜厚は０．０５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。第２クラッド層１４はｎ型のＩｎＰから形成される。第２クラッド層１４の膜厚は１．５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。活性層２０はアンドープのＡｌＧａＩｎＡｓから形成される。活性層２０の膜厚は０．３μｍである。第３クラッド層３０はｐ型のＩｎＰから形成される。第３クラッド層３０の膜厚は０．３μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。
【００２３】
次に、第３クラッド層３０の上に、＜０１１＞方向に延びるストライプ状のＳｉＯ２マスクを形成する。ＳｉＯ２マスクの幅は１．５μｍである。ＳｉＯ２マスクはフォトリソグラフィ技術によって形成する。次に、ＳｉＯ２マスクを用いてドライエッチングを行うことで、ストライプ状の積層体メサ１１を形成する。積層体メサ１１の高さは２．０μｍである。
【００２４】
その後、積層体メサ１１の両脇に、第１埋め込み層、第２埋め込み層、第３埋め込み層をＭＯＣＶＤ法によって順に成長させる。第１埋め込み層はｐ型のＩｎＰから形成される。第１埋め込み層の膜厚は０．５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。第２埋め込み層はｎ型のＩｎＰから形成される。第２埋め込み層の膜厚は１．２μｍであり、ドーピング濃度は５．０×１０１８ｃｍ−３である。第３埋め込み層はｐ型のＩｎＰから形成される。第３埋め込み層の膜厚は０．３μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。第１埋め込み層、第２埋め込み層、第３埋め込み層は埋め込み層５０を形成する。埋め込み層５０はｐｎｐ構造になっており、電流ブロック層として作用する。
【００２５】
次に、フッ酸によりＳｉＯ２マスクを除去する。その後、第３クラッド層３０と埋め込み層５０の上に、第４クラッド層３２、コンタクト層３４をこの順でＭＯＣＶＤ法によって成長させる。第４クラッド層３２はｐ型のＩｎＰから形成される。第４クラッド層３２の膜厚は２．０μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。コンタクト層３４はｐ型のＩｎＰから形成される。コンタクト層３４の膜厚は０．３μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１９ｃｍ−３である。
【００２６】
その後、活性層ストライプを含む領域にストライプ状のＳｉＯ２マスクを形成する。つまり、ＳｉＯ２マスクは積層体メサ１１と平面視で重なる位置に設けられる。ＳｉＯ２マスクの幅は５μｍである。ＳｉＯ２マスクはフォトリソグラフィによって形成される。次に、ＳｉＯ２マスクを用いて、ＨＢｒによりエピ構造を半導体基板１０までエッチングする。これにより、エピ構造のうちＳｉＯ２マスクに覆われていない部分は除去される。以上から、メサ型のレーザ部が形成される。
【００２７】
次に、メサ型のレーザ部の全面に絶縁膜６０を形成する。絶縁膜６０は例えばＳｉＯ２から形成される。次に、絶縁膜６０のうち活性層ストライプを含む幅３μｍの部分をドライエッチングにより開口させる。つまり、絶縁膜６０のうち積層体メサ１１の直上の部分に開口が形成される。
【００２８】
次に、コンタクト層３４および絶縁膜６０の上に、表面電極８０を蒸着形成する。表面電極８０はＡｕから形成される。また、半導体基板１０の裏面に裏面電極７０を蒸着形成する。裏面電極７０は例えばＡｕである。以上から、半導体装置１００の構造が完成する。
【００２９】
一般に光半導体装置は、活性層に電流が注入されることで、活性層のバンドギャップエネルギーに対応した波長の光を生成する。光半導体装置の構造としては、活性層の上下をｐ型とｎ型のクラッド層で挟み、両クラッド層にオーミック電極を形成した構造がとられることが多い。
【００３０】
