JP2502807B2 - ヘテロ構造半導体 - Google Patents
ヘテロ構造半導体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は表面スキミング埋設ヘテロ構造のIII−Ｖ族
及びII−VI族化合物半導体レーザに関し、更に詳細に
は、表面スキミングヘテロ横断接合（HTJ）レーザとし
ても、または横ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｌ
−HBT）としても動作するように形成することのできる
埋設ヘテロ構造化合物半導体装置に関する。
及びII−VI族化合物半導体レーザに関し、更に詳細に
は、表面スキミングヘテロ横断接合（HTJ）レーザとし
ても、または横ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（Ｌ
−HBT）としても動作するように形成することのできる
埋設ヘテロ構造化合物半導体装置に関する。
［従来の技術］ 本明細書における定義的事項として、「表面スキミン
グ」レーザの導波モードは半導体構造の最外面において
かなりの光学的強度を有し、従って、半導体／空気界面
は光学的導波体の一体的部分となる。また、本明細書に
おける説明の大部分は周知のAlGaAs III−Ｖ族化合物半
導体装置についてなされるが、「化合物半導体」装置
は、一般的には、III−Ｖ族及びII−VI族化合物から成
る半導体装置をいう。次に、従来の技術について説明す
る。
グ」レーザの導波モードは半導体構造の最外面において
かなりの光学的強度を有し、従って、半導体／空気界面
は光学的導波体の一体的部分となる。また、本明細書に
おける説明の大部分は周知のAlGaAs III−Ｖ族化合物半
導体装置についてなされるが、「化合物半導体」装置
は、一般的には、III−Ｖ族及びII−VI族化合物から成
る半導体装置をいう。次に、従来の技術について説明す
る。
「横ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（LHBT）及び
ヘテロ横断接合（HTJ）レーザとしてのその適合性」（L
ateral Heterojunction Bipolar Transistor（LHBT）an
d Suitability Thereof as Hetero Transverse Junctio
n（HTJ）Laser）なる発明の名称の、アール・エル・ソ
ーントン（R.L.Thornton）にかかる1988年６月17日出願
の係属中の米国特許出願第70/208,950号においては、
「二重機能HTJレーザ/L−HBTトランジスタ装置」（即
ち、HTJレーザとしてまたＬ−HBTトランジスタとして動
作するようにバイアス掛けすることのできる装置）を含
む、プレーナ埋設ヘテロ構造化合物半導体装置のｐ−ｎ
接合を形成するための不純物誘導不規則化（IID）の使
用が記載されている。この一般形式の埋設ヘテロ構造装
置は、その内部構造がプレーナ形であり、そして、何ら
の中間エッチング処理またはエピタキシャル成長を必要
とする他の何らの中断なしに、全部を拡散によって作る
ことができるので、好ましいものである。
ヘテロ横断接合（HTJ）レーザとしてのその適合性」（L
ateral Heterojunction Bipolar Transistor（LHBT）an
d Suitability Thereof as Hetero Transverse Junctio
n（HTJ）Laser）なる発明の名称の、アール・エル・ソ
ーントン（R.L.Thornton）にかかる1988年６月17日出願
の係属中の米国特許出願第70/208,950号においては、
「二重機能HTJレーザ/L−HBTトランジスタ装置」（即
ち、HTJレーザとしてまたＬ−HBTトランジスタとして動
作するようにバイアス掛けすることのできる装置）を含
む、プレーナ埋設ヘテロ構造化合物半導体装置のｐ−ｎ
接合を形成するための不純物誘導不規則化（IID）の使
用が記載されている。この一般形式の埋設ヘテロ構造装
置は、その内部構造がプレーナ形であり、そして、何ら
の中間エッチング処理またはエピタキシャル成長を必要
とする他の何らの中断なしに、全部を拡散によって作る
ことができるので、好ましいものである。
前掲の米国特許出願については、これと関係のある次
の論文、即ち、アール・エル・ソーントン等の論文「不
純物誘導不規則化を利用するヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ及び埋設ヘテロ構造レーザ製作のための統一プ
レーナ方法」（United Planar Process for Fabricatin
g Heterojunction BipolarTransistors and Buried Het
ero−structure LasersUtilising Impurity Induced Di
sordering）（「応用物理論文集」（Applied Physics L
etters）第53巻、第26号（1988年12月26日）第2669〜26
71頁に所載）及びアール・エル・ソーントン等の論文
「横電流を有するプレーナヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタの論証及び特性」（Demonstration and Properti
es of a Planar Heterojunction Bipolar Transistor w
ith Lateral Current Flow）（「電子装置に関するIEEE
会報」（IEEE Transaction on Electron Devices）第36
巻、第10号（1989年10月）第2156〜2164頁に所載）とと
もに、その内容を本明細書において参照として説明す
る。
の論文、即ち、アール・エル・ソーントン等の論文「不
純物誘導不規則化を利用するヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ及び埋設ヘテロ構造レーザ製作のための統一プ
レーナ方法」（United Planar Process for Fabricatin
g Heterojunction BipolarTransistors and Buried Het
ero−structure LasersUtilising Impurity Induced Di
sordering）（「応用物理論文集」（Applied Physics L
etters）第53巻、第26号（1988年12月26日）第2669〜26
71頁に所載）及びアール・エル・ソーントン等の論文
「横電流を有するプレーナヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタの論証及び特性」（Demonstration and Properti
es of a Planar Heterojunction Bipolar Transistor w
ith Lateral Current Flow）（「電子装置に関するIEEE
会報」（IEEE Transaction on Electron Devices）第36
巻、第10号（1989年10月）第2156〜2164頁に所載）とと
もに、その内容を本明細書において参照として説明す
る。
現在まで行なわれている方法は、HTJレーザの活性領
