JPH0227782A - 半導体発光素子 - Google Patents

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】 ｆ産業上の利用分野Ｊ 本発明は基板の板面と直交する方向に光を取り出す面発
光型の半導体発光素子に関する。

ｆ従来の技術ｊ 光通信、光情報処理など、この種の技術分野における面
発光型半導体発光素子の一例として、特開昭８２−４０
７９０号公報に記載されたものが公知である。

かかる公知例の場合は、第１１図に示したごとく、基板
１１の一部に設けられた段１２の側面に、活性層１４が
形成され、かつ、当該段１２の上下方向に７アブリペロ
型共振器の共振鏡１６．１７が形成されており、これと
ともにクラッド１３．１５．１８、電極１９．２０、高
抵抗領域２１などが形成されている。

ｒ発明が解決しようとする課題１ 上述した公知例の半導体発光素子では、両共振鏡１６．
１７として、基板（結晶）　１１の上下両面が利用され
ており、これら両面が共振鏡１Ｂ、１７の反射面となっ
ている。

かかる構成において、効率よくレーザ発振させるには、
活性層１４の下端から共振鏡１７までの距離（寸法）ｄ
を十分に小さくしなければならず、このｄが大きい場合
は、半導体の光吸収損失、光の広がりによる損失など、
当該ｄ部において各損失が大きくなるとともに、機械的
強度の低下、歩留りの低下をきたす。

特に、段１２の立ち上がり近傍において活性層１４にキ
ング（ｋｉｎｋ）２２が生じるため、閾値電流密度の低
減化が困難となり、ファブリペロ型共振器として高い信
頼性が望めない。

逆に、上記ｄを小さくした場合は、構造が複雑化するば
かりか、半導体の熱容量が小さくなるために熱特性が劣
化し、集積化困難、閾値電流密度の増加などの不都合も
生じる。

本発明は上述した課題に鑑み、信頼性、機械的特性、生
産性の優れた半導体発光素子を提供しようとするもので
ある。

１課題を解決するための手段Ｊ 本発明に係る半導体発光素子は、所期の目的を達成する
ため、基板の上部に、段をなす凹部と凸部とが相対形成
されており、これら凹部、凸部の境界に位置する段の側
面には、活性層を含む光導波路が基板の上下方向に沿っ
て形成されており上記段の凸部には、半導体多層膜から
なる分布反射鏡が上記光導波路と交差する方向に設けら
れていることを特徴とする。

「実　施　例１ はじめ、本発明に係る半導体発光素子の一実施例を第１
図、第２図により説明する。

第１図、第２図において、半絶縁性の基板３１には、そ
の上部に段をなす凸部３２と凹部３３とが相対形成され
ており、これら凸部３２、凹部３３の境界が段の側面３
４となっている。

段の凸部３２は、ｎ型の半導体多層膜による分布反射鏡
３５と、ｎ型の結晶層３６と、ｎ型の半導体多層膜によ
る分布反射鏡３７との積層構造からなる。

段の側面３４には、ｎ型のクラッド層３８、活性層３９
、ｐ型の第１クラッド層４０が順次形成されてその活性
層３９が両クラッド層３８．４０間に介在されていると
ともに、段の凹部３３から段側面３４にわたり、直角に
折れ曲がったｐ型の第２クラッド層４１が形成されてい
る。

この場合、ｎ型のクラッド層３８、活性層３９、ｐ型の
第１クラッド層４０、ｐ型の第２クラッド層４１が、基
板３１の上下方向と直交する方向に光を取り出すための
光導波路４２となる。

さらに段の凸部３２の上面、すなわち、分布反射鏡３７
上にはｎ型の電極４３が設けられており１段の凹部３３
の上面、すなわち、Ｐ型温２クラッド層４１の水平部上
にはｐ型の電極４４が設けられている。

つぎに、上記実施例に係る半導体発光素子の製造例を、
第３図〜第７図により説明する。

第３図の工程において、半絶縁性ＩｎＰからなる納品基
板３１上には、ｎ型−１ｎＰ、　　ｎ型−ＧａＩｎＡｓ
Ｐを結晶成長させることにより、半導体多層膜製の分布
反射鏡３５が形成されており、その分布反射鏡３５上に
は、ｎ型−ｒｎＰを結晶成長させることにより、結晶層
３Ｂが形成されており、その結晶層３Ｂ上には、再度、
ｎ型−ｒｎＰ、　　ｎ型−Ｇａ　ＩｎＡｓＰを結晶成長
させることにより、半導体多層膜製の分布反射鏡３７が
形成される。

この際１分布反射鏡３５．３７のＩｎＰ　、　Ｇａ１ｎ
ＡｓＰ　（１）膜厚Δは１次式に基づいて設定される。

Ａ＝ｍＢ（入ｏ／２ｎ） 上記式中、ｍＢ−１，２，３・・・・、入０：レーザの
発振波長、ｎ　：　ＩｎＰ（ＧａｌｎＡｓＰ）の入０に
おける屈折率であり、分布反射鏡３５．３７のＧａ１ｎ
ＡｓＰは、活性層３９のＧａＩｎＡｓＰに比べ、それよ
りも広いバンドギャップをもつ組成にする必要がある。

第４図の工程においては、分布反射鏡３５、結晶層３６
、分布反射鏡３７が積層された基板３１上において、こ
れら分布反射鏡３５、結晶層３Ｂ、分布反射鏡３７の一
部が、たとえば、イオンビームエツチング手段によりエ
ツチングされて、基板３１の上部に段の凸部３２と凹部
３３とが相対形成され、これら凸部３２、凹部３３の境
界に段の側面３４が生じる。