半導体レーザにおいて、電極中に意図しない不純物が混入することがある。このとき、電流注入によって拡散した不純物が、活性層近傍で結晶欠陥を形成する場合がある。この場合、半導体レーザの発光特性が悪化するおそれがある。
【００３１】
これに対し、Ａｕ電極と半導体層との間にバリアメタルを形成することで対策されることがある。バリアメタルはＰｔまたはＷなどから形成される。しかしながら、バリアメタルにより抵抗が増加するおそれがある。また、バリアメタル自体に不純物が混入した場合に、従来と同様に通電によって不純物が活性層近傍まで拡散するおそれがある。
【００３２】
また、表面電極は高速動作のために電極面積が小さくなるように加工されることが多い。これに対し、裏面電極は一般に半導体基板の裏面全体に形成されることが多い。このため、裏面電極中の不純物による影響が特に大きいことが考えられる。
【００３３】
本実施の形態の比較例として、半導体基板と活性層との間に設けられるｎ型クラッド層の中にｐ型拡散抑制層のない構造を考える。この構造では、面積の大きな裏面電極に含まれるイオン化不純物が電子電流によって拡散し、活性層近傍のｐｎ界面に蓄積するおそれがある。さらに通電を続けると、ｐｎ界面に蓄積した不純物の周辺の空間電荷領域では、再結合電流が増加する。このため、発光領域では少数キャリア寿命が減少し、半導体レーザの発光効率が低下するおそれがある。
【００３４】
これに対し本実施の形態では、第１クラッド層１２と第２クラッド層１４との間にｐ型の拡散抑制層４０が存在する。これにより、ｎ型のクラッド層とｐ型の拡散抑制層４０とが形成するｐｎ界面でイオン化不純物をトラップできる。このため、不純物が活性層２０まで到達することを抑制できる。従って、不純物の活性層２０近傍への蓄積を抑制できる。また、一般にＩｎＰクラッド層中にイオン化不純物が存在しても、活性層の発光には影響がない。従って、発光効率の低下を抑制できる。
【００３５】
本実施の形態では埋込型レーザの例を示した。これに限らず、リッジ型レーザなど他の構造でも同様の効果が見込める。また、本実施の形態を埋込型レーザに適用する場合は、ｐ型の拡散抑制層４０が積層体メサ１１にあっても同様の効果が見込める。
【００３６】
本実施の形態では、裏面電極７０は半導体基板１０の裏面全体に設けられる。これに限らず、裏面電極７０は表面電極８０よりも広範囲に設けられれば良い。また、裏面電極７０と半導体基板１０との接触面積は、表面電極８０とコンタクト層３４との接触面積より大きいものとしても良い。
【００３７】
また、各層の導電型は本実施の形態に示したものに限らない。つまり、第１クラッド層１２と第２クラッド層１４はｎ型とｐ型の一方である第１導電型であり、拡散抑制層４０と第３クラッド層３０は、ｎ型とｐ型の他方である第２導電型であれば良い。
【００３８】
また、活性層２０はＡｌＧａＩｎＡｓに限らず、ＩｎＧａＡｓＰから形成されても良い。
【００３９】
また、拡散抑制層４０をＡｌＩｎＡｓなど価電子帯の障壁の大きい材料で形成しても良い。これにより、不純物のトラップ効果をより改善することができる。また、拡散抑制層４０はＧａまたはＡｌを含むものとしても良い。
【００４０】
また、半導体基板１０、第１クラッド層１２、第２クラッド層１４および拡散抑制層４０のキャリア濃度は１×１０１７ｃｍ−３以上、１×１０１９ｃｍ−３以下であっても良い。この範囲であれば、ＩｎＰ系へのｐ、ｎドーピング濃度が制御可能である。
【００４１】
また、拡散抑制層４０の膜厚は１００ｎｍ以下であることが好ましい。ＩｎＰ系へのｐ、ｎドーピング濃度が１×１０１７ｃｍ−３の場合に空乏層の厚さが約１００ｎｍとなるためである。また、拡散抑制層４０の膜厚は２ｎｍ以上であることが好ましい。この範囲であれば、一般に膜厚を制御可能である。
【００４２】
また、拡散抑制層４０に代えて酸素を含む層が設けられても良い。この場合、電極からの不純物は、酸素と結合して留まる。このため不純物が活性層２０に到達することを抑制できる。
【００４３】
また、本実施の形態では活性層２０の下のクラッド層に拡散抑制層４０が設けられた。これに限らず、拡散抑制層４０は活性層２０の上のクラッド層に設けられても良い。この場合、拡散抑制層４０はｎ型となる。これにより、ｐ型のクラッド層とｎ型の拡散抑制層４０とが形成するｐｎ界面でイオン化不純物をトラップできる。従って、表面電極８０からの不純物が活性層２０に到達することを抑制できる。
