JP3918259B2

JP3918259B2 - Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3918259B2
Application number: JP31394397A
Authority: JP
Inventors: 照二平田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JPH11150321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光装置、特にいわゆる窓構造を有し、端面の光損傷を回避して高出力化をはかるようにした半導体レーザー、発光ダイオード等の半導体発光装置とその製造方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
半導体発光装置、例えば半導体レーザーにおいて、その光共振器の両端面すなわち光共振器の共振器長方向のレーザー光出射端面においては、界面準位、低い熱はけ、高光密度等によって、此処におけるバンドギャップＥｇが、光共振器の内部より小さくなり易い。このため、内部で発生した光が、この端面において、吸収され易くなって、端面近傍での発熱が大となり、最高発振出力が制限され、また、端面破壊が生じるなどの寿命の問題、信頼性に問題が生じる。
【０００３】
このような問題の解決をはかるように、窓構造の半導体レーザの提案が多くなされている。この窓構造を有する半導体レーザーとしては、例えば光共振器の共振器長方向の両端部に、活性層よりバンドギャップが大きい材料を配置する構成が提案されている。このような半導体レーザーを製造するには、半導体基体上に、複数の半導体レーザーを構成するための共通のクラッド層や活性層等を有する半導体層をエピタキシャル成長して後、この半導体層を有する半導体基体を、共振器長方向を横切るように所要の幅に、例えば劈開することによって切断していわゆる半導体バーを形成し、この半導体バーの切断面に、活性層に比しバンドギャップの大きいすなわち異種の半導体材料をエピタキシャル成長し、その後、この半導体バーを各半導体レーザーに関して分断して複数の半導体レーザーを製造するという方法が採られる。しかしながら、このように、個々の半導体バーに関してその両端面に異種の半導体材料をエピタキシャル成長する作業は著しく煩雑で量産性を阻むのみならず、このエピタキシャル成長に際しての加熱により、半導体層におけるドーパントの移動が問題となる。
【０００４】
また、他の窓構造としては、半導体基体上に、クラッド層や活性層を有する半導体層をエピタキシャル成長して後、少なくともその活性層を厚さ方向に横切るエッチング溝を、所要の間隔を保持して平行に配列形成し、この溝内にバンドギャップの大きい半導体材料を埋込み、その後、この半導体材料が埋め込まれた位置で半導体層を有する半導体基体を切断して、同様の半導体バーを形成し、複数の半導体レーザーを分断するという方法の提案もなされているが、この場合においては、エッチングによって形成された溝の側面は、一般に表面性に劣ることから、この面での光屈折、散乱が生じやすくＦＦＰ（遠視野像）が劣化し易く、信頼性にすぐれた半導体レーザーを、歩留り良く製造する上で問題がある。
【０００５】
また、窓構造として、その光共振器の両端部に限定的に、Ｚｎ等を拡散して活性層を構成する超格子構造を破壊し、混晶化することによって実質的に量子井戸を浅く、すなわちバンドギャップを大きくすることの提案もなされているが、この場合、Ｚｎが、活性層内で非発光中心を作り易いことから、Ｚｎの拡散量、拡散距離の制御を精密に行う必要があり、高度の技術を必要とするという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の窓構造の半導体発光装置においては、それぞれその製造および特性において多くの問題を抱えている。
本発明においては、その製造が容易で、量産性にすぐれ、信頼性が高く、長寿命化をはかることができ、例えば３０ｍＷ以上の高出力半導体レーザー、半導体発光ダイオード等の半導体発光装置とその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、格子定数が小さい半導体においては、そのバンドギャップＥｇが大きいことに着目して、窓構造部を構成する。
【０００８】
すなわち、本発明による半導体発光装置は、基体上に、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を有する半導体層を有し、光共振器の共振器長方向の両端面が劈開面によって形成された半導体発光装置において、その半導体層に、相対的に格子定数が小さい領域と、大きい領域とが選択的に作り込まれ、光共振器の共振器長方向の両端部に、その端面に臨んで、格子定数の小さい領域が形成され、光共振器の中央領域に格子定数が大きい領域が形成された構成とする。
また、格子定数が小さい領域或いは格子定数が大きい領域を、基体上に成膜された半導体層における歪み緩和領域によって形成し、基体上に選択的に成膜抑制層が形成されて、この成膜抑制層上に歪み緩和領域が形成された構成とする。
或いは、格子定数が小さい領域或いは格子定数が大きい領域を、基体上に成膜された半導体層における歪み緩和領域によって形成し、基体上の、光共振器の共振器長方向の両端部の領域或いは中央領域に、選択的に微細凹凸が形成されて、この微細凹凸の形成部上に歪み緩和領域が形成された構成とする。
【０００９】
また、本発明による半導体発光装置の製造方法は、基体上に、相対的に格子定数を異にする歪み領域と、歪み緩和領域とを選択的に形成しつつ少なくとも第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を有する半導体層を成膜する成膜工程と、光共振器の共振器長方向の両端部にその両端面に臨んで格子定数が、光共振器の中央領域における格子定数より小とされた歪み領域もしくは歪み緩和領域が配置されるように、半導体層を有する基体を劈開してこの劈開面によって光共振器の共振器長方向の両端面を形成する劈開工程を行って目的とする半導体発光装置を構成する。
【００１０】
上述の本発明による半導体発光装置においては、クラッド層や活性層を構成する半導体層自体に、その光共振器の共振器長方向の両端部に格子定数の小さい領域を作り込み、中央領域に格子定数が大きい領域を作り込む構成としたことから、光共振器の両端部におけるバンドギャップが中央部のそれより大とされるものであり、これにより光共振器の両端部における屈折率が中央部のそれより小とされる。したがって、両端部における光吸収を低めることができて、光密度を低下させることができることから、端面における光損傷を効果的に回避できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、基体、例えば半導体基体上に、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を有する半導体層を有し、光共振器の共振器長方向の両端面が劈開面によって形成された半導体発光装置において、その半導体層に、相対的に格子定数が小さい領域と、大きい領域とが選択的に作り込まれた構成とする。そして、その光共振器の共振器長方向の両端部にその両端面に臨んで、上記格子定数の小さい領域が位置するようにし、光共振器の中央領域に上記格子定数が大きい領域が配置されるようにする。
【００１２】
半導体層に作り込まれる格子定数が相対的に小さい領域、あるいは同様に半導体層に作り込まれる格子定数が相対的に大きい領域のいずれか一方の領域は、歪み緩和領域によって形成し、他方の領域は、歪み領域によって構成する。
【００１３】
本発明による半導体発光装置の製造方法においては、基体、例えば半導体基体上に、相対的に格子定数を異にする歪み領域と、歪緩和領域とを選択的に形成しつつ少なくとも第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を有する半導体層を成膜する成膜工程と、光共振器の共振器長方向の両端部に上記両端面に臨んで、格子定数が、上記光共振器の中央領域における格子定数より小とされた歪み領域もしくは歪み緩和領域が配置されるように、半導体層を有する基体、例えば半導体基体を劈開してこの劈開面によって光共振器の共振器長方向の両端面を形成する劈開工程を有する。
