JPH04199587A - Optical semiconductor device - Google Patents

Optical semiconductor device

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JPH04199587A
JPH04199587A JP2325207A JP32520790A JPH04199587A JP H04199587 A JPH04199587 A JP H04199587A JP 2325207 A JP2325207 A JP 2325207A JP 32520790 A JP32520790 A JP 32520790A JP H04199587 A JPH04199587 A JP H04199587A
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JP
Japan
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layer
type
semiconductor layer
diffusion
impurity
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JP2325207A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Kushibe
光弘 櫛部
Masahisa Funamizu
船水 将久
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the penetration of impurities into an active layer by a method wherein the impurity contained at the highest concentration in the fourth semiconductor layer is the IV group element, and the impurity contained at the highest concentration in the semiconductor layer opposite to the second semiconductor layer with respect to the fourth semiconductor layer the II group element. CONSTITUTION:To suppress the diffusion of the II group element which is a p-type impurity source of high diffusion coefficient, a region doped with the IV group element which is an n-type impurity source is formed between an active layer 13 and a p-type region 17 to serve as an impurity diffusion suppressing layer 14. At this time, the highest concentration of the IV group element in the diffusion suppressing layer 14 is made higher than that of the II group element in the p-type region 17. That is, it is utilized that when p-type, n-type, and hetero-type impurities are present at the same time, interaction between the impurities reduces diffusion of impurities to make an impurity of high diffusion coefficient have a diffusion profile as sharp as an impurity of small diffusion coefficient. This can suppress the diffusion of the p-type impurity into the active layer 13.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体レーザ、半導体ダイオード。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a semiconductor laser and a semiconductor diode.

あるいは吸収型光変調素子等の光半導体素子に係わり、
特に発光領域の周囲がそれよりも禁制帯幅の大きい半導
体層で囲まれたダブルへテロ接合を有する光半導体素子
に係わる。
Or related to optical semiconductor devices such as absorption type light modulation devices,
In particular, it relates to an optical semiconductor element having a double heterojunction in which a light emitting region is surrounded by a semiconductor layer having a wider forbidden band width than the light emitting region.

(従来の技術) ダブルへテロ接合を有する半導体レーザ、半導体ダイオ
ードあるいは、吸収型光変調素子等の光半導体素子にお
いては、活性層を挟んで両側が異なる導伝型の半導体層
で形成されている。ところが結晶成長あるいは結晶成長
後に経るプロセスの熱履歴のためにp−型、n−型の不
純物の相互拡散が生じ、p−n接合かへテロ接合界面か
ら遠く離れてしまい(以下リモートジャンクションと呼
ぶ)電流の閉じこめ効率が低下するといった問題が生じ
ていた。この問題を克服するための手段として、P−型
領域及びn−型領域の不純物濃度を活性層の近くで下げ
たり、活性層とP−型領域或いはn−型領域の間にアン
ドープスペーサー層を挿入することにより、不純物及び
キャリア濃度のプロファイルを制御することが試みられ
ている。
(Prior art) In optical semiconductor devices such as semiconductor lasers, semiconductor diodes, or absorption type optical modulators having a double heterojunction, both sides of an active layer are formed with semiconductor layers of different conductivity types. . However, due to the thermal history of crystal growth or the process that occurs after crystal growth, interdiffusion of p-type and n-type impurities occurs, causing the p-n junction to become far away from the heterojunction interface (hereinafter referred to as a remote junction). ) There was a problem that the current confinement efficiency decreased. As a means to overcome this problem, the impurity concentration of the P-type region and the n-type region can be lowered near the active layer, or an undoped spacer layer can be formed between the active layer and the P-type region or the n-type region. Attempts have been made to control the impurity and carrier concentration profiles by intercalation.