【００４４】
図２は、実施の形態１の変形例に係る半導体装置２００の断面図である。半導体装置２００において、第３クラッド層３０と埋め込み層５０の上にはｐ型の第４クラッド層２３２が設けられる。第４クラッド層２３２の上にはｎ型の拡散抑制層２４２が設けられる。拡散抑制層２４２の上には、ｐ型の第５クラッド層２３３が設けられる。他の構成は半導体装置１００と同様である。
【００４５】
このように、活性層２０の上下に拡散抑制層４０、２４２が設けられても良い。これにより、表面電極８０と裏面電極７０からの不純物の拡散を拡散抑制層４０、２４２でトラップできる。
【００４６】
これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る半導体装置については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４７】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る半導体装置３００の断面図である。図４は、図３の拡大図である。図３、４は半導体装置３００の導波方向に垂直な断面の一例を示している。半導体装置３００は、拡散抑制層４０に代えて回折格子層３４０が設けられる点が実施の形態１と異なる。
【００４８】
半導体装置３００において、半導体基板１０の上にはｎ型の第１クラッド層３１２が設けられる。第１クラッド層３１２は上側の幅が下側と比べて狭い。つまり第１クラッド層３１２はメサ部を有する。第１クラッド層３１２のメサ部の上にはｐ型の回折格子層３４０が設けられる。回折格子層３４０の上にはｎ型の第２クラッド層３１６が設けられる。  
【００４９】
第２クラッド層３１６の上にはアンドープの活性層２０が設けられる。活性層２０の上には、ｐ型の第３クラッド層３０が設けられる。第１クラッド層３１２のメサ部、回折格子層３４０、第２クラッド層３１６、活性層２０および第３クラッド層３０は、積層体メサ１１を形成する。第１クラッド層３１２のメサ部、回折格子層３４０、第２クラッド層３１６、活性層２０および第３クラッド層３０は、断面視で半導体基板１０よりも幅が狭い。第１クラッド層３１２のメサ部、回折格子層３４０、第２クラッド層３１６、活性層２０および第３クラッド層３０の側面は、埋め込み層５０に埋め込まれる。他の構成は半導体装置１００と同様である。
【００５０】
次に、半導体装置３００の製造方法を説明する。ここでは、ｎ型のＩｎＰ基板上にＡｌＧａＩｎＡｓ活性層を有するＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザの例を示す。まず、半導体基板１０の１００面上に、第１クラッド層３１２、回折格子層３４０、第２クラッド層３１６を形成する。これらの層は例えばＭＯＣＶＤにより形成される。
【００５１】
第１クラッド層３１２はｎ型のＩｎＰから形成される。第１クラッド層３１２の膜厚は０．５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。回折格子層３４０はｐ型のＩｎＧａＡｓＰから形成される。回折格子層３４０の膜厚は０．０５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。第２クラッド層３１６はｎ型のＩｎＰから形成される。第２クラッド層３１６の膜厚は０．０５μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。
【００５２】
次いで、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、第２クラッド層３１６の全面にＳｉＯ２マスクを形成する。次に、ＳｉＯ２マスクに一定のピッチで複数の開口を形成する。開口はフォトリソグラフィ技術により形成される。開口は、＜０１１＞方向に０．２４μｍピッチで形成される。また、開口の長さは０．１２μｍであり、幅は１０μｍである。