【００１４】
半導体層の成膜は、基体、例えば半導体基体表面に選択的に、成膜抑制層を形成して後、半導体基体上に、この基体の格子定数と異なる格子定数を有する半導体層を、成膜抑制層が形成されていない領域においては、選択的に膜厚方向に成長させて歪み領域を形成し、成膜抑制層上においては、面方向成長による半導体層の成膜を行って、この成膜抑制層上に歪み緩和領域を形成する。
【００１５】
あるいは、半導体層の成膜は、基体、例えば半導体基体表面に選択的に、微細凹凸面を形成して後、基体上に、この基体の格子定数と異なる格子定数を有する半導体を成膜して、微細凹凸面が形成されていない領域に歪み領域を形成する。このようにして、微細凹凸面上においては、歪み緩和領域を形成する。
【００１６】
図１は、本発明による半導体発光装置の一例の斜視図を示す。
この例では、いわゆるＳＣＨ(Separate Confinement Heterostructure)型の半導体レーザーに適用した場合で、この場合、第１導電型この例ではｎ型の半導体基体１上に、順次第１導電型の第１クラッド層２、第１導電型の第１ガイド層３、例えば超格子構造の活性層４、第２導電型の第２ガイド５、第２導電型の第２クラッド層６、第２導電型のコンタクト層７を順次エピタキシャル成長した半導体層８が形成されて成る。
コンタクト層７上には、一方の電極９がオーミック被着され半導体基体１の裏面には、他方の電極１０がオーミックに被着されてなる。
そして、本発明構成においては、半導体層８に、歪み領域１１と、歪み緩和領域１２とが作り込まれている。
【００１７】
この例では、歪み緩和領域１２の格子定数が、歪み領域１１の格子定数に比し、小とされた構成を有する場合で、この格子定数が小なる歪み緩和領域１２が、光共振器の共振器長方向の両端部に、その光出射端となる端面に臨んで形成されることによって、両端部におけるバンドギャップが中央部の歪み領域１１におけるそれより大きく、屈折率が小とされた窓構造が構成される。
【００１８】
この半導体レーザーが、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系の半導体レーザである場合の一例を、図２および図３の各工程における要部の断面図を参照して、本発明による製造方法の一例とともに説明する。
この例においては、図２Ａに示すように、第１導電型この例ではｎ型のＧａＡｓ単結晶半導体基体１が用意され、その一主面に、半導体層が、半導体基体１からエピタキシャル成長することを阻止する成膜抑制層１３を形成する。この成膜抑制層１３は、例えばＳｉＯ₂層よりなり、図２Ａにおいて紙面と直交する方向に延びる帯状に、図４にその平面パターンを斜線を付して示すように、所要の間隔を保持して平行配列する。この成膜抑制層１３は、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法によってＳｉＯ₂膜を全面的に形成して後、フォトリソグラフィによるパターニングによって、１０〜５０μｍの幅に、所要の配置パターンをもって形成する。
【００１９】
このようにして、成膜抑制層１３が形成された半導体基体１の一主面上に、図２Ｂに示すように、順次第１導電型例えばｎ型のＡｌ_aＧａ_1-aＩｎＰによる第１クラッド層２をエピタキシャル成長し、続いてこれと同導電型の例えばＡｌ_bＧａ_1-bＩｎＰによる第１のガイド層３、ＧａＩｎＰをウエル層としＡｌ_bＧａ_1-bＩｎＰをバリア層とする超格子構造の多重もしくは単一量子井戸構造の活性層４をエピタキシャル成長し、この上に第２導電型例えばＡｌ_bＧａ_1-bＩｎＰによる第２ガイド層５、第２導電型のＡｌ_aＧａ_1-aＩｎＰによる第２クラッド層６、第２導電型の不純物例えばＺｎが高不純物濃度にドープされたＧａＡｓによるコンタクト層７を連続的に例えばＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition: 有機金属気相成長）法あるいはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等によってエピタキシャル成長して半導体層８を形成する。ここで、Ａｌの組成比、ａおよびｂは、ａ＞ｂに選定される。
このように、実質的に半導体レーザーを構成する半導体層８は、その全体の厚さが３μｍ程度の薄い厚さを有するものである。
【００２０】
この半導体層８、成膜抑制層１３が形成されていない領域においては、図２Ｂに矢印ａで模式的に示すように、そのエピタキシャル成長は、半導体基体１の表面に直接的に厚さ方向に成長が進行して形成されるものであり、成膜抑制層１３上においては、この成膜抑制層１３によって半導体基体１から直接的にエピタキシャル成長することが阻止され、同図に矢印ｂで模式的に示すように、上述した成膜抑制層１３が形成されていない部分で半導体基板１から成長されてきたエピタキシャル成長層から横方向、すなわち面方向にエピタキシャル成長が進行することによって形成される。
【００２１】
そして、この場合、少なくともクラッド層を構成するＡｌＧａＩｎＰは、その組成比、具体的にはＩｎの組成比を選定することによってその本来の結晶格子定数ａ₁が、半導体基体１の格子定数ａ₀より小なる格子定数を有するＡｌＧａＩｎＰ層とする。このようにして、成膜抑制層１３が形成されていない、すなわち半導体基体１から直接的にエピタキシャル成長がなされた領域においては、半導体基体１との格子定数の相違、この例においては、ａ₁＜ａ₀とされたことによって引っ張り歪みによって実質的格子定数が本来の格子定数ａ₁より大きい歪み領域１１となる。一方、成膜抑制層１３上においては、半導体基体１からのエピタキシャル成長が回避され、半導体基体１の格子定数に制約されることがない歪み緩和領域１２として形成される。つまり、この歪みが緩和された領域１２においては、エピタキシャル成長する半導体材料本来の格子定数ａ₁ないしはこれに近い格子定数、すなわち、この例では、小なる格子定数を有する領域として、成膜抑制層１３のパターンに対応するパターンをもって、図２Ｂにおいて、紙面と直交する方向に延びる帯状に形成される。したがって、この歪み緩和領域１２においては、そのバンドギャップは、歪み領域１１におけるそれより大となって屈折率が小さくなる。
この場合、Δａ／ａ₀（ここで、Δａ＝ａ₁−ａ₀）は、−０．１％〜−０．２％に選定することが望ましい。これは、これより｜Δａ／ａ₀｜の割合が小さくなると、歪み緩和領域１２と歪み領域１１との格子定数の相違が不充分となることを認めたものであり、これより｜Δａ／ａ₀｜の割合が大きくなると、良好なエピタキシーが阻害されることを認めたことによる。そして、この格子定数の選定は、半導体層８のクラッド層２および６を（ＡｌＧａ）_1-yＩｎ_yＰによって構成するとき、Ｉｎの組成ｙを、０．４５〜０．５５の範囲で調整すれば良い。
【００２２】
次に、コンタクト層７に対して、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングを行って、図３に示すように、歪み緩和領域１２上の、コンタクト層７をエッチング除去するとともに、最終的に得る複数の半導体レーザーの各ストライプ状の光共振器幅に対応する幅に所要の間隔を保持して残して他部をエッチング除去する。その後、半導体層８上に全面的に電極９を被着する。このとき、電極９は、例えばドーパントとしてｐ型の不純物のＺｎが高濃度にドープされたコンタクト層７に対しては良好にオーミックコンタクトするが、クラッド層６に被着された部分においては、ショットキー障壁が形成されオーミックコンタクトがなされない。
また、半導体基体１の裏面に、他方の電極１０をオーミックに被着形成する。
【００２３】
このように、半導体層８が形成された半導体基体１を歪み緩和領域１２の形成部に沿うように、図３および図４で、鎖線ｃ₁、ｃ₂ 、ｃ₃・・・で示す、面で劈開する。このようにして、各共振器端面が劈開面によって形成された、複数の半導体レーザー部がそれぞれ並置形成された半導体バーを切り出す。
その後、各半導体バーを、各半導体レーザー毎に、すなわちその劈開面と直交する面で、破断ないしは切断して、各半導体バーからそれぞれ半導体レーザーを複数個同時に得ることができる。