しかしこの方法は不純物の拡散プロファイルを利用する
ために、低濃度領域でキャリア濃度の制御が難しく、ま
た再現性も低かった。そこで活性層中に意図的に不純物
を添加する方法も試みられている。しかし活性層中へ添
加する不純物量が少ない場合にはへテロ接合外側からの
不純物の拡散により活性層中のキャリア濃度が変わって
しまうという問題があった。一方活性領域中に高濃度に
不純物の添加を行うと、ヘテロ接合外側からの不純物拡
散は抑えられるものの、活性層の結晶性が劣化し、発光
効率が低下するなど、光半導体素子としての特性が劣化
してしまうという問題があった。
However, since this method uses the diffusion profile of impurities, it is difficult to control the carrier concentration in a low concentration region, and the reproducibility is also low. Therefore, attempts have been made to intentionally add impurities into the active layer. However, when the amount of impurities added to the active layer is small, there is a problem in that the carrier concentration in the active layer changes due to diffusion of impurities from outside the heterojunction. On the other hand, if impurities are added at a high concentration into the active region, the diffusion of impurities from the outside of the heterojunction can be suppressed, but the crystallinity of the active layer will deteriorate, the luminous efficiency will decrease, and the characteristics as an optical semiconductor device will be affected. There was a problem that it deteriorated.

(発明が解決しようとする課題) 上に述べたように、従来のダブルへテロ接合型の光半導
体素子においては、ヘテロ接合位置とp−n接合位置が
遠く離れてしまう。或いは活性層でのキャリア濃度が制
御できない。或いは活性層中でのキャリア濃度が高すぎ
るために、光半導体素子としての特性が劣化してしまう
という問題があった。本発明は上記事情を考慮してなさ
れたもので、その目的とするところは不純物の拡散を抑
制することにより不純物が活性層中に侵入することを防
ぐこと、更に、活性層中の不純物濃度を高い精度で制御
することにある。高濃度の不純物添加にともなう発光効
率の低下を抑制しつつ活性層中に任意のキャリア濃度プ
ロファイルを形成できるので、高性能な光半導体素子を
提供することができる。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional double heterojunction type optical semiconductor device, the heterojunction position and the pn junction position are far apart. Alternatively, the carrier concentration in the active layer cannot be controlled. Alternatively, because the carrier concentration in the active layer is too high, there is a problem that the characteristics as an optical semiconductor device deteriorate. The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to prevent impurities from penetrating into the active layer by suppressing the diffusion of impurities, and to further reduce the impurity concentration in the active layer. The goal is to control with high precision. Since an arbitrary carrier concentration profile can be formed in the active layer while suppressing a decrease in luminous efficiency due to the addition of high-concentration impurities, a high-performance optical semiconductor device can be provided.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、光半導体素子において活性層の周辺に
、拡散係数の小さな不純物を添加した薄膜状の領域を設
けて、拡散係数の大きな不純物に対して拡散抑制層とし
て働かさせることにある6拡散係数の大きな不純物と電
気的に異種の不純物を添加することにより、従来のアン
ドープスペーサー層よりも効率の良い拡散抑制層が形成
できる。
(Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to provide a thin film-like region doped with impurities with a small diffusion coefficient around an active layer in an optical semiconductor element, and to diffuse impurities with a large diffusion coefficient. By adding an impurity having a large diffusion coefficient and an electrically different type of impurity to act as a suppression layer, a diffusion suppression layer that is more efficient than a conventional undoped spacer layer can be formed.

特に■−■族化合物半導体で形成された本発明の光半導
体素子においては、拡散係数の大きなp −型不純物源
である■族元素の拡散を抑制するために、n−型不純物
源である■族元素を添加した領域を活性層とのp−型領
域の間に形成し不純物拡散抑制層とする。この時拡散抑
制層中の■族元素の最高濃度はp−型領域中の■族元素
の濃度よりも高くする必要がある。特にInP基板上に
形成された本発明の光半導体素子においては■族元素と
してSiを用いると拡散係数が小さいので、急峻なp−
n接合が得られる。このときSi自身の拡散を抑えるた
めに、Si濃度は2 X 10” rx−”以下とする
必要がある。
In particular, in the optical semiconductor device of the present invention formed of a ■-■ group compound semiconductor, in order to suppress the diffusion of the group ■ element, which is a p-type impurity source with a large diffusion coefficient, A region doped with group elements is formed between the active layer and the p-type region to serve as an impurity diffusion suppressing layer. At this time, the maximum concentration of the group Ⅰ element in the diffusion suppressing layer needs to be higher than the concentration of the group Ⅰ element in the p-type region. In particular, in the optical semiconductor device of the present invention formed on an InP substrate, when Si is used as the group Ⅰ element, the diffusion coefficient is small, so the steep p-
An n-junction is obtained. At this time, in order to suppress the diffusion of Si itself, the Si concentration needs to be 2 x 10''rx-'' or less.