域を半導体の外面の下に十分に遠く埋設し、このレーザ
の漸減的光学場が、半導体の外面に到達する前に、無視
できる程度の低い強度に減衰するようにすることであっ
た。例えば、AlGaAsHTJレーザの活性領域は、特性的
に、約１μｍを越える深さに埋設され、その漸減的光学
場を、その通例のGaAsキャッピング層から、及び、これ
に外部電気的接続部を作るために通例設けられる金属化
部から、効果的に隔離するようになっている。この方法
は、構造的に対応するＬ−HBTトランジスタの性能が、
その活性ベースチャネルをこのように深く埋設すること
によって悪影響を受けるということが認められていたの
であるが、現在まで実施されている。詳述すると、活性
ベースチャネルを多層ヘテロ構造の外面により近く形成
することにより、所定の写真的形状大きさを保持しなが
ら、このようなトランジスタのベースチャネルの幅をか
なり細くし、且つより正確に制御することができるとい
うことが知られていた。また、通例のHBT技術が、より
細いベースチャネルを有するＬ−HBTトランジスタがよ
り高い電流利得及び改善された高い周波数性能を有す
る、ということの有力な証拠を提供した。しかしなが
ら、現在までのところ、二重機能HTJレーザ/L−HBT装置
の活性ベース領域が埋設される深さは、このような装置
のレーザ構造の導波モードの漸減的光学場強度はこの装
置の表面において無視できる程度になるべきであるとい
う仮説によって決定されている。
域を半導体の外面の下に十分に遠く埋設し、このレーザ
の漸減的光学場が、半導体の外面に到達する前に、無視
できる程度の低い強度に減衰するようにすることであっ
た。例えば、AlGaAsHTJレーザの活性領域は、特性的
に、約１μｍを越える深さに埋設され、その漸減的光学
場を、その通例のGaAsキャッピング層から、及び、これ
に外部電気的接続部を作るために通例設けられる金属化
部から、効果的に隔離するようになっている。この方法
は、構造的に対応するＬ−HBTトランジスタの性能が、
その活性ベースチャネルをこのように深く埋設すること
によって悪影響を受けるということが認められていたの
であるが、現在まで実施されている。詳述すると、活性
ベースチャネルを多層ヘテロ構造の外面により近く形成
することにより、所定の写真的形状大きさを保持しなが
ら、このようなトランジスタのベースチャネルの幅をか
なり細くし、且つより正確に制御することができるとい
うことが知られていた。また、通例のHBT技術が、より
細いベースチャネルを有するＬ−HBTトランジスタがよ
り高い電流利得及び改善された高い周波数性能を有す
る、ということの有力な証拠を提供した。しかしなが
ら、現在までのところ、二重機能HTJレーザ/L−HBT装置
の活性ベース領域が埋設される深さは、このような装置
のレーザ構造の導波モードの漸減的光学場強度はこの装
置の表面において無視できる程度になるべきであるとい
う仮説によって決定されている。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、HTJレーザが、これが作られている多層ヘ
テロ構造の外面においてかなりの光学的強度の導波モー
ドで満足に動作することのできることを認め、これによ
り、短い長さのベースチャネルを有するレーザ及びＬ−
HBTトランジスタを同じ組のエピタキシャル層内に作る
ことを可能にすることを目的とする。また、本発明は、
エピタキシャル再成長を何ら必要とせずに比較的簡単に
形成することができ、軸方向または面放射構造となって
いるDFBレーザとして動作し、及び高調波発生器として
機能する表面スキミング特性のHTJレーザを提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、単一及び多重ベース
チャネルＬ−HBTトランジスタ、ならびに、構造的に対
応する単一及び多重量子井戸面スキミングHJTレーザを
提供することを目的とする。
テロ構造の外面においてかなりの光学的強度の導波モー
ドで満足に動作することのできることを認め、これによ
り、短い長さのベースチャネルを有するレーザ及びＬ−
HBTトランジスタを同じ組のエピタキシャル層内に作る
ことを可能にすることを目的とする。また、本発明は、
エピタキシャル再成長を何ら必要とせずに比較的簡単に
形成することができ、軸方向または面放射構造となって
いるDFBレーザとして動作し、及び高調波発生器として
機能する表面スキミング特性のHTJレーザを提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、単一及び多重ベース
チャネルＬ−HBTトランジスタ、ならびに、構造的に対
応する単一及び多重量子井戸面スキミングHJTレーザを
提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明においては、横ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ及びヘテロ横断接合レーザのための多層化合物半導
体ヘテロ構造を提供する。前記ヘテロ構造は上部層と下
部層との間に配置された少なくとも１つの活性層を含ん
でいる。前記上部層は、前記ヘテロ構造の最上層であ
り、上面にかなりの強度の光学場を作るため、前記活性
層内にレーザ作用を生じさせるように選択された厚さを
有す。
スタ及びヘテロ横断接合レーザのための多層化合物半導
体ヘテロ構造を提供する。前記ヘテロ構造は上部層と下
部層との間に配置された少なくとも１つの活性層を含ん
でいる。前記上部層は、前記ヘテロ構造の最上層であ
り、上面にかなりの強度の光学場を作るため、前記活性
層内にレーザ作用を生じさせるように選択された厚さを
有す。
本発明の他の目的及び利点は図面を参照して行なう以
下の詳細な説明から明らかになる。
下の詳細な説明から明らかになる。
［実施例］ 図面について説明すると、第１図は、表面スキミング
HTJレーザとしてもまたはＬ−HBTトランジスタとしても
動作するようにバイアス掛けすることのできる埋設ヘテ
ロ構造化合物半導体装置21のAlGaAsの実施例を示す。図
示のように、装置21のHTJレーザ及びＬ−HBTの構成は、
これらが同じ組のエピタキシャル層23ないし26内に作ら
れておって類似した形状を有しているので、構造的に調
和している。また、これらは類似した処理方法を用いて
作ることができ、従って光電子工学的集積化に好適す
る。
HTJレーザとしてもまたはＬ−HBTトランジスタとしても
動作するようにバイアス掛けすることのできる埋設ヘテ
ロ構造化合物半導体装置21のAlGaAsの実施例を示す。図
示のように、装置21のHTJレーザ及びＬ−HBTの構成は、
これらが同じ組のエピタキシャル層23ないし26内に作ら
れておって類似した形状を有しているので、構造的に調
和している。また、これらは類似した処理方法を用いて
作ることができ、従って光電子工学的集積化に好適す
る。
記述すると、表面スキミングHTJレーザ/L−HBTトラン
ジスタ装置21の多層ヘテロ構造は、一般に、金属有機科
学蒸着（MOCVD）方法を用いてｐ形または半絶縁基板28
上に成長させられる。この蒸着において、厚さ0.2μｍ
前後のGaAsバッファ層（図示せず）、AlmGa1-mAs（ここ
に、ｍ＝合金中のアルミニウムの比率）の厚さ1.0μｍ
の層23、AlnGa1-nAs（ここに、ｎ＝合金中のアルミニウ
ムの比率）の厚さ0.15μｍの層24、GaAsの厚さ0.015μ
