(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層とを有し、
該第２導電型のクラッド層に形成された溝によってリッジが形成され、
上記溝内に上記リッジに接して第１導電型の電流狭窄層が形成され、
該電流狭窄層にエッチング除去部が形成され、
該電流狭窄層のエッチング除去部に、上記活性層を横切る深さのイオン注入による高抵抗領域が形成され、
上記高抵抗領域が、上記電流狭窄層の外側に位置し、上記活性層を横切って形成されてなることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
上記基板が、｛１００｝結晶面から傾いた基板面を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光装置、特に高速変調を行う半導体発光装置例えば半導体レーザーに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
高速変調がなされる半導体発光装置、例えば半導体レーザーにおいては、その高速化のために、寄生容量の低減化、したがって接合容量の低減化をはかって、接合面積の縮小化がなされる。
【０００３】
この種の半導体発光装置、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザーにおいて、図５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｛１００｝結晶面を基板面とするＧａＡｓ基板１上に、例えばＧａＡｓバッファ層（図示せず）がエピタキシャル成長され、続いて、第１導電型例えばｎ型のＡｌＧａＩｎＰによるクラッド層２、例えばＧａＩｎＰによる活性層３、第２導電型例えばｐ型のＡｌＧａＩｎＰによるクラッド層４、第２導電型のＩｎＧａＰによる中間層５を順次エピタキシャル成長する。そして、発光部を構成する部分上において、図５において紙面と直交する方向に伸びるストライプ状のリッジ６を残して、その両側に中間層５を横切り、クラッド層４に至る深さのエッチングによる溝７を形成し、この溝７内を埋込んですなわちリッジ６を挟んでその両側に、第１導電型の例えばｎ型のＧａＡｓによる電流狭窄層８を形成する。この電流狭窄層８の形成は、例えばリッジ６上に、ＳｉＯ2等のマスク層（図示せず）を形成し、ＧａＡｓを、選択的ＣＶＤ（化学的気相成長）法によって、マスク層によって覆われていない部分にエピタキシャル成長することによって形成する。
【０００４】
その後、マスク層の除去を行い全面的に第２導電型例えばｐ型のＧａＡｓによるキャップ層９をエピタキシャル成長し、このキャップ層９上から、活性層３を横切り下層の第１導電型のクラッド層２に至る深さに、発光部を挟んでその両側、すなわちストライプリッジ６の両側の、発光部に影響を及ぼすことのない位置にストライプ状の分割溝１０を、例えば化学的エッチングによって形成する。
【０００５】
この構成による半導体レーザーは、発光部を挟んでその両側に分割溝１０が形成されて、発光部が、その外側部と分断されていることから、この発光部に寄生する接合容量の縮小化がはかられ、これに伴って、変調速度の向上がはかられるものである。
【０００６】
この構成による半導体発光装置、例えば半導体レーザーは、図６にその概略断面図を示すように、分割溝１０の内面には、ＳｉＯ2等の絶縁層１１が、被着形成される。この絶縁層１１の形成は、まずギャップ層９の上面を含んで全面的に絶縁層１１の形成を行い、その後、フォトリソグラフィによってキャップ層９の上面の絶縁層１１を除去し、此処に一方の電極１２をオーミックに被着形成する。
【０００７】
そして、この半導体レーザーは、一般に例えばヘッダー１３にその電極１２が半田１４によって電気的、機械的、熱的に連結されるという構成が採られる。
【０００８】
ところが、上述の構成による半導体発光装置は、その分割溝１０を形成するため、電極１２に剥がれが生じやすいなど、信頼性に問題がある。また、この分割溝１０は、充分幅狭に形成しにくいことから、全体の面積が大きくなるとか、この幅広の分割溝１０の存在によって、レーザー動作部の放熱効果が低下し、高出力レーザーを長時間動作させる場合に寿命低下を来すなどの問題がある。
【０００９】
また、さらに、基板１として｛１００｝結晶面から傾いたいわゆるオフ基板を用いる場合、分割溝１０の形成において、その溝側面が左右非対称となるとか、特にその側面が急峻な側面として形成されるという現象が生じる。