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    • 专利摘要:

    公开号:WO1985004991A1
    申请号:PCT/JP1985/000239
    申请日:1985-04-26
    公开日:1985-11-07
    发明作者:Takayoshi Mamine；Tatsuji Oda；Toshihiro Imai
    申请人:Sony Corporation；
    IPC主号:H01S5-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 発明の名称 半導体装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 半導体装置、 特に非電流注入領域を有する半導体装 置、 例えば半導体レーザーダイオー ドに係わる。
    [0005] 背景技術
    [0006] 或る種の半導体レーザーにおいて、 常温下の自然放置、 或いは 例えば 65で以上の加熱雰囲気下での放置などの信頼性テス トで、 特性が変化し、 また或る場合はレーザー発振の停止さえ生じさせ る場合がある。
    [0007] すなわち半導体装置、 例えばス ト ライ プ構造型の利得ガイ ド型 半導体レーザーダイォ— ドにおいて、 例えば第 1 図に示すように N型の GaAs基体（1)上に例えば N型の Alx Gai-x Asより成る第 1 のク ラ ッ ド層 (2)とこれの上に P型もし く は N型の Aly Gai-y Asより成る 活性層 (3)と、 例えば P型の Αίχ Gai-X Asより成る （ l > x > y 0 ) 第 2 のクラ ッ ド層 (4)と、 更にこれの上に P型の低比抵抗の GaAsキ ャ ップ層 (5)とが順次ェ ビタキシャル成長されて形成されて成り、 このキヤ ップ層ほ)上より第 2 のク ラ ッ ド層 (4)の一部の厚さに入り 込む深さに、 中心部をス ト ライ プ伏に残して両側に非電流注入領 域即ち高抵抗領域 (6)を形成してス ト ラィ プ伏に電流集中部を形成 するようにしてなるものがある。 図において )及び (S)は、 夫々キ ャ ップ層 (5)及び基体（1)にォ一ミ ックに被着された電極を示す。
    [0008] 上述したような、 半導体レーザーダイォー ドにおける非電流注 入領域は、 プロ ト ン H + の半導体への打ち込みによるダメ ージの 形成によるものが広く適用されている。
    [0009] ところが、 このような非電流注入領域をプロ ト ンの打ち込みに よって形成した半導体レーザ—ダイオー ドは、 その特性が不安定 であることが認められた。 即ち上述した半導体レーザ—ダイ ォー ドにおいてその電流 I 一パワー P特性が、 初期において第 2図中 曲線 （11) に示す特性を有し、 その閾値電流 I th が I tl であつ た半導体レーザーダイオー ドにおいて、 例えば 150でで 15時間程 度放置すると、 同図中曲線 （ 12) 或いは （13) に示すように、 そ の閾値電流 I th は、 I th2 ， I th3 に変動し、 またその微分効率
    [0010] Δ P
    [0011] 即ち電流変化分を Δ I 、 パワー変化分を厶 Pとするときの
    [0012] Δ I
    [0013] が大き く変動し、 例えば初期の曲線 （ 11) の特性において 50m A において例えば 5 m Wのパワーを示すものが、 上述した 150で、 15時間の放置後においては例えば 100m Aで 5 m Wというように 不安定な変動をきたす。 そして、 このような閡値電流 I th の変 化や、 微分効率の変化は、 或る場合は常温下での放置でも生じる, また上述した特性変化は、 閾値電流や微分効率の変化のみならず. 第 2図中曲線 （ 14) で示すように発振停止を生じて使用に耐えな く なるような特性変化を来すこともある。 简、 或る場合は、 この ように特性変化が生じたレーザーに大電流を通じると、 その特性 が初期の特性に苠る場合もあり、 その特性は不安定である。
    [0014] 本発明は、 上述した欠点を解消し、 安定した特性を有する半導 体装置例えば半導体レーザーダイォー ドを提供するものである。 発明の開示
    [0015] 本究明においては、 上述した半導体レーザーにおける特性の不 安定性について、 その原因を究明した結果、 これがその非電流領 域を形成するためのブロ ト ンの打ち込みによるものであることを つきとめた。 本究明においては、 この究明に基づいて半導体例え ば GaAs化合物半導体に对する非電流領域の形成を、 プロ ト ンによ らずして他の特定した軽元素のヘリ ウム He , ベリ リ ウム Be , リチ ゥム L i及びボロ ン Bの内の少く とも 1種のイ オン打ち込みによつ て形成する。 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1 図は従来の半導体レーザーの説明に供する略線的拡大断面 図、 第 2図はその特性曲線図、 第 3図〜第 5図は本発明による半 導体レーザーダイォー ドの一例の説明に供する各工程における略 線的拡大断面図である。
    [0017] 発明を実施するための最良の形態
