JPH0537016A

JPH0537016A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JPH0537016A
Application number: JP21001091A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Suzaki; 慎三須崎
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＬＤおよびＥＥＤのような半導体発光素子
において、生産性、および歩留まりを改善する。【構成】結晶面方位を（１１０）とした第１導電型基
板２１の上に第１導電型層２２が形成され、その上に導
波路となる活性層２３が形成され、さらにその上に第２
導電型層２４が形成される。第１導電型層２２の少なく
とも一部、活性層２３、および第２導電型層２４からな
る部分の両側には第２導電型層と第１導電型層との逆接
合、または半絶縁性の高抵抗層からなる電流ブロック層
が形成される。活性層２３の両端側の（１００）面およ
び（０１０）面は、基板２１の面方位に対して傾斜して
いる。活性層２３の両端側の（１００）面および（０１
０）面には、レーザ発振を抑制するための低反射コート
層２６が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スーパールミネッセン
トダイオード（以下、「ＳＬＤ」と称する）、および端
面発光ダイオード（以下、「ＥＥＤ」と称する）のよう
な半導体発光素子の改良に係り、特に歩留まりを改善
し、高い生産性を得る半導体発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＬＤとは、発光スペクトルについて
は、通常の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称す
る）のようにインコヒーレントで且つブロードな特性を
示しながら、光出力の面においては、半導体レーザ（以
下、「ＬＤ」と称する）並の数ｍＷ程度までの出力を得
ることの可能な半導体発光素子である。このＳＬＤは、
導波路と出射端面とのなす角度を９０度よりわずかにず
らしたり、出射端面の反射率を制御したり、導波路を島
状にして散乱領域を設けたりしてレーザ発振を抑制する
工夫をすることにより作製される。

【０００３】ＳＬＤは、最近ではファイバジャイロスコ
ープ用の光源等として注目され、各研究機関等で開発が
行われているが、端面の反射率の制御、再現性、および
歩留まり等の点でまだ多くの問題が多い。

【０００４】また、上述のＳＬＤとほぼ同様の構造を有
するＥＥＤは、ＬＥＤ等のような面発光型ではなく端面
発光型であるため発光スポット径が小さく、トータルな
光出力は面発光型に比べて弱いがファイバとの結合効率
が大きいというメリットがある。しかしながら、このＥ
ＥＤも上述のＳＬＤと同様に端面の反射率を低減させた
り抑制させたりすることが困難であった。

【０００５】これらＳＬＤおよびＥＥＤは、ほぼ同様の
構造を有しており、通常の製造方法ではＥＥＤになり易
い。そして、同じような構成において、端面の反射率を
微妙に調整するなどして、光をわずかに光共振器内部に
帰還させるようにすると、導波路内を通過する回数が１
パスだけでも、ある程度の光の増幅作用が生じ、ＬＤ並
みの高出力で且つＥＥＤのようにインコヒーレントの光
が出射されるＳＬＤとなると考えられている。

【０００６】従来のＥＥＤまたはＳＬＤの一例の導波路
に沿う正面断面図を図６に、そして図６のＡ−Ａ線に沿
う平面断面図を図７に示す。図６および図７に示すよう
に、第１導電型基板１の上に第１導電型層２が形成さ
れ、その上に導波路となる活性層３が形成され、さらに
その上に第２導電型層４が形成されている。第１導電型
層２の少なくとも一部、活性層３、および第２導電型層
４からなる部分の両側には第２導電型層と第１導電型層
との逆接合、または高抵抗層からなる電流ブロック層５
が形成されている。活性層３の両端側の面には、レーザ
発振を抑制するための低反射コート層６が形成される。

【０００７】また、従来のＥＥＤまたはＳＬＤの他の一
例の導波路に沿う正面断面図を図８に、そして図８のＢ
−Ｂ線に沿う平面断面図を図９に示す。この例は、図６
および図７に示した構造でレーザ共振をさらに抑制する
ため、導波路を島状として散乱領域を設けた例の一つで
ある。

【０００８】図８および図９においては、図６および図
７の場合と同様の第１導電型基板７の上に第１導電型層
８が形成され、その上に導波路となる活性層９が形成さ
れ、さらにその上に第２導電型層１０が形成されてい
る。第１導電型層８の少なくとも一部、活性層９、およ
び第２導電型層１０からなる部分の両側および一端部に
は例えば高抵抗層からなる電流ブロック層１１が形成さ
れている。この電流ブロック層１１は導波路となる活性
層９の前記一端部においてはレーザ発振を抑制するため
の光散乱層としても作用する。これら全体の両端面に
は、レーザ発振をさらに抑制するための低反射コート層
１２が形成される。

【０００９】さらに、従来のＥＥＤまたはＳＬＤのその
他の２つの例の導波路に沿う平面断面図を図１０および
図１１にそれぞれ示す。これら図１０および図１１の例
は、それぞれ図６および図８に対応する例であり、導波
路１３および１４を端面に対して傾斜させて形成するこ
とにより、導波路に対する出力端面の角度を９０度より
わずかにずらしてレーザ共振をさらに抑制するようにし
ている。

