JPH01179388A - 接合型半導体発光素子 - Google Patents

接合型半導体発光素子

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JPH01179388A
JPH01179388A JP63000555A JP55588A JPH01179388A JP H01179388 A JPH01179388 A JP H01179388A JP 63000555 A JP63000555 A JP 63000555A JP 55588 A JP55588 A JP 55588A JP H01179388 A JPH01179388 A JP H01179388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
semiconductor
diffraction grating
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP63000555A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Taniguchi
浩一 谷口
Akira Ito
晃 伊藤
Kunihiro Hattori
服部 邦裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Research Development Corp of Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Cable Industries Ltd, Research Development Corp of Japan filed Critical Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority to JP63000555A priority Critical patent/JPH01179388A/ja
Publication of JPH01179388A publication Critical patent/JPH01179388A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G49/00Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for
    • B65G49/05Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles
    • B65G49/06Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles for fragile sheets, e.g. glass
    • B65G49/068Stacking or destacking devices; Means for preventing damage to stacked sheets, e.g. spaces

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分布帰還型半導体レーザや分布反則型半導体
レーザとして使用し得る新規な接合型半導体発光素子に
関するものである。
〔従来の技術〕
光ファイバを光伝送路として用いる光フアイバ通信は目
覚ましく発展しており、低損失・広帯域伝送、軽量・微
小断面積の伝送、無誘導伝送、可撓性線路などの優れた
性能を有しているため応用分野が広範である。
周知のように、光ファイバは屈折率の大きいコア部をそ
のコア部より小さい屈折率のクラッド部で包み、コア部
とクラッド部の境界面で光を全反射させてコア部に閉じ
込めて伝送するものである。
光ファイバは、単一モードファイバと多モードファイバ
に大別される。特に単一モードファイバでは、光は主に
コア部内に閉じ込められて伝送され、伝送帯域が極めて
広い優れた特徴を有している。
しかし、このような特徴を有する単一モードファイバを
用いる光フアイバ伝送においては、単一モードファイバ
に対して単一波長で発振する半導体レーザでないと、広
帯域伝送を効率良く行うことができず、低損失性が活か
されない。
一方、光フアイバ通信用光源の中で単一モード発振を得
る代表的な半導体レーザとしては、スペクトル広がりが
大きい場合に伝送帯域に制限(限界)が生じてくるため
、高速動作時においてもスペクトルが狭く、発振波長が
常に一定に保たれる構造が要求される。現在、注目を浴
びているのは、半導体レーザの活性層及びその近傍に波
長選択性を有する回折格子を設けた分布帰還(DFB)
構造及び分布反射(DBR)構造を有するレーザである
しかして−船釣なりFBレーザの構造例を第4図に示す
。このレーザは、n型1nP基板30と、その基板30
上に設けた回折格子32を有するn型InPガイド層3
1と、層31上に順にエピタキシャル成長させたInG
aAsP活性層33及びp型1nP層34と、層3工、
33.34を埋め込むためのp型1nP層35、n型I
nP層36及びp型1nP層37と、Ji34.37の
表面に設けたp側型tiE1と、基板30の下面に設け
たn側電極E2とで構成されている。かかる構造の素子
を製作するには精密でかつ長いプロセスを必要とし、素
子の単価も増大する。特にこの構造の素子製作で手間を
要するのは、活性層及び導波路の形成並びに埋込みであ
る。
その複雑な製作プロセスを明らかにするために、次に第
4図に示したレーザをその製造方法の立場から概説する
。第5図は第4図のレーザの製作工程の一例を示す。
まず、たとえばn型1nP基板30上にn型1nPガイ
ド層31をエピタキシャル成長させて(第5図(a)参
照) 、1131に干渉露光法などによって回折格子3