この場合、この分割溝１０の急峻でしかも比較的深い側面にＳｉＯ2 等の絶縁層１１を、必要充分な厚さに良好に被着することが難しくなるとか、また上述したフォトリソグラフィによってキャップ層９の上面の絶縁層１１を選択的に除去する場合においてそのフォトレジストの塗布、およびパターン露光において溝側面を確実に覆うように形成することが阻害されて、分割溝１０の側面に対するフォトレジストの形成が不完全となって此処における絶縁層１１の形成が不完全となり、図６で説明したヘッダー１３への半田づけに際し、分割溝１０内への半田の盛り上がりによって絶縁層１１の不完全部分を通じて接合を短絡させるとか、リークの発生を生じるなどの信頼性の低下、不良品の発生を来す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した高速変調や、例えばレーザプリンター等の立ち上がりが急峻であることが要求される半導体発光装置、例えば半導体レーザーにおいて、寄生容量特に接合容量の低減化ををはかり、しかも信頼性が高く、製造が容易で、歩留りの向上をはかることができるようにした半導体発光装置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、基板上に少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層とを有し、第２導電型のクラッド層にリッジが形成され、
このリッジを形成する溝に、リッジに接して第１導電型の電流狭窄層が形成され、この溝内において、上記電流狭窄層の外側に位置して、その発光部となる部分を１５μｍ〜１５０μｍ残してその両側に、活性層を横切ってイオン注入高抵抗領域が形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
上述の本発明構成によれば、イオン注入による高抵抗領域の形成によって半導体発光動作に関連する接合の分断を行って発光に係わる接合面積の縮小化、すなわち寄生容量の低減化をはかるものである。したがって、この構成によれば、寄生容量の低減化によって、立ち上がりが急峻で、高速変調が可能な半導体発光装置を構成できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による半導体発光装置の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による半導体発光装置、例えば半導体レーザーの説明に供する概略断面図を示す。この例においては、いわゆるＤＨ（ダブルヘテロ接合）型の半導体レーザーに適用した場合である。
【００１４】
この半導体レーザーは、図５で説明したと同様に、第１導電型例えばｎ型の、｛１００｝結晶面を基板面とするもしくはこの｛１００｝結晶面から傾いたいわゆるオフ基板によるＧａＡｓ基板１上に、例えばＧａＡｓバッファ層（図示せず）がエピタキシャル成長され、続いて、第１導電型例えばｎ型のＡｌＧａＩｎＰによるクラッド層２、例えばＧａＩｎＰによる活性層３、第２導電型例えばｐ型のＡｌＧａＩｎＰによるクラッド層４、それぞれ第２導電型のＩｎＧａＰによる中間層５、ＧａＡｓより成るキャップ層１９が順次エピタキシャル成長される。そして、発光部を構成する部分上において、図１において紙面と直交する方向に延びるストライプ状のリッジ６を残して、その両側に中間層５を横切り、クラッド層４に至る深さのエッチングによる溝７を形成し、この溝７内を埋込んですなわちリッジ６を挟んでその両側に、第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓによる電流狭窄層８を形成する。この電流狭窄層８の形成は、例えばリッジ６上に、ＳｉＯ2等のマスク層（図示せず）を形成し、ＧａＡｓを、選択的ＣＶＤ（化学的気相成長）法によって、マスク層によって覆われていない部分にエピタキシャル成長することによって形成する。
【００１５】
その後、活性層３を横切り下層の第１導電型のクラッド層２に至る深さに、発光部を挟んでその両側、すなわちストライプリッジ６の両側に、発光部となる部分を幅Ｗ＝１５μｍ〜１５０μｍ残してその両側に、活性層３を横切ってイオン例えばＨ+をイオン注入して高抵抗領域２１を形成する。
【００１６】
そして、キャップ層９上に、電流狭窄層８、高抵抗領域２１上に跨がって電極１２の形成を行う。
【００１７】
高抵抗領域２１の形成は、図２にその概略断面図を示すように、ストライプ状リッジ６の中心軸上に、上述した幅Ｗに対応する幅Ｗ0のイオン注入マスク２０を被着形成し、Ｈ+等のイオン注入を、活性層３およびこれの上に形成された半導体層の厚さ対応して、所要のエネルギー例えば２００ｋｅＶ以上をもってイオン注入することによって形成することができる。
【００１８】
本発明は、上述した半導体発光装置にあって、イオン注入エネルギーを２００ｋｅＶ未満によって行う必要がある場合で、しかもこのエネルギーによっては、活性層３を横切る深さに高抵抗領域２１の形成を行うことができない場合において、図４にその概略断面図を示すように、まず高抵抗領域２１を形成すべき部分の例えば電流狭窄層８を、マスク２２を用いてエッチング除去して、この除去部において２００ｋｅＶ未満のエネルギーによるイオン注入を行って、図３に示す高抵抗領域２１の形成を行う。
【００１９】
上述の本発明構成によれば、イオン注入による高抵抗領域の形成によって半導体発光動作に関連する接合の分断を行って発光に係わる接合面積の縮小化、すなわち寄生容量の低減化をはかるものである。したがって、この構成によれば、寄生容量の低減化によって、立ち上がりが急峻で、高速変調が可能な半導体発光装置を構成できるものである。
