JPH0581198B2 - - Google Patents
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- JPH0581198B2 JPH0581198B2 JP17655988A JP17655988A JPH0581198B2 JP H0581198 B2 JPH0581198 B2 JP H0581198B2 JP 17655988 A JP17655988 A JP 17655988A JP 17655988 A JP17655988 A JP 17655988A JP H0581198 B2 JPH0581198 B2 JP H0581198B2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
『産業上の利用分野』
本発明は基板の板面と直交する方向に光を取り
出す面発光型の半導体発光素子に関する。
出す面発光型の半導体発光素子に関する。
『従来の技術』
光通信、光情報処理など、この種の技術分野に
おける面発光型半導体発光素子の一例として、特
開昭62−40790号公報に記載されたものが公知で
ある。
おける面発光型半導体発光素子の一例として、特
開昭62−40790号公報に記載されたものが公知で
ある。
かかる公知例の場合は、第１１図に示したごと
く、基板１１の一部に設けられた段１２の側面
に、活性層１４が形成され、かつ、当該段１２の
上下方向にフアブリペロ型共振器の共振鏡１６，
１７が形成されており、これとともにクラツド１
３，１５，１８、電極１９，２０、高抵抗領域２
１などが形成されている。
く、基板１１の一部に設けられた段１２の側面
に、活性層１４が形成され、かつ、当該段１２の
上下方向にフアブリペロ型共振器の共振鏡１６，
１７が形成されており、これとともにクラツド１
３，１５，１８、電極１９，２０、高抵抗領域２
１などが形成されている。
『発明が解決しようとする課題』
上述した公知例の半導体発光素子では、両共振
鏡１６，１７として、基板（結晶）１１の上下両
面が利用されており、これら両面が共振鏡１６，
１７の反射面となつている。
鏡１６，１７として、基板（結晶）１１の上下両
面が利用されており、これら両面が共振鏡１６，
１７の反射面となつている。
かかる構成において、効率よくレーザ発振させ
るには、活性層１４の下端から共振鏡１７までの
距離（寸法）ｄを十分に小さくしなければなら
ず、このｄが大きい場合は、半導体の光吸収損
失、光の広がりによる損失など、当該ｄ部におい
て各損失が大きくなるとともに、機械的強度の低
下、歩留りの低下をきたす。
るには、活性層１４の下端から共振鏡１７までの
距離（寸法）ｄを十分に小さくしなければなら
ず、このｄが大きい場合は、半導体の光吸収損
失、光の広がりによる損失など、当該ｄ部におい
て各損失が大きくなるとともに、機械的強度の低
下、歩留りの低下をきたす。
特に、段１２の立ち上がり近傍において活性層
１４にキンク（kink）２２が生じるため、閾値
電流密度の低減化が困難となり、フアブリペロ型
共振器として高い信頼生が望めない。
１４にキンク（kink）２２が生じるため、閾値
電流密度の低減化が困難となり、フアブリペロ型
共振器として高い信頼生が望めない。
逆に、上記ｄを小さくした場合は、構造が複雑
化するばかりか、半導体の熱容量が小さくなるた
めに熱特性が劣化し、集積化困難、閾値電流密度
の増加などの不都合も生じる。
化するばかりか、半導体の熱容量が小さくなるた
めに熱特性が劣化し、集積化困難、閾値電流密度
の増加などの不都合も生じる。
本発明は上述した課題に鑑み、信頼性、機械的
特性、生産性の優れた半導体発光素子を提供しよ
うとするものである。
特性、生産性の優れた半導体発光素子を提供しよ
うとするものである。
『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、所期の目的を
達成するため、基板の上部に、段をなす凹部と凸
部とが相対形成されており、これら凹部、凸部の
境界に位置する段の側面には、活性層を含む光導