(作 用) 本発明はp−型、n−型、異なる導伝型の不純物が同時
に存在するときに、不純物間の相互作用により不純物の
拡散が小さくなり拡散係数の大きな不純物が拡散係数の
小さな不純物と同程度に急峻な拡散プロファイルを持つ
ことを利用し、光半導体素子の活性層中への不純物の拡
散を抑制したものである。■−V族化合物半導体中でp
−型不純物として■族元素を用いた場合、拡散が激しく
、キャリア濃度のプロファイル制御が困難である。この
時■族元素をn−型不純物として用い、活性層とp−型
の領域の境界にn−型の薄膜を不純物拡散抑制層として
設ければ、p−型不純物の活性層中への拡散を抑制する
ことができる。この時拡散抑制層中のn−型不純物濃度
は、p−型不純物濃度を上回ることが必要である。この
ようにn−型不純物を高濃度に添加した拡散抑制層を設
けると不純物の拡散プロファイルは、n−型不純物の拡
散プロファイルで決まるようになる。しかもn−型不純
物としてSiを用いるとSi拡散係数は極めて小さく、
実効的に不純物の拡散を無視する事が出来る。このよう
にp−型不純物の拡散を抑制することで、活性層中へ外
部から不純物が侵入することを無視できるようになり、
活性層中で低濃度でも不純物の添加量が自由にコントロ
ールできるようになり、キャリア濃度設計が自由になる
(Function) In the present invention, when impurities of different conductivity types, such as p-type and n-type, exist at the same time, the interaction between the impurities reduces the diffusion of the impurities, so that the impurity with a large diffusion coefficient changes from the impurity with a small diffusion coefficient. The diffusion of impurities into the active layer of an optical semiconductor element is suppressed by utilizing the fact that it has a diffusion profile as steep as that of impurities. ■-p in group V compound semiconductors
When a Group Ⅰ element is used as a −-type impurity, diffusion is intense and it is difficult to control the carrier concentration profile. At this time, if a group III element is used as an n-type impurity and an n-type thin film is provided as an impurity diffusion suppressing layer at the boundary between the active layer and the p-type region, the p-type impurity can be diffused into the active layer. can be suppressed. At this time, the n-type impurity concentration in the diffusion suppressing layer needs to exceed the p-type impurity concentration. When a diffusion suppressing layer doped with n-type impurities at a high concentration is provided in this manner, the diffusion profile of the impurity is determined by the diffusion profile of the n-type impurity. Moreover, when Si is used as the n-type impurity, the Si diffusion coefficient is extremely small.
Diffusion of impurities can be effectively ignored. By suppressing the diffusion of p-type impurities in this way, it becomes possible to ignore the intrusion of impurities into the active layer from the outside.
It becomes possible to freely control the amount of impurities added even at low concentrations in the active layer, allowing freedom in carrier concentration design.

そこで素子特性の優れた光半導体素子の実現が可能とな
る。拡散抑制層を活性層領域の外側に作ると厳密な意味
ではへテロ接合界面とp−n接合界面の位置がずれてし
まいりモートジャンクションとなる。しかし本発明の光
半導体素子ではへテロ接合界面とp−n接合界面の間の
位置ずれの関係を50Å以下の精度で任意に制御8来る
。ペテロ接合面とp−n接合界面の間の位置ずれが10
00Å以下であれば、実効的にリモートジャンクション
は問題にならない。
Therefore, it becomes possible to realize an optical semiconductor device with excellent device characteristics. If the diffusion suppressing layer is formed outside the active layer region, in a strict sense, the positions of the heterojunction interface and the pn junction interface will be shifted, resulting in a moat junction. However, in the optical semiconductor device of the present invention, the relationship between the positional deviation between the heterojunction interface and the pn junction interface can be arbitrarily controlled 8 with an accuracy of 50 Å or less. The misalignment between the Peter junction surface and the p-n junction interface is 10
If it is less than 00 Å, the remote junction will not be a problem in practice.