【００２４】
尚、電極９および１０は、それぞれ全面的に形成することもできるが、上述の劈開や破断ないしは切断される部位において予め排除しておくこともできる。
【００２５】
このようにして、得られた半導体レーザーは、図１で示すように、格子定数が中央部に比し小さく、したがって、バンドギャップが大で、屈折率が小とされた歪み緩和領域１２が、両端面に臨んで形成された窓構造の半導体レーザーが製造される。
【００２６】
上述した例では、歪み緩和領域１２の配置パターン、したがって、歪み緩和領域１２のパターンを、図４で示したように、一方向に平行配列されたパターンとした場合であるが、成膜抑制層１３上に横方向（面方向）から、そのエピタキシャル成長が良好になされるように、すなわち２次元的にその成長が効果的になされるように、この歪み緩和領域１２のパターン、すなわち成膜抑制層１３のパターンを、図５に斜線を付してその平面パターンを示すように、光共振器方向に沿う方向にも形成することが望ましく、この方向の歪み緩和領域１２は、図５中鎖線ｆで囲んで示す光共振器の形成部に近接して設けることによって窓領域における歪み緩和をより効果的に行うことができる。この場合、矢印ｄで示す共振器長方向に沿う方向に延びる歪み緩和領域１２は、半導体レーザーの非動作領域部分に形成する。すなわち、上述した半導体バーを、各半導体レーザー毎に切り出す（図５において鎖線ｅ₁，ｅ₂ ，ｅ₃・・・で示す）破断面に沿う位置に形成する。そして、これら共振器長方向に沿って形成される歪み緩和領域１２は、共振器近傍に形成することによって、窓構造部における歪み緩和を、より効果的に行うことができる。
【００２７】
上述したように、窓構造部に歪み緩和領域１２を形成するための成膜抑制層１３を電気的絶縁性を有する例えばＳｉＯ₂膜によって構成する場合は、これが電流阻止層となることから、光発振動作部に対する電流狭搾効果を奏することができて、しきい値電流Ｉ_thの低減化をはかることができるという効果が生じる。
【００２８】
上述した例では、歪み緩和領域１２の形成を、半導体基体１からのエピタキシャル成長を阻止する成膜抑制層１３を設けて形成した場合であるが、この歪み緩和領域１２の形成は、このような方法に限られるものではなく、例えば図６に概略断面図を示すように、半導体層８のエピタキシャル成長に先立って歪み緩和領域１２の形成部に、断面３角形の比較的その深さが浅い微細凹凸面１４を形成して置くことによってこの上に歪み緩和領域１２を形成することができる。この微細凹凸面１４は、いわゆるＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector) レーザーにおけるＤＢＲ面と同様の方法によって形成できるものであり、この上に成膜された半導体層が歪みが緩和された層となることは、すでにＤＢＲレーザーにおいても確認されているところであり、超格子構造との組合せで、より確実に歪み緩和を行うことができる。
【００２９】
そして、この微細凹凸面１４の形成は、特公昭７−１０５５５３号に示された回折格子を２光線露光法を用いた方法等によって容易に形成できる。
【００３０】
上述の本発明製造方法においては、半導体基体１上に、成膜抑制層１３を形成するとか微細凹凸面１４を形成することによって歪み緩和領域１２を形成したが、歪み緩和領域１２を、比較的広面積に渡って形成する場合においては、図７に示すように、成膜抑制層１３と微細凹凸面１４とを併用することもできる。このようにすることによって、例えば成膜抑制層１３上に面方向からの成長が充分になされないことによって生じる空洞いわゆる“す”の発生を回避できる。
【００３１】
尚、図６および図７において、図３と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３２】
また、上述した例では、歪み緩和領域１２が、歪み領域１１に比して格子定数が小なる構成として、窓構造部をこの歪み緩和領域１２によって構成した場合であるが、半導体基体１に対して格子定数が大きい、すなわちａ₁＞ａ₀とし、Δａ／ａ₀＝＋０．１％〜＋０．２％のＡｌＧａＩｎＰクラッド層をエピタキシャル成長することによって、上述とは逆に歪み緩和領域１２を歪み領域１１に比して格子定数の大きい領域とする構成とすることもできる。この場合においては、窓構造部が歪み領域１１によって構成される。したがって、この場合は、その成膜抑制層１３および歪み緩和領域１２の形成パターンは、例えば図８または図９に示すように、図４または図５で示したパターンの逆パターンとし得る。つまり、最終的に劈開や切断がなされる、すなわち光共振器の両端面を形成する部分以外に形成する。図８および図９において、図４および図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
この場合、成膜抑制層１３は、電流通路に形成されることから、この場合には導電性を有する材料層によって構成するか、あるいは図１０に示すように、前述した微細凹凸面１４を用いて歪み緩和領域１２を形成する。図１０において図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３４】
また、本発明による半導体発光装置は、基本的に歪み系の材料によるものであり、上述した例では、ＧａＡｓによる半導体基体１上にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層８がエピタキシャル成長された半導体レーザー（０．６〜０．７μｍ帯レーザー）の半導体レーザーを構成した場合を例示したものであるが、この例に限られるものではなく、例えばＩｎＰ半導体基体上にＩｎＧａＡｓＰ系半導体層をエピタキシャル成長する通信用長波長レーザー（１．２〜１．６μｍ帯レーザー）や、ＧａＡｓ半導体基体上にＩｎＧａＡｓＰ系もしくはＩｎＧａＡｓ系半導体層が形成される近赤外レーザー（１〜０．８μｍ帯レーザー）を構成する場合、ＧａＮ半導体基体１上にＩｎＧａＮ半導体層を有する半導体レーザー（０．３〜０．５μｍ帯レーザー）、更にＩＩ−ＶＩ族化合物半導体による例えばＺｎＳ半導体基体上にＺｎＭｇＳＳｅ系半導体層がエピタキシャル成長される半導体レーザー等に適用することができる。
【００３５】
上述した各本発明装置によれば、基体１上に成膜される半導体発光素子を構成する半導体層８自体に、その光共振器の共振器長方向の両端部に格子定数の小さい領域を作り込み、中央領域に格子定数が大きい領域を作り込む構成としたことから、光共振器の両端部におけるバンドギャップが中央部のそれより大とされるものであり、これにより光共振器の両端部における屈折率が中央部のそれより小とされる。したがって、両端部における光吸収を低下させることができて、光密度を低下させることができることから、端面における光損傷を効果的に回避できる。
【００３６】
また、上述した各本発明製造方法によれば、窓構造を有する半導体発光装置を、特別の製造方法、製造工程を採ることなく、半導体層８の成膜に先立って単に成膜抑制層１３や微細凹凸面１４を形成するのみで、その後は通常の半導体発光装置の製造工程を採ることができるので、その製造工程も膨大となることがなく、量産的に製造することができる。
【００３７】
尚、上述した半導体発光装置およびその製造方法は、半導体レーザーとした場合であるが、半導体発光ダイオード等に適用して同様の効果を得ることができる。また、半導体発光装置の構造も上述した例に限られるものではなく、例えばガイド層を有することのないダブルヘテロ構造など種々の構成を採ることができる。
【００３８】
また、上述した各例では、半導体基体１を用いた場合であるが、これ以外の基体による半導体発光装置に本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による半導体発光装置においては、その光共振器の共振器長方向の両端部に格子定数の小さい領域を作り込み、中央領域に格子定数が大きい領域を作り込む構成としたことから、光共振器の両端部におけるバンドギャップが中央部のそれより大とされるものであり、これにより光共振器の両端部における屈折率が中央部のそれより小とすることができて、両端部における光吸収を低下させることができて、光密度を低下させることができることから、端面における光損傷を効果的に回避でき、長寿命の大出力半導体発光装置を構成することができる。