【００１０】ＳＬＤは、基本的には、光が活性層３から
なる光導波路内を伝播して光共振器内を１回だけ通過す
るときに、誘導放出のように利得を増加させる作用があ
るため、ＬＥＤの発光スペクトルよりは半値幅が狭く、
ＬＤのようなリップルがでない光出力を得ることができ
る。このため、ＳＬＤは、高出力で且つインコヒーレン
トな光源として、光計測、ファイバジャイロなどの機器
に利用されつつある。ＥＥＤは、ＳＬＤほど高注入レベ
ルで駆動させるものではなく、面発光型のダイオードと
同じく、自然放出光のみを光源として利用する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、図８のように導波路を島状にして散乱領域を
設ける方法は、結晶成長の上でも容易ではなく、液相成
長法以外の成長法には向かないという欠点がある。ま
た、図１０および図１１のように、導波路の方向を結晶
軸から故意にミスアラインメントする方法は、導波路で
の散乱損失が大きくなるばかりか、角度の再現性、結晶
性にも問題がある。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、ＳＬＤおよびＥＥＤのような半導体発光素子
において、生産性、および歩留まりを改善し得る半導体
発光素子を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体発光
素子は、結晶面方位と直角にならない劈開面をもつ結晶
面方位の半導体基板と、この半導体基板上にストライプ
状に順次積層形成された第１導電型層、活性層および第
２導電型層と、これらストライプ状の第１導電型層、活
性層および第２導電型層の積層部の両側に形成された電
流ブロック層とを具備し、且つ前記ストライプ状の導波
路となる活性層の両端側に、劈開により、前記半導体基
板の面方位とは直角にならない光出射端面を形成したこ
とを特徴としている。

【００１４】

【作用】本発明の半導体発光素子においては、結晶面方
位と直角にならない劈開面をもつ結晶面方位の半導体基
板上にストライプ状に第１導電型層、活性層および第２
導電型層を順次積層形成し、これら各層の積層部の両側
に電流ブロック層を形成するとともに、前記ストライプ
状の導波路となる活性層の両端側に、劈開により形成さ
れる光出射端面を、前記半導体基板の面方位とは直角に
ならないようにしたので、製造が容易になり、生産性が
向上し、さらにび歩留まりも改善される。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１、図２および図３は、本発明の第１の実施
例に係る半導体発光素子の構成を示す正面断面図、平面
図および図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【００１６】図１〜図３に示すように、結晶面方位を
（１１０）とした第１導電型基板２１の上に第１導電型
層２２が形成され、その上に導波路となる活性層２３が
形成され、さらにその上に第２導電型層２４が形成され
る。第１導電型層２２の少なくとも一部、活性層２３、
および第２導電型層２４からなる部分の両側には第２導
電型層と第１導電型層との逆接合、または半絶縁性の高
抵抗層からなる電流ブロック層２５が形成される。活性
層２３の両端側の（１００）面および（０１０）面は、
図示のように基板２１の面方位に対して傾斜している
（すなわち、９０度でない）。そして、活性層２３の両
端側の（１００）面および（０１０）面には、レーザ発
振を抑制するための低反射コート層２６が形成される。

【００１７】このような、半導体発光素子は、次のよう
にして製造することができる。 (1) （１１０）面の化合物半導体基板２１を用い、該基
板２１上に第１導電型層２２と活性層２３と第２導電型
層２４を積層する。（（１１０）面の半導体基板を作る
には、通常の（１００）面で引き上げた結晶を（１１
０）面ができるように斜めにカットして作成するか、最
初から（１１０）面の種結晶を用いて結晶を引き上げて
作成するかする。） (2) 数μｍ幅のストライプ状に形成されたＳｉＯ₂ 、
ＳｉＮ膜あるいは樹脂膜をエッチングマスクとしてスト
ライプの両脇をメサ状に第１導電層２２まで達するエッ
チングを行い光導波路２３を作成する（ウェットプロセ
スでもドライプロセスでもよい）。 (3) そのメサ部の両脇を第２導電型層と第１導電型層の
順に逆接合により積層して、あるいは半絶縁性の高抵抗
層１層により形成して、電流ブロック層２５を形成す
る。 (4) ウェハを所定の厚さまでラッピングし、ウェハの両
面にオーミック性の電極（図示していない）を作成す
る。 (5) 以上の工程を経て作製されたウェハを劈開して光出
射端面を形成する。 (6) 劈開により形成された出射端面が（１００）面およ
び（０１０）面となり基板の面方位の（１１０）面とは
直角にならない出射端面となる。 (7) （１００）面および（０１０）面の出射端面にいわ
ゆる無反射コーティングのような低反射コーティングを
施して低反射コート層２６を形成する。