光半導体素子で発光効率を上げるためには、p−n接合
の電位障壁を大きくする必要があり、P−型不純物濃度
、n−型不純物濃度ともに高いほど良い。■−■族化合
物半導体のp−型領域にInPを用いた場合、P−型不
純物濃度が1.2〜1.5XIO”(!1−’を越える
と不純物の拡散係数が急激に大きくなる。このため拡散
抑制層中のSi濃度は1.5 X 10” Ql−’以
上であることが望ましい、一方発明者等の研究によれば
、InP及びInPに略格子整合するGayIn、 −
xAsyPl −y (0≦X≦1.0≦y≦1)にお
いてはSi濃度が2 X 101scsi−”を越える
と結晶のモフォロジーが急激に劣化することを見いだし
た。本発明は以上のような点に着目し、InP基板上に
形成した光半導体素子については拡散抑制層中のSi濃
度を1.5 X 10”■−3〜2X101″1″3と
するものである。この場合拡散抑制層中の結晶性を良好
に保持しつつリモートジャンクションと活性層中への不
純物の侵入を防ぐことができるので、活性層中のキャリ
ア濃度設計が自由に出来、素子特性の優れた光半導体素
子の実現が可能となる。
In order to increase the luminous efficiency of an optical semiconductor element, it is necessary to increase the potential barrier of the p-n junction, and the higher the concentration of both the p-type impurity and the n-type impurity, the better. When InP is used in the p-type region of a (1-2) group compound semiconductor, when the p-type impurity concentration exceeds 1.2 to 1.5XIO''(!1-'), the diffusion coefficient of the impurity increases rapidly. For this reason, it is desirable that the Si concentration in the diffusion suppressing layer is 1.5 x 10''Ql-' or more.On the other hand, according to the research of the inventors, InP and GayIn, which is approximately lattice-matched to InP, -
It has been found that in xAsyPl -y (0≦X≦1.0≦y≦1), when the Si concentration exceeds 2 x 101 scsi-'', the morphology of the crystal deteriorates rapidly. Focusing on this, for an optical semiconductor element formed on an InP substrate, the Si concentration in the diffusion suppressing layer is set to 1.5 x 10''-3 to 2 x 101''1''3. In this case, it is possible to prevent impurities from entering the remote junction and the active layer while maintaining good crystallinity in the diffusion suppressing layer, allowing freedom in designing the carrier concentration in the active layer and achieving excellent device characteristics. It becomes possible to realize optical semiconductor devices.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の第1の実施例に係わる半導体レーザ装
置の概略構造を示す断面図である。図中11はSn添加
の n−型InP (n = 2 XIO”1−1)の
(001)基板であり、このInp基板11上にバッフ
ァ層を兼ねた厚さ1.5−のSi添加のn−型InPク
ラッド層12 (n = 2 XIO”am−3)が形
成され、さらにクラッド層12上には1.55.帯の発
光が可能である組成の厚さ0.1.のGaInAsP活
性層13を形成した。この活性層13にはZnを均一に
I X 1017dll−’で添加した。その上には光
ガイド層を兼ねた厚さ0.1−の1.1−帯の発光が可
能である組成のGaInAsP拡散抑制層14が形成さ
れている。拡散抑制層14の上には回折格子が形成され
ている。拡散抑制層14にはSiが6〜20 X 10
” am−”添加されており、活性層13及び拡散抑制
層14及びクラッド層12は、幅1〜1.5pのメサス
トライプを形成している。メサの両側はFe添加の高抵
抗InP埋み込み層15、Si添加の電流阻止層16 
(n = 6 X 10” am−” )で順次埋め込
まれている。メサ上部及び埋め込み層上部には厚さ2.
0.のZn添加のP−型InPクラッド層17(p =
 5 XIO”(!1−3) 、 Zn添加のGaIn
AsPコンタクト層18が形成されている。基板11の
下面にn−型電源19としてAu/AuGeが、コンタ
クト層18上にはp−型電極110としてAu −Au
Znが設けられている。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a (001) substrate of Sn-doped n-type InP (n = 2 An n-type InP cladding layer 12 (n=2XIO"am-3) is formed, and further on the cladding layer 12, a layer of 1.55. The thickness of the composition that allows the band to emit light is 0.1. A GaInAsP active layer 13 was formed. Zn was uniformly added to this active layer 13 in an amount of I x 1017 dll-'. A GaInAsP diffusion suppressing layer 14 having a thickness of 0.1- and a composition capable of emitting light in the 1.1-band is formed thereon, also serving as a light guide layer. A diffraction grating is formed on the diffusion suppressing layer 14. The diffusion suppressing layer 14 contains 6 to 20 x 10 Si.
The active layer 13, the diffusion suppressing layer 14, and the cladding layer 12 form a mesa stripe with a width of 1 to 1.5p. On both sides of the mesa, there is a Fe-doped high-resistance InP buried layer 15 and a Si-doped current blocking layer 16.
(n = 6 x 10"am-"). The top of the mesa and the top of the buried layer have a thickness of 2.
0. Zn-added P-type InP cladding layer 17 (p =
5 XIO” (!1-3), Zn-added GaIn
An AsP contact layer 18 is formed. Au/AuGe is used as the n-type power supply 19 on the lower surface of the substrate 11, and Au-AuGe is used as the p-type electrode 110 on the contact layer 18.
Zn is provided.

