JPH03142985A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPH03142985A
JPH03142985A JP1279745A JP27974589A JPH03142985A JP H03142985 A JPH03142985 A JP H03142985A JP 1279745 A JP1279745 A JP 1279745A JP 27974589 A JP27974589 A JP 27974589A JP H03142985 A JPH03142985 A JP H03142985A
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light emitting
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emitting layer
cladding layer
mesa
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Mitsuo Fukuda
光男 福田
Takushi Hirono
広野 卓志
Tatsuya Takeshita
達也 竹下
Osamu Kogure
小暮 攻
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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】
〔産業上の利用分野J 本発明は、電流狭窄用の狭いメサ幅を有する発光領域の
歪を小さくでき、かつ歩留まりの高いいわゆるリッジ型
の光半導体装置に関するものである。
【従来の技術] 従来のりッジレーザの一例をInGaAsP/InP系
の場合について第5図に示す。 第5図において、1はn形1nP基板、2は基板1上の
n形1nPクラッド層、3はクラッド層2上の発光層、
4は発光層3を覆うメサ部をもつp形InPクラッド層
、5はクラッド層4のメサ部を覆うキャップ層、6は基
板lの他方の面に配置した負の電極、7はクラッド層4
を覆うSin、などの誘電体膜、8は誘電体膜7じ被着
した正の電極である。 このレーザは正および負の電極8および6へ電圧を印加
し、発光(活性)層3へ電流を流す、すなわち電子と正
孔を注入することにより、発光させて光出力を取り出す
ものである。 ここで、一般に、半導体装置の効率向上を狙い、注入さ
れたキャリアおよび発光した光を発光領域へ効率良く閉
じ込めるために、発光層よりもバンドギャップが大きく
、屈折率の小さい、いわゆる、p形1nPクラッド層4
およびn形1nPクラッド層2で当該発光層3を挟み込
む構造となっている。 キャップ層5は電極形成を容易にするものである。n形
1nP基板1上にこれらの各層を順次に成長させた後、
ウェハのキャップ層5より、活性層3の上のクラッド層
4までメサ状にエツチングし、発光領域を限定し、動作
電流を低減させるようにする。ここで、メサ部を形成す
ることにより、電流が狭窄されるとともに、メサ部のあ
る領域とない領域で発光領域の屈折率が異なり、電流お
よび発光光を効率良く閉じ込める構造となっており、い
わゆる利得導波路と屈折率導波路としての性質を合わせ
持った構造となっている。 【発明が解決しようとする課題] これらのりッジレーザでは、発光領域近傍に電極と数千
オングストロームの厚さの誘電体膜が重なった、いわゆ
るバイメタルがリッジ部分に形成された構造となってお
り、この構造により発生する歪が、素子の動作中に、発
光領域を歪ませ、結晶中へすべり転位を誘起し、信頼性
および素子特性を低下させていた。さらに、素子製作中
に絶縁膜の機械的に弱い部分を突き破り電極が直接メサ
側面あるいはエツチング底面へ接触するおそれがあり、
その場合には電流のリークの原因となり、製造歩留まり
の低下を招いていた。 そこで、本発明の目的は、上述した電極および絶縁膜か
ら発光領域への歪を低減し、信頼性の高いリッジ型レー
ザを歩留まり良く構成することのできる光半導体装置を
提供することにある。 【課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明の第1形態は
、半導体基板を有し、該半導体基板の一方の主面上には
