JPH01187993A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH01187993A
JPH01187993A JP1311088A JP1311088A JPH01187993A JP H01187993 A JPH01187993 A JP H01187993A JP 1311088 A JP1311088 A JP 1311088A JP 1311088 A JP1311088 A JP 1311088A JP H01187993 A JPH01187993 A JP H01187993A
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JP
Japan
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layer
substrate
inp
active layer
trench
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JP1311088A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Tanahashi
俊之 棚橋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概 要〕 VSB型、の半導体レーザーに関し。
低しきい値電流であり、高効率で高周波特性にすぐれ、
良好な遠視野像を有する半導体レーザーを提供すること
を目的とし。
i電の基板上にエピタキシャル成長された高抵抗層と、
液高抵抗層と該基板との界面に平行な一方向に延伸する
とともに該高抵抗層を貫通するようにして形成された溝
であって、該基板中に位置する底部を有するV字形の溝
と、該基板の該V字形の溝内に設けられた第1のクラッ
ド層と、酸V字形の溝の延伸方向に平行な二端縁を有し
1前記二端縁が該基板に接するようにして、該第1のク
ラッド層上に設けられた活性層と Hi V字形の溝内
において該活性層上の空間を埋めるようにして該活性層
上に設けられた第2のクラッド層とを有することにより
構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体発光装置、とくに、 VSB(V−gr
o−oved  5ubstrate  Burrie
d  heterostructure  Iaser
)と称される半導体レーザーに関する。
〔従来の技術〕
従来、低しきい値電流で高効率の半導体レーザーとして
、第2図に示す構造が提案されている。
(14,l511i1+aH,16t al、、  E
lectronics  Letters、  ↓J。
(1981)415参照) すなわち、n型の1nP  (以下n−1nPと記す)
基板1上にエピタキシャル成長されたp型のInP(以
下p−TnPと記す)に、尖端(底部)がn−1nP基
板1に食い込むようにして7字形の溝を形成し。
この溝中にn−InPクラッド層3. InGaAsP
 ’活性層4およびp−1nPクラツド層5を順次エピ
タキシャル成長させた構造となっている。なお、同図に
おいて、符号3a、 4a、 5aは、それぞれ、n4
nPクラッド層3 、 InGaAsP活性層4.p−
1nPクラツド層5を形成する際に、溝の両側における
平坦な表面に成長した層、また、符号8はp−1nPク
ラツド層5とオーミック接触を得るためのp ’ −1
nGaAsPコンタクト層である。
この構造の特徴とする7字形の溝に埋め込まれた活性層
4により、低しきい値電流と高効率特性を実現できる。
しかしながら、埋め込み領域(n−InP5板1とp−
1nP層2の接合面)に広い面積のpn接合が存在する
ため、素子の接合容量が50pFと大きく、その結果1
高周波特性が充分でない。
これを改良するために、第3図の構造が提案されている
。(C,E、Zah et al、、 Topical
 meetingon Sem1conductor 
La5er 1987 Albuquerque)なお
3同図において、第2図におけるのと同し部分は同一符
号を付しである。
第3図の構造においては1上記p−InP層2の代わり
に高抵抗のInP層6が設けられている。この構造は、
高抵抗rnP 層6の存在により前記のように接合容量
が低減できるとともに、 InGaAsP活性層4が高
抵抗InPF6に挟まれているため、接合容量を著しく
小さくでき、高周波特性の向上が期待される。しかしな
がら2本構造においては1本来、 InGaAsP活性
層4の横が高抵抗層6であることにより、リーク電流の
減少が期待されるにもかかわらず、逆にしきい値電流の
増大と効率の低下が生じる。この原因はつぎのように考
えられている。
すなわち1高抵抗InP層6に溝を設け、ここにInG
aAsP活性層4等を埋め込み成長させる工程において
、溝の斜面に露出している高抵抗InP層6が熱サイク
ルによって損傷を受けて変質し、矢印Aで示すような、
高抵抗InP層6表面を流れるリーク径路が生じるため
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
第3図に示す構造における上記欠点を解決するために2
本発明者により、第4図に示す構造が開示されている。
(昭和62年09月28日付出願)なお3同図において
、既掲の図におけるのと同じ部分は同一符号を付しであ
る。
第4図の構造は、高抵抗InP層6上にp−1nP層7
をエピタキシャル成長させたのち、高抵抗InP層6お
よびp−1nP層7を貫通してn−1nP基板1に食い
込む7字形の溝を形成し、 InGaAsP活性層4を
、この溝内においてp−1nP層7で挟まれる位置に形
成しである。
第4図の構造によれば、溝斜面に露出している高抵抗I
nPJi6表面も、前記と同様に、溝内部にInGaA
sP活性層4等を埋め込み成長させる工程において熱損
傷を受けるが、p−1nPN7からn−InPクラッド
層3および高抵抗InP層6側に3図中に点線で示すよ
うなp型不純物の拡散が起こり1n−InP層3内にp
n接合が生じる。
このように、結晶性の良い部分にpn接合が形成される
結果、第3図に関連して述べたようなリーク電流が生じ
ない。また、  p−InP層7の下に高抵抗1nPJ
i6が存在するため+ pn接合はInGaAsP活性
層4下部におけるn−InPクラッド層3とp−InP
層7の接触部分近傍に存在するのみとなり、第2図に示
す構造に比べて大幅に接合容量が低減できる。
しかしながら、第4図に示す構造においては。
InGaAsP活性層4は溝の開口部付近に位置するこ
とになるため、 InGaAsP活性層4の幅(W)が
大きくなる。その結果、良好な遠視野像が得られ難いと
いう欠点があった。
本発明は上記従来の各構造の長所を採り入れ。
かつ、それぞれの問題点を解決することにより。
低しきい値電流で高効率あり、高周波特性にすくれ、ま
た、良好な遠視野像を有する半導体レーザーを提供する
ことを目的とする。
上記の目的は、−導電の基板上にエピタキシャル成長さ
れた高抵抗層と、該高抵抗層と該基板との界面に平行な
一方向に延伸するとともに液高抵抗層を貫通するように
して形成された溝であって。
該基板中に位置する底部を有するV字形の溝と。
該基板の該7字形の溝内に設けられた第1のクラッド層
と、該V字形の溝の延伸方向に平行な二端縁を有し、前
記二端縁が該基板に接するようにして、該第1のクラッ
ド層上に設けられた活性層と。
BE V字形の溝内において該活性層上の空間を埋める
ようにして該活性層上に設けられた第2のクラッド層と
を有することを特徴とする1本発明に係るνSB構造の
半導体レーザーによって達成される。
〔作 用〕
上記本発明に係るVSB構造においては、基板上に成長
されたクラッド層と高抵抗層との積層構造を用い、活性
層は、前記積層構造に形成されV字形の溝内において、
その二端縁が基板と接するようにして形成されている。
その結果、活性層は小さな幅(W)を有し、したがって
良好な遠視野像を実現できる。さらに、高抵抗層の存在
によりpn接合容量が低減され、かつ、活性層は高抵抗
層に接していないので、前記のような熱損傷による高抵
抗層表面のリーク電流の影響を受けない。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
9本実施例においては、 TnP/InGaAsP系レ
ーザーに本発明を適用した場合である。
第1図は本発明に係る半導体発光装置の構造を示す要部
断面図である。すなわち1本発明の半導体発光装置10
