JPH0349282A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH0349282A
JPH0349282A JP18431789A JP18431789A JPH0349282A JP H0349282 A JPH0349282 A JP H0349282A JP 18431789 A JP18431789 A JP 18431789A JP 18431789 A JP18431789 A JP 18431789A JP H0349282 A JPH0349282 A JP H0349282A
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confinement
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confinement layer
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Shunichi Yoneyama
米山 俊一
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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】
本発明は、半導体発光装置の電流及び発生光の閉じ込め
届形成に関するものである。 ここで半導体発光装置というのは端面発光型で埋め込み
型の半導体レーザ、発光ダイオードを指す。基板がp型
であっても、n型であっても本発明は適用できるが、簡
単のため主にpQについて説明する。
【従来の技術】
半導体発光装置において、効率良く、光を発生させるこ
とが重要である。 注入した電流を、発光領域に集中させて光に変換し、加
えて発生した光を屈折率差を利用して閉じ込めるため埋
め込み型の構造の半導体発光素子が広く利用されている
。これは基板の上の中央に発光領域を、その両側に閉じ
込め層を形成したものである。 注入電流を発光領域内へ仔効に閉じ込めるため、閉じ込
め層が非常に重要な役割を果たす。閉じ込め層は半導体
発光装置の性能を大きく支配する因子である。 これまでは、導電型の違いを利用して電流狭窄していた
。p型基板から中央にある発光6へ域にのみ電流が流れ
るように、閉じ込め層はpn接合が逆バイアスされるよ
うにしである。逆バイアスされているので、閉じ込め層
には電流が流れない。 しかし、導電型の違いを利用するものは晶注入領域で原
理的に漏れ電流が発生する。pn接合の逆バイアスを電
流が通り抜ける可能性があるからである。漏れ電流があ
ると、光出力が劣化する。 そこで、n型1nP基板を使う半導体レーザの場合にF
eを添加した閉じ込め層を用いた構造が提案された。 閉じ込め層にFeを添加すると、Feが深い準位のアク
セプターとなり、電子を捕獲するので、高抵抗になる。 例えば比抵抗が107Ωcmになる。 このような閉じ込め層を持つ埋め込み型半導体発光装置
は原理的に圓れ電流の少ない半導体発光装置とすること
ができる。 しかし、この方法によってp型半導体に隣接して閉じ込
め層を形成した場合には、nクラッド層−晶抵抗Jif
l−p層のPIN構造となる。高抵抗の閉じ込め月に、
p届よりホールが注入される。 高抵抗といっても、Feを添加したjωは電子トラップ
形の半絶縁居である。Feのトラップ準位は注入された
ホールを捕獲できず、ホールが閉じ込め層に流入する。 これに伴って電子が流入する。いわゆるダプルインジェ
ク7ヨンが起こる。このため閉じ込め層を通る電流漏れ
が起こる。P型基板の場合、Feを添加した閉じ込め層
では電流狭窄が十分に行えないことが分かった。 そこでこれに加えて改良提案がなされた。閉じ込め層に
p型不純物であるホールを捕獲するTiをFeとともに
添加するというものである。 In5t、Phys、Conf、Ser、No、91:
Chapter 3Gallium  Ar5enld
e  and  Re1ated  coa+poun
d、Heraklton、Greece、1987  
 A、G、Demtal、C,H,Joyner  &
  T。 W、Weldman″TしFe Co−doped s
eml−Insulating InP  grown
  by  MOVPE”283(+987)Feによ
り電子を、Tiによりホールを捕獲する。 こうして電流に寄与する正負のキャリアを捕獲して、閉
じ込め層の高抵抗(ρ〜107Ω・cm)を電子に対し
てもホールに対しても維持するようにしている。こうし
て、狭い発光領域に電流と発生光を閉じ込める。
【発明が解決しようとする課題】
前記において提案された方法では、閉じ込め層にFeと
T1の両元素を一緒に添加する。このため閉じ込め層の
結晶中の各元素の添加量を均一に制御することが極めて
難しい。 実際に試みてみると、高抵抗の結晶を再現性良く成長さ
せることができなかった。例えば結晶中に一方の元素が
偏析したりして結晶性が悪くなることもあった。モして
偏析部を通して電流が門れるという欠点があった。 [[1−V族化合物半導体のp型またはn型基板に発光
領域と閉じ込め層を設ける埋め込み型半導体発光装置で
あって、電流注入量が大きい時でも、劇れ7a流のない