【００２０】
そして、本発明構成においては、分断溝を形成するものでないことから、オフ基板を使用した場合においてもなんら問題が生じることがない。
【００２１】
しかも本発明構成においては、その接合の分断をイオン注入による高抵抗領域によって構成するものであることから、この高抵抗領域の幅は充分小に形成できることから、半導体発光装置における実質的占有面積を小とすることができる。
【００２２】
また、分割溝による分断でなく、電気的に高抵抗の領域による分断であることから、発光部とその周囲とは熱的に連結された状態にあることから、充分な放熱効果を奏することができて、これによって高出力化、連続使用、高寿命化をはかることができる。
【００２３】
また、上述した分割溝を形成する場合における、電極の剥離、ヘッダー等へのマウントにおける半田の盛り上がりを回避できるので、この半田の盛り上がりによる前述した短絡、リークの問題を回避できるなど、信頼性の高い目的とする、すなわち変調速度の高い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。
【００２４】
尚、上述した例では、第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型とした場合であるが、いうまでもなく第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型とすることもできる。また、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体よる場合に限られるものではなく、ＡｌＧａＡｓ系等各種半導体による半導体発光装置に適用することができる。
【００２５】
また、上述の例では、活性層３がクラッド層２および４によって挟み込まれたＤＨ構造とした場合であるが、活性層３とクラッド層２および４との間にガイド層が介在するいわゆるＳＣＨ(Separate Confinement Heterostructure)構造による構成をはじめとし、また、電流狭窄層１０を光吸収層とするとか、その双方の動作をなす層によって構成することもできるなど、種々の構成による半導体レーザー、発光ダイオード等に適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように、本発明構成によれば、発光動作部を他部と分断したことによって接合容量による寄生容量の低減化をはかることができて、立ち上がりが急峻で、高速変調が可能な半導体発光装置を構成できる。
【００２７】
そして、その接合の分断をイオン注入による高抵抗領域によって構成するものであることから、分断部の幅は充分小にすることができ、実質的占有面積を小とすることができる。
【００２８】
また、上述したように、溝による分断でなく、電気的に高抵抗の領域による分断であることから、発光部とその周囲とは熱的に連結された状態にあることから、充分な放熱効果を奏することができて、これによって高出力化、連続使用、高寿命かをはかることができる。
【００２９】
また、表面の平坦化がはかられ、電極を平坦な面に広面積に形成できることから、剥離等が回避され、信頼性の高い半導体発光装置を構成できる。
【００３０】
さらに、従来におけるような分割溝の形成を回避したことから、ヘッダー等へのマウントにおける半田の盛り上がりが分割溝内で生じることによる不都合が回避される。そして、本発明によれば、基板面が｛１００｝結晶面から傾いたいわゆるオフ基板を用いる場合においてもなんら不都合が生じることがない。
【００３１】
また、分断溝を形成する場合の、煩雑なエッチング作業や、分断溝内への絶縁層の形成など煩雑で、信頼性に問題の生じる作業が回避されることから、量産的に、信頼性の高いすなわち高い歩留りをもって容易に、半導体発光装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の説明に供する半導体発光装置の一例の概略断面図である。
【図２】  図１の半導体発光装置の製造方法の説明に供する概略断面図である。
【図３】  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４】  図３の本発明による半導体発光装置の製造方法の説明に供する概略断面図である。
【図５】  従来の半導体発光装置の概略断面図である。
【図６】  従来の半導体発光装置をヘッダー上にマウントした状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  基板、２  第１導電型のクラッド層、３  活性層、４  第２導電型のクラッド層、５  中間層、６  リッジ、７  溝、８  電流狭窄層、９  キャップ層、１０  分割溝、２１  イオン注入高抵抗領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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