JP3034688B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
ヘテロ構造半導体レ−ザに関する。
には、活性領域以外を流れるリ−ク電流の低減が必須で
ある。埋込ヘテロ(BH;Buried Heterostructure)構
造レ−ザでは、従来電流ブロック層としてp-n接合や
高抵抗半導体層(Fe及びTiド−プ等)が用いられてお
り、p基板を用いたBHレ−ザの例としては、アイ・イ
−・イ−・イ− ジャ−ナル・オブ・カンタム・エレクトロニ
クス 25巻 ナンバ−6 1989年 1288頁(IE
EE Journal of Quantum Electronics Vol.25N
o.6 1989 p1288)に記載の如く、有機金属気
相成長(MOCVD;Metalorganic Chemical Vapor
Deposition)法と液相成長(LPE;LiquidPhase E
pitaxy)法の併用によるp-n接合埋込型のBHレ−ザ
がある。
込成長にLPE法を用いており、この方法では基板の大
面積化や成長層の高均一化が困難である。大面積化や高
均一化を達成するために埋込成長を含む結晶成長全てを
MOCVD法により行い、p-n接合埋込によるBHレ
−ザを作製すると、図1に示すようにn-InP埋込層6
とn-InP層8、9が繋がり易く(n-n接続ができ易
く)、電流がこのn-n接続を通じて流れるため充分な低
閾値化が行われない。
無い低リ−ク電流埋込構造を達成することにより、BH
レ−ザの低閾値化を図ることにある。
に、本発明では変曲点の無い滑らかな側面形状を持つメ
サストライプを形成し、その埋込成長において第一の半
導体埋込層をメサ側面で特定の面({100}面に対する
角度が76±5°)が現われるまで成長し、且つその後
基板と逆の導電型の第二の半導体埋込層を連続して成長
した。この時第二の半導体埋込層の成長は成長フロント
がメサ最上部に達する前に終了する。
で特定の面({100}面に対する角度が76±5°)が現
われるまで成長し、引き続き第二の半導体埋込層を成長
すると、第二の半導体埋込層はメサ側面でこの特定の面
を這い上がるように成長する。またこの第二の半導体埋
込層の成長フロントがメサ最上部に達する前に終了する
と、第二の半導体埋込層(n-InP電流ブロック層)はn
-InP層8又は9と完全に分断され、周囲を移動度の小
さいp-InP層5(第一の半導体埋込層)および7で囲わ
れた構造となる。このような構造においては、メサスト
ライプの活性領域以外を流れるリ-ク電流は効果的に抑
止され低閾値半導体レ-ザが実現できる。
nGaAsP系BHレ−ザに適用した場合について説明す
る。
図2に示すようにp-InP基板1(キャリア濃度4〜6
E18cm-2)にp-InPクラッド層2(キャリア濃度〜1
E18cm-2、厚さ〜2μm)を成長した後アンド-プInG
aAsP/InGaAs MQW活性層3(波長1.3μm、厚
さ〜0.2μm)、n-InPクラッド層4(キャリア濃度〜
2E18cm-2、厚さ〜1μm)を成長する。この時活性層
3はアンド-プInGaAsPバルク活性層でも良く、MQ
W構造に限定されない。その後CVD法によりSiO2膜
を被着しホトリソ工程を経た後、SiO2膜をマスクとし
てウェットエッチングにより図中に示されるような変曲
点の無い滑らかな側面を有するメサストライプを形成す
る。メサストライプはSiO2膜下部が側面からエッチン
グされSiO2膜がオ−バ−ハング状になるようにする。
また活性層幅は1〜2μm、メサ深さは2.5〜4μmで
ある。次に、SiO2膜を被着したままメサストライプの
側面をp-InP層5(キャリア濃度〜1E18cm-2、厚
さ0.5〜1μm)、n-InP層6(キャリア濃度〜2E1
8cm-2、厚さ0.5〜1μm)、p-InP層7(キャリア濃
度〜2E18cm-2、厚さ1〜3μm)、n-InP層8(キ
ャリア濃度〜2E18cm-2、厚さ〜0.5μm)で埋め込
んだ。n-InP層8へのZnの拡散を極力抑えるためp-
InP層7の初期に低キャリア濃度p-InP層を挿入し
ても良い。この埋込成長において重要なことは、p-In
P層5の膜厚制御である。即ち図3に示すように、メサ
側面においてp-InP層5の成長表面が特定の面(図中
に面Aで表してあり{100}面に対して76±5゜、
{133}面)になるまで成長することが重要である。
このような成長を行った後連続してn-InP層6を成長
すると、n-InP層6は面Aを這い上がるように成長す
る。この時n-InP層6の成長は成長表面と面Aの交点
がメサ最上部に達する前に(SiO2膜に接する前に)終了
する。n-InP層6のメサ側面における面も特定の面
(面A)となる。この様子を図4に示した。以上のように
して埋め込んだ構造においては、n-InPブロック層6
が周囲をp-InP層で囲われた構造となり、リ−ク電流
の要因であるn-n接続の無い理想的なブロック層構造
となる。n-InP層8はp-n接合と再成長界面を分離
するために設けたもので、本発明においては特に挿入を
限定されるものでは無い。
(キャリア濃度〜2E18cm-2、厚さ〜2μm)、n-In
GaAsPキャップ層10(キャリア濃度>5E18c
m-2、厚さ〜2μm)で平坦に埋め込んだ。その後SiO2
膜11で電流狭窄を行った後n電極12を形成、更に基
板側を研磨してト−タル膜厚100μm程度にした後p
電極13を蒸着により形成し素子化を行った。