【００１８】このように、基板の結晶面方位を（１１
０）面とすることによって出射端面の面方位が直角とな
らない（１００）面および（０１０）面とすることがで
きる。

【００１９】こうすることにより光が端面で反射されて
再び共振器内部にフィードバックされる戻り光の影響が
小さくなるため、ＳＬＤ、またはＥＥＤとしての特性の
均一化を図ることができる。さらに、このようにすれ
ば、導波路を意識的にミスアラインメントさせて形成さ
せ斜め導波路にする必要もなくなり、再現性が向上す
る。さらに端面に適宜なる低反射膜をコーティングし、
端面の反射率をコントロールすることによって、ＳＬＤ
あるいはＥＥＤを適切に作製することが容易に行える。
なお、基板の方位面を（１１０）面としたときに図１の
ような条件となる結晶面は、上述の（１００）面および
（０１０）面の組み合わせの他に（１０１）面および
（０１『１』）（説明の便宜上、上線を付す代わりに
「『」と「』」とで囲んで示すこととする。例えば
「１」の上線付きは「『１』」と表記する。（但し、図
においては通常の例にならい上線を付して示す））面の
組み合わせがあり、これらの面が出射端面となるように
構成しても上述と同様の効果が得られる。

【００２０】図４および図５は、本発明の第２の実施例
に係る半導体発光素子の構成を示す正面断面図および平
面図である。図４および図５に示すように、結晶面方位
を（１１０）とした第１導電型基板３１の上に第１導電
型層３２が形成され、その上に導波路となる活性層３３
が形成され、さらにその上に第２導電型層３４が形成さ
れる。第１導電型層３２の少なくとも一部、活性層３
３、および第２導電型層３４からなる部分の両側には電
流ブロック層（図示せず）が形成される。活性層３３の
両端側の（１００）面および（『１』００）面は、図示
のように基板３１の面方位に対して傾斜している（すな
わち、９０度でない）。そして、（１００）面および
（『１』００）面には、レーザ発振を抑制するための低
反射コート層３６が形成される。

【００２１】このような、半導体発光素子は、上述の第
１の実施例の場合と同様にして製造することができる。
このように、基板の結晶面方位を（１１０）面とするこ
とによって出射端面の面方位が直角とならない（１０
０）面および（『１』００）面とすることができる。こ
のようにしても、第１の実施例の場合と実質的に同等な
ＳＬＤあるいはＥＥＤを適切に作製することができる。

【００２２】なお、基板の方位面を（１１０）面とした
ときに図４のような条件となる結晶面は、上述の（１０
０）面および（『１』００）面の組み合わせの他に（１
０１）面および（『１』０『１』）面の組み合わせ、
（０１１）面および（０『１』『１』）面の組み合わせ
等があり、これらの面が出射端面となるように構成して
も上述と同様の効果が得られる。さらに、上述と同様の
結晶方位面の関係を利用することの可能な基板の方位面
としては、（１１０）面の他に（１０１）面、および
（０１１）面等がある。また、低反射コート層２６およ
び３６は、必ずしも設けなくともよいが、これらを設け
ることにより、より一層ＳＬＤまたはＥＥＤになり易く
なる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、結
晶面方位と直角にならない劈開面をもつ結晶面方位の半
導体基板上にストライプ状に第１導電型層、活性層およ
び第２導電型層を順次積層形成し、これら各層の積層部
の両側に電流ブロック層を形成するとともに、前記スト
ライプ状の導波路となる活性層の両端側に、劈開により
形成される光出射端面を、前記半導体基板の面方位とは
直角にならないようにして、ＳＬＤおよびＥＥＤのよう
な半導体発光素子であって、しかも生産性、および歩留
まりを改善し得る半導体発光素子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体発光素子の構
成を示す正面断面図である。

【図２】図１の半導体発光素子の構成を示す平面図で
ある。

【図３】図１の半導体発光素子の構成を示す平面断面
図である。

【図４】本発明の第４の実施例の半導体発光素子の構
成を示す正面断面図である。

【図５】図４の半導体発光素子の構成を示す平面図で
ある。

【図６】従来の半導体発光素子の一例の構成を示す正
面断面図である。

【図７】図６の半導体発光素子の構成を示す平面断面
図である。

【図８】従来の半導体発光素子の他の一例の構成を示
す正面断面図である。

【図９】図７の半導体発光素子の構成を示す平面断面
図である。

【図１０】従来の半導体発光素子のその他の一例の構
成を示す平面断面図である。

【図１１】従来の半導体発光素子のさらにその他の一
例の構成を示す平面断面図である。

【符号の説明】

２１，３１…第１導電型基板、２２，３２…第１導電型
層、２３，３３…活性層、２４，３４…第２導電型層、
２５…電流ブロック層、２６，３６…低反射コート層。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】結晶面方位と直角にならない劈開面をも
つ結晶面方位の半導体基板と、この半導体基板上にスト
ライプ状に順次積層形成された第１導電型層、活性層お
よび第２導電型層と、これらストライプ状の第１導電型
層、活性層および第２導電型層の積層部の両側に形成さ
れた電流ブロック層とを具備し、且つ前記ストライプ状
の導波路となる活性層の両端側に、劈開により、前記半
導体基板の面方位とは直角にならない光出射端面を形成
したことを特徴とする半導体発光素子。