【００５３】
次に、ドライエッチングによりＳｉＯ２マスク下のエピ層に回折格子を形成する。次に、フッ酸によりＳｉＯ２を除去する。次に、露出した回折格子をｎ型のＩｎＰ層で埋め込む。埋め込みはＭＯＣＶＤ法により行われる。ｎ型のＩｎＰ層の膜厚は０．２μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。
【００５４】
連続して、活性層２０および第３クラッド層３０をこの順で成長させる。活性層２０はアンドープのＡｌＧａＩｎＡｓから形成される。活性層２０の膜厚は０．３μｍである。第３クラッド層３０はｐ型のＩｎＰから形成される。第３クラッド層３０の膜厚は０．３μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。
【００５５】
以上の製造方法で、導波方向にｐ型とｎ型の周期構造をもった回折格子を形成できる。回折格子のｐ型の層は回折格子層３４０であり、ｎ型の層は回折格子層３４０の間を充填するＩｎＰ層である。その後の製造方法は実施の形態１と同様である。
【００５６】
本実施の形態では、ｎ型クラッド層内にｐ型の回折格子層３４０が設けられる。これにより、裏面電極７０と活性層２０との間に、周期的にｐｎ界面が形成される。このため、裏面電極７０からのイオン化不純物を回折格子層３４０のｐｎ界面でトラップできる。従って、不純物が活性層２０に到達することを抑制できる。このような作用により、不純物の活性層２０近傍への蓄積を抑制でき、半導体装置３００の発光効率の低下を抑制できる。
【００５７】
また、本実施の形態の回折格子層３４０は、回折格子としての機能と不純物のトラップの機能の両方を有する。このため、効率的に発光効率の低下を抑制できる。
【００５８】
また、本実施の形態では回折格子層３４０は活性層２０の下のクラッド層に設けられる。これに限らず、回折格子層３４０は活性層２０の上のクラッド層に設けられても良い。この場合、表面電極８０からのイオン化不純物を回折格子層３４０のｐｎ界面でトラップできる。従って、半導体装置３００の発光効率の低下を抑制できる。このように、回折格子層３４０は活性層２０の下部のクラッド層または活性層２０の上部のクラッド層の一方に設けられれば良い。また、回折格子層３４０は、回折格子層３４０が設けられたクラッド層と導電型が異なれば良い。
【００５９】
また、各層の導電型は本実施の形態に示したものに限らない。つまり、第１クラッド層３１２と第２クラッド層３１６はｎ型とｐ型の一方である第１導電型であり、回折格子層３４０と第３クラッド層３０は、ｎ型とｐ型の他方である第２導電型であれば良い。
【００６０】
また、活性層２０はＩｎＧａＡｓＰから形成されても良い。また、回折格子層３４０はＧａまたはＡｌを含むものとしても良い。伝導体または価電子帯の障壁が大きいほど、不純物のトラップ効果を大きくすることができる。このため、回折格子層３４０の材料として、ＩｎＰに格子整合し、かつ、障壁を形成しやすいＧａまたはＡｌを選択することで、効率よく不純物をトラップできる。
【００６１】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る半導体装置４００の断面図である。本実施の形態は、活性層４２０がドーピングされていることが特徴である。
【００６２】
半導体装置４００において、半導体基板１０の上にはｎ型の第１クラッド層１２が設けられる。第１クラッド層１２は上側の幅が下側と比べて狭い。つまり第１クラッド層１２はメサ部を有する。第１クラッド層１２のメサ部の上にはｐ型の活性層４２０が設けられる。活性層４２０の上には、ｐ型の第３クラッド層３０が設けられる。第１クラッド層１２のメサ部、活性層４２０および第３クラッド層３０は、積層体メサ１１を形成する。第１クラッド層１２のメサ部、活性層４２０および第３クラッド層３０は、断面視で半導体基板１０よりも幅が狭い。他の構造は実施の形態１と同様である。
【００６３】
