JPH0575205A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH0575205A JPH0575205A JP23751191A JP23751191A JPH0575205A JP H0575205 A JPH0575205 A JP H0575205A JP 23751191 A JP23751191 A JP 23751191A JP 23751191 A JP23751191 A JP 23751191A JP H0575205 A JPH0575205 A JP H0575205A
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- inp
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- barrier layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体発光装置に関し,漏れ電流の小さい,
高効率,高出力の半導体レーザ装置の提供を目的とす
る。 【構成】 一導電型InP基板1と, 一導電型InP基
板1上に形成された一導電型InPバッファ層2と,一
導電型InPバッファ層2の一部,InGaAsP活性
層3,反対導電型InPクラッド層4からなる積層構造
のメサストライプ部と,メサストライプ部の側面及び一
導電型n−InPバッファ層2上を覆うp型GaAsバ
リア層6と, p型GaAsバリア層6に接するp型In
P埋込み層7とを有する半導体発光装置により構成す
る。また,上記の構造に加えて,前記p型InP埋込み
層7の表面を覆うp型GaAsバリア層を有する半導体
発光装置により構成する。
高効率,高出力の半導体レーザ装置の提供を目的とす
る。 【構成】 一導電型InP基板1と, 一導電型InP基
板1上に形成された一導電型InPバッファ層2と,一
導電型InPバッファ層2の一部,InGaAsP活性
層3,反対導電型InPクラッド層4からなる積層構造
のメサストライプ部と,メサストライプ部の側面及び一
導電型n−InPバッファ層2上を覆うp型GaAsバ
リア層6と, p型GaAsバリア層6に接するp型In
P埋込み層7とを有する半導体発光装置により構成す
る。また,上記の構造に加えて,前記p型InP埋込み
層7の表面を覆うp型GaAsバリア層を有する半導体
発光装置により構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光装置に係り,
特に,InP基板上のInGaAsP活性層を有する埋
め込み型半導体レーザに関する。
特に,InP基板上のInGaAsP活性層を有する埋
め込み型半導体レーザに関する。
【0002】このような半導体レーザは,例えば1μm
帯の光通信に用いられ,高効率で高光出力の特性が要望
されている。したがって,活性層以外を流れるリーク電
流を低減する必要がある。
帯の光通信に用いられ,高効率で高光出力の特性が要望
されている。したがって,活性層以外を流れるリーク電
流を低減する必要がある。
【0003】
【従来の技術】図5(a), (b)は従来の埋込み型半導体レ
ーザの断面図を示す。図5(a) において,1はn−In
P基板,2はn−InPバッファ層,3はInGaAs
P活性層,4はp−InPクラッド層,7はp−InP
埋込み層,n−InP層8とp−InP層9は電流狭窄
層,10はp−InPキャップ層,11はp−InGaAs
Pコンタクト層,12はp側電極,13はn側電極を表す。
ーザの断面図を示す。図5(a) において,1はn−In
P基板,2はn−InPバッファ層,3はInGaAs
P活性層,4はp−InPクラッド層,7はp−InP
埋込み層,n−InP層8とp−InP層9は電流狭窄
層,10はp−InPキャップ層,11はp−InGaAs
Pコンタクト層,12はp側電極,13はn側電極を表す。
【0004】このような構造の半導体レーザでは,活性
層以外を流れるリーク電流を低減するため,矢印Aで示
すようなリーク経路ではn−InP層8とp−InP層
9の電流狭窄層でリーク電流を阻止している。また,矢
印Bで示すようなリーク経路ではp−InP埋込み層7
部分のpn接合のビルトイン電圧が,InGaAsP活
性層8部分のpn接合のビルトイン電圧よりも大きいこ
とを利用してリーク電流を阻止している。
層以外を流れるリーク電流を低減するため,矢印Aで示
すようなリーク経路ではn−InP層8とp−InP層
9の電流狭窄層でリーク電流を阻止している。また,矢
印Bで示すようなリーク経路ではp−InP埋込み層7
部分のpn接合のビルトイン電圧が,InGaAsP活
性層8部分のpn接合のビルトイン電圧よりも大きいこ
とを利用してリーク電流を阻止している。
【0005】一方,図5(b) において,21はp−InP