ｍの層25（活性層）、及び他のAlnGa1-nAsの厚さ0.15μ
ｍの層26が順々に成長させられる。すべてのエピタキシ
ャル層は、或る状態におけるGaAs活性層25を除き、マグ
ネシウムのようなｐ形不純物でドーピングされ、この不
純物の濃度は、AlmGa1-mAs層23においては約１×1018Mg
原子/cm3、下部のAlnGa1-nAs層24においては２×1018Mg
原子/cm3、上部AlnGa1-nAs層26においては５×1018Mg原
子/cm3である。GaAs活性層25におけるｐ形導電度を得る
ためにはいくつかの選択の自由があり、これには、成長
最中の層にｐ形不純物を直接導入する必要のない場合も
含まれる。例えば、活性層25は、装置21の後続の高温処
理中に隣のドーピング済み層24及び26から層25内へのｐ
形不純物の外方拡散の結果として、または、前記隣を層
24及び26から層25内への正孔の移動の結果として、直接
ドーピングされることなしにｐ形導電度を獲得する傾向
がある。
ジスタ装置21の多層ヘテロ構造は、一般に、金属有機科
学蒸着（MOCVD）方法を用いてｐ形または半絶縁基板28
上に成長させられる。この蒸着において、厚さ0.2μｍ
前後のGaAsバッファ層（図示せず）、AlmGa1-mAs（ここ
に、ｍ＝合金中のアルミニウムの比率）の厚さ1.0μｍ
の層23、AlnGa1-nAs（ここに、ｎ＝合金中のアルミニウ
ムの比率）の厚さ0.15μｍの層24、GaAsの厚さ0.015μ
ｍの層25（活性層）、及び他のAlnGa1-nAsの厚さ0.15μ
ｍの層26が順々に成長させられる。すべてのエピタキシ
ャル層は、或る状態におけるGaAs活性層25を除き、マグ
ネシウムのようなｐ形不純物でドーピングされ、この不
純物の濃度は、AlmGa1-mAs層23においては約１×1018Mg
原子/cm3、下部のAlnGa1-nAs層24においては２×1018Mg
原子/cm3、上部AlnGa1-nAs層26においては５×1018Mg原
子/cm3である。GaAs活性層25におけるｐ形導電度を得る
ためにはいくつかの選択の自由があり、これには、成長
最中の層にｐ形不純物を直接導入する必要のない場合も
含まれる。例えば、活性層25は、装置21の後続の高温処
理中に隣のドーピング済み層24及び26から層25内へのｐ
形不純物の外方拡散の結果として、または、前記隣を層
24及び26から層25内への正孔の移動の結果として、直接
ドーピングされることなしにｐ形導電度を獲得する傾向
がある。
GaAs障壁層は、他のエピタキシャル層23〜26の品質を
高めるためにMOCVD処理に対する酸素ゲッタ層として機
能するだけであるので、図には示していない。多層ヘテ
ロ構造のエピタキシャル層23〜26の品質は、これら層が
装置21のHTJレーザの機能的構成要素であるので、重要
である。更に、層24〜26はまたそのＬ−HBT構成の一体
的構成要素である。詳述すると、AlmGa1-mAs層23はレー
ザの下部導波層即ちエピタキシャル層24に対する導波層
であり、層24はまたトランジスタに対する下部埋設層で
ある。GaAs層25は、レーザの活性領域として、及びトラ
ンジスタ装置の活性ベースチャネルとして機能する。次
にある層26は、レーザに対する上部導波層として、及び
トランジスタに対する上部埋設層として機能する。後で
処理するように、環境29（一般には空気）が装置21のレ
ーザ構成の上部導波体26に対するクラッド体であるとい
うことは特に注目すべきことである。即ち、この特徴に
より、レーザの導波モードは非対称的に分布させられ、
従って、下部導波層24に対するAlmGa1-mAsクラッド層23
の合金組成の選択によって著しく影響されるからであ
る。
高めるためにMOCVD処理に対する酸素ゲッタ層として機
能するだけであるので、図には示していない。多層ヘテ
ロ構造のエピタキシャル層23〜26の品質は、これら層が
装置21のHTJレーザの機能的構成要素であるので、重要
である。更に、層24〜26はまたそのＬ−HBT構成の一体
的構成要素である。詳述すると、AlmGa1-mAs層23はレー
ザの下部導波層即ちエピタキシャル層24に対する導波層
であり、層24はまたトランジスタに対する下部埋設層で
ある。GaAs層25は、レーザの活性領域として、及びトラ
ンジスタ装置の活性ベースチャネルとして機能する。次
にある層26は、レーザに対する上部導波層として、及び
トランジスタに対する上部埋設層として機能する。後で
処理するように、環境29（一般には空気）が装置21のレ
ーザ構成の上部導波体26に対するクラッド体であるとい
うことは特に注目すべきことである。即ち、この特徴に
より、レーザの導波モードは非対称的に分布させられ、
従って、下部導波層24に対するAlmGa1-mAsクラッド層23
の合金組成の選択によって著しく影響されるからであ
る。
第２図について説明すると、表面スキミングHTJレー
ザ/L−HBT装置21の横ヘテロ接合はその多層ヘテロ構造
の上面からの拡散によって好都合に形成される。この目
的のため、図示のように、シリコン（Si）拡散を介する
不純物誘導不規則化（IID）を用い、埋設GaAs活性層25
の横分離区域をｎ形AlGaAs領域31及び32に変換し、これ
により、Ｌ−HBT装置のコレクタ及びエミッタをそれぞ
れ、ならびにHTJレーザの量子井戸を形成する。前掲の
アール・エル・ソーントンの米国特許出願及び前掲のソ
ーントン等の論文の教示に従えば、このようなIID処理
は、一般に、先ず、例えば化学蒸着（CVD）によって多
層ヘテロ構造の上面にSi3N4の膜を堆積し、次いこでのS
i3N4膜にパターン付けしてSiの拡散に対するマスク41と
して働くようにすることによって行なわれる。次に、Si
3N4の薄い層44で覆われたSiの薄い層42から成る二層膜
を堆積させる。これも、CVDによって好都合に行なわ
れ、Si拡散のためのSi源を提供する。次いで、拡散を85
0℃で約１時間行ない、約0.4μｍの深さに到達させる。
Si拡散の前面が埋設GaAs層25に到達する領域において
は、隣のAlGaAs層24及び26内へのGaAs層25の相互拡散速
度はかなり増大し、これにより横ｎ−ｐ−ｎ構造が形成
され、このｎ−ｐ−ｎ構造は、そのコレクタ及びエミッ
タ領域31及び32において、その活性ベース領域またはチ
ャネル45におけるよりもかなり高い合金組成を有す（従
って、禁止帯幅が広くなる）。
ザ/L−HBT装置21の横ヘテロ接合はその多層ヘテロ構造
の上面からの拡散によって好都合に形成される。この目
的のため、図示のように、シリコン（Si）拡散を介する
不純物誘導不規則化（IID）を用い、埋設GaAs活性層25
の横分離区域をｎ形AlGaAs領域31及び32に変換し、これ
により、Ｌ−HBT装置のコレクタ及びエミッタをそれぞ
れ、ならびにHTJレーザの量子井戸を形成する。前掲の
アール・エル・ソーントンの米国特許出願及び前掲のソ
ーントン等の論文の教示に従えば、このようなIID処理
は、一般に、先ず、例えば化学蒸着（CVD）によって多
層ヘテロ構造の上面にSi3N4の膜を堆積し、次いこでのS
i3N4膜にパターン付けしてSiの拡散に対するマスク41と
して働くようにすることによって行なわれる。次に、Si
3N4の薄い層44で覆われたSiの薄い層42から成る二層膜
を堆積させる。これも、CVDによって好都合に行なわ
れ、Si拡散のためのSi源を提供する。次いで、拡散を85