なおこの素子は素子容量低減のために n−型Inpク
ラッド層12から上の素子全体をメサ幅8〜10゜のメ
サ構造とした。
In order to reduce the element capacitance, this element has a mesa structure in which the entire element above the n-type Inp cladding layer 12 has a mesa width of 8 to 10 degrees.

本実施例の半導体レーザ素子の閾値電流は、約10++
+Aであった。  GaInAsP拡散抑制層14層中
にSiを添加しない場合の閾値電流約30mAよりはる
かに低かった。これはp−InPクラッド層17から活
性層13へのZnの拡散を防ぐことが出来たためである
The threshold current of the semiconductor laser device of this example is approximately 10++
It was +A. The threshold current was much lower than about 30 mA when Si was not added to the GaInAsP diffusion suppressing layer 14. This is because diffusion of Zn from the p-InP cladding layer 17 to the active layer 13 could be prevented.

またp−InPクラッド層17のZn濃度をI X 1
0” cm−”として拡散抑制層14に不純物を添加し
なかった場合の閾値電流約20厘Aよりも低かった。こ
れは、拡散抑制層14中にSiを添加しているので、p
−型InPクラッド層17のZn濃度を5 X 10”
 cm−”と高濃度にすることが出来、p−n接合の電
位障壁を大きくできるからである0本発明の実施例の半
導体レーザ素子の遮断周波数は、出力10mWの条件で
、約15GHzであった。活性層13に不純物を添加し
ない半導体レーザ素子の遮断周波数は、出力10腫Wの
条件で、約10GHzであった。 また歩留まりが極め
て低かった。これは活性層13中に均一にp−型不純物
を添加したことにより、キャリアのライフタイムを短く
でき、遮断周波数が向上したのである。また活性層13
中の不純物濃度がコントロールされているために歩留ま
りが向上できたのである。
In addition, the Zn concentration of the p-InP cladding layer 17 is I
The threshold current was lower than the threshold current of about 20 A when no impurity was added to the diffusion suppressing layer 14 at 0"cm-". This is because Si is added to the diffusion suppressing layer 14, so p
- The Zn concentration of the InP cladding layer 17 is 5 x 10"
This is because the semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention has a cutoff frequency of about 15 GHz under the condition of an output of 10 mW. The cutoff frequency of a semiconductor laser device in which impurities were not added to the active layer 13 was approximately 10 GHz under the condition of an output of 10 W. Furthermore, the yield was extremely low. By adding type impurities, the lifetime of carriers can be shortened and the cut-off frequency can be improved.Also, the active layer 13
The yield was improved because the impurity concentration inside was controlled.

第2図は本発明の他の実施例に係わる半導体レーザ素子
の概略構造を示す断面図である。図中21はSn添加の
 n−型InP (n = 2 X 10” am−’
 )の(001)基板であり、このInP基板21上に
λ/4シフトを含む回折格子が形成されている。回折格
子上にGaInAsP光ガイド層22が形成され、その
上には厚さ60人のGaIn^3量子井戸と厚さ60人
のGaInAsP障壁が各々5層、4層積層されたMQ
W活性層23が形成されている。 Ga1nAsP障壁
中には5 X 10”cs−2〜I X 1017>−
”のZnを添加した。MQW活性層23の上には、Ga
InAsP上部光ガイド層24,300〜700人が積
層されている。 さらにその上にはSi濃度6 X 1
0” cm−”、厚さ300人のn−型InP拡散抑制
層25が形成されている。その上にZn濃度1.5〜5
X10111■4の p−型InPクラッド層26が積
層されている。InP基板21、GaInAsP光ガイ
ド層22、MQW活性層23. GaInAsP上部光
ガイド層24、n−型InP拡散抑制層25、p−型I
nPクラッド層26はメサ型状にエツチングされた後、
p−型InP埋込み層27、n−型InP電流阻止層2
8、p−型InP埋込み層29により埋め込まれている
。さらにメサ部及び埋め込み層上部には、p−型InP
クラッド層210、P−型GaInAsコンタクト層2
11が形成されているs InP基板21上面には、n
−型電極212としてAu/AuGeが蒸着されており
、コンタクト層211上にはP−型電極213として、
Au/AuZnが蒸着されている。なおこの素子は素子
容量低減のためにInP基板21から上の素子全体をメ
サ幅8〜10−のメサ構造とした、レーザ長1.2gm
でへき関した後端面には反射防止膜を積層した。
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention. In the figure, 21 is Sn-doped n-type InP (n = 2 x 10"am-'
) (001) substrate, and a diffraction grating including a λ/4 shift is formed on this InP substrate 21. A GaInAsP light guide layer 22 is formed on the diffraction grating, and on top of it is an MQ layer in which a 60-thick GaIn^3 quantum well and a 60-thick GaInAsP barrier are laminated in 5 layers and 4 layers, respectively.
A W active layer 23 is formed. In the Ga1nAsP barrier there are 5 X 10"cs-2~I X 1017>-
” of Zn was added. On the MQW active layer 23, Ga was added.
InAsP upper light guide layer 24,300-700 layers are stacked. Furthermore, on top of that, the Si concentration is 6 x 1
An n-type InP diffusion suppressing layer 25 having a thickness of 0" cm and a thickness of 300 cm is formed. On top of that, Zn concentration 1.5~5
A p-type InP cladding layer 26 of X1011114 is laminated. InP substrate 21, GaInAsP optical guide layer 22, MQW active layer 23. GaInAsP upper light guide layer 24, n-type InP diffusion suppression layer 25, p-type I
After the nP cladding layer 26 is etched into a mesa shape,
p-type InP buried layer 27, n-type InP current blocking layer 2
8. It is buried by a p-type InP buried layer 29. Furthermore, in the mesa part and the upper part of the buried layer, p-type InP
Cladding layer 210, P-type GaInAs contact layer 2
11 is formed on the upper surface of the s InP substrate 21, n
Au/AuGe is deposited as a - type electrode 212, and a P- type electrode 213 is deposited on the contact layer 211.
Au/AuZn is deposited. Note that this device has a mesa structure with a mesa width of 8 to 10 − for the entire device above the InP substrate 21 to reduce device capacitance, and the laser length is 1.2 g.
An anti-reflection film was laminated on the separated rear end face.

本実施例の半導体レーザ素子においては、発振スペクト
ルの幅が、出力5IIWにおいて、120k Hzであ
った。拡散抑制層25含まない場合の220kHzと比
較して大幅な改善となった。これはMQW活性層23の
GaInAsP障壁中の不純物濃度が低濃度かつ均一に
制御されているので、MQW活性層23中のキャリアの
分布が均一に制御されているためである。
In the semiconductor laser device of this example, the width of the oscillation spectrum was 120 kHz at an output of 5 IIW. This was a significant improvement compared to 220 kHz when the diffusion suppressing layer 25 was not included. This is because the impurity concentration in the GaInAsP barrier of the MQW active layer 23 is controlled to be low and uniform, so that the distribution of carriers in the MQW active layer 23 is controlled to be uniform.