基板,22はp−InPバッファ層,23はInGaAsP
活性層,24はn−InPクラッド層,27はn−InP埋
込み層,p−InP層28とn−InP層29は電流狭窄
層,31はn−InPキャップ層,32はn−InGaAs
Pコンタクト層,33はn側電極,34はp側電極を表す。
基板,22はp−InPバッファ層,23はInGaAsP
活性層,24はn−InPクラッド層,27はn−InP埋
込み層,p−InP層28とn−InP層29は電流狭窄
層,31はn−InPキャップ層,32はn−InGaAs
Pコンタクト層,33はn側電極,34はp側電極を表す。
【0006】このような構造の半導体レーザでは,活性
層以外を流れるリーク電流として,矢印Cと矢印Dで示
すようなリーク経路があるが,図5(a) と同様な方法で
リーク電流を阻止している。
層以外を流れるリーク電流として,矢印Cと矢印Dで示
すようなリーク経路があるが,図5(a) と同様な方法で
リーク電流を阻止している。
【0007】しかし,B,Dのリーク経路の電流阻止
は,p−InP埋込み層7部分のpn接合のビルトイン
電圧が,InGaAsP活性層8部分のpn接合のビル
トイン電圧よりも大きいといっても 0.4eV程度でその
差が小さいため,リーク電流阻止の効果は十分ではなか
った。
は,p−InP埋込み層7部分のpn接合のビルトイン
電圧が,InGaAsP活性層8部分のpn接合のビル
トイン電圧よりも大きいといっても 0.4eV程度でその
差が小さいため,リーク電流阻止の効果は十分ではなか
った。
【0008】したがって,光出力を増そうとして電流を
増加させた時に,B,Dのリーク経路を流れるリーク電
流が増加して,効率が低くなり光出力が飽和してくる。
増加させた時に,B,Dのリーク経路を流れるリーク電
流が増加して,効率が低くなり光出力が飽和してくる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み,p−InP埋込み層7部分のpn接合のビルトイ
ン電圧とInGaAsP活性層8部分のpn接合のビル
トイン電圧との差を大きくして,B,Dのリーク経路を
流れるリーク電流を低減して,高効率で高光出力の半導
体レーザを提供することを目的とする。
鑑み,p−InP埋込み層7部分のpn接合のビルトイ
ン電圧とInGaAsP活性層8部分のpn接合のビル
トイン電圧との差を大きくして,B,Dのリーク経路を
流れるリーク電流を低減して,高効率で高光出力の半導
体レーザを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1(a) 〜(c) は第1の
実施例を示す工程順断面図,図2は第2の実施例を示す
断面図, 図3は第3の実施例を示す断面図である。
実施例を示す工程順断面図,図2は第2の実施例を示す
断面図, 図3は第3の実施例を示す断面図である。
【0011】上記課題は,一導電型InP基板1,21
と, 該一導電型InP基板1, 21上に形成された一導電
型InPバッファ層2,22と,該一導電型InPバッフ
ァ層2, 22の一部,InGaAsP活性層3, 23,反対
導電型InPクラッド層4, 24からなる積層構造のメサ
ストライプ部と,該メサストライプ部の側面及び該一導
電型InPバッファ層2, 22上を覆うp型GaAsバリ
ア層6, 26と, 該p型GaAsバリア層6, 26に接する
p型InP埋込み層7, 27とを有する半導体発光装置に
よって解決される。
と, 該一導電型InP基板1, 21上に形成された一導電
型InPバッファ層2,22と,該一導電型InPバッフ
ァ層2, 22の一部,InGaAsP活性層3, 23,反対
導電型InPクラッド層4, 24からなる積層構造のメサ
ストライプ部と,該メサストライプ部の側面及び該一導
電型InPバッファ層2, 22上を覆うp型GaAsバリ
ア層6, 26と, 該p型GaAsバリア層6, 26に接する
p型InP埋込み層7, 27とを有する半導体発光装置に
よって解決される。
【0012】また,上記の構造に加えて,前記p型In
P埋込み層27の表面を覆うp型GaAsバリア層30を有
する半導体発光装置によって解決される。
P埋込み層27の表面を覆うp型GaAsバリア層30を有
する半導体発光装置によって解決される。
【0013】
【作用】図4(a) 〜(c) はリーク経路のエネルギーバン
ド図を示す。図4(a) はInPとGaAsのエネルギー
バンド図で,本発明ではInPとGaAsのエネルギー
バンド不連続が伝導帯で0.31eVあることを利用し,I
nP埋込み層のpn接合部分にp−GaAs層を挿入す
る。
ド図を示す。図4(a) はInPとGaAsのエネルギー
バンド図で,本発明ではInPとGaAsのエネルギー
バンド不連続が伝導帯で0.31eVあることを利用し,I