次に、埋め込み層５０の構造を説明する。ｐ型の第１埋め込み層４５２は、積層体メサ１１の側面と、第１クラッド層１２の上面に沿って設けられる。第１クラッド層１２のメサ部、活性層４２０および第３クラッド層３０の側面は第１埋め込み層４５２で覆われる。このため、ｐ型の活性層４２０の側面には、活性層４２０と同じ導電型の第１埋め込み層４５２が設けられる。
【００６４】
ｎ型の第２埋め込み層４５４は第１埋め込み層４５２の上に設けられる。第２埋め込み層４５４は積層体メサ１１の上面と同じ高さまで設けられる。ｐ型の第３埋め込み層４５６は、第２埋め込み層４５４の上に設けられる。第１埋め込み層４５２、第２埋め込み層４５４、第３埋め込み層４５６は埋め込み層５０を形成する。なお、埋め込み層５０の構造は実施の形態１、２においても同様である。
【００６５】
次に、半導体装置４００の製造方法を説明する。ここでは、ｎ型のＩｎＰ基板上にＡｌＧａＩｎＡｓ活性層を有する半導体レーザの例を示す。まず、半導体基板１０の１００面に、第１クラッド層１２、活性層４２０および第３クラッド層３０をこの順で成長させる。第１クラッド層１２はｎ型のＩｎＰから形成される。第１クラッド層１２の膜厚は１．０μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。活性層４２０はｐ型のＡｌＧａＩｎＡｓから形成される。活性層４２０の膜厚は０．３μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。第３クラッド層３０はｐ型のＩｎＰから形成される。第３クラッド層３０の膜厚は０．３μｍであり、ドーピング濃度は１．０×１０１８ｃｍ−３である。後の製造方法は実施の形態１と同様である。
【００６６】
本実施の形態では、活性層４２０をドーピングし、活性層４２０と第１埋め込み層４５２の導電型を同一にしている。このとき、活性層４２０の内部にｐｎ界面が形成されない。これにより、不純物の活性層４２０内部への蓄積を抑制できる。従って、半導体装置４００の発光効率の低下を抑制できる。
【００６７】
本実施の形態の変形例として、各層の導電型は本実施の形態に示したものに限らない。本実施の形態では、活性層４２０と第１埋め込み層４５２がｐ型である例を示したが、両者がｎ型であっても同様の効果が見込める。つまり、第１クラッド層１２はｎ型とｐ型の一方である第１導電型であり、第３クラッド層３０はｎ型とｐ型の他方である第２導電型であれば良い。また、活性層４２０は第１導電型または第２導電型の何れかであれば良い。このとき、第１埋め込み層４５２は活性層４２０と同じ導電型である。
【００６８】
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。
【符号の説明】
【００６９】
１０  半導体基板、１１  積層体メサ、１２  第１クラッド層、１４  第２クラッド層、２０  活性層、３０  第３クラッド層、３２  第４クラッド層、３４  コンタクト層、４０  拡散抑制層、５０  埋め込み層、６０  絶縁膜、７０  裏面電極、８０  表面電極、１００、２００  半導体装置、２３２  第４クラッド層、２３３  第５クラッド層、２４２  拡散抑制層、３００  半導体装置、３１２  第１クラッド層、３１６  第２クラッド層、３４０  回折格子層、４００  半導体装置、４２０  活性層、４５２  第１埋め込み層、４５４  第２埋め込み層、４５６  第３埋め込み層
【要約】
本願の発明に係る半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の上に設けられたｎ型の第１クラッド層と、第１クラッド層の上に設けられたｎ型の第２クラッド層と、第２クラッド層の上に設けられた活性層と、活性層の上に設けられたｐ型の第３クラッド層と、第３クラッド層の上に設けられた表面電極と、半導体基板の下に設けられた裏面電極と、第１クラッド層と第２クラッド層との間に設けられたｐ型の拡散抑制層と、を備える。【図１】
0006702523.tif 000002
【図２】
0006702523.tif 000003
【図３】
0006702523.tif 000004
【図４】
0006702523.tif 000005
【図５】
0006702523.tif 000006