波路が基板の上下方向に沿つて形成されており、
上記段の凸部には、半導体多層膜からなる分布反
射鏡が上記光導波路と交差する方向に設けられて
いることを特徴とする。
達成するため、基板の上部に、段をなす凹部と凸
部とが相対形成されており、これら凹部、凸部の
境界に位置する段の側面には、活性層を含む光導
波路が基板の上下方向に沿つて形成されており、
上記段の凸部には、半導体多層膜からなる分布反
射鏡が上記光導波路と交差する方向に設けられて
いることを特徴とする。
『実施例』
はじめ、本発明に係る半導体発光素子の一実施
例を第１図、第２図により説明する。
例を第１図、第２図により説明する。
第１図、第２図において、半絶縁性の基板３１
には、その上部に段をなす凸部３２と凹部３３と
が相対形成されており、これら凸部３２、凹部３
３の境界が段の側面３４となつている。
には、その上部に段をなす凸部３２と凹部３３と
が相対形成されており、これら凸部３２、凹部３
３の境界が段の側面３４となつている。
段の凸部３２は、ｎ型の半導体多層膜による分
布反射鏡３５と、ｎ型の結晶層３６と、ｎ型の半
導体多層膜による分布反射鏡３７との積層構造か
らなる。
布反射鏡３５と、ｎ型の結晶層３６と、ｎ型の半
導体多層膜による分布反射鏡３７との積層構造か
らなる。
段の側面３４には、ｎ型のクラツド層３８、活
性層３９、ｐ型の第１クラツド層４０が順次形成
されて、その活性層３９が両クラツド層３８，４
０間に介在されているとともに、段の凹部３３か
ら段側面３４にわたり、直角に折れ曲がつたｐ型
の第２クラツド層４１が形成されている。
性層３９、ｐ型の第１クラツド層４０が順次形成
されて、その活性層３９が両クラツド層３８，４
０間に介在されているとともに、段の凹部３３か
ら段側面３４にわたり、直角に折れ曲がつたｐ型
の第２クラツド層４１が形成されている。
この場合、ｎ型のクラツド層３８、活性層３
９、ｐ型の第１クラツド層４０、ｐ型の第２クラ
ツド層４１が、基板３１の上下方向と直交する方
向に光を取り出すための光導波路４２となる。
９、ｐ型の第１クラツド層４０、ｐ型の第２クラ
ツド層４１が、基板３１の上下方向と直交する方
向に光を取り出すための光導波路４２となる。
さらに段の凸部３２の上面、すなわち、分布反
射鏡３７上にはｎ型の電極４３が設けられてお
り、段の凹部３３の上面、すなわち、ｐ型第２ク
ラツド層４１の水平部上にはｐ型の電極４４が設
けられている。
射鏡３７上にはｎ型の電極４３が設けられてお
り、段の凹部３３の上面、すなわち、ｐ型第２ク
ラツド層４１の水平部上にはｐ型の電極４４が設
けられている。
つぎに、上記実施例に係る半導体発光素子の製
造例を、第３図〜第７図により説明する。
造例を、第３図〜第７図により説明する。
第３図の工程において、半絶縁性InPからなる
結晶基板３１上には、ｎ型−InP、ｎ型−
GaInAsPを結晶成長させることにより、半導体
多層膜製の分布反射鏡３５が形成されており、そ
の分布反射鏡３５上には、ｎ型−InPを結晶成長
させることにより、結晶層３６が形成されてお
り、その結晶層３６上には、再度、ｎ型−InP、
ｎ型−GaInAsPを結晶成長させることにより、
半導体多層膜製の分布反射鏡３７が形成される。
結晶基板３１上には、ｎ型−InP、ｎ型−
GaInAsPを結晶成長させることにより、半導体
多層膜製の分布反射鏡３５が形成されており、そ
の分布反射鏡３５上には、ｎ型−InPを結晶成長
させることにより、結晶層３６が形成されてお
り、その結晶層３６上には、再度、ｎ型−InP、
ｎ型−GaInAsPを結晶成長させることにより、
半導体多層膜製の分布反射鏡３７が形成される。
この際、分布反射鏡３５，３７のInP、
GaInAsPの膜厚Λは、次式に基づいて設定され
る。
GaInAsPの膜厚Λは、次式に基づいて設定され
る。
Λ＝mB（λ0／2n）
上記式中、mB＝１、２、３…、λ0：レーザの
発振波長、ｎ：InP（GaInAsP）のλ0における屈
折率であり、分布反射鏡３５，３７のGaInAsP
は、活性層３９のGaInAspに比べ、それよりも