nP埋込み層のpn接合部分にp−GaAs層を挿入す
る。
【0014】図4(b) は本発明の層構成のエネルギーバ
ンド図,図4(c) は従来の層構成のエネルギーバンド図
を示す。n−InP埋込み層とp−GaAsバリア層の
ビルトイン電圧Ebi1 とInGaAsP活性層部分のp
n接合のビルトイン電圧との差は 0.7ev程度となり,
従来の層構成のn−InP層とp−InP層のビルトイ
ン電圧Ebi2 とInGaAsP活性層部分のpn接合の
ビルトイン電圧との差0.4 eVに比べて2倍程度大きく
なっている。
ンド図,図4(c) は従来の層構成のエネルギーバンド図
を示す。n−InP埋込み層とp−GaAsバリア層の
ビルトイン電圧Ebi1 とInGaAsP活性層部分のp
n接合のビルトイン電圧との差は 0.7ev程度となり,
従来の層構成のn−InP層とp−InP層のビルトイ
ン電圧Ebi2 とInGaAsP活性層部分のpn接合の
ビルトイン電圧との差0.4 eVに比べて2倍程度大きく
なっている。
【0015】GaAs層はInP層に対して約−3.7 %
の格子不整合があるが,GaAs層の厚さを下記で表さ
れる臨界膜厚hc 以下にすれば転位などの欠陥は発生し
ない(J.W.Mathews: J.Crystal Growth Vol 27, p118
(1974) 参照)。
の格子不整合があるが,GaAs層の厚さを下記で表さ
れる臨界膜厚hc 以下にすれば転位などの欠陥は発生し
ない(J.W.Mathews: J.Crystal Growth Vol 27, p118
(1974) 参照)。
【0016】
【数1】 hc =b(1−νcos2α)/2πf(1+ν)cosλ
×(logn hc /b+1) ここで,bはバーガースベクトルの大きさ,fは歪み
量,νはポアッソン比,λは滑り面と界面の交線に垂直
な面の方向と滑り方向となす角,αは転位線とバーガー
スベクトルのなす角を表す。
×(logn hc /b+1) ここで,bはバーガースベクトルの大きさ,fは歪み
量,νはポアッソン比,λは滑り面と界面の交線に垂直
な面の方向と滑り方向となす角,αは転位線とバーガー
スベクトルのなす角を表す。
【0017】InP層のGaAs層の場合,臨界膜厚は
約 100Åとなり,これ以下にしてやれば転位などの欠陥
は入らない。また,この程度の厚さがあれば電子のトン
ネルはほとんどなく,ビルトイン電圧は大きくなる。
約 100Åとなり,これ以下にしてやれば転位などの欠陥
は入らない。また,この程度の厚さがあれば電子のトン
ネルはほとんどなく,ビルトイン電圧は大きくなる。
【0018】
【実施例】図1(a) 〜(c) は第1の実施例を示す工程順
断面図であり,以下,これらの図を参照しながら第1の
実施例について説明する。
断面図であり,以下,これらの図を参照しながら第1の
実施例について説明する。
【0019】図1(a) 参照 n−InP基板1上にMOCVD法により厚さ1μmの
nーInPバッファ層2,厚さ0.1 μmのInGaAs
P活性層3(波長換算 1.3μm組成),厚さ0.5 μmの
pーInPクラッド層4を成長する。成長温度は 600℃
で, 用いた原料ガスはIII 族はTMI(トリメチルイン
ジウム)とTEG(トリエチルガリウム),V族原料ガ
スはPH3(ホスフィン)とAsH3 (アルシン),ド
ーパントはp形はDMZ(ジメチル亜鉛),n形はSi
H4 (モノシラン)とした。
nーInPバッファ層2,厚さ0.1 μmのInGaAs
P活性層3(波長換算 1.3μm組成),厚さ0.5 μmの
pーInPクラッド層4を成長する。成長温度は 600℃
で, 用いた原料ガスはIII 族はTMI(トリメチルイン
ジウム)とTEG(トリエチルガリウム),V族原料ガ
スはPH3(ホスフィン)とAsH3 (アルシン),ド
ーパントはp形はDMZ(ジメチル亜鉛),n形はSi
H4 (モノシラン)とした。
【0020】pーInPクラッド層4上にSiO2 をス
パッタリングし,それを加工して,<011>方向に延
びるSiO2 マスク5を形成する。SiO2 マスク5を
マスクにしてpーInPクラッド層4,InGaAsP
活性層3,nーInPバッファ層2をエッチングし,幅
約 1.5μm,高さ約1μmのメサストライプ構造を形成
する。
パッタリングし,それを加工して,<011>方向に延
びるSiO2 マスク5を形成する。SiO2 マスク5を
マスクにしてpーInPクラッド層4,InGaAsP
活性層3,nーInPバッファ層2をエッチングし,幅
約 1.5μm,高さ約1μmのメサストライプ構造を形成
する。
【0021】図1(b) 参照 SiO2 マスク5を残したまま,2回目のMOVPE法
によりメサストライプ部側面上とnーInPバッファ層
2上に厚さ70ÅのpーGaAsバリア層6を選択的に
成長し,つづいてp−InP埋込み層7,n−InP電