第1クラッド層2発光層および第゛2クラッド層をこの
順序で配置し、前記クラッド層のうち前記発光層の近傍
であって前記発光層を含まない部分に、当該発光層への
電流狭窄のためのメサ部を設け、前記半導体基板の他方
の主面上および前記メサ部の上に第1および第2電極を
配置した光半導体装置において、前記メサ部の少くとも
一方の側部の前記第2クラッド層には前記発光層にまで
は達しない深さに形成した溝を設け、前記第2電極を前
記溝をまたいで前記第2クラッド層の上に延在させたこ
とを特徴とする。 本発明の第2形態は、半導体基板を有し、該半導体基板
の一方の主面上には第1クラッド層1発光層および第2
クラッド層をこの順序で配置し、前記クラッド層のうち
前記発光層の近傍であって前記発光層を含まない部分に
、当該発光層への電流狭窄のためのメサ部を設け、前記
半導体基板の他方の主面上および前記メサ部の上に第1
および第2電極を配置した光半導体装置において、前記
メサ部の一方の側部の前記第2クラッド層には前記発光
層にまでは達しない深さに形成した溝を設け、前記第2
電極を前記溝をまたいで前記第2クラッド層の上に延在
させ、前記メサ部の他方の側部は少くとも前記第2クラ
ッド層および前記発光層にわたってエツチングまたはへ
きかいされた構造となして、前記メサ部の他方の側部の
メサ側面には前記第2電極を設けないようになしたこと
を特徴とする。 本発明の第3形態は、半導体基板を有し、該半導体基板
の一方の主面上には第1クラッド層8発光層および第2
クラッド層をこの順序で配置し、前記クラッド層のうち
前記発光層の近傍であって前記発光層を含まない部分に
、当該発光層への電流狭窄のためのメサ部を設け、前記
半導体基板の他方の主面上および前記メサ部の上に第1
および第2電極を配置した光半導体装置において、前記
メサ部の一方の側部の前記第2クラッド層には前記発光
層にまでは達しない深さに形成した溝を設け、前記第2
電極を前記溝をまたいで前記第2クラッド層の上に延在
させ、前記メサ部の他方の側部は少くとも前記第2クラ
ッド層および前記発光層にわたってエツチングまたはへ
、きかいされた構造となして、前記メサ部の他方の側部
のメサ側面には前記第2電極を設けないようになし、当
該メサ側面を半導体保護薄膜で覆ったことを特徴とする
。 本発明の第4形態は、半導体基板を有し、該半導体基板
の一方の主面上には第1クラッド層1発光層および第2
クラッド層をこの順序で配置し、前記クラッド層のうち
前記発光層の近傍であって前記発光層を含まない部分に
、当該発光層への電流狭窄のためのメサ部を設け、前記
半導体基板の他方の主面上および前記メサ部の上に第1
および第2?I!極を配置した光半導体装置において、
前記メサ部の一方の側部の前記第2クラッド層には前記
発光層にまでは達しない深さに形成した溝を設け、前記
第2電極を前記溝をまたいで前記第2クラッド層の上に
延在させ、前記メサ部の他方の側部は少くとも前記第2
クラッド層および前記発光層にわたってエツチングまた
はへきかいされた構造となして、前記メサ部の他方の側
部のメサ側面には前記第2電極を設けないようになし、
前記発光層のうち、前記メサ側面における部分をマスト
ランスボート領域となしたことを特徴とする。 【作 用】 本発明では、溝を設けることによって、メサ側面に電極
を形成せず、かつ発光領域から電極を離すとともに絶縁
膜の薄膜化を可能とし、極端な場合は無くても良いので
、発光領域への歪を低減することができる。 [実施例] 以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。 ここでは、本発明の実施例をInGaAsP/InPレ
ーザを例Cとり述べるが、本発明はこの例にのみ限られ
るものではない。 第1図は本発明の第1の形態についての実施例を示す断
面図である。第1図において、1はn形InP基板、2
は基板1の一方の主面上に配置したn形1nPクラッド
層、3はクラッド層2上に配置したInGaAsP活性
(発光)層である。4は活性層3を覆うp形!nPクラ
ッド層であり、そのメサ部4^の両側にはたとえば幅が
30μmの溝lOを形成する。5はクラッド層4の溝1
G以外の部分の表面に配置したp形1nGaAsPキャ
ップ層である。6は基板1の露出表面に配置したn側電