広いバンドギヤツプをもつ組成にする必要があ
る。
発振波長、ｎ：InP（GaInAsP）のλ0における屈
折率であり、分布反射鏡３５，３７のGaInAsP
は、活性層３９のGaInAspに比べ、それよりも
広いバンドギヤツプをもつ組成にする必要があ
る。
第４図の工程においては、分布反射鏡３５、結
晶層３６、分布反射鏡３７が積層された基板３１
上において、これら分布反射鏡３５、結晶層３
６、分布反射鏡３７の一部が、たとえば、イオン
ビームエツチング手段によりエツチングされて、
基板３１の上部に段の凸部３２と凹部３３とが相
対形成され、これら凸部３２、凹部３３の境界に
段の側面３４が生じる。
晶層３６、分布反射鏡３７が積層された基板３１
上において、これら分布反射鏡３５、結晶層３
６、分布反射鏡３７の一部が、たとえば、イオン
ビームエツチング手段によりエツチングされて、
基板３１の上部に段の凸部３２と凹部３３とが相
対形成され、これら凸部３２、凹部３３の境界に
段の側面３４が生じる。
第５図の工程では、MOCVD法を介して、基
板３１における段の側面３４に、ｎ型クラツド層
３８、活性層３９、ｐ型第１クラツド層４０が形
成される。
板３１における段の側面３４に、ｎ型クラツド層
３８、活性層３９、ｐ型第１クラツド層４０が形
成される。
第６図の工程においては、ｎ型クラツド層３
８、活性層３９、ｐ型第１クラツド層４０の垂直
面を除く残部が、異方性イオンビームエツチング
手段によりエツチングされて除去される。
８、活性層３９、ｐ型第１クラツド層４０の垂直
面を除く残部が、異方性イオンビームエツチング
手段によりエツチングされて除去される。
第７図の工程では、ｎ型クラツド層３８、活性
層３９、ｐ型第１クラツド層４０の上面がマスキ
ングされ、かかるマスキング状態において、段の
凹部３３から側面３４にわたり、ｐ型の第２クラ
ツド層４１が形成される。
層３９、ｐ型第１クラツド層４０の上面がマスキ
ングされ、かかるマスキング状態において、段の
凹部３３から側面３４にわたり、ｐ型の第２クラ
ツド層４１が形成される。
その後、上記マスクが取り除かれ、凸部３２の
上面（分布反射鏡３７の上面）に、ｎ型の電極４
３が形成されるとともに、凹部３３の上面（ｐ型
第２クラツド層４１の上面）にｐ型の電極４４が
形成され、かくて、前述した第１図、第２図の半
導体発光素子が得られる。
上面（分布反射鏡３７の上面）に、ｎ型の電極４
３が形成されるとともに、凹部３３の上面（ｐ型
第２クラツド層４１の上面）にｐ型の電極４４が
形成され、かくて、前述した第１図、第２図の半
導体発光素子が得られる。
電流狭窄機構について、上記実施例のごとく基
板３１が半絶縁性からなる場合は、第６図の工程
において、活性層３９となる領域以外をプロトン
照射して当該領域を半絶縁化し、その後、引き続
いて第７図の工程をとるが、こうして形成された
半絶縁性部４５は第２図のようになる。
板３１が半絶縁性からなる場合は、第６図の工程
において、活性層３９となる領域以外をプロトン
照射して当該領域を半絶縁化し、その後、引き続
いて第７図の工程をとるが、こうして形成された
半絶縁性部４５は第２図のようになる。
上記実施例における半導体発光素子の各部は、
一例として、これらの屈折率が第８図のようにな
る。
一例として、これらの屈折率が第８図のようにな
る。
なお、第８図におけるα、βは半導体多層膜の
各膜で、α膜はGaInAsPからなり、β膜はInPか
らなる。
各膜で、α膜はGaInAsPからなり、β膜はInPか
らなる。
第１図、第２図の実施例で述べた半導体発光素
子において、ｎ型、ｐ型の両電極４３，４４を介
して電流を注入すると、段の側面３４にある活性
層３９が発光するとともに、そのその発光状態が
分布反射鏡３５，３７により反射かつ増幅されて
レーザ作用が起こり、基板３１の上面からその基
板上面と直交する方向へ光を誘導放出することが
できる。
子において、ｎ型、ｐ型の両電極４３，４４を介
して電流を注入すると、段の側面３４にある活性
層３９が発光するとともに、そのその発光状態が