【００４０】
そして、本発明においては、この格子定数を異にする領域を、クラッド層や活性層を構成する半導体層自体に作り込む構成としたことにより、冒頭に述べたような、異種の材料を、端面にエピタキシャル成長させる場合の煩雑な作業を伴うことによる量産性の低下や、エピタキシャル成長に際しての加熱による半導体層におけるドーパントの移動の問題を解決できるものである。
【００４１】
また、同様に冒頭で述べたように、窓構造の形成において、エッチングを行う場合の端面における表面性の低下、したがって、ＦＦＰの劣化や、信頼性の問題の解決を図ることができる。
【００４２】
さらに、Ｚｎ等を拡散させる場合におけるような、Ｚｎの拡散量、拡散距離の制御を精密に行うような高度の技術を必要としない。
【００４３】
また、本発明製造方法によれば、相対的に格子定数を異にする領域を半導体層に作り込む方法として、半導体層をエピタキシャル成長する半導体基体に、成膜の抑制膜の形成、あるいは微細凹凸を形成するのみで歪み緩和領域を形成して、他部の歪み緩和がなされていない領域との格子定数の差の発生を利用するものであるので、この格子定数を異にする領域の形成は、容易にかつ確実に、量産的に行うことができ、したがって、コストの低廉化をもはかることができる。
【００４４】
上述したように、本発明装置、および本発明製造方法によれば、工業的に多くの利益をもたらすことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】ＡおよびＢは、本発明による半導体発光装置の製造方法の一例の各工程での概略断面図である。
【図３】本発明による半導体発光装置の製造方法の一例の一工程での概略断面図である。
【図４】本発明製造方法の説明に供する成膜抑制層および歪み緩和領域の一例の平面的パターン図である。
【図５】本発明製造方法の説明に供する成膜抑制層および歪み緩和領域の他の例の平面的パターン図である。
【図６】本発明による半導体発光装置の製造方法の他の例の一工程での概略断面図である。
【図７】本発明による半導体発光装置の製造方法の更に他の例の一工程での概略断面図である。
【図８】本発明製造方法の説明に供する成膜抑制層および歪み緩和領域の他の例の平面的パターン図である。
【図９】本発明製造方法の説明に供する成膜抑制層および歪み緩和領域の他の例の平面的パターン図である。
【図１０】本発明装置の他の例の概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・半導体基体、２・・・第１クラッド層、３・・・第１ガイド層、４・・・活性層、５・・・第２ガイド層、６・・・第２クラッド層、７・・・コンタクト層、８・・・半導体層、９，１０・・・電極、１１・・・歪み領域、１２・・・歪み緩和領域、１３・・・成膜抑制層、１４・・・微細凹凸面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode having a so-called window structure and avoiding optical damage on an end face to achieve high output, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor light-emitting device, for example, a semiconductor laser, the band at this end depends on the interface state, low heat dissipation, high light density, etc. on both end faces of the optical resonator, that is, the laser light emitting end face of the optical resonator. The gap Eg tends to be smaller than the inside of the optical resonator. For this reason, the light generated inside becomes easy to be absorbed at this end face, heat generation near the end face increases, the maximum oscillation output is limited, and the end face breakage causes a problem of life and reliability. Problems arise.
[0003]
In order to solve such a problem, many semiconductor lasers having a window structure have been proposed. As a semiconductor laser having this window structure, for example, a configuration has been proposed in which a material having a band gap larger than that of the active layer is disposed at both ends of the optical resonator in the cavity length direction. In order to manufacture such a semiconductor laser, after a semiconductor layer having a common clad layer and an active layer for forming a plurality of semiconductor lasers is epitaxially grown on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate having this semiconductor layer is produced. Is cut to a required width so as to cross the resonator length direction, for example, by cleaving to form a so-called semiconductor bar, and the cut surface of the semiconductor bar has a band gap larger than that of the active layer, that is, a different type of bar. A method is employed in which a semiconductor material is epitaxially grown, and then the semiconductor bar is divided with respect to each semiconductor laser to produce a plurality of semiconductor lasers. However, as described above, the operation of epitaxially growing different kinds of semiconductor materials on both end faces of each semiconductor bar is extremely complicated and hinders mass productivity, and the movement of the dopant in the semiconductor layer is a problem due to the heating during the epitaxial growth. It becomes.