第５図の工程では、ＭＯＣＶＤ法を介して、基板３１に
おける段の側面３４に、ｎ型クラッド層３８、活性層３
９、ｐ型温１クラッド層４０が形成される。

第６図の工程においては、ｎ型クラッド層３８、活性層
３８、Ｐ型温１クラッド層４０の垂直面を除く残部が、
異方性イオンビームエツチング手段によりエツチングさ
れて除去される。

第７図の工程では、ｎ型クラッド層３８、活性層３９、
ｐ型温１クラッド層４０の上面がマスキングされ、かか
るマスキング状態において、段の凹部３３から側面３４
にわたり、ｐ型の第２クラッド層４１が形成される。

その後、上記マスクが取り除かれ、凸部３２の上而（分
布反射鏡３７の上面）に、ｎ型の電極４３が形成される
とともに、凹部３３の上面（ｐ型第２クラッド層４１の
上面）にｐ型の電極４４が形成され。

かくて、Ｉｍ述した第１図、第２図の半導体発光素子が
得られる。

電流狭窄機構について、上記実施例のごとく基板３１が
半絶縁性からなる場合は、第６図の工程において、活性
層３９となる領域以外をプロトン照射して邑該領域を半
絶縁化し、その後、引き続いて第７図の工程をとるが、
こしうて形成された半絶縁性部４５は第２図のようにな
る。

上記実施例における半導体発光素子の各部は、−例とし
て、これらの屈折率が第８図のようになる。

なお、第８図におけるα、βは半導体多層膜の８説で、
α膜はＧａ１ｎＡｓＰからなり、β膜はＩｎＰからなる
。

第１図、第２図の実施例で述べた半導体発光素子におい
て、ｎ型、ｐ型の画電極４３．４４を介して電流を注入
すると、段の側面３４にある活性層３９が発光するとと
もに、そのその発光状態が分布反射鏡３５．３７により
反射かつ増幅されてレーザ作用が起こり、基板３１の上
面からその基板上面と直交する方向へ光を誘導放出する
ことができる。

つぎに１本発明に係る半導体発光素子の他実施例を第９
図、第１θ図により説明する。

第９図、第１０図の半導体発光素子も、基本的には前記
実施例（第１図、第２図）の半導体発光素子と同じであ
るが、この第９図、第１０図の半導体発光素子では、基
板３１として、導電性かつＰ型のものが採用されている
点が、前記実施例と相違する。

そのため、第９図、第１０図の実施例においては、基板
３１の上面と分布反射鏡３５との間、すなわち、段の凸
部３２の最下位に、たとえばＩｎＰ結晶からなる半絶縁
層４８が設けられおり、基板３１の下面にｐ型の電極４
４が設けられている。

第９図、第１０図の半導体発光素子を製造するときは、
第３図の工程において基板３１上に分布反射鏡３５、結
晶層３６、分布反射鏡３７を積層形成する前、基板３１
上の所定箇所に半絶縁層４６を形成しておき、その後、
第３図〜第７図の各工程を実施する。

ただし、ｐ型の電極４４は、第７図の工程において基板
３１の下面に形成される。

その他、第９図、第１０図の実施例での電流狭窄機構に
ついては、第７図の工程前、再度イオンビームエツチン
グ手段などにより、活性層３８となる領域以外をエツチ
ングし、しかる後、第７図の工程を実施する。

第９図、第１０図に示した実施例の半導体発光素子も、
ｎ型、ｐ型の画電極４３．４４を介して゛Ｉヒ流を注入
することにより、自明のレーザ作用が起こり、基板３１
の上面からその基板上面と直交する方向へ光を誘導放出
することができる。

「発明の効果Ｊ 以上説明した通り１本発明に係る半導体発光素子は、基
板における段の側面に、活性層を含む光導波路が形成さ
れており、その段の凸部に、半導体多層膜からなる分布
反射鏡が設けられているから、基板の厚さを減じる必要
がなく、その結果。

各損失を抑制しなから熱特性の劣化を防止することがで
きるほか、集積易度、構造の簡潔化も達成することがで
き、しかも、分布反射型レーザであるから、段の立ち上
がり近傍における活性層のキングに起因したレーザ特性
の劣化を抑えことができ、総じて、信頼性、機械的特性
、生産性に優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る半導体発光素子の一実施
例を示した要部断面図と平面図、第３図〜第７図は上記
一実施例に係る半導体発光素子の製造工程を示した要部
断面図、第８図は上記一実施例における半導体発光素子
の屈折率分布をその構成部分とともに示した図、第９図
、第１Ｏ図は本発明に係る半導体発光素子の他実施例を
示した要部断面図と平面図、第１１図は公知の半導体発
光素子を示した説明図である。 ３１・・・・・・・・・・基板 ３２・・・・・・・・・・段の凸部 ３３・・・・・・・・・・段の凹部 ３４・・・・・・・・・・段の側面 ３５・・・・・・・・・・分布反射膜 ３６・・・・・・・・・・結晶層 ３７・・・・・・・・・・分布反射膜 ３８・・・・・・・・・・ｎ型のクラッド層３９・・・
・・・・・・・活性層 ４０・・・・・・・・・・ｐ型の第１クラッド層４１・
・・・・・・・・・ｐ型の第２クラッド層４２・・・・
・・・・・・光導波路 ４３・・・・・・・・・・ｎ型の電極 ４４・・・・・・・・・・ｐ型の電極 ４５・・・・・・・・・・半絶縁性部 ４６・・・・・・・・・・半絶縁性層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板の上部に、段をなす凹部と凸部とが相対形成されて
   おり、これら凹部、凸部の境界に位置する段の側面には
   、活性層を含む光導波路が基板の上下方向に沿って形成
   されており、上記段の凸部には、半導体多層膜からなる
   分布反射鏡が上記光導波路と交差する方向に設けられて
   いることを特徴とする半導体発光素子。