0℃で約１時間行ない、約0.4μｍの深さに到達させる。
Si拡散の前面が埋設GaAs層25に到達する領域において
は、隣のAlGaAs層24及び26内へのGaAs層25の相互拡散速
度はかなり増大し、これにより横ｎ−ｐ−ｎ構造が形成
され、このｎ−ｐ−ｎ構造は、そのコレクタ及びエミッ
タ領域31及び32において、その活性ベース領域またはチ
ャネル45におけるよりもかなり高い合金組成を有す（従
って、禁止帯幅が広くなる）。
更に言えば、一対のｎ形領域31と32の間に横方向に挟
まれたｐ形領域45が存在し、領域31と45の間の界面にｐ
−ｎ接合が、領域32と45の間の界面に他のｐ−ｎ接合が
存在することになる。このことは、そのベース、コレク
タ、エミッタが領域45、31、32のそれぞれによって形成
されているＬ−HBTトランジスタが存在することを意味
するものである。
まれたｐ形領域45が存在し、領域31と45の間の界面にｐ
−ｎ接合が、領域32と45の間の界面に他のｐ−ｎ接合が
存在することになる。このことは、そのベース、コレク
タ、エミッタが領域45、31、32のそれぞれによって形成
されているＬ−HBTトランジスタが存在することを意味
するものである。
表面スキミングHTJレーザ/L−HBT装置21の横ｎ−ｐ−
ｎヘテロ構造の形成の後、水素核等を、領域46ないし49
におけると同じように、前記装置のエピタキシャル層23
ないし26内にイオン打込みする。イオン打込み領域46及
び47は、活性ベース層25とコレクタ領域31及びエミッタ
領域32の外部側壁との間のｐ−ｎ接合を、これら接合の
付近における結晶構造内に不規則性を生じさせることに
より、それぞれ抵抗的に減感し、これにより、これらの
抵抗を十分に増加させ、これらを通る電流を阻止する。
これを行なうため、イオン打込み領域46及び47はコレク
タ領域31及びエミッタ領域32の外側縁部にそれぞれ横方
向にオーバラップし、そして下部エピタキシャル層23内
に、コレクタ領域31及びエミッタ領域32とほぼ同じ深さ
まで侵入する。他方、イオン打込み領域48及び49は装置
21の横方向両端に配置され、そしてそのエピタキシャル
層23ないし26の全部を完全に貫通し（要すれば、その基
盤28内へも侵入し）、装置21を、基板28が支持する他の
装置（図示せず）から、及び同じ組のエピタキシャル層
23ないし26を用いて作られる他の装置からも、電気的に
隔離する。図示のように、イオン打込み領域47及び49は
横方向にオーバラップする。しかし、イオン打込み領域
46と48との間には横方向ギャップがあり、従って、上面
ベース接点51をこれら領域間に配置することができる。
ｎヘテロ構造の形成の後、水素核等を、領域46ないし49
におけると同じように、前記装置のエピタキシャル層23
ないし26内にイオン打込みする。イオン打込み領域46及
び47は、活性ベース層25とコレクタ領域31及びエミッタ
領域32の外部側壁との間のｐ−ｎ接合を、これら接合の
付近における結晶構造内に不規則性を生じさせることに
より、それぞれ抵抗的に減感し、これにより、これらの
抵抗を十分に増加させ、これらを通る電流を阻止する。
これを行なうため、イオン打込み領域46及び47はコレク
タ領域31及びエミッタ領域32の外側縁部にそれぞれ横方
向にオーバラップし、そして下部エピタキシャル層23内
に、コレクタ領域31及びエミッタ領域32とほぼ同じ深さ
まで侵入する。他方、イオン打込み領域48及び49は装置
21の横方向両端に配置され、そしてそのエピタキシャル
層23ないし26の全部を完全に貫通し（要すれば、その基
盤28内へも侵入し）、装置21を、基板28が支持する他の
装置（図示せず）から、及び同じ組のエピタキシャル層
23ないし26を用いて作られる他の装置からも、電気的に
隔離する。図示のように、イオン打込み領域47及び49は
横方向にオーバラップする。しかし、イオン打込み領域
46と48との間には横方向ギャップがあり、従って、上面
ベース接点51をこれら領域間に配置することができる。
パターン付けした金属化部、例えばCr−Au金属化部を
装置21の上面に堆積させて共面接点51ないし53を形成
し、ベース45、コレクタ31及びエミッタ32に対する電気
的接続をそれぞれ行なう。ｐ形基板28を有する実施例に
おいては、ベース45の電気的接続を装置21の基盤側面か
ら行なうこともできる。しかし、上面ベース接点51は、
装置21の製作を簡単にするので、この方が好ましい。図
示のように、装置21は、ベース接点51が該装置のｎ−ｐ
−ｎヘテロ構造から横方向にずれているので、非対称形
状になっている。しかし、対称的な装置形状を望む場合
には、ベース接点51の位置をコレクタ接点52とエミッタ
接点53との中間に移すこともできる。しかし、このよう
な変更を行なうと、ベース接点51を、レーザの基礎放射
の波長に対して実質的に非吸収性の材料で作らないかぎ
り、装置21のレーザ動作モードが阻止される。
装置21の上面に堆積させて共面接点51ないし53を形成
し、ベース45、コレクタ31及びエミッタ32に対する電気
的接続をそれぞれ行なう。ｐ形基板28を有する実施例に
おいては、ベース45の電気的接続を装置21の基盤側面か
ら行なうこともできる。しかし、上面ベース接点51は、
装置21の製作を簡単にするので、この方が好ましい。図
示のように、装置21は、ベース接点51が該装置のｎ−ｐ
−ｎヘテロ構造から横方向にずれているので、非対称形
状になっている。しかし、対称的な装置形状を望む場合
には、ベース接点51の位置をコレクタ接点52とエミッタ
接点53との中間に移すこともできる。しかし、このよう
な変更を行なうと、ベース接点51を、レーザの基礎放射
の波長に対して実質的に非吸収性の材料で作らないかぎ
り、装置21のレーザ動作モードが阻止される。
以上の説明から解るように、装置21は、そのコレクタ
／ベース接合が逆方向バイアス掛けされ、そしてそのエ
ミッタ／ベース接合が順方向バイアス掛けされると、ト
ランジスタとして動作する。この場合、装置21の活性ベ
ース層25が埋設されている深さが比較的浅いので（例え
ば、第１図に示す実施例においては、ベース層が埋設さ
れている深さは装置21の上面から下の0.15μｍに過ぎな
い）、ベースチャネル45の幅がかなり小さくなり、該チ
ャネルを装置21に対して信頼性を以て反復的に形成する
ことができる。即ち、ベースチャネル45の幅はマスクの
制御の下で上面からの拡散によって定まるのであり、こ
のマスクは所定の最小の形状大きさによって限定され
る。また、装置21のコレクタ領域31及びエミッタ領域32
を限定するSi拡散のテーパ化は装置の上面近くでは少な
くなり、従って、その横ｎ−ｐ−ｎヘテロ構造は比較的
急なｐ−ｎ接合を持つ。即ち、本発明によれば、増加し
た電流利得及び改善された高周波性能を有するＬ−HBT
装置を提供することができる。
／ベース接合が逆方向バイアス掛けされ、そしてそのエ
ミッタ／ベース接合が順方向バイアス掛けされると、ト
ランジスタとして動作する。この場合、装置21の活性ベ
ース層25が埋設されている深さが比較的浅いので（例え
ば、第１図に示す実施例においては、ベース層が埋設さ
れている深さは装置21の上面から下の0.15μｍに過ぎな
い）、ベースチャネル45の幅がかなり小さくなり、該チ
ャネルを装置21に対して信頼性を以て反復的に形成する
ことができる。即ち、ベースチャネル45の幅はマスクの