は3例えば、  p−1nP基板11上にエピタキシャ
ル成長された高抵抗InP層12と、高抵抗InP層1
2とp−1npW、板11との界面に平行な一方向に延
伸するとともに高抵抗InP層12を貫通するようにし
て形成され、  p−1nP基板11中に位置する底部
を有する7字形の溝13と、7字形の113内にエピタ
キシャル成長されたp−1nPクラツドJi14と。
7字形の溝13の延伸方向に平行な二端縁を有し。
前記二端縁がp−1nP基板11に接するようにして。
p型1nPクラッド層14上にエピタキシャル成長され
たInGaAsP活性層15と、7字形の溝13内にお
いてInGaAsP活性層15上の空間を埋めるように
してInGaAsP活性層15上にエピタキシャル成長
されたn−1nPクラッド層16を有している。
なお、第1図において、符号11aおよびllbはp−
TnP基板11を構成するp−1nP単結晶基板および
その上にエピタキシャル成長されたp−1nPバッファ
層を、また、符号21はn型不純物を高濃度にドープさ
れたn ”−InGaAsPコンタクト層、22および
23は電極を示す。
上記構造の半導体発光装置10を以下のようにして製造
する。
まず、  p−InP単結晶基板11aの(100)面
上に。
通常のMOCVD (有機金属化学気相堆積)法を用い
て。
n型不純物としてZn(亜鉛)がドープしされたp−I
nP(Zn−doped InP)層および鉄(Fe)
がドープされたInP (Fe−doped TnP)
層を、それぞれ+2μmおよび1μmの厚さにエピタキ
シャル成長させる。
上記Zn−doped InP層がp−InPバッファ
層11bに。
また+ Fe−doped InP層が高抵抗InP層
12に、それぞれ対応する。なお、上記におけるZnお
よびPeのドープ量は、  p−InP基板11中のキ
ャリヤ濃度が2X10′8/CIl+となるように、ま
た、高抵抗1nPF12の比抵抗が1 xlO’Ω−c
mとなるように、それぞれ制御卸する。
上記のようにして形成された高抵抗InP層12上面に
、上記エピタキシャル成長j’!llbおよび12の結
晶方位<011 >の一方向に延伸する幅2μmのスト
ライブ状の開口が設けられた2例えばSiO□(酸化シ
リコン)膜から成るマスク(図示省略)を形成したのち
、塩酸と燐酸を3:1の割合で混合した公知のエツチン
グ液を用いて、高抵抗InP層12とp−1nP基板1
1をエツチングする。
このエツチングによって、上記エピタキシャル成長層1
1bおよび12には、前記5in2マスクの開口に対応
する開口部を有し、  p−1nP基板11と高抵抗I
nP層12の界面に平行な方向、正確には<011 >
方向、に延伸するするV字形の溝13が形成される。
上記エツチングは、7字形の?s13が高抵抗InP層
12を貫通し、その底部が上記界面からp−1nP基板
11中に約1.3μm食い込んだ状態で停止させる。
このとき、上記開口の周囲のSiO□マスク下において
も異方性エツチングが進行するので、7字形の溝13の
開口部の幅(−〇)は3〜3.5 μmとなる。
次いで1通常の液相エピタキシャル成長法を用い+  
p−1nPクラツド層14+ InGaAsP活性層1
5.n4nPクラッド層16+  n’−1nGaAs
Pコンタクト層21を順次形成する。このときの成長温
度は600℃とし、それぞれの層を成長させるための融
液の組成と成長時間を次の通りとする。
なお、下記においてsnHりおよび、 Te (テルル
)はn型不純物である。
−InPクー・′P14 In : InP : Zn =  Ig : 5.3
mg : 5μg6秒 埴■パ」田1■ In: InAs:GaAs:丁nP=1g  :  
44.3mg:9.2mg:1.5mg3秒 −1」堕クラ」仁口1旦 In : rnP : Sn =  Ig : 5.3
mg : 30.0μg200秒 一工ニョエり囮工旦しづ一色上1M In  :  1nAs  :  GaAs  :  
InP   :  Te= Ig : 44.3mg:
9.2mg:1.5mg:600μg30秒 上記の条件により、  p−1nPクラツド[14はV
字形の溝13の底部から上方に最大1μmの高さまで。
そして、 InGaAsP活性層15は0.15μmの
厚さに。
それぞれエピタキシャル成長する。したがって。