ようにした閉じ込め層を打する半導体発光装置を1是供
することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段] 本発明の半導体発光装置は、p型基板の場合は、■p型
半導体基板に、 ■III−V族化合物半導体から成る発光領域を中央に
、 ■電流及び発生光の閉じ込め厄をを側方に上下2層形成
した半導体発光装置であって、 ■発光領域及び該p型半導体基板に隣接して設けられる
第一の電流及び発生光の閉じ込め層はTiを添加して高
抵抗化したものから成り、 ■n型半導体層に隣接し第一の閉じ込め層」二に形成さ
れる第二の電流及び発生光の閉じ込め層はFeを添加し
て高抵抗化したものから成る ようにしたものである。 n型基板の場合は、 ■n型半導体基板に、 ■■−■族化合物半導体から成る発光領域を中央に、 ■電流及び発生光の閉じ込め層をを側方に上下2届形成
した半導体発光装置であって、 0発光領域及び該n型半導体基板に隣接して設けられる
第一の電流及び発生光の閉じ込め層はFeを添加して高
抵抗化したものから成り、 ■p型型半体体層隣接し第一の閉じ込め層上に形成され
る第二の電流及び発生光の閉じ込め層はTiを添加して
高抵抗化したものから成る ようにしたものである。 図面によって説明する。 第1図はp型lnPを基板とする本発明の半導体発光装
置の構成例を示す断面図である。本発明は任意の■−■
族半導体を用いる半導体発光装置に適用できるが、ここ
ではInP基板のものを例にとる。 1はn −1nPクラッド層、2はInGaASP活性
層3はp −InPn型クラッド層はp型1nP基板、
5はTiを添加したInP層、6はFeを添加したIn
P層である。 p型基板4の上に、中央には発光領域が、その側方には
閉じ込め層が設けられる。 発光領域は、p−1nPクラッド層3、InGaAsP
活性層2、n  lnPn型クラッド層1なる。電流は
p −1nPクラッド層3、InGaAsP活性層2、
n−InPn型クラッド層1に流れる。 閉じ込め届は、発光領域の両側に形成された上下2届よ
りなっている。第1層はTi−dope InP 5で
ある。第2層はFe−doped lnP Gである。 P型基板4及び活性層2(発光領域)に隣接する第1の
閉じ込め層をTiのみを添加したInP層5とする。つ
まりp型層に接する部分をTi−dope閉じ込め層と
する。 その上のn型クラッド層と接する第2の閉じ込め層はF
eのみを添加したInP層としている。 つまりT1をドープした第1の閉じ込め層では、ホール
を捕獲することができるので、p型領域に隣接させる。 Feをドープした第2の閉じ込め層では、電子を捕獲で
きるので、n型層に隣接して設ける。 2層からなる閉じ込め層は、隣接する半導体層の多数キ
ャリヤが流入しても、それらををそれぞれ捕獲するので
両層とも高抵抗の結晶になる。 2層の閉じ込め層の作用により、注入電流を狭窄できる
。 【作   用】 この考案では、閉じ込め層を2届にし、その役割分担を
明確にしている。 ホールを捕獲できるTi−dope閉じ込め層をp型半
導体と隣接させる。電子を捕獲できるFe−dope閉
じ込め層をn型半導体と隣接させている。 p型に隣接するものはT1を添加した閉じ込め居である
ので、p型層から流入する多数キャリヤであるホールを
捕獲して、電流に寄与するキャリアを減らす。 n型に隣接するものは、Feを添加した閉じ込め層とし
て、n型層から流入する多数キャリヤである電子を捕獲
して電流に寄与するキャリアを減らす。 このように、閉じ込め層を2層に分け、それぞれの閉じ
込め層に添加する元素の種類を1種類に限定する。 1種類であるので、添加量を自由に的確に1寸現性良く
制御しながら、良好な単結晶を成長させることができる
。 結晶性を悪化させず、なおかつ高抵抗である(ρ≧10
6Ω・cra )閉じ込め届を容易に成長させることが
できる。 閉じ込め届を高抵抗化することで安定した電流狭窄構造
が形成できる。このため電流の高注入領域でも電流漏れ
の少ない半導体発光装置を作ることができる。
【実 施 例】
第1図は本発明の一実施例に係る半導体発光装置の断面
図である。 p型1nP半導体基板4上に、p型1nP層3と、In
GaAsP活性層2、およびn型lnP月1をエビタキ
シャル成長しダブルへテロ構造を形成する。これをエツ
チングにより発光部を残したメサ形状に整形する。 エツチングした部分に、Ti及びFeを添加した閉じ込
め月としてのInP層5.6を別々に、順次積属したも
のである。埋め込み型ダブルへテロレーサーの一種であ
る。 第1の閉じ込め層5には、T1を〜l X 10110
l8’程度添加する。第2の閉じ込め層6には、Feを
〜I X 10′。cm−3程度添加する。それぞれの
厚みは、1〜2μIの範囲で制御する。 活性層の両サイドには必ずT1ドープ閉じ込め月5が接
するようにする。n型1nP層lの両側の大部分はFe
ドープ閉じ込め6が接するようにする。 このように電流と発生光の閉じ込め層を2居に形成する
ので、ダブルインジェクションによる電流漏れが原理的
に発生しない。電流の高注入領域においても漏れがみら
れず、効率よく発光する。 また、ホール及び電子を補償できる範囲で、FeとT1
の添加量を最小になるように制御したため、閉じ込め届