制御の下で上面からの拡散によって定まるのであり、こ
のマスクは所定の最小の形状大きさによって限定され
る。また、装置21のコレクタ領域31及びエミッタ領域32
を限定するSi拡散のテーパ化は装置の上面近くでは少な
くなり、従って、その横ｎ−ｐ−ｎヘテロ構造は比較的
急なｐ−ｎ接合を持つ。即ち、本発明によれば、増加し
た電流利得及び改善された高周波性能を有するＬ−HBT
装置を提供することができる。
装置21は、そのコレクタ／ベース接合及びエミッタ／
ベース接合がいずれも十分に順方向バイアス掛けされ、
これにより、活性ベース領域45内のキャリア密度が、誘
導放射を開始させる値に達すると、単一量子井戸HTJレ
ーザとして動作する。レーザ作用は、装置21の横ｎ−ｐ
−ｎヘテロ構造の平面図で、前記構造と垂直の軸に沿っ
て生ずる（即ち、この横ヘテロ構造はHTJレーザの量子
井戸を限定する）。以上から解るように、装置21のレー
ザ動作モードのための導波層は、上部導波層26と周囲空
気との間の界面がこの導波層の一体的部分であるので、
非対称的である。従って、第３図に示すように、このレ
ーザの導波モードは非対称的に分布させられる。ところ
が、下部及び上部の導波層24及び26に対してAl0.4Ga0.6
Asのほぼ標準の合成組成をそれぞれ用いる装置21におい
ては、下部導波層に対するAlmGa1-mAsクラッド層23の合
金組成におけるアルミニウムの比率を約48％以上の値に
高めるならば、この比対称性が許容可能になるというこ
とが認められた。下部クラッド層23におけるアルミニウ
ムの比率をこのしきい値よりも著しく下に減少させる
と、この構造は非導波性となる。しかし、第３図に示
し、及び下表に示すように、導波層の性能は、下部クラ
ッド層23におけるアルミニウムの比率が前記しきい値よ
りも高くなるにつれ、漸次改善される。下表において、
Γは、活性領域45内にある光学パワーの比率であり、従
って、所定のレーザ構造におけるレーザ作用に必要なし
きい値電流を計算するための重要な係数である。
ベース接合がいずれも十分に順方向バイアス掛けされ、
これにより、活性ベース領域45内のキャリア密度が、誘
導放射を開始させる値に達すると、単一量子井戸HTJレ
ーザとして動作する。レーザ作用は、装置21の横ｎ−ｐ
−ｎヘテロ構造の平面図で、前記構造と垂直の軸に沿っ
て生ずる（即ち、この横ヘテロ構造はHTJレーザの量子
井戸を限定する）。以上から解るように、装置21のレー
ザ動作モードのための導波層は、上部導波層26と周囲空
気との間の界面がこの導波層の一体的部分であるので、
非対称的である。従って、第３図に示すように、このレ
ーザの導波モードは非対称的に分布させられる。ところ
が、下部及び上部の導波層24及び26に対してAl0.4Ga0.6
Asのほぼ標準の合成組成をそれぞれ用いる装置21におい
ては、下部導波層に対するAlmGa1-mAsクラッド層23の合
金組成におけるアルミニウムの比率を約48％以上の値に
高めるならば、この比対称性が許容可能になるというこ
とが認められた。下部クラッド層23におけるアルミニウ
ムの比率をこのしきい値よりも著しく下に減少させる
と、この構造は非導波性となる。しかし、第３図に示
し、及び下表に示すように、導波層の性能は、下部クラ
ッド層23におけるアルミニウムの比率が前記しきい値よ
りも高くなるにつれ、漸次改善される。下表において、
Γは、活性領域45内にある光学パワーの比率であり、従
って、所定のレーザ構造におけるレーザ作用に必要なし
きい値電流を計算するための重要な係数である。
従って、導波的観点から、装置21の下部クラッド層23
に対する好ましい合金組成は、その構造的安定性を保持
する限りにおいてできるだけ多くのアルミニウムを含有
する（これは、一般に、ほぼAl0.85Ga0.15Asの組成であ
る）。しかし、若干の状態においては、レーザ放射線の
遠隔場（far feeld）での発散を減少させるため、下部
クラッド層23内のアルミニウムの比率を若干減少させる
ことが望ましい場合がある。
に対する好ましい合金組成は、その構造的安定性を保持
する限りにおいてできるだけ多くのアルミニウムを含有
する（これは、一般に、ほぼAl0.85Ga0.15Asの組成であ
る）。しかし、若干の状態においては、レーザ放射線の
遠隔場（far feeld）での発散を減少させるため、下部
クラッド層23内のアルミニウムの比率を若干減少させる
ことが望ましい場合がある。
要すれば、装置21をその横ｎ−ｐ−ｎヘテロ構造に対
して横断方向に分割してファブリ・ペロ長さ空洞を形成
する。この空洞は、反射性の端部ミラーまたはファセッ
トを有し、そのレーザ動作モードに必要である干渉性の
正の光学的フィードバックを提供するようになってい
る。この場合、装置21の分割レーザ構成の端部ミラーの
少なくとも１つを部分的透過性となし、レーザの一端ま
たは両端から、参照番号51におけるように、出力放射を
軸方向に引き出すようにする場合もある。
して横断方向に分割してファブリ・ペロ長さ空洞を形成
する。この空洞は、反射性の端部ミラーまたはファセッ
トを有し、そのレーザ動作モードに必要である干渉性の
正の光学的フィードバックを提供するようになってい
る。この場合、装置21の分割レーザ構成の端部ミラーの
少なくとも１つを部分的透過性となし、レーザの一端ま
たは両端から、参照番号51におけるように、出力放射を
軸方向に引き出すようにする場合もある。
或いはまた、第４図に示すように、ｎ次の回折格子52
（即ち、ｎλ/2の周期を有する格子、ｎは整数）を、装
置21の上部層26の外面に、活性領域45に対して垂直載置
して縦に整合させた状態で、形成し、装置21を、分散形
フィードバック（DFB）レーザとして動作させるように
する。図示のように、格子52は装置21の活性領域45の端
から端まで延び、これにより、前記装置を、活性領域45
のほぼ全長に沿って装置21の面における光学場と相互作
用させて分散形ブラッグ反射体として動作させ、装置21
のDFBレーザ構成に対して干渉性の正の光学的フィード
バックを提供するようにする。格子52は、一般に、装置
21の上部層26の外面をエッチングすることによって形成
されるが、これは、エピタキシャル成長の必要性を避け
るという重要な目的の邪魔にはならない。装置21のDFB
レーザ構成に対する光学的フィードバックは格子52によ
って提供されるから、レーザ空洞の端部を反射性端部ミ
ラーとする必要はなく、空洞の一方または両方の端部を
透過性として、レーザ放射に対する軸方向出力部を提供
するようにすることもできる。
（即ち、ｎλ/2の周期を有する格子、ｎは整数）を、装
置21の上部層26の外面に、活性領域45に対して垂直載置
して縦に整合させた状態で、形成し、装置21を、分散形
フィードバック（DFB）レーザとして動作させるように
する。図示のように、格子52は装置21の活性領域45の端
から端まで延び、これにより、前記装置を、活性領域45
のほぼ全長に沿って装置21の面における光学場と相互作
用させて分散形ブラッグ反射体として動作させ、装置21
のDFBレーザ構成に対して干渉性の正の光学的フィード
バックを提供するようにする。格子52は、一般に、装置
21の上部層26の外面をエッチングすることによって形成
されるが、これは、エピタキシャル成長の必要性を避け
るという重要な目的の邪魔にはならない。装置21のDFB
レーザ構成に対する光学的フィードバックは格子52によ