[0004]
As another window structure, a semiconductor layer having a cladding layer and an active layer is epitaxially grown on a semiconductor substrate, and at least an etching groove that crosses the active layer in the thickness direction is maintained at a predetermined interval. A semiconductor material having a large band gap is embedded in the groove, a semiconductor substrate having a semiconductor layer is cut at a position where the semiconductor material is embedded, and a similar semiconductor bar is formed. However, in this case, the side surface of the groove formed by etching is generally inferior in surface property, so that light refraction and scattering on this surface are likely to occur. There is a problem in manufacturing a semiconductor laser having a high reliability because the FFP (far-field image) is easily deteriorated.
[0005]
Further, as a window structure, the quantum well is substantially shallowed by destroying the superlattice structure that constitutes the active layer by diffusing Zn or the like, limited to both ends of the optical resonator, In other words, a proposal has been made to increase the band gap, but in this case, it is necessary to precisely control the diffusion amount and diffusion distance of Zn because Zn easily forms a non-emission center in the active layer. There is a problem of requiring advanced technology.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional window structure semiconductor light emitting device as described above has many problems in its manufacture and characteristics.
In the present invention, it is easy to manufacture, has excellent mass productivity, is highly reliable, and can have a long lifetime. For example, a semiconductor light emitting device such as a high-power semiconductor laser or semiconductor light emitting diode of 30 mW or more and its manufacture A method is provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a window structure portion is formed by paying attention to a large band gap Eg in a semiconductor having a small lattice constant.
[0008]
  That is, a semiconductor light emitting device according to the present invention has a semiconductor layer having at least a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer on a substrate, and the resonator length of the optical resonator. In a semiconductor light emitting device in which both end faces in the direction are formed by cleavage planes, a region having a relatively small lattice constant and a region having a relatively large lattice constant are selectively formed in the semiconductor layer, and the resonator length direction of the optical resonator Facing both ends of the lattice constantA small area is formedIn the center region of the optical resonator, a region having a large lattice constant is formed.
  Further, a region having a small lattice constant or a region having a large lattice constant is formed by a strain relaxation region in the semiconductor layer formed on the substrate, and a film formation suppression layer is selectively formed on the substrate. The strain relaxation region is formed on the suppression layer.
  Alternatively, a region having a small lattice constant or a region having a large lattice constant is formed by a strain relaxation region in the semiconductor layer formed on the substrate, and the regions on both ends of the optical resonator in the resonator length direction on the substrate or A fine unevenness is selectively formed in the central region, and a strain relaxation region is formed on the formation portion of the fine unevenness.
[0009]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a strain region having relatively different lattice constants and a strain relaxation region are selectively formed on a substrate while at least a first conductivity type cladding layer is formed. A film forming step of forming a semiconductor layer having an active layer and a clad layer of the second conductivity type, and a lattice constant facing the both end faces of the optical resonator in the resonator length direction, The substrate having the semiconductor layer is cleaved so that the strain region or strain relaxation region smaller than the lattice constant in the central region of the substrate is formed, and both end surfaces in the resonator length direction of the optical resonator are formed by the cleavage surfaces. A target semiconductor light emitting device is configured by performing the cleavage step.
[0010]
In the semiconductor light emitting device according to the present invention described above, a region having a small lattice constant is formed in both ends of the optical resonator in the resonator length direction in the semiconductor layer itself constituting the cladding layer and the active layer, and a lattice is formed in the central region. The band gap at the both ends of the optical resonator is made larger than that at the center because the region where the constant is large is created, so that the refractive index at both ends of the optical resonator is at the center. Less than that. Therefore, light absorption at both ends can be reduced and the light density can be reduced, so that optical damage at the end face can be effectively avoided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention includes a semiconductor layer having at least a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer on a substrate, for example, a semiconductor substrate, in the resonator length direction of the optical resonator. In a semiconductor light emitting device in which both end surfaces are formed by cleavage planes, a region having a relatively small lattice constant and a region having a relatively large lattice constant are selectively formed in the semiconductor layer. A region having a small lattice constant is located at both ends of the optical resonator in the resonator length direction so that the region having a small lattice constant is located, and a region having a large lattice constant is disposed in the central region of the optical resonator. So that
[0012]
One of the region having a relatively small lattice constant formed in the semiconductor layer or the region having a relatively large lattice constant formed in the semiconductor layer is formed by a strain relaxation region, and the other region is formed. Is constituted by a strain region.
[0013]
In the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, at least a first conductivity type while selectively forming a strain region having a relatively different lattice constant and a strain relaxation region on a substrate, for example, a semiconductor substrate. A film forming step of forming a clad layer, an active layer, and a semiconductor layer having a clad layer of the second conductivity type, and facing the both end faces in the resonator length direction of the optical resonator, the lattice constant is The substrate having the semiconductor layer, for example, the semiconductor substrate, is cleaved so that the strain region or strain relaxation region smaller than the lattice constant in the central region of the optical resonator is disposed, and the cleavage plane of the optical resonator A cleaving step of forming both end faces in the resonator length direction;
[0014]
The semiconductor layer is formed by selectively forming a film formation suppressing layer on the surface of a substrate, for example, a semiconductor substrate, and then forming a semiconductor layer having a lattice constant different from that of the substrate on the semiconductor substrate. In a region where the suppression layer is not formed, a strained region is formed by selectively growing in the film thickness direction, and on the film formation suppression layer, a semiconductor layer is formed by surface direction growth. A strain relaxation region is formed on the film suppression layer.
[0015]
Alternatively, the semiconductor layer is formed by selectively forming a fine uneven surface on a substrate, for example, the surface of the semiconductor substrate, and then forming a semiconductor having a lattice constant different from the lattice constant of the substrate on the substrate. A strain region is formed in a region where the fine uneven surface is not formed. In this way, a strain relaxation region is formed on the fine uneven surface.
[0016]
FIG. 1 shows a perspective view of an example of a semiconductor light emitting device according to the present invention.
In this example, the present invention is applied to a so-called SCH (Separate Confinement Heterostructure) type semiconductor laser. In this case, the first conductivity type first clad layer is sequentially formed on the n-type semiconductor substrate 1 in this example. 2. First conductivity type first guide layer 3, for example, active layer 4 having a superlattice structure, second conductivity type second guide 5, second conductivity type second clad layer 6, second conductivity type contact layer 7 is formed by sequentially epitaxially growing 7.
One electrode 9 is ohmic deposited on the contact layer 7, and the other electrode 10 is ohmic deposited on the back surface of the semiconductor substrate 1.
In the configuration of the present invention, the strain region 11 and the strain relaxation region 12 are formed in the semiconductor layer 8.
[0017]
In this example, the strain relaxation region 12 has a configuration in which the lattice constant of the strain relaxation region 12 is smaller than the lattice constant of the strain region 11, and the strain relaxation region 12 having a small lattice constant is the resonance of the optical resonator. The window structure in which the band gap at both ends is larger than that in the strain region 11 at the center and the refractive index is small by being formed at both ends in the device length direction so as to face the end face as the light emitting end. Is configured.
[0018]
An example of the case where the semiconductor laser is an AlGaInP / GaAs semiconductor laser will be described together with an example of the manufacturing method according to the present invention with reference to cross-sectional views of the main part in each step of FIGS.
In this example, as shown in FIG. 2A, a first conductivity type n-type GaAs single crystal semiconductor substrate 1 is prepared in this example, and a semiconductor layer is epitaxially grown from the semiconductor substrate 1 on one main surface thereof. A film formation suppression layer 13 for blocking is formed. This film formation suppressing layer 13 is made of, for example, SiO.₂As shown in FIG. 4, the plane pattern is hatched and is arranged in parallel with a predetermined interval in a band shape composed of layers and extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2A. This film formation suppression layer 13 is formed by, for example, SiO (Chemical Vapor Deposition).₂After the film is formed on the entire surface, it is formed with a required arrangement pattern in a width of 10 to 50 μm by patterning by photolithography.
[0019]
In this way, on one main surface of the semiconductor substrate 1 on which the film formation suppression layer 13 is formed, as shown in FIG._aGa_1-aThe first cladding layer 2 made of InP is epitaxially grown, and subsequently the same conductivity type, for example Al_bGa_1-bFirst guide layer 3 made of InP, GaInP as well layer and Al_bGa_1-bAn active layer 4 having a superlattice structure with InP as a barrier layer and having a multiple or single quantum well structure is epitaxially grown, on which a second conductivity type such as Al_bGa_1-bSecond guide layer 5 of InP, second conductivity type Al_aGa_1-aA second cladding layer 6 made of InP and a contact layer 7 made of GaAs doped with a high impurity concentration of a second conductivity type impurity such as Zn are continuously formed, for example, by MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition) or MBE. The semiconductor layer 8 is formed by epitaxial growth by the (Molecular Beam Epitaxy) method or the like. Here, the composition ratio of Al, a and b, is selected as a> b.
Thus, the semiconductor layer 8 substantially constituting the semiconductor laser has a thin thickness of about 3 μm as a whole.
[0020]
In the region where the semiconductor layer 8 and the film formation suppression layer 13 are not formed, the epitaxial growth is directly grown in the thickness direction on the surface of the semiconductor substrate 1 as schematically shown by an arrow a in FIG. The film formation suppression layer 13 prevents epitaxial growth directly from the semiconductor substrate 1 on the film formation suppression layer 13, and is schematically shown by an arrow b in FIG. As shown, the epitaxial growth proceeds in the lateral direction, that is, in the plane direction from the epitaxial growth layer grown from the semiconductor substrate 1 in the portion where the film formation suppressing layer 13 is not formed.
[0021]
In this case, AlGaInP constituting at least the cladding layer has its original crystal lattice constant a by selecting its composition ratio, specifically the In composition ratio.₁Is the lattice constant a of the semiconductor substrate 1₀The AlGaInP layer has a smaller lattice constant. Thus, in the region where the film formation suppression layer 13 is not formed, that is, in the region where the epitaxial growth is directly performed from the semiconductor substrate 1, the difference in lattice constant from the semiconductor substrate 1, in this example, a₁<A₀As a result, the substantial lattice constant becomes the original lattice constant a due to the tensile strain.₁A larger strain region 11 results. On the other hand, on the film formation suppression layer 13, the epitaxial growth from the semiconductor substrate 1 is avoided, and the strain relaxation region 12 is not restricted by the lattice constant of the semiconductor substrate 1. That is, in the region 12 in which this strain is relaxed, the lattice constant a inherent to the semiconductor material to be epitaxially grown is given.₁Or, in this example, as a region having a small lattice constant, a pattern corresponding to the pattern of the film formation suppression layer 13 is formed in a band shape extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2B. The Therefore, in the strain relaxation region 12, the band gap becomes larger than that in the strain region 11, and the refractive index becomes small.
In this case, Δa / a₀(Where Δa = a₁-A₀) Is preferably selected from -0.1% to -0.2%. From this, | Δa / a₀It is recognized that the difference in lattice constants between the strain relaxation region 12 and the strain region 11 becomes insufficient when the ratio of |₀This is due to the fact that good epitaxy is inhibited as the ratio of | increases. Then, the selection of the lattice constant is performed by changing the cladding layers 2 and 6 of the semiconductor layer 8 to (AlGa)_1-yIn_yWhen composed of P, the In composition y may be adjusted in the range of 0.45 to 0.55.
[0022]
Next, pattern etching by, for example, photolithography is performed on the contact layer 7 to remove the contact layer 7 on the strain relaxation region 12 and to finally obtain a plurality of semiconductors as shown in FIG. The other portions are removed by etching while maintaining a predetermined interval in the width corresponding to the width of each optical resonator in the stripe shape of the laser. Thereafter, the electrode 9 is deposited on the entire surface of the semiconductor layer 8. At this time, the electrode 9 is in good ohmic contact with the contact layer 7 doped with, for example, a p-type impurity Zn as a dopant at a high concentration, but in the portion deposited on the cladding layer 6, A key barrier is formed and no ohmic contact is made.
Further, the other electrode 10 is ohmicly deposited on the back surface of the semiconductor substrate 1.
[0023]
In FIG. 3 and FIG. 4, the chain line c is arranged so that the semiconductor substrate 1 on which the semiconductor layer 8 is formed is along the formation portion of the strain relaxation region 12.₁, C₂ , C_ThreeCleave at the surface indicated by. In this manner, a semiconductor bar in which each of the resonator end faces is formed by a cleavage plane and a plurality of semiconductor laser portions are juxtaposed is cut out.
Thereafter, each semiconductor bar is broken or cut at each semiconductor laser, that is, at a plane orthogonal to the cleavage plane, and a plurality of semiconductor lasers can be simultaneously obtained from each semiconductor bar.
[0024]
The electrodes 9 and 10 can be formed over the entire surface, respectively, but can also be eliminated in advance at the above-described cleavage, breakage or cutting site.
[0025]
Thus, as shown in FIG. 1, the obtained semiconductor laser has a strain relaxation region 12 in which the lattice constant is smaller than that of the central portion, and thus the band gap is large and the refractive index is small. A semiconductor laser having a window structure formed facing both end faces is manufactured.
[0026]
In the example described above, the arrangement pattern of the strain relaxation region 12, and hence the pattern of the strain relaxation region 12, is a pattern arranged in parallel in one direction as shown in FIG. 13, the pattern of the strain relaxation region 12, that is, the film formation suppressing layer, so that the epitaxial growth is excellent from the lateral direction (plane direction), that is, the growth is effectively performed two-dimensionally. It is desirable to form 13 patterns in a direction along the direction of the optical resonator as shown by a hatched line in FIG. 5, and the strain relaxation region 12 in this direction is indicated by a chain line f in FIG. Distortion relaxation in the window region can be more effectively performed by providing the optical resonator in the vicinity of the optical resonator. In this case, the strain relaxation region 12 extending in the direction along the resonator length direction indicated by the arrow d is formed in the non-operating region portion of the semiconductor laser. That is, the semiconductor bar described above is cut out for each semiconductor laser (the chain line e in FIG. 5).₁, E₂ , E_ThreeIt is formed at a position along the fracture surface. The strain relaxation region 12 formed along the resonator length direction can be more effectively relaxed in the window structure by forming it near the resonator.
[0027]
As described above, the film formation suppressing layer 13 for forming the strain relaxation region 12 in the window structure portion is made of, for example, SiO 2 having electrical insulation.₂In the case of being constituted by a film, since this becomes a current blocking layer, the current squeezing effect on the optical oscillation operation unit can be obtained, and the threshold current I_thThere is an effect that it is possible to achieve a reduction in the above.
[0028]
In the example described above, the strain relaxation region 12 is formed by providing the film formation suppression layer 13 that prevents epitaxial growth from the semiconductor substrate 1. The strain relaxation region 12 is formed by such a method. For example, as shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 6, a fine irregular surface having a triangular cross section and a relatively shallow depth is formed in a portion where the strain relaxation region 12 is formed prior to the epitaxial growth of the semiconductor layer 8. By forming 14 and placing it, the strain relaxation region 12 can be formed thereon. The fine concavo-convex surface 14 can be formed by the same method as a DBR surface in a so-called DBR (Distributed Bragg Reflector) laser, and the semiconductor layer formed thereon becomes a layer in which strain is reduced. It has already been confirmed in the DBR laser, and the strain relaxation can be more reliably performed in combination with the superlattice structure.
[0029]
The fine uneven surface 14 can be easily formed by using a diffraction grating disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-105553 using a two-beam exposure method.
[0030]
In the above-described manufacturing method of the present invention, the strain relaxation region 12 is formed by forming the film formation suppression layer 13 or the fine uneven surface 14 on the semiconductor substrate 1. In the case of forming over a wide area, as shown in FIG. 7, the film formation suppressing layer 13 and the fine uneven surface 14 can be used in combination. By doing so, for example, it is possible to avoid the generation of a so-called “soot” caused by insufficient growth from the surface direction on the film formation suppressing layer 13.
[0031]
6 and 7, the same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG.
[0032]
In the example described above, the strain relaxation region 12 is configured to have a lattice constant smaller than that of the strain region 11 and the window structure is configured by the strain relaxation region 12. The lattice constant is large, that is, a₁> A₀Δa / a₀= Alternatively, the strain relaxation region 12 can be configured to have a larger lattice constant than the strain region 11 by epitaxially growing an AlGaInP cladding layer of + 0.1% to + 0.2%. . In this case, the window structure is constituted by the strain region 11. Therefore, in this case, the formation pattern of the film formation suppressing layer 13 and the strain relaxation region 12 may be a reverse pattern of the pattern shown in FIG. 4 or 5 as shown in FIG. 8 or FIG. That is, it is formed at a portion other than the portion that is finally cleaved or cut, that is, forms both end faces of the optical resonator. 8 and FIG. 9, the same reference numerals are given to the portions corresponding to FIG. 4 and FIG.
[0033]
In this case, since the film formation suppression layer 13 is formed in the current path, in this case, the film formation suppressing layer 13 is constituted by a conductive material layer or, as shown in FIG. Thus, the strain relaxation region 12 is formed. 10, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0034]
The semiconductor light emitting device according to the present invention is basically made of a strained material. In the above-described example, a semiconductor laser (0.6-.about.1) in which an AlGaInP semiconductor layer 8 is epitaxially grown on a semiconductor substrate 1 made of GaAs. Although a case where a semiconductor laser of 0.7 μm band laser) is configured is illustrated, the present invention is not limited to this example. For example, a communication long wavelength laser (1) for epitaxially growing an InGaAsP-based semiconductor layer on an InP semiconductor substrate. .2 to 1.6 μm band laser) or a near infrared laser (1 to 0.8 μm band laser) in which an InGaAsP-based or InGaAs-based semiconductor layer is formed on a GaAs semiconductor substrate, A semiconductor laser having an InGaN semiconductor layer (0.3-0.5 μm band laser), Group II-VI ZnMgSSe-based semiconductor layer by a compound semiconductor, for example, on ZnS semiconductor substrate can be applied to a semiconductor laser or the like to be epitaxially grown.
[0035]
According to each of the above-described devices of the present invention, a region having a small lattice constant is formed at both ends of the optical resonator in the resonator length direction in the semiconductor layer 8 constituting the semiconductor light emitting element formed on the substrate 1. Therefore, the band gap at both ends of the optical resonator is made larger than that at the center, so that both ends of the optical resonator are The refractive index at is lower than that at the center. Therefore, light absorption at both ends can be reduced and light density can be reduced, so that optical damage at the end face can be effectively avoided.
[0036]
Further, according to each of the manufacturing methods of the present invention described above, the semiconductor light emitting device having the window structure is simply formed before the film formation of the semiconductor layer 8 without using a special manufacturing method and manufacturing process. Since only the fine uneven surface 14 is formed and thereafter the normal manufacturing process of the semiconductor light emitting device can be taken, the manufacturing process is not enormous and the manufacturing can be performed in a mass production.
[0037]
Although the semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof described above are semiconductor lasers, the same effect can be obtained by applying to a semiconductor light emitting diode or the like. Further, the structure of the semiconductor light emitting device is not limited to the above-described example, and various structures such as a double hetero structure having no guide layer can be adopted.
[0038]
In each of the above examples, the semiconductor substrate 1 is used. However, the present invention can be applied to a semiconductor light emitting device using a substrate other than this.
[0039]
【The invention's effect】
  As mentioned above, according to the present inventionSemiconductor light emitting deviceIn the optical resonator, since a region having a small lattice constant is formed at both ends in the resonator length direction of the optical resonator and a region having a large lattice constant is formed at the central region, the bands at both ends of the optical resonator are formed. The gap is larger than that in the middleWhat is doneThus, the refractive index at both ends of the optical resonator can be made smaller than that at the center, light absorption at both ends can be reduced, and the light density can be reduced. Thus, optical damage at the end face can be effectively avoided, and a long-life high-power semiconductor light-emitting device can be configured.
[0040]
In the present invention, the regions having different lattice constants are formed in the semiconductor layer itself constituting the cladding layer and the active layer. Thus, it is possible to solve the problems of mass productivity reduction due to complicated operations when epitaxially growing, and migration of dopant in the semiconductor layer due to heating during epitaxial growth.
[0041]
Similarly, as described at the beginning, in the formation of the window structure, it is possible to reduce the surface property at the end face when etching is performed, and thus to solve the problem of FFP deterioration and reliability.
[0042]
Further, it does not require an advanced technique for precisely controlling the diffusion amount and diffusion distance of Zn as in the case of diffusing Zn or the like.
[0043]
In addition, according to the manufacturing method of the present invention, as a method for forming regions having relatively different lattice constants in the semiconductor layer, the formation of a film-forming suppression film or fine unevenness on the semiconductor substrate on which the semiconductor layer is epitaxially grown Since the strain relaxation region is formed only by forming and the generation of the difference in the lattice constant from the region where the other portions are not subjected to strain relaxation is used, the formation of the region having a different lattice constant is It can be carried out easily and reliably in mass production, and therefore the cost can be reduced.
[0044]
  As described above, according to the device of the present invention and the manufacturing method of the present invention, many industrial benefits are obtained.To bringIt is something that can be done.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic cross-sectional view of an example of a semiconductor light emitting device according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views at respective steps of an example of a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention. FIGS.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in one step of an example of a method for manufacturing a semiconductor light-emitting device according to the present invention.
FIG. 4 is a planar pattern diagram of an example of a film formation suppressing layer and a strain relaxation region for explaining the manufacturing method of the present invention.
FIG. 5 is a planar pattern diagram of another example of a film formation suppressing layer and a strain relaxation region for explaining the manufacturing method of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in one step of another example of the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in one step of still another example of the method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention.
FIG. 8 is a planar pattern diagram of another example of a film formation suppressing layer and a strain relaxation region for explaining the manufacturing method of the present invention.
FIG. 9 is a planar pattern diagram of another example of a film formation suppressing layer and a strain relaxation region for explaining the manufacturing method of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of another example of the device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... 1st clad layer, 3 ... 1st guide layer, 4 ... active layer, 5 ... 2nd guide layer, 6 ... 2nd clad layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Contact layer, 8 ... Semiconductor layer, 9, 10 ... Electrode, 11 ... Strain area | region, 12 ... Strain relaxation area | region, 13 ... Film-forming suppression layer, 14 ... Fine uneven surface

Claims

A semiconductor layer having at least a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer is formed on a substrate, and both end faces in the resonator length direction of the optical resonator are formed by cleavage planes. In the semiconductor light emitting device
A region having a relatively small lattice constant and a region having a large lattice constant are selectively formed in the semiconductor layer,
To face the both end faces at both ends of the resonator length direction of the optical resonator, small area of the lattice constant is formed, made in the area above the lattice constant is larger in the central region of the optical resonator is formed,
The region having a relatively small lattice constant is formed by a strain relaxation region in a semiconductor layer formed on the substrate,
A semiconductor light-emitting device , wherein a film formation suppressing layer is selectively formed on the substrate, and the strain relaxation region is formed on the film formation suppressing layer .

A semiconductor layer having at least a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer is formed on a substrate, and both end faces in the resonator length direction of the optical resonator are formed by cleavage planes. In the semiconductor light emitting device
A region having a relatively small lattice constant and a region having a large lattice constant are selectively formed in the semiconductor layer,
A region having a small lattice constant is formed at both ends in the resonator length direction of the optical resonator, and a region having a large lattice constant is formed in a central region of the optical resonator.
The region having a relatively large lattice constant is formed by a strain relaxation region in a semiconductor layer formed on the substrate,
A semiconductor light-emitting device , wherein a film formation suppressing layer is selectively formed on the substrate, and the strain relaxation region is formed on the film formation suppressing layer .

A semiconductor layer having at least a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer is formed on a substrate, and both end faces in the resonator length direction of the optical resonator are formed by cleavage planes. In the semiconductor light emitting device
A region having a relatively small lattice constant and a region having a large lattice constant are selectively formed in the semiconductor layer,
A region having a small lattice constant is formed at both ends in the resonator length direction of the optical resonator, and a region having a large lattice constant is formed in a central region of the optical resonator. The region having a relatively small lattice constant is formed by a strain relaxation region in a semiconductor layer formed on the substrate,
Fine irregularities are selectively formed in regions of both ends of the optical resonator on the base in the resonator length direction, and the strain relaxation regions are formed on the formation portions of the fine irregularities. A semiconductor light-emitting device.

A semiconductor layer having at least a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer is formed on a substrate, and both end faces in the resonator length direction of the optical resonator are formed by cleavage planes. In the semiconductor light emitting device
A region having a relatively small lattice constant and a region having a large lattice constant are selectively formed in the semiconductor layer,
A region having a small lattice constant is formed at both ends in the resonator length direction of the optical resonator, and a region having a large lattice constant is formed in a central region of the optical resonator. The region having a relatively large lattice constant is formed by a strain relaxation region in a semiconductor layer formed on the substrate,
A fine unevenness is selectively formed in the central region in the resonator length direction of the optical resonator on the base, and the strain relaxation region is formed on the formation portion of the fine unevenness. A semiconductor light emitting device.

At least a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer are formed on a substrate while selectively forming a strain region and a strain relaxation region having relatively different lattice constants. A film forming step of forming a semiconductor layer having,
A strain region or strain relaxation region having a lattice constant smaller than the lattice constant in the central region of the optical resonator is disposed at both ends of the optical resonator in the resonator length direction so as to face both end surfaces. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a cleavage step of cleaving the substrate having the semiconductor layer to form both end faces in the resonator length direction of the optical resonator by the cleavage plane.

In forming the semiconductor layer, a film formation suppressing layer is selectively formed on the surface of the substrate, and then a semiconductor layer having a lattice constant different from the lattice constant of the substrate is formed on the substrate. In a region where no layer is formed, a strained region is formed by selectively growing in the film thickness direction, and on the film formation suppression layer, a semiconductor layer is formed by surface direction growth, and the film formation is performed. 6. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 5 , wherein a strain relaxation region is formed on the suppression layer.

In forming the semiconductor layer, a fine uneven region is selectively formed on the surface of the base, and then a semiconductor layer having a lattice constant different from the lattice constant of the base is formed on the base. 6. The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 5 , wherein a strain region is formed in a region where the fine uneven region is not formed, and a strain relaxation region is formed on the fine uneven region.