JP2004165667A - 半導体光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体基板10上に第1導電型のp型またはn型の第1半導体層12を形成し、第1半導体層12はIII−V族半導体を利用して一つ以上の物質層12a、12bで構成する。第1半導体層12上にリセスを有する第2半導体層14を形成し、その上に第1導電型と反対導電型のn型またはp型の第3半導体層16を形成する。第3半導体層16は、III−V族半導体を利用して一つ以上の物質層16a〜16dで構成する。第1半導体層12、第2半導体層14及び第3半導体層16のうち一つまたはそれ以上の層はメサ構造で形成される。リセスには酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜が一部あるいは全体に充填されている。
【選択図】 図3
Description
しかし、次に例示する本発明の実施例は色々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が次に詳述する実施例に限定されることではない。本発明の実施例は当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図で膜または領域の大きさまたは厚さは明細書の明確性のために誇張されたものである。また、ある膜が他の膜または基板の“上”にあると記載された場合、前記ある膜が前記他の膜の上に直接存在することもあり、その間に第3の他の膜が介在されることもある。
半導体基板10上に第1導電型、例えば、p型またはn型の第1半導体層12を形成する。半導体基板10はInP基板を使用できる。第1半導体層12はIII−V族半導体を利用して一つ以上の物質層で構成されるが、図1においては、便宜上二つの物質層12a、12bで構成した。第1半導体層12は光素子動作時に閉じ込め導電領域として作用できる。
図4によれば、リセス19は閉じ込め導電領域17a、17bを構成する層に形成される。閉じ込め導電領域17a、17bは便宜上各々5つ及び3つの物質層で形成される。ゲイン領域15は閉じ込め導電領域17a、17b間に形成され、ゲイン領域15の両側には相互反対の導電型の半導体層で構成された閉じ込め導電領域17a、17bが位置する。ホールキャリア供給のためのトンネルジャンクションを含む層が閉じ込め導電領域17a、17bのうち一つにさらに形成されうる。本実施例で、閉じ込め導電領域17a、17bは、各々n型及びp型半導体層で構成される。
具体的に、図5に示されたように、閉じ込め導電領域21は、キャリア閉じ込め層及びキャリア注入のための導電層を含む。電極20、22から注入されたキャリアは閉じ込め導電領域21間のゲイン領域周囲に制限される。
具体的に、図6に示されたように、酸化膜(Al2O3)が充填された半導体光素子(実線で表示、参照符号aと表示)が酸化膜で充填されていない半導体光素子(点線で表示、参照符号bと表示)より漏れ電流が少ないことが分かる。
12 第1半導体層
12a,12b 物質層
14 第2半導体層
15 リセス
16 第3半導体層
16a,16b,16c,16d 物質層
18 酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜
19 リセス
20 第1電極
21 閉じ込め導電領域
22 第2電極
23 半導体層
24 反射鏡
26 出力光
28 出力光
Claims (17)
- 半導体基板上に形成され、一つ以上の物質層で構成された第1導電型の第1半導体層と、
該第1半導体層上に一つ以上の物質層で構成された第2半導体層と、
該第2半導体層上に前記第1導電型と反対の第2導電型で一つ以上の物質層よりなる第3半導体層とにより構成され、
前記第1半導体層と前記第2半導体層及び前記第3半導体層のうち一つまたはそれ以上の層がメサ構造よりなっており、前記第1半導体層と前記第2半導体層及び前記第3半導体層を構成する物質層のうち少なくともいずれか一層の側面部はリセスされており、前記リセスには酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜が一部あるいは全体に充填されていることを特徴とする半導体光素子。 - 前記酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜は、原子層蒸着法により形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜は、ZnO、MgO、TiO2、Ta2O5、ZrO2、HfO2、SiO2、Al2O3、Si3N4、AlN、AlON及びこれらの組み合わせ膜のうち一つの膜で形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記第1半導体層がp型半導体層である場合、前記第3半導体層はn型半導体層であり、前記第1半導体層がn型半導体層である場合、前記第3半導体層はp型半導体層であることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記第2半導体層はp型半導体層、n型半導体層または不純物が含まれていない半導体層であることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記第1半導体層及び前記第3半導体層は閉込め導電領域であり、前記第2半導体層は利得領域であることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記第1半導体層乃至前記第3半導体層と平行に反射鏡が少なくとも一つ形成されて前記第1半導体層乃至前記第3半導体層と垂直な方向に出力光を得られることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記第1半導体層乃至前記第3半導体層と垂直に反射鏡が少なくとも一つ形成されて前記第1半導体層乃至前記第3半導体層と平行な方向に出力光を得られることを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 半導体基板上に一つまたは一つ以上の物質層の半導体層で構成された閉じ込め導電領域と、
該閉じ込め導電領域間に形成され、一つまたは一つ以上の物質層よりなる半導体層で構成された利得領域で構成され、
前記閉じ込め導電領域及び利得領域はメサ構造よりなっており、前記閉じ込め導電領域及び利得領域の半導体層を構成する物質層のうち少なくともいずれか一層の側面部はリセスされており、前記リセスには酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜が一部あるいは全体に充填されていることを特徴とする半導体光素子。 - 前記酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜は、原子層蒸着法により形成されることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
- 前記酸化膜、窒化膜あるいはこれらの組み合わせ膜は、ZnO、MgO、TiO2、Ta2O5、ZrO2、HfO2、SiO2、Al2O3、Si3N4、AlN、AlON及びこれらの組み合わせ膜のうち一つの膜で形成されることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
- 前記閉じ込め導電領域を構成する半導体層はp型半導体層、n型半導体層及びこれらの組み合わせ膜のうち一つの層であることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
- 前記利得領域を構成する半導体層はp型半導体層、n型半導体層または不純物が含まれていない半導体層であることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
- トンネルジャンクションを含む層が前記閉じ込め導電領域のうち一つに形成されていることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
- 前記閉じ込め導電領域及び利得領域に平行に反射鏡が少なくとも一つ形成されて前記閉じ込め導電領域及び利得領域と垂直な方向に出力光を得られることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
- 前記閉じ込め導電領域及び利得領域に平行に反射鏡が少なくとも一つ形成されて前記閉じ込め導電領域及び利得領域と垂直な方向に出力光を得られることを特徴とする請求項14に記載の半導体光素子。
- 前記閉じ込め導電領域及び利得領域と垂直に反射鏡が少なくとも一つ形成されて前記閉じ込め導電領域及び利得領域と平行な方向に出力光を得られることを特徴とする請求項9に記載の半導体光素子。
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