この半導体レーザ素子は、140℃まで発振が可能であ
り、拡散抑制層25を含まない場合の120℃よりも優
れていた。これはp−n接合位置がMQW活性層23と
 p−型領域でありp−型InPクラッド層26の境界
に一致しているために、MQW活性層23からの電子の
オーバーフローが抑制されているためである。
This semiconductor laser device was capable of oscillation up to 140° C., which was superior to 120° C. in the case without the diffusion suppressing layer 25. This is because the p-n junction position is between the MQW active layer 23 and the p-type region and coincides with the boundary between the p-type InP cladding layer 26, so the overflow of electrons from the MQW active layer 23 is suppressed. It's for a reason.

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない0例えば上述した実施例では、■族元素としてSi
を添加したが、■族元素をSn、 Geでもよい、p−
型不純物としてZnを用いたが、 CdあるいはMgを
用いてもよい、また第1の実施例では、光ガイド層14
に、Siを添加したが、p−型1nPクラッド層17の
、活性層側数百オングストロームにも■族元素を添加し
て拡散抑制層としてもよい。また、上述した実施例では
、GaInAs(P)/InP系を例としたが、Ga(
AQ)InP/GaAs系、1InAs/ GaInA
s/InP系、1GaAs / GaAs系への適用も
可能である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above.For example, in the embodiments described above, Si is used as the group element.
was added, but the group Ⅰ element may be Sn, Ge, p-
Although Zn was used as the type impurity, Cd or Mg may also be used. In addition, in the first embodiment, the light guide layer 14
Although Si is added to the p-type 1nP cladding layer 17, group II elements may also be added to several hundred angstroms of the active layer side of the p-type 1nP cladding layer 17 to form a diffusion suppressing layer. In addition, in the above-mentioned embodiments, GaInAs(P)/InP system was used as an example, but Ga(
AQ) InP/GaAs system, 1InAs/GaInA
Application to s/InP system and 1GaAs/GaAs system is also possible.