1.3μm、閾電流値10〜12mA、スロ−プ効率0.3
mW/mAの素子が高歩留りで得られ、低リ−ク電流で且
つ低閾値の半導体レ−ザが実現できた。
て説明したが、本発明は半導体レ−ザに限らず電流狭窄
を行う必要のある他のデバイスについても適用可能であ
る。
側面形状を持つメサストライプを用いp-n接合により
埋め込んだ構造において、メサ側面における成長ハビッ
トを利用して特定の面がでるよう膜厚の制御を行い成長
するとブロック層構造のn-n接続を排除できる。従っ
て、リ−ク電流を低減でき活性領域への効率的な電流注
入が行えるため素子の低閾値化が図れる。
である。
W活性層、4…n-InPクラッド層、5…p-InP層、
6…n-InP層、7…p-InP層、8…n-InP層、9
…n-InP層、10…n-InGaAsPキャップ層、11
…SiO2膜、12…n電極、13…p電極、14…Si
O2膜
Claims (6)
- 【請求項1】半導体基板上に、活性層を含む多層構造を
有し、該多層構造をメサストライプ状に加工し、メサ側
面を第1の半導体層及び第2の半導体層を含む半導体多
層膜で埋め込み、且つ該メサ側面が変曲点の無い滑らか
な曲面を有する半導体装置において、メサストライプ近
傍における該第1の半導体埋込層と該第2の半導体埋込
層の界面が{100}面に対して76±5゜であることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】半導体基板上に、活性層を含む多層構造を
有し、該多層構造をメサストライプ状に加工し、メサ側
面を第1の半導体層及び第2の半導体層を含む半導体多
層膜で埋め込み、且つ該メサ側面が変曲点の無い滑らか
な曲面を有する半導体装置において、メサストライプ近
傍における該第1の半導体埋込層の成長面と{100}面
との成す角度が76±5゜であることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項3】半導体基板上に、活性層を含む多層構造を
有し、該多層構造をメサストライプ状に加工し、メサ側
面を第1の半導体層及び第2の半導体層を含む半導体多
層膜で埋め込み、且つ該メサ側面が変曲点の無い滑らか
な曲面を有する半導体装置において、メサストライプ近
傍における該第1の半導体埋込層の成長面(h1k1l1)
が{133}面であること、もしくは{122}面<(h1k
1l1)<{144}面の範囲にあることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項4】請求項2の半導体装置において、メサスト
ライプ近傍における該第2の半導体埋込層の活性層に対
向する面が{100}面に対して76±5゜であることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項5】請求項3の半導体装置において、メサスト
ライプ近傍における該第2の半導体埋込層の活性層に対
向する面(h2k2l2)が{133}面であること、もしく
は{122}面<(h2k2l2)<{144}面の範囲にある
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の半導体装
置において、該半導体基板及び該第1の半導体埋込層が
p形半導体層であり、且つ該第2の半導体埋込層がn形
半導体層であることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4107330A JP3034688B2 (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4107330A JP3034688B2 (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06125131A JPH06125131A (ja) | 1994-05-06 |
JP3034688B2 true JP3034688B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=14456325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4107330A Expired - Fee Related JP3034688B2 (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3034688B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5847415A (en) * | 1995-03-31 | 1998-12-08 | Nec Corporation | Light emitting device having current blocking structure |
JP3907854B2 (ja) | 1998-12-07 | 2007-04-18 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP4107330A patent/JP3034688B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH06125131A (ja) | 1994-05-06 |
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