[nGaAsP活性層15はその幅(W)方向の二端縁
すなわち、7字形の溝13の延伸方向に平行な二端縁、
においてp−1nP基板11に接する。また、上記の構
造においては、 InGaAsP活性層15の幅(W)
は約1.3 μmとなり、第4図に示した従来の構造に
おけるInGaAsP活性層4の幅(W)の2分の1程
度に縮小される。なお、上記成長条件は一例に過ぎず、
同一のエピタキシャル成長層を異なる条件で成長させる
ことができることは言うまでもない。
なお、7字形の溝13内部にp4nP4nPクラツド。
InGaAsP活性115が液相成長する際に、7字形
の溝13の開口部周囲における高抵抗1nPJ512の
平坦な表面上にもpJnP層14aおよびfnGaAs
P層15aがエピタキシャル成長する。同様に、7字形
の溝13内におけるInGaAsP活性層15上の空間
を埋めるn−InPクラッド層16が液相成長する際に
も、高抵抗InP層12の平坦な表面上に、nlnP層
16aがエピタキシャル成長する。
上記の半導体積層構造に対し、  n ” −1nGa
AsPコンタクト層21およびp−1nPi+反11a
にそれぞれオーミック接触する電極22および23を形
成する。電極22としては5例えばゲルマニウム(Ge
)−金(Au)℃」を層−を、一方、電極23としては
2例えばチタン(Ti)、白金(Pt)および金(Au
)を順次堆積して成る積層を用いればよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、活性層の幅が従来より縮小されている
とともに活性層の幅方向の両端縁が一導電型の基板に接
していることによりリーク電流が小さく、かつ1高抵抗
層を有することによりpn接合容量が低減されたVSB
構造の半導体レーザーが得られる。その結果、低しきい
値電流3高効率。
かつ、高周波特性であり、良好な遠視野像を有する半導
体レーザーを提供可能とする効果がある。
なお、上記実施例においては、 InP/InGaAs
P系レーザーについて説明したが1本発明は、 GaA
s/AlGaAs系レーザー等、他の混晶系の半4体レ
ーザーにおいても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体レーザーの構造を示す要部
断面図。 第2図ないし第4図は従来のVSB型の半導体レーザー
の構造を示す要部断面図 である。 図において。 1はn−InP基板。 2と58と7と14a はpinP層。 3と16はn−InPクラッド層。 3aと16a はn −InP層。 4と15はInGaAsP活性層。 4aと15a は1nGaAsP層。 5と14はp4nPクラッド層。 6と12は高抵抗InP層。 8はp ’−1nGaAsPコンタクト層10は本発明
に係る半導体発光装置。 11はp−InP基板。 11aはp−1nP単結晶基(反。 11bはp4nPバッファ層11b。 13は7字形の溝。 21はn、 ” −1nGaAsP コンタクト層。 22および23は電極 である。 木々ロバにf系ろ半導体ルーフ′− め1 図 fy来/)キ導イ本し−ブーハ乍ゴ 第7図 樅粂のも為体し−ア′−n例 第3閉 デテメ(カ 千で1佳し−サーn4り”1第40

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一導電の基板上にエピタキシャル成長された高抵抗層と
    、 該高抵抗層と該基板との界面に平行な一方向に延伸する
    とともに該高抵抗層を貫通するようにして形成された溝
    であって、該基板中に位置する底部を有するV字形の溝
    と、 該基板の該V字形の溝内に設けられた第1のクラッド層
    と、 該V字形の溝の延伸方向に平行な二端縁を有し、前記二
    端縁が該基板に接するようにして、該第1のクラッド層
    上に設けられた活性層と、 該V字形の溝内において該活性層上の空間を埋めるよう
    にして該活性層上に設けられた第2のクラッド層 とを有することを特徴とする半導体発光装置。
JP1311088A 1988-01-22 1988-01-22 半導体発光装置 Pending JPH01187993A (ja)

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