って提供されるから、レーザ空洞の端部を反射性端部ミ
ラーとする必要はなく、空洞の一方または両方の端部を
透過性として、レーザ放射に対する軸方向出力部を提供
するようにすることもできる。
以上の説明から解るように、若干次数の回折格子52
は、所定の角度における装置21の上面からのDFBレーザ
構成の基礎的周波数パワーの一部を結合する。装置21が
レーザ作用する基礎的周波数に対する格子52の次数は、
「表面放射」される基礎的パワーの部分、及びこれら回
折されたビームが放射される角度を決定する。装置21の
この「表面放射」DFBレーザ構成についてのより興味あ
る適用の一つを第５図に示す。図において、格子52は、
基礎的レーザ作用周波数を、参照番号55におけるよう
に、装置21の活性領域45に対してほぼ直角に放射するた
めの２次の格子である。装置21からの公称またはほぼ直
角の表面放射は、装置21から光学的パワーを抽出するた
めに縁放射式レーザ構成を用いることのできないように
設計されている場合に、極めて望ましいものである。
は、所定の角度における装置21の上面からのDFBレーザ
構成の基礎的周波数パワーの一部を結合する。装置21が
レーザ作用する基礎的周波数に対する格子52の次数は、
「表面放射」される基礎的パワーの部分、及びこれら回
折されたビームが放射される角度を決定する。装置21の
この「表面放射」DFBレーザ構成についてのより興味あ
る適用の一つを第５図に示す。図において、格子52は、
基礎的レーザ作用周波数を、参照番号55におけるよう
に、装置21の活性領域45に対してほぼ直角に放射するた
めの２次の格子である。装置21からの公称またはほぼ直
角の表面放射は、装置21から光学的パワーを抽出するた
めに縁放射式レーザ構成を用いることのできないように
設計されている場合に、極めて望ましいものである。
装置21のレーザ空洞内の高い光学場強度の結果とし
て、その導波構造23〜26内の半導体材料の非直線性が、
測定可能な量の第２の高調波光学的発生を生じさせる。
これについては、例えば、「応用物理議事録」（Japane
se Journal of Applied Physics）第26巻、第８号（198
7年）、第1386〜1387頁に所載の小笠原等の論文「AlGaA
s二重ヘテロ構造レーザにおける第２の高調波発生」（S
econd Harmonic Generation in an AlGaAs Double−Het
erostructure Laser）を参照されたい。この第２の高調
波光は、基礎的レーザ放射の波長が870nmであるなら
ば、放射スペクトルの可視領域内に、例えば435nmの青
波長にあるので、極めて興味あるものである。ところ
が、この第２の高調波エネルギーは、これを発生させる
材料によって強く吸収され、一般に、わずか数百オング
ストローム走行した後に吸収される。
て、その導波構造23〜26内の半導体材料の非直線性が、
測定可能な量の第２の高調波光学的発生を生じさせる。
これについては、例えば、「応用物理議事録」（Japane
se Journal of Applied Physics）第26巻、第８号（198
7年）、第1386〜1387頁に所載の小笠原等の論文「AlGaA
s二重ヘテロ構造レーザにおける第２の高調波発生」（S
econd Harmonic Generation in an AlGaAs Double−Het
erostructure Laser）を参照されたい。この第２の高調
波光は、基礎的レーザ放射の波長が870nmであるなら
ば、放射スペクトルの可視領域内に、例えば435nmの青
波長にあるので、極めて興味あるものである。ところ
が、この第２の高調波エネルギーは、これを発生させる
材料によって強く吸収され、一般に、わずか数百オング
ストローム走行した後に吸収される。
再び第５図について説明すると、装置21のDFB表面放
射レーザ構成は、また、内部で発生した第２の高調波光
を引き出すための改良された手段である。格子52は前記
第２の高調波光を、この高調波の波長によって定まる角
度で外部へ回折させる。抽出はレーザ空洞の全長に沿っ
て生ずるから、空洞の端部に近い最終の数百オングスト
ロームだけではなしに、レーザの全長が第２の高調波放
射の役に立つ。
射レーザ構成は、また、内部で発生した第２の高調波光
を引き出すための改良された手段である。格子52は前記
第２の高調波光を、この高調波の波長によって定まる角
度で外部へ回折させる。抽出はレーザ空洞の全長に沿っ
て生ずるから、空洞の端部に近い最終の数百オングスト
ロームだけではなしに、レーザの全長が第２の高調波放
射の役に立つ。
第６図について説明すると、高周波周波数において強
い非直線特性及び／または優れた光透過特性を有する材
料を上部エピタキシャル層26の外面における光学場にさ
らすことにより、装置21のレーザ空洞からの第２の高調
波光抽出における一層の改良が得られる。例えば、装置
21のファブリ・ペロ空洞レーザ構成を強化光学的高調波
発生器61のためのドライバとして用いるため、KDP、LiN
bO2またはラングミュア・プロジェット層のような適当
な非直線性材料から成る膜62を、装置21の上部エピタキ
シャル層26の外面に、活性領域45に垂直に載置して縦に
整合させた状態に堆積させ、これにより、膜62の全長
を、レーザによって作られた光学場の表面スキミング部
にさらす。もっと一般的には、本発明にかかる表面スキ
ミングレーザは、発生手段または感知手段のような外部
手段をレーザの導波モードの電界にさらしたいというほ
とんどすべての適用に対して助けとなる。
い非直線特性及び／または優れた光透過特性を有する材
料を上部エピタキシャル層26の外面における光学場にさ
らすことにより、装置21のレーザ空洞からの第２の高調
波光抽出における一層の改良が得られる。例えば、装置
21のファブリ・ペロ空洞レーザ構成を強化光学的高調波
発生器61のためのドライバとして用いるため、KDP、LiN
bO2またはラングミュア・プロジェット層のような適当
な非直線性材料から成る膜62を、装置21の上部エピタキ
シャル層26の外面に、活性領域45に垂直に載置して縦に
整合させた状態に堆積させ、これにより、膜62の全長
を、レーザによって作られた光学場の表面スキミング部
にさらす。もっと一般的には、本発明にかかる表面スキ
ミングレーザは、発生手段または感知手段のような外部
手段をレーザの導波モードの電界にさらしたいというほ
とんどすべての適用に対して助けとなる。
第７図は、前述した単一チャネルＬ−HBT/単一量子井
戸表面スキミングHTJレーザ21の多層ヘテロ構造をその
エピタキシャル層23ないし26の各々内のアルミニウムの
百分率の関数として線図的に示すものである。第８図
は、多重チャネルＬ−HBT/多重量子井戸HTJレーザの範
囲内への本発明の延長に対する類似の線図である。詳述
すると、第８図は４つの活性層72ないし75を有する装置
71の多層エピタキシャルヘテロ構造を示すものであり、
前記活性層は、装置の外面の下、約0.21μｍから約0.28
μｍまでの範囲の深さに埋設されている。装置71の上部
及び下部の40％アルミニウム埋設層76及び77は、その上
部及び下部の活性層72及び75から中間層78及び79によっ
てそれぞれ分離されており、前記中間層はAl0.2Ga0.8As
合金から成っている。同様に、同じAl0.2Ga0.8As合金
を、活性領域72ないし75相互間の障壁層81ないし83のた
めに用いる。前述したように、40％アルミニウムの上部
埋設層76は表面再結合効果を抑制する。それで、40％ア
ルミニウムの下部埋設層77を用いて、装置71のHTJレー
ザ構成に対する適度に平衡した導波層を提供する。しか
し、埋設層76及び77は中間20％アルミニウム層78及び79
によって活性層72ないし75から分離されており、DX中心
のような深いレベルの欠陥が装置性能を劣化させること
を防止する。
戸表面スキミングHTJレーザ21の多層ヘテロ構造をその
エピタキシャル層23ないし26の各々内のアルミニウムの
百分率の関数として線図的に示すものである。第８図
は、多重チャネルＬ−HBT/多重量子井戸HTJレーザの範
囲内への本発明の延長に対する類似の線図である。詳述
すると、第８図は４つの活性層72ないし75を有する装置
71の多層エピタキシャルヘテロ構造を示すものであり、
前記活性層は、装置の外面の下、約0.21μｍから約0.28
μｍまでの範囲の深さに埋設されている。装置71の上部
及び下部の40％アルミニウム埋設層76及び77は、その上
部及び下部の活性層72及び75から中間層78及び79によっ
てそれぞれ分離されており、前記中間層はAl0.2Ga0.8As
合金から成っている。同様に、同じAl0.2Ga0.8As合金
を、活性領域72ないし75相互間の障壁層81ないし83のた
めに用いる。前述したように、40％アルミニウムの上部
埋設層76は表面再結合効果を抑制する。それで、40％ア
ルミニウムの下部埋設層77を用いて、装置71のHTJレー
ザ構成に対する適度に平衡した導波層を提供する。しか
し、埋設層76及び77は中間20％アルミニウム層78及び79
によって活性層72ないし75から分離されており、DX中心
のような深いレベルの欠陥が装置性能を劣化させること
を防止する。
第９図は、第８図に示すエピタキシャル層内に作られ
た典型的な表面スキミング多重量子井戸HTJレーザに対
する入力電流対出力パワー曲線を示すものであり、第10
図は、同じ組のエピタキシャル層内に作られたＬ−HBT
トランジスタ装置に対するコレクタ電流対コレクタ／エ
ミッタ電圧曲線を示すものである。図から解るように、
このHTJレーザは、レーザ作用の開始に対する約5.9mAの
順方向しきい値で動作し、約0.5W/mAのスロープ効率を
有した。他方、Ｌ−HBTトランジスタは、レーザのしき
い値電流の範囲内でコレクタ電流に対して200を越える
電流利得を有するということが認められた。即ち、第８
図に示す組のエピタキシャル層のレーザ及びトランジス
タの構成は集積光電子工学的適用に対して極めて好適す
る。
た典型的な表面スキミング多重量子井戸HTJレーザに対
する入力電流対出力パワー曲線を示すものであり、第10
図は、同じ組のエピタキシャル層内に作られたＬ−HBT
トランジスタ装置に対するコレクタ電流対コレクタ／エ
ミッタ電圧曲線を示すものである。図から解るように、
このHTJレーザは、レーザ作用の開始に対する約5.9mAの
順方向しきい値で動作し、約0.5W/mAのスロープ効率を
有した。他方、Ｌ−HBTトランジスタは、レーザのしき
い値電流の範囲内でコレクタ電流に対して200を越える
電流利得を有するということが認められた。即ち、第８
図に示す組のエピタキシャル層のレーザ及びトランジス
タの構成は集積光電子工学的適用に対して極めて好適す
る。
第１図は本発明にかかるAlGaAs表面スキミングHTJレー
ザ/L−HBT装置の断面斜視図、第２図は第１図に示す形
式のHTJレーザ/L−HBT装置の製作のための推奨されるス
テップの若干を示す断面図、第３図は、第１図に示す形
式の装置のレーザ構成の導波モードの計算された電界
（即ち、「Ｅ−電界」）プロフィールが、その下部クラ
ッド層の合金組成におけるアルミニウムの比率の関数と
して変化する様子を示す曲線図、第４図は本発明にかか
る表面スキミング分散形フィードバック（DFB）AlGaAs
HTJレーザの断面斜視図、第５図は本発明にかかるDFB
表面スキミングHTJレーザの表面放射構成の断面斜視
図、第６図は本発明にかかる表面スキミングAlGaAs HT
Jを具現する光学的高調波発生器の断面斜視図、第７図
は第１図及び第４図ないし第６図に種々の形式で示す本
発明の単一ベースチャネルＬ−HBTトランジスタ／単一
量子井戸表面スキミングHTJレーザの実施例の多層エピ
タキシャルヘテロ構造を線図的に示す曲線図、第８図は
本発明の多重ベースチャネルＬ−HBTトランジスタ／多
重量子井戸表面スキミングHTJレーザの実施例の多層エ
ピタキシャルヘテロ構造を線図的に示す曲線図、第９図
は第８図に示すエピタキシャル層における本発明にかか
る多重量子井戸表面スキミングHTJレーザに対する特性
的出力パワー対入力電流の曲線図、第10図は第８図に示
すエピタキシャル層内に作られた多重チャネルＬ−HBT
トランジスタに対する特性的電流対電圧の曲線図であ
る。 24、26:導波層 25:活性層
ザ/L−HBT装置の断面斜視図、第２図は第１図に示す形
式のHTJレーザ/L−HBT装置の製作のための推奨されるス
テップの若干を示す断面図、第３図は、第１図に示す形
式の装置のレーザ構成の導波モードの計算された電界
（即ち、「Ｅ−電界」）プロフィールが、その下部クラ
ッド層の合金組成におけるアルミニウムの比率の関数と
して変化する様子を示す曲線図、第４図は本発明にかか
る表面スキミング分散形フィードバック（DFB）AlGaAs
HTJレーザの断面斜視図、第５図は本発明にかかるDFB
表面スキミングHTJレーザの表面放射構成の断面斜視
図、第６図は本発明にかかる表面スキミングAlGaAs HT
Jを具現する光学的高調波発生器の断面斜視図、第７図
は第１図及び第４図ないし第６図に種々の形式で示す本
発明の単一ベースチャネルＬ−HBTトランジスタ／単一
量子井戸表面スキミングHTJレーザの実施例の多層エピ
タキシャルヘテロ構造を線図的に示す曲線図、第８図は
本発明の多重ベースチャネルＬ−HBTトランジスタ／多
重量子井戸表面スキミングHTJレーザの実施例の多層エ
ピタキシャルヘテロ構造を線図的に示す曲線図、第９図
は第８図に示すエピタキシャル層における本発明にかか
る多重量子井戸表面スキミングHTJレーザに対する特性
的出力パワー対入力電流の曲線図、第10図は第８図に示
すエピタキシャル層内に作られた多重チャネルＬ−HBT
トランジスタに対する特性的電流対電圧の曲線図であ
る。 24、26:導波層 25:活性層
Claims (1)
- 【請求項１】横ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及び
ヘテロ横断接合レーザのための多層化合物ヘテロ構造半
導体において、前記ヘテロ構造は上部層と下部層との間
に配置された少なくとも１つの活性層を含んでおり、前
記上部層は、前記ヘテロ構造の最上層であり、及び、そ
の上面にかなりの強度の光学場を作るために前記活性層
内にレーザ作用を生じさせるように選択された厚さを有
していることを特徴とする多層化合物ヘテロ構造半導
体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/443,999 US5038185A (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Structurally consistent surface skimming hetero-transverse junction lasers and lateral heterojunction bipolar transistors |