の結晶性も良好で、〜toy程度の耐圧がある。 FeとT1を一度に添加した従来技術の場合にみられる
、結晶性の態化によるリークや面内のバラツキが低減す
る。閉じ込め層を2層にし、FeとTiの添加量を個々
に制御している為である。 閉じ込め層における、Fe、 Tiの面内分布の均一性
が向上するので、本構造では閉じ込め層形成の再現性が
良くなり、歩留まりも向上する。 また本発明での閉じ込め層は、第2図の構造を有する半
導体レーザにも適用可能である。 p型1nP基板10の上に、TlドープInP層5、F
eドープInPff6を閉じ込め届としてエピタキシャ
ル成長させる。中央の発光部となる部分をくさび型にエ
ツチングし、p型1nP層9、InGaAsP活性層8
を形成した後、全体にn型1nP層7をエピタキシャル
成長させる。 これは幾何学的に電流をより狭く狭窄できる。 この例においても、Tlドープ閉じ込め層5はp型1n
P層9と活性層8に接している。Feドープ閉じ込め層
6はn型1nP iに接している。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では添加物としてのFe及
びTiを含む結晶を、n型及びp型に各々の特徴を生か
すよう隣接させて、閉じ込め層を形成している。これに
より、再現性良く、発光効率の良い半導体レーザができ
る。 従来の問題点の一つであったFe及びT1の添加■の閉
じ込め層におけるバラツキが全くない。p型またはn型
の導電型と、前記導電型のものと接する結晶への添加物
とをうまく組み合わせる事で、半導体レーザの電流狭窄
層に使用できる。 そればかりでなく、光電子集積回路の素子間分離絶縁層
など、多目的に利用可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る半導体発光装置の断面
図。 第2図は本発明の他の実施例に係る半導体発光装置の断
面図。 第3図は従来技術のFeとTiを同時に添加した閉じ込
め層を有する半導体レーザ構造の断面図。 1 ・ 2 ・ 3 ・ 4 ・ 5 φ 6 ・  − 8・ 9 ・ 0 1 ・n型1nP層 *  1nGaAsP  7古注層 ・p型1nP層 ・p型1nP基板 ・T1ドープlr+P層 ・FeドープlnP  層 ・n型1nP層 * InGaAsP活性層 ep型InP層 ep型1nPFJ *Ti、FeドープInP 層 発  明  者

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)p型半導体基板に、III−V族化合物半導体から
    成る発光領域を中央に、電流及び発生光の閉じ込め層を
    を側方に上下2層形成した半導体発光装置であって、発
    光領域及び該p型半導体基板に隣接して設けられる第一
    の電流及び発生光の閉じ込め層はTiを添加して高抵抗
    化したものから成り、n型半導体層に隣接し第一の閉じ
    込め層上に形成される第2の電流及び発生光の閉じ込め
    層はFeを添加して高抵抗化したものから成ることを特
    徴とする半導体発光装置。
  2. (2)n型半導体基板に、III−V族化合物半導体から
    成る発光領域を中央に、電流及び発生光の閉じ込め層を
    を側方に上下2層形成した半導体発光装置であって、発
    光領域及び該n型半導体基板に隣接して設けられる第一
    の電流及び発生光の閉じ込め層はFeを添加して高抵抗
    化したものから成り、p型半導体層に隣接し第一の閉じ
    込め層上に形成される第2の電流及び発生光の閉じ込め
    層はTiを添加して高抵抗化したものから成ることを特
    徴とする半導体発光装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0353582A (ja) * 1989-07-21 1991-03-07 Nec Corp 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JP2013182976A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Mitsubishi Electric Corp 埋め込み型光半導体素子
JP2017188558A (ja) * 2016-04-05 2017-10-12 日本電信電話株式会社 半導体光素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0353582A (ja) * 1989-07-21 1991-03-07 Nec Corp 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JP2013182976A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Mitsubishi Electric Corp 埋め込み型光半導体素子
JP2017188558A (ja) * 2016-04-05 2017-10-12 日本電信電話株式会社 半導体光素子

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