    [0018] 第 1図で説明したス ト ラィ プ構造型の利得ガイ ド型半導体レー ザ一に適用する場合の一例を第 3図以下を参照して説明する。 こ の場合においても前述したと同様に例えば第 3図に示すように、 N型の G a As基体（1)上に例えば Al χ Gai.x A sの N型の第 1 ク ラ ッ ド層
    [0019] (2)と P型もし く は N型の Al y Gai-y Asの活性層 (3)と、 更にこれの上 に P型の Al x G ai-x Asの第 2 ク ラ ッ ド層 (4)と、 P型の低比抵抗のキ ヤ ップ層 (5)とを順次ェピタキシャル成县して後、 第 4図に示すよ うにキヤ ップ層 )上に一方向に伸びる金属マスク層或いはワイヤ 一等のマスク （20) を配置し、 これをマスク としてキャ ップ層 (5) 上より第 2 のク ラ ッ ド層 (4)の一部の厚みに入り込む深さにボロ ン Bを打ち込む。 このよ う にすると、 ボロ ン Bが打ち込まれた領域 は高抵抗の非電流注入領域 （21) となる。
    [0020] その後、 マスク （ 20) を取り除き、 第 5図に示すように電極 ） 及び )をォー ミ ッ クに被着して目的とする半導体レーザーダイ ォ
    [0021] - ドを得る。
    [0022] このようにして得た半導体レーザーダイオー ドは、 例えば 150'c で 15時間以上放置の寿命テス ト後においても上述した微分効率や 闞値電流 I t h に変動が生じることがな く 安定な特性を保持してい ることが確かめられた。
    [0023] また、 これら非電流注入領域 （21) を形成する打ち込みイ オ ン としては前述したようにボロ ン Bの他に He , B e , L i等を用いるこ とができ、 この場合においても安定な特性を保持できるこ とが確 かめられた。 しかしながら、 L iは比較的イオン化しに く いこと、 Beは毒性が強いことなどから工業的に Heまたば Bの打ち込みが最 ち良し、と,思われる。
    [0024] 简、 本発明は、 図示した半導体レーザーへの適用に限られるも のではなく 、 各半導体部分が図示とは逆の導電型とされる場合は. 云う迄もなく 、 更にス ト ラィ プ構造の利得ガイ ド型半導体レーザ 一に限らず他の各種半導体レーザ—に適用できる。 更に、 またそ の他の例えば集積画路における半導体素子間の分離等の非電流注 入領域を具 fitする半導体装置に適用し得るものである。
    [0025] 上述したように本発明によれば寿命テス トによっても安定した 特性、 したがって莨寿命で均一な特性を有する半導体装置を得る ことができるものである。 この安定な特性を有することができる こ との理由は、 明確には解明されていないが、 非電流注入領域を 形成する場合に従来のようにプロ ト ンを用いた場合は、 第 1 にこ のプロ ト ンが、 電子雲による捕獲確率、 いわゆるエ レク ト ロニッ ク ス ト ッ ピング キヤプチヤー ク ロスセク ショ ンが小さ く チ ャ ンネリ ングが生じ易く 、 またその拡散係数が大であること、 更 に例えばシリ コ ン， ガリ ゥム砒素等においてその不純物の ドナー 或いはァクセプタとを結合してこれらを電気的に不活性化する作 用を呈すること、 更に不純物或いは欠陥と結合して新たな欠陥を 作る等の現象が生じることによるものと思われる。 これに比し、 本発明による He , Be , L i , Bの軽元素であるが電子殻を有するも のを用いる場合、 プロ ト ンの場合に比し、 エ レク ト ロニック ス ト ツ ビング キヤプチャ一 ク ロスセク ショ ンが大で、 チャ ンネ リ ングが起きにく く、 プロ ト ンに比し拡散係数も小さいことなど によって、 上述したプロ ト ンを用いる場合の特性の不安定性を招 来するような不都合を回避できたものと思われる。
    权利要求:
    Claims
    請求の範囲
    半導体に He, Be , L i及び Bのう ちの少く とも一種のイ オ ン打ち 込みによって非電流注入領域が形成されて成る半導体装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS60229386A|1985-11-14|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-11-07| AK| Designated states|Designated state(s): KR US |
    1985-11-07| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB NL |
    1985-12-19| XX| Miscellaneous:|Free format text: THE INDICATION OF THE PRIORITY DATE IN PARENTHESES SHOULD READ "840426" |
    1986-02-27| CFP| Corrected version of a pamphlet front page|Free format text: THE INDICATION OF THE PRIORITY DATE IN PARENTHESES SHOULD READ "260484" |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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