流狭窄層8,p−InP電流狭窄層9を選択的に埋め込
み成長する。
によりメサストライプ部側面上とnーInPバッファ層
2上に厚さ70ÅのpーGaAsバリア層6を選択的に
成長し,つづいてp−InP埋込み層7,n−InP電
流狭窄層8,p−InP電流狭窄層9を選択的に埋め込
み成長する。
【0022】図1(c) 参照 メサ上部のSiO2 マスク5を剥離した後,3回目のM
OVPE法により,厚さ 0.5μmのp−InPキャップ
層10, 厚さ 0.5μmのp−InGaAsPコンタクト層
11を成長した。
OVPE法により,厚さ 0.5μmのp−InPキャップ
層10, 厚さ 0.5μmのp−InGaAsPコンタクト層
11を成長した。
【0023】p−InGaAsPコンタクト層11上にT
i/Pt/Au層のp側電極12, 基板1下にAuGe/
Au層のn側電極13を形成した。その後,へき開して共
振器長 300μmのレーザ素子とした。
i/Pt/Au層のp側電極12, 基板1下にAuGe/
Au層のn側電極13を形成した。その後,へき開して共
振器長 300μmのレーザ素子とした。
【0024】この半導体レーザにより,20mW以上で
の効率が 0.3mW/mA,最大光出力 100mWを得た。
これに対してpーGaAsバリア層6のない従来構造の
半導体レーザでは,20mW以上での効率が 0.2mW/
mA,最大光出力80mであった。
の効率が 0.3mW/mA,最大光出力 100mWを得た。
これに対してpーGaAsバリア層6のない従来構造の
半導体レーザでは,20mW以上での効率が 0.2mW/
mA,最大光出力80mであった。
【0025】図2は第2の実施例を示す断面図で,21は
p−InP基板,22はP−InPバッファ層,23はIn
GaAsP活性層,24はn−InPクラッド層,26はp
ーGaAsバリア層,27はp−InP埋込み層,28はn
−InP電流狭窄層,29はp−InP電流狭窄層,31は
n−InPキャップ層,32はn−InGaAsPコンタ
クト層,33はAuGe/Au層のn側電極,34はAuZ
n/Au層のp側電極を表す。
p−InP基板,22はP−InPバッファ層,23はIn
GaAsP活性層,24はn−InPクラッド層,26はp
ーGaAsバリア層,27はp−InP埋込み層,28はn
−InP電流狭窄層,29はp−InP電流狭窄層,31は
n−InPキャップ層,32はn−InGaAsPコンタ
クト層,33はAuGe/Au層のn側電極,34はAuZ
n/Au層のp側電極を表す。
【0026】製造工程は図1に準じる。この場合もpー
GaAsバリア層26の挿入により,電流リークは減少
し,効率,最大光出力を高めることができる。図3は第
3の実施例を示す断面図で,図2の構造に加えてp−I
nP電流狭窄層29上に厚さ70ÅのpーGaAsバリア
層30を有するものである。図1の構造に加えて,n−I
nP電流狭窄層9上に厚さ70ÅのpーGaAsバリア
層を形成するようにしてもよい。この構造により,リー
ク電流をさらに減少させることができる。
GaAsバリア層26の挿入により,電流リークは減少
し,効率,最大光出力を高めることができる。図3は第
3の実施例を示す断面図で,図2の構造に加えてp−I
nP電流狭窄層29上に厚さ70ÅのpーGaAsバリア
層30を有するものである。図1の構造に加えて,n−I
nP電流狭窄層9上に厚さ70ÅのpーGaAsバリア
層を形成するようにしてもよい。この構造により,リー
ク電流をさらに減少させることができる。
【0027】p−InP電流狭窄層上のpーGaAsバ
リア層の形成は,図1で説明した2回目のMOVPE法
によるpーGaAsバリア層6,p−InP埋込み層
7,n−InP電流狭窄層8,p−InP電流狭窄層9
の成長につづけてpーGaAsバリア層の成長を行うよ
うにすればよい。
リア層の形成は,図1で説明した2回目のMOVPE法
によるpーGaAsバリア層6,p−InP埋込み層
7,n−InP電流狭窄層8,p−InP電流狭窄層9
の成長につづけてpーGaAsバリア層の成長を行うよ
うにすればよい。
【0028】InP基板がn型であってもp型であって
も,埋込み層のpn接合部分に挿入するバリア層はpー
GaAs層とする。もし,nーGaAs層とすると,p
ーGaAs層の場合より,リーク電流を減少する効果が
小さくなる。
も,埋込み層のpn接合部分に挿入するバリア層はpー
GaAs層とする。もし,nーGaAs層とすると,p
ーGaAs層の場合より,リーク電流を減少する効果が
小さくなる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
厚さ 100Å以下のpーGaAsバリア層の挿入により,
新たな欠陥を導入することなしに埋込み層のpn接合部
分のビルトイン電圧を大きくできる。そのため,電流リ