2を形成した(第5図(b)参照)後に、回折格子32
上にInGaAsP活性層33及びp型1nP層34を
順次エピタキシャル成長させる(第5図(C)参照)。
その後、基板30上の層31.33.34をエツチング
して導波路を形成しく第5図(d)参照)、p型!nP
 JiJ35、n型1nP層36及びp型1nP層37
を順次エピタキシャル成長させて層31.33.34を
埋込む(第5[IJ(e)参照)。そして、層34.3
70表面にp側電極E1を、また基板30の下面にn側
電極E2を設ける(第5図(f)参照)ことにより製造
される。実用には第5図(匂に示す如く、ボンディング
・ハンダなどで電極EI側をヒートシンク50に取付け
、ワイヤーボンディングを行えばよい。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、−taにDFB型レーザに限らすDBR型
レーザはその製作工程が非常に長く、素子の単価を高め
る結果になる。これは、DFB型やDBR型レーザには
エピタキシャル成長、選択エツチングによる単一モード
導波路及び活性層の形成並びに埋込成長が必須の技術で
あることに拠るものである。特に、導波路及び活性層並
びに埋込成長には大変な手間を要し、しかもその技術は
精密である。これがため、DFB型やDBR型レーザは
生産性が非常に悪く、コスト高である。
従って本発明の目的は、通常のDFB型やDBR型レー
ザのように複雑な製作プロセスを必要とせずに生産性を
向上させて安価に製造することができるDFBまたはD
BR構造の新規な接合型半導体発光素子を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的は、半導体基板の一方側に回折格子を設け、回
折格子上に絶縁層を設け、回折格子を露出するように絶
縁層に細長い溝を形成し、溝を覆うように活性層を含む
一条の半導体層をwA縁層上に形成し、半導体層上に上
部電極を、及び半導体レーザの他方側に上部電極とは異
なる極性の下部電極を設けたことを特徴とする接合型半
導体発光素子により達成される。
本発明の半導体発光素子は、上記の如く構造であるから
、以下の実施例でもその製作工程の一例を述べであるよ
うに通常のDFB型やDBR型レーザに比べて製作が大
変容易で、構造上活性層の形状を種々に変化させること
も可能となり、生産性を大幅に向上させたものである。
本発明の発光素子に使用する半導体材料には特に制限は
なく、半導体レーザに通常使用されている材料であれば
よく、たとえば■−V族化合物半導体であるGaAs、
 GaP、 A]GaAs、 InP、InGaAsP
、InGaP、 InAIP、 GaAsPSGaN、
 InAsP、 InAsSbなど、I[−VI族化合
物半導体であるZn5e、 ZnS、 ZnO1CdS
e、 CdTeなど、IV−Vl族化合物半導体である
PbTe、 Pb5nTe、 Pb5nSeなど、さら
に■−■族化合物半導体であるSiCなどがあり、それ
ぞれの材料の長所を活かして適用することが可能である
〔実施例〕
以下、本発明の接合型半導体発光素子を実施例に基づい
て説明する。
本発明の半導体発光素子の一実施例を第1図に示す、こ
の発光素子はDFB構造のレーザであり、n型1nP基
板Bと、その基板B上に設けた回折格子2を有するn型
1nPクラツド@1と、クラッド層1上に設けた絶縁層
3と、基板Bの一端から他端までクラッド層1を露出す
る細長い溝7と、溝7を覆うように絶縁層3上に順にエ
ピタキシャル成長させたInGaAsP活性層4及びp
型1nPクラッド層5からなる半導体層と、クラッド層
5及び絶縁層3の表面に設けたp側電極E1と、基板B
の下面に設けたn側電極E2とで構成されている。
また図からも明らかなように、絶縁層3上に形成した半
導体層は基板Bの一端から他端まで直線的に延在し、そ
の断面形状がドーム状を呈している6本実施例のレーザ
は、第2図に示す如く使用に際してはドーム形状の半導
体層側をボンディング・ハンダ20、またはAuメツ千
を施した後にボンディング・ハンダ20によってヒート
シンク10に取付け、電極E2をワイヤーボンディング
する。ヒートシンク10は周知のように、5iSCu、
 Be01SiC、ダイヤモンドなどからなり、取付け
には低融点金属(In、、Snなど)またはボンディン
グ・ハンダ(pb−5n、 Au  Sn、 Au−5
iなど)が用いられる。ここで電極E1.82間に電流
を注入した場合、キャリアが活性層4内に効率良く注入
されて閉じ込められる。すなわち電流は、p側電極El
からクラッドN5を経て活性N4に注入され、活性領域
でのキャリアの再結合、回折格子2及び共振器によるレ
ーザ発光に寄与した後、絶縁層3に形成した溝7、クラ
ッド層1及び基板Bを経てn側電極E2に流れる0回折
格子2は該回折格子2を垂直方向に進行する光に対して
波長選択性を有し、選択された波長のレーザ光が半導体
層の端面から放射される。
このレーザでは、構造上活性N4の全域にわたって電流
が均一かつ効率良く注入され、レーザ発光に関与しない
部分には絶縁層3によって電流が流れることはない、ま
た活性層4を含む半導体層側をヒートシンク10に取付
けであるため、活性領域でのレーザ発光に伴って発生し
た熱が直ちに半導体層からヒートシンク10に伝わり、
非常に放熱性に優れている。
かかるDFB型レーザの最大の特徴は、従来のDFB型
レーザに比較して製作プロセスが大幅に簡略化されて生
産性が向上したことであるが、そのことをより明確にす
るため、次に第1図のレーザの製造方法の一例を、n型
1nP基板を用いた場合について第3図(a)〜(f)
を参照しながら説明する。
なお基板は(100)面が望ましいが、((111) 
A)面などその他の面でも構わない。
まず、n型[nP %板B上に液相エピタキシャル成長