分布反射鏡３５，３７により反射かつ増幅されて
レーザ作用が起こり、基板３１の上面からその基
板上面と直交する方向へ光を誘導放出することが
できる。
つぎに、本発明に係る半導体発光素子の他実施
例を第９図、１０により説明する。
例を第９図、１０により説明する。
第９図、第１０図の半導体発光素子も、基本的
には前記実施例（第１図、第２図）の半導体発光
素子と同じであるが、この第９図、第１０図の半
導体発光素子では、基板３１として、導電性かつ
Ｐ型のものが採用されている点が、前記実施例と
相違する。
には前記実施例（第１図、第２図）の半導体発光
素子と同じであるが、この第９図、第１０図の半
導体発光素子では、基板３１として、導電性かつ
Ｐ型のものが採用されている点が、前記実施例と
相違する。
そのため、第９図、第１０図の実施例において
は、基板３１の上面と分布反射鏡３５との間、す
なわち、段の凸部３２の最下位に、たとえば、
InP結晶からなる半絶縁層４６が設けられてお
り、基板３１の下面にｐ型の電極４４が設けられ
ている。
は、基板３１の上面と分布反射鏡３５との間、す
なわち、段の凸部３２の最下位に、たとえば、
InP結晶からなる半絶縁層４６が設けられてお
り、基板３１の下面にｐ型の電極４４が設けられ
ている。
第９図、第１０図の半導体発光素子を製造する
ときは、第３図の工程において基板３１上に分布
反射鏡３５、結晶層３６、分布反射鏡３７を積層
形成する前、基板３１上の所定箇所に半絶縁層４
６を形成しておき、その後、第３図〜第７図の各
工程を実施する。
ときは、第３図の工程において基板３１上に分布
反射鏡３５、結晶層３６、分布反射鏡３７を積層
形成する前、基板３１上の所定箇所に半絶縁層４
６を形成しておき、その後、第３図〜第７図の各
工程を実施する。
ただし、ｐ型の電極４４は、第７図の工程にお
いて基板３１の下面に形成される。
いて基板３１の下面に形成される。
その他、第９図、第１０図の実施例での電流狭
窄機構については、第７図の工程前、再度イオン
ビームエツチング手段などにより、活性層３９と
なる領域以外をエツチングし、しかる後、第７図
の工程を実施する。
窄機構については、第７図の工程前、再度イオン
ビームエツチング手段などにより、活性層３９と
なる領域以外をエツチングし、しかる後、第７図
の工程を実施する。
第９図、第１０図に示した実施例の半導体発光
素子も、ｎ型、ｐ型の両電極４３，４４を介して
電流を注入することにより、自明のレーザ作用が
起こり、基板３１の上面からその基板上面と直交
する方向へ光を誘導放出することができる。
素子も、ｎ型、ｐ型の両電極４３，４４を介して
電流を注入することにより、自明のレーザ作用が
起こり、基板３１の上面からその基板上面と直交
する方向へ光を誘導放出することができる。
『発明の効果』
以上説明した通り、本発明に係る半導体発光素
子は、基板における段の側面に、活性層を含む光
導波路が形成されており、その段の凸部に、半導
体多層膜からなる分布反射鏡が設けられているか
ら、基板の厚さを減じる必要がなく、その結果、
各損失を抑制しながら熱特性の劣化を防止するこ
とができるほか、集積易度、構造の簡潔化も達成
することができ、しかも、分布反射型レーザであ
るから、段の立ち上がり近傍における活性層のキ
ンクに起因したレーザ特性の劣化を抑えことがで
き、総じて、信頼性、機械的特性、生産性に優れ
たものとなる。
子は、基板における段の側面に、活性層を含む光
導波路が形成されており、その段の凸部に、半導
体多層膜からなる分布反射鏡が設けられているか
ら、基板の厚さを減じる必要がなく、その結果、
各損失を抑制しながら熱特性の劣化を防止するこ
とができるほか、集積易度、構造の簡潔化も達成
することができ、しかも、分布反射型レーザであ
るから、段の立ち上がり近傍における活性層のキ
ンクに起因したレーザ特性の劣化を抑えことがで
き、総じて、信頼性、機械的特性、生産性に優れ
たものとなる。
第１図、第２図は本発明に係る半導体発光素子
の一実施例を示した要部断面図と平面図、第３図
〜第７図は上記一実施例に係る半導体発光素子の
製造工程を示した要部断面図、第８図は上記一実
施例における半導体発光素子の屈折率分布をその
構成部分とともに示した図、第９図、第１０図は
本発明に係る半導体発光素子の他実施例を示した
要部断面図と平面図、第１１図は公知の半導体発
光素子を示した説明図である。 ３１……基板、３２……段の凸部、３３……段
の凹部、３４……段の側面、３５……分布反射
膜、３６……結晶層、３７……分布反射膜、３８
……ｎ型のクラツド層、３９……活性層、４０…
…ｐ型の第１クラツド層、４１……ｐ型の第２ク
ラツド層、４２……光導波路、１３……ｎ型の電
極、４４……ｐ型の電極、４５……半絶縁性部、
４６……半絶縁性層。
の一実施例を示した要部断面図と平面図、第３図
〜第７図は上記一実施例に係る半導体発光素子の
製造工程を示した要部断面図、第８図は上記一実
施例における半導体発光素子の屈折率分布をその
構成部分とともに示した図、第９図、第１０図は
本発明に係る半導体発光素子の他実施例を示した
要部断面図と平面図、第１１図は公知の半導体発
光素子を示した説明図である。 ３１……基板、３２……段の凸部、３３……段
の凹部、３４……段の側面、３５……分布反射
膜、３６……結晶層、３７……分布反射膜、３８
……ｎ型のクラツド層、３９……活性層、４０…
…ｐ型の第１クラツド層、４１……ｐ型の第２ク
ラツド層、４２……光導波路、１３……ｎ型の電
極、４４……ｐ型の電極、４５……半絶縁性部、
４６……半絶縁性層。
Claims (1)
- １ 基板の上部に、段をなす凹部と凸部とが相対
形成されており、これら凹部、凸部の境界に位置
する段の側面には、活性層を含む光導波路が基板
の上下方向に沿つて形成されており、上記段の凸
部には、半導体多層膜からなる分布反射鏡が上記
光導波路と交差する方向に設けられていることを
特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17655988A JPH0227782A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17655988A JPH0227782A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227782A JPH0227782A (ja) | 1990-01-30 |
| JPH0581198B2 true JPH0581198B2 (ja) | 1993-11-11 |
Family
ID=16015691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17655988A Granted JPH0227782A (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0227782A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4978655A (en) * | 1986-12-17 | 1990-12-18 | Yale University | Use of 3'-deoxythymidin-2'-ene (3'deoxy-2',3'-didehydrothymidine) in treating patients infected with retroviruses |
| US5077280A (en) * | 1988-04-12 | 1991-12-31 | Brown University Research Foundation | Treatment of viral infections |
-
1988
- 1988-07-15 JP JP17655988A patent/JPH0227782A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227782A (ja) | 1990-01-30 |
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