ークが減少し,高効率で高出力の半導体レーザが得られ
る。
厚さ 100Å以下のpーGaAsバリア層の挿入により,
新たな欠陥を導入することなしに埋込み層のpn接合部
分のビルトイン電圧を大きくできる。そのため,電流リ
ークが減少し,高効率で高出力の半導体レーザが得られ
る。
【図1】(a) 〜(c) は第1の実施例を示す工程順断面図
である。
である。
【図2】第2の実施例を示す断面図である。
【図3】第3の実施例を示す断面図である。
【図4】(a) 〜(c) はリーク経路のエネルギーバンド図
である。
である。
【図5】(a), (b)は従来の埋込み型半導体レーザの断面
図である。
図である。
1はn−InP基板 2はバッファ層であってn−InP層 3は活性層であってInGaAsP層 4はクラッド層であってp−InP層 5はストライプマスクであってSiO2 マスク 6はp−GaAsバリア層 7は埋込み層であり電流阻止層であってp−InP層 8は埋込み層であり電流狭窄層であってn−InP層 9は埋込み層であり電流狭窄層であってp−InP層 10はキャップ層であってp−InP層 11はコンタクト層であってp−InGaAsP層 12はTi/Pt/Au層であってp側電極 13はAuGe/Au層であってn側電極 21はp−InP基板 22はバッファ層であってp−InP層 23は活性層であってInGaAsP層 24はクラッド層であってn−InP層 26はp−GaAsバリア層 27は埋込み層であり電流阻止層であってp−InP層 28は埋込み層であり電流狭窄層であってn−InP層 29は埋込み層であり電流狭窄層であってp−InP層 30はp−GaAsバリア層 31はキャップ層であってn−InP層 32はコンタクト層であってn−InGaAsP層 33はAuGe/Au層であってn側電極 34はAuZn/Au層であってp側電極
Claims (2)
- 【請求項1】 一導電型InP基板(1, 21) と, 該一導
電型InP基板(1,21) 上に形成された一導電型InP
バッファ層(2, 22) と,該一導電型InPバッファ層
(2, 22) の一部,InGaAsP活性層(3, 23) ,反対
導電型InPクラッド層(4, 24) からなる積層構造のメ
サストライプ部と,該メサストライプ部の側面及び該一
導電型InPバッファ層(2, 22) 上を覆うp型GaAs
バリア層(6, 26) と, 該p型GaAsバリア層(6, 26)
に接するp型InP埋込み層(7,27) とを有することを
特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の構造に加えて,前記p型
InP埋込み層(27)の表面を覆うp型GaAsバリア層
(30)を有することを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23751191A JPH0575205A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23751191A JPH0575205A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0575205A true JPH0575205A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=17016409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23751191A Withdrawn JPH0575205A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0575205A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032730A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
JP2008227545A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-09-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23751191A patent/JPH0575205A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032730A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
JP2008227545A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-09-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |