JPH06152057A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPH06152057A
JPH06152057A JP30099892A JP30099892A JPH06152057A JP H06152057 A JPH06152057 A JP H06152057A JP 30099892 A JP30099892 A JP 30099892A JP 30099892 A JP30099892 A JP 30099892A JP H06152057 A JPH06152057 A JP H06152057A
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JP
Japan
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light
semiconductor device
optical semiconductor
active layer
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Pending
Application number
JP30099892A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirobumi Suga
博文 菅
Toshio Naito
寿夫 内藤
Yukihiro