特に量子井戸構造を含むAQGaAslGaAS系に適
用した場合、不純物拡散にともなう量子井戸構造の乱れ
を防ぐことができる。上述した実施例では半導体レーザ
素子について述べたが、発光ダイオード、吸収型光変り
t素子等への適用も可能である。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で1種々の変形をして実施することが
できる。
Particularly when applied to an AQGaAslGaAS system including a quantum well structure, it is possible to prevent disturbance of the quantum well structure due to impurity diffusion. In the above-described embodiments, a semiconductor laser device was described, but it is also possible to apply the present invention to a light emitting diode, an absorption type light changing device, etc. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明によれば、不純物の拡散にと
もなうp−n接合位置とへテロ接合位置の不一致あるい
は、不純物の活性層中への侵入を防ぐことができる。こ
のため活性層中の不純物濃度、ひいてはキャリア濃度と
電位分布を自由に設計できるようになり、良好な特性を
有する光半導体素子を実現することができる。特に半導
体レーザ素子に用いた場合、高速変調特性の改善1発振
スペクトルの高純度化につながり、その有用性は絶大で
ある。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to prevent mismatch between the pn junction position and the heterojunction position due to diffusion of impurities, or to prevent impurities from penetrating into the active layer. Therefore, the impurity concentration in the active layer, as well as the carrier concentration and potential distribution, can be freely designed, and an optical semiconductor device with good characteristics can be realized. In particular, when used in a semiconductor laser device, the improvement of high-speed modulation characteristics leads to high purity of the single oscillation spectrum, and its usefulness is enormous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例に係わる半導体レーザ素
子の概略構造を示す断面図、第2図は本発明の第2の実
施例に係わる半導体レーザ素子の概略構造を示す断面図
である。 1l−n−型InP基板、 12・・・n−型InPクラッド層、 13=−GaInAsP活性層、 14−−−GaInAsP拡散抑制層、15・・・高抵
抗InP埋め込み層、 16・・・電流阻止層、 17・・・p−型InPクラッド層、 18・・・GaInAsコンタクト層。 19・・・n−型電極 110・・・P−型電極 2l−n−型InP基板、 22−GaInA5P光ガイド層。 23・・・MQW活性層、 24・・・GaInAsP上部光ガイド層、25・・・
n−型InP拡散抑制層、 26・・・p−型InPクラッド層、 27・・・p−型InP埋め込み層、 28・・・n−型InP電流阻止層。 29・・・P−型InP埋め込み層。 210・・・p−型InPクラッド層、211、−p−
型GaInAsコンタクト層、212・・・n−型電極
、 213・・・p−型電極。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 第1図 第2図
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. be. 1l-n-type InP substrate, 12...n-type InP cladding layer, 13=-GaInAsP active layer, 14--GaInAsP diffusion suppression layer, 15...high resistance InP buried layer, 16...current Blocking layer, 17...p-type InP cladding layer, 18... GaInAs contact layer. 19...n-type electrode 110...P-type electrode 2l-n-type InP substrate, 22-GaInA5P light guide layer. 23...MQW active layer, 24...GaInAsP upper light guide layer, 25...
n-type InP diffusion suppression layer, 26...p-type InP cladding layer, 27...p-type InP buried layer, 28...n-type InP current blocking layer. 29...P-type InP buried layer. 210...p-type InP cladding layer, 211, -p-
type GaInAs contact layer, 212...n-type electrode, 213...p-type electrode. Agent Patent Attorney Noriyuki ChikaFigure 1Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)III−V族化合物半導体基板上に第1の導伝型の
半導体層と、第1の半導体層よりも禁制帯幅の狭い第2
の半導体層と、第2の半導体層よりも禁制帯幅の広い第
2の導伝型の第3の半導体層とを順次積層してなり、且
つ第1の半導体層と第2の半導体層の間に第2の導伝型
の第4の半導体層または、第2の半導体層と第3の半導
体層の間に第1の導伝型の第4の半導体層を挿入してな
る光半導体素子において、上記第4の半導体層中に最も
高濃度に含まれる不純物がIV族元素であり、且つ第4の
半導体層に対して第2の半導体層と反対側の半導体層中
に、最も高濃度に含まれる不純物がII族元素であること
を特徴とする光半導体素子。(2)前記第4の半導体層
中に含まれるIV族元素濃度が、前記第4の半導体層に対
して第2の半導体層と反対側の半導体層中に含まれるI
I族元素濃度よりも高濃度であることを特徴とする請求
項1記載の光半導体素子。 (3)前記半導体基板がInPであり、第4の半導体層
中に含まれるIV族元素がSiであり、Siの濃度が1.
5×10^1^8cm^−^3〜2×10^1^9cm
^−^3であることを特徴とする請求項2記載の光半導
体素子。
[Scope of Claims] (1) A semiconductor layer of a first conductivity type on a III-V compound semiconductor substrate, and a second semiconductor layer having a narrower forbidden band width than the first semiconductor layer.
and a third semiconductor layer of a second conductivity type having a wider forbidden band width than the second semiconductor layer, and a semiconductor layer of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. An optical semiconductor device in which a fourth semiconductor layer of a second conductivity type is inserted between the second semiconductor layer or a fourth semiconductor layer of the first conductivity type between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. In the fourth semiconductor layer, the impurity contained in the highest concentration is a group IV element, and the impurity contained in the highest concentration in the semiconductor layer on the opposite side of the fourth semiconductor layer from the second semiconductor layer is An optical semiconductor device characterized in that impurities contained in the element are Group II elements. (2) The concentration of the group IV element contained in the fourth semiconductor layer is higher than that of the group IV element contained in the semiconductor layer on the opposite side of the second semiconductor layer with respect to the fourth semiconductor layer.
2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration is higher than the group I element concentration. (3) The semiconductor substrate is InP, the group IV element contained in the fourth semiconductor layer is Si, and the concentration of Si is 1.
5x10^1^8cm^-^3~2x10^1^9cm
3. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein the optical semiconductor element is ^-^3.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251687A (en) * 1998-03-06 1999-09-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor and semiconductor device
JP2006253212A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser
JP2009060078A (en) * 2007-05-28 2009-03-19 Sony Corp Semiconductor light emitting device
JP2012220530A (en) * 2011-04-04 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp Optical modulator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251687A (en) * 1998-03-06 1999-09-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor and semiconductor device
JP2006253212A (en) * 2005-03-08 2006-09-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser
JP2009060078A (en) * 2007-05-28 2009-03-19 Sony Corp Semiconductor light emitting device
JP2012220530A (en) * 2011-04-04 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp Optical modulator

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