極、7はSIN等の絶msであり、溝lOおよびクラッ
ド層4を覆う。8は絶縁lll7上に配置され、メサ部
4^のキャップ層5に接続されたp側電極である。ここ
で、溝lO内は空所であり、その上部にはメサ部4^の
上方から電極lOが延在されて配置されている。 11は発光領域である。 本実施例の基本動作は従来の装置と同様であって、電極
8へ正の電圧、電極6へ負の電圧を印加し、活性層3に
はリッジ部分を通して電流を流すこと(電子と正孔の注
入)により発光を得るものである。 本発明ではメサ部4^の側部に溝lOを設けているので
、絶縁用の誘電体膜は不要となるが、表面保護のために
薄い(0,1μm程度)の膜7を設けた。 この構造で共振器長300μmの素子を製作したところ
、30a+A程度の発振しきい電流値を得ることができ
、数千時間の高ストレス通電にも耐える素子を製作する
ことができた。 第2図は本発明の第2の形態の実施例を示す断面図であ
る。この実施例の基本的な構成および動作は第1図の実
施例と同様であるが、ここでは、メサ部4^の片側を発
光層3までエツチングもしくはへきかい等により形成す
る点が異なっている。 このままの状態でもレーザとすることができ、300μ
厘の共振器長の素子で60m八程への発振しきい電流値
を得ることができた。しかし、発光層3を含んだメサ部
4Aの側面が空気中に露出しており、表面再結合が発振
しきい電流値を増加させる。 そこで、本発明の第3の形態では、発光層3を含んだメ
サ部4^の側面にクラ層4と同じp形InPによる薄膜
半導体保護層12を0.5μm以下の厚さに成長させる
。 あるいはまた、本発明の第4の形態では、発光層3のみ
を選択的じエツチングし、600℃程度の高温中に放置
しておくと上下のInP層2.4から発光層4にInP
が移動し、エツチング部分を埋め込むことにより形成し
たマストランスポート領域13により、発光層3の側面
を厚さ0.5μ−程度クラッド層材料で覆った。その結
果、表面再結合の影響を低減でき、300μ−の共振器
長で約30mAの発振しきい電流値が得られた。このと
き、メサ部4^の側面を覆う半導体層13の厚さが0.
5μm以上になると、電流のリークバスとなるので厚み
制御を注意深く行う必要があった。 以上、InGaAsP/InPファブリ・ベロー型レー
ザを例にとり、本発明を説明したが、本発明はこの例に
限られるものではなく、GaAs等の他の材料系よりな
る場合でも有効である。 さらにまた、本発明はpおよびn形の導電形の逆転した
いわゆるp基板型素子でも有効である。 さらに、活性領域へ回折格子を作り付けた分布帰還型ま
た分布反射型レーザおよび発光ダイオード等の素子に対
しても本発明を適用可能であることは言うまでもない。 [発明の効果] 上述したように、本発明による光半導体装置は、リッジ
型素子において、溝を設けることによって、メサ側面に
電極を形成せず、かつ発光領域から電極を離すとともに
絶縁膜の薄膜化を可能とし、極端な場合は無くても良い
ので、電極形成時における電気的な短絡の防止および電
極が関与した歪の低減ができるため、歩留まりが向上し
、信頼性も向上する。さらに、素子製作工程の簡便さか
ら光集積素子への展開も容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の第1〜第4の形態の各実施例
を示す断面図、 第5図は従来例を示す断面図である。 1・・・n形1nP基板、 2・・・n形1nPクラッド層、 3 ・・・InGaAsP活性層、 4・・・p形1nPクラッド層、 4A・・・メサ部、 5 ・” InGaAsPキ? ’/ブ層、6・・・n
側電極、 7・・・誘電体膜(SiOz等)、 8・・・p側電極、 9・・・溝、 lO・・・溝部、 11・・・発光領域、 12・・・半導体保護層、 13・・・マストランスポート領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)半導体基板を有し、該半導体基板の一方の主面上に
    は第1クラッド層、発光層および第2クラッド層をこの
    順序で配置し、前記クラッド層のうち前記発光層の近傍
    であって前記発光層を含まない部分に、当該発光層への
    電流狭窄のためのメサ部を設け、前記半導体基板の他方
    の主面上および前記メサ部の上に第1および第2電極を