| US443999 | 1989-11-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03173440A JPH03173440A (ja) | 1991-07-26 |
| JP2502807B2 true JP2502807B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=23763066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2308413A Expired - Lifetime JP2502807B2 (ja) | 1989-11-30 | 1990-11-14 | ヘテロ構造半導体 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5038185A (ja) |
| EP (1) | EP0430691B1 (ja) |
| JP (1) | JP2502807B2 (ja) |
| DE (1) | DE69009409T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5497181A (en) * | 1992-06-29 | 1996-03-05 | Xerox Corporation | Dynamic control of individual spot exposure in an optical output device |
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| US5319655A (en) * | 1992-12-21 | 1994-06-07 | Xerox Corporation | Multiwavelength laterally-injecting-type lasers |
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| US5739543A (en) * | 1993-11-24 | 1998-04-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical semiconductive device with inplanar compressive strain |
| US5376583A (en) * | 1993-12-29 | 1994-12-27 | Xerox Corporation | Method for producing P-type impurity induced layer disordering |
| US5455429A (en) * | 1993-12-29 | 1995-10-03 | Xerox Corporation | Semiconductor devices incorporating p-type and n-type impurity induced layer disordered material |
| US5608753A (en) * | 1995-06-29 | 1997-03-04 | Xerox Corporation | Semiconductor devices incorporating p-type and n-type impurity induced layer disordered material |
| US5574745A (en) * | 1995-06-29 | 1996-11-12 | Xerox Corporation | Semiconductor devices incorporating P-type and N-type impurity induced layer disordered material |
| US5742631A (en) * | 1996-07-26 | 1998-04-21 | Xerox Corporation | Independently-addressable monolithic laser arrays |
| US6002142A (en) * | 1996-09-30 | 1999-12-14 | Xerox Corporation | Integrated optoelectronic structures incorporating P-type and N-type layer disordered regions |
| JP2000022206A (ja) * | 1998-07-01 | 2000-01-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US20050045484A1 (en) * | 2003-05-07 | 2005-03-03 | Microfabrica Inc. | Electrochemical fabrication process using directly patterned masks |
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| US4615032A (en) * | 1984-07-13 | 1986-09-30 | At&T Bell Laboratories | Self-aligned rib-waveguide high power laser |
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| JP2543551B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1996-10-16 | キヤノン株式会社 | 半導体レ―ザ― |
| US4930132A (en) * | 1987-12-28 | 1990-05-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Second harmonic wave generating device having active layer and second harmonic wave generating layer on same substrate |
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-
1989
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-
1990
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- 1990-11-29 DE DE69009409T patent/DE69009409T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-29 EP EP90312999A patent/EP0430691B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US5038185A (en) | 1991-08-06 |
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