法(LPE)、分子線エピタキシャル成長法(MBE)
または有機金属熱分解気相成長法(MOCVD)など(
好ましくはLPE)を用いてn型1nPクランド層1を
エピタキシャル成長させ(第3図(a)参照)、クラッ
ド層1上に干渉露光法などにより回折格子パターンを転
写し、ウエントエッチングなどにより回折格子2を形成
する(第3図Φ)参照)0回折格子形成後、グランドN
1上にマスキング剤(たとえばSing、5iNaなど
の誘電体薄膜が例示され、これらは電子ビーム蒸着、ス
パンタ、CVD法などによって適用される)で絶縁層3
を設け(第3図(C1参照)、基板Bの一端から他端ま
でクラッドNlを露出する細長い溝7を絶縁層3に形成
する(第3図(d)参照)。その後、絶縁N3上におい
て満7を覆うように、L P EなどによってInGa
AsP活性層4及びn型1nPクラツド@5を順次エピ
タキシャル成長させてダブルへテロ接合を有する半導体
層を絶縁層3上に形成する(第3図(e)参照)。そし
て、クラッド層5及び絶縁層3の表面にp側の電極材と
してたとえばCr−Au、 AuZnからなる電極E1
を、また基板Bの下面にn側の電極材としてたとえばN
i−Au、 AuGeからなる電極E2を真空蒸着など
の手段によってそれぞれ設け、最後に半導体層の両端面
を襞間し、この襞間面を反射鏡として用いる共振器を形
成する(第3図(f)参照)ことにより、第1図に示し
た如き構造の半導体レーザが製造される。
実用には得られたレーザは、第2図の実施例に示すよう
に、その半導体層側をヒートシンク10にボンディング
・ハンダ20などで取付け、ワイヤーボンディングを行
えばよい。
製造工程からも理解されるように、導波路及び活性層の
形成にウェットエツチングなどのエツチング技術が不要
で、埋込成長を行う必要もな(、素子の製作が非常に容
易になり、半導体レーザを低価格で量産化することがで
きる。加えて、絶縁層の溝上に半導体層を形成するので
、基板の面方位や半導体層の各成長層厚を適宜選定する
ことで活性層の形状を製造工程で任意に変化させること
ができる結果、光フアイバ通信への適用では光ファイバ
との結合効率の増大も実現できる。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の目的を逸脱しない限り他の態様であっても構わない、
たとえば、上記実施例のレーザはDFB型であるが、D
BR型に対しても適用可能である。さらには絶縁層上に
形成する半導体層の断面形状はドーム状である必要はな
(、矩形状などその他の形状であっても差し支えなく、
活性層の大きさも絶縁層上に盛り上がった形態の他に、
溝を丁度埋めて絶縁層と一様の厚さにしてもよい。
また、電極E1、E2も実施例に示す大きさ及び形状に
特定されるものではなく、活性層に効率良く電流が注入
され得る限り、任意の大きさ及び形状で設けることがで
きる。
〔発明の効果〕
以上より明らかなように、本発明の接合型半導体発光素
子は、半導体基板上に設けた回折格子上の絶縁層に回折
格子を露出する態様で溝を形成し、この溝を覆うように
活性層を含む半導体層を絶縁層上に形成したことにより
、その製造工程からも明らかなように素子の製作が大幅
に簡略化されたことと相まって低コストで大量生産が可
能であり、しかも活性層の形状を比較的簡単に変えるこ
とができ、通常のDFB型やDBR型レーザのみならず
、埋込成長を必要とするレーザダイオードにも適用でき
るなど実用上非常に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の接合型半導体発光素子の一実施例の斜
視図、第2図は第1図の発光素子をヒートシンクに取付
けた時の断面図、第3図(a)〜(f)は第1図に示し
た発光素子の製作工程の一例を示す流れ図、第4図は一
般的なりFB型1ノ−ザの断面図、第5図(→〜(粉は
第4図に示したレーザの製作工程の一例を示す流れ図で
ある。 B      :基板 ■、5    :エピタキシャル成長層2      
:回折格子 3      ;絶縁層 4       :活性層 El       :p4!I!I電極EZ     
 in側電極 7     :溝 lO:ヒートシンク (d)            (b)(d)    
      (e’) (C) 1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体基板の一方側に回折格子を設け、回折格子上に
    絶縁層を設け、回折格子を露出するように絶縁層に細長
    い溝を形成し、溝を覆うように活性層を含む一条の半導
    体層を絶縁層上に形成し、半導体層上に上部電極を、及
    び半導体基板の他方側に上部電極とは異なる極性の下部
    電極を設けたことを特徴とする接合型半導体発光素子。
JP63000555A 1988-01-05 1988-01-05 接合型半導体発光素子 Pending JPH01179388A (ja)

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JP63000555A JPH01179388A (ja) 1988-01-05 1988-01-05 接合型半導体発光素子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144377A (en) * 1991-04-04 1992-09-01 University Of Delaware High-speed heterojunction light-emitting diode

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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