    配置した光半導体装置において、前記メサ部の少くとも
    一方の側部の前記第2クラッド層には前記発光層にまで
    は達しない深さに形成した溝を設け、前記第2電極を前
    記溝をまたいで前記第2クラッド層の上に延在させたこ
    とを特徴とする光半導体装置。 2)半導体基板を有し、該半導体基板の一方の主面上に
    は第1クラッド層、発光層および第2クラッド層をこの
    順序で配置し、前記クラッド層のうち前記発光層の近傍
    であって前記発光層を含まない部分に、当該発光層への
    電流狭窄のためのメサ部を設け、前記半導体基板の他方
    の主面上および前記メサ部の上に第1および第2電極を
    配置した光半導体装置において、前記メサ部の一方の側
    部の前記第2クラッド層には前記発光層にまでは達しな
    い深さに形成した溝を設け、前記第2電極を前記溝をま
    たいで前記第2クラッド層の上に延在させ、前記メサ部
    の他方の側部は少くとも前記第2クラッド層および前記
    発光層にわたってエッチングまたはへきかいされた構造
    となして、前記メサ部の他方の側部のメサ側面には前記
    第2電極を設けないようになしたことを特徴とする光半
    導体装置。 3)半導体基板を有し、該半導体基板の一方の主面上に
    は第1クラッド層、発光層および第2クラッド層をこの
    順序で配置し、前記クラッド層のうち前記発光層の近傍
    であって前記発光層を含まない部分に、当該発光層への
    電流狭窄のためのメサ部を設け、前記半導体基板の他方
    の主面上および前記メサ部の上に第1および第2電極を
    配置した光半導体装置において、前記メサ部の一方の側
    部の前記第2クラッド層には前記発光層にまでは達しな
    い深さに形成した溝を設け、前記第2電極を前記溝をま
    たいで前記第2クラッド層の上に延在させ、前記メサ部
    の他方の側部は少くとも前記第2クラッド層および前記
    発光層にわたつてエッチングまたはへきかいされた構造
    となして、前記メサ部の他方の側部のメサ側面には前記
    第2電極を設けないようになし、当該メサ側面を半導体
    保護薄膜で覆ったことを特徴とする光半導体装置。 4)半導体基板を有し、該半導体基板の一方の主面上に
    は第1クラッド層、発光層および第2クラッド層をこの
    順序で配置し、前記クラッド層のうち前記発光層の近傍
    であって前記発光層を含まない部分に、当該発光層への
    電流狭窄のためのメサ部を設け、前記半導体基板の他方
    の主面上および前記メサ部の上に第1および第2電極を
    配置した光半導体装置において、前記メサ部の一方の側
    部の前記第2クラッド層には前記発光層にまでは達しな
    い深さに形成した溝を設け、前記第2電極を前記溝をま
    たいで前記第2クラッド層の上に延在させ、前記メサ部
    の他方の側部は少くとも前記第2クラッド層および前記
    発光層にわたってエッチングまたはへきかいされた構造
    となして、前記メサ部の他方の側部のメサ側面には前記
    第2電極を設けないようになし、前記発光層のうち、前
    記メサ側面における部分をマストランスポート領域とな
    したことを特徴とする光半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0629618A (ja) * 1992-07-10 1994-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd マルチビーム半導体レーザ及びその製造方法
JP2000091691A (ja) * 1998-09-16 2000-03-31 Hitachi Ltd 半導体光素子

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0376293A (ja) * 1989-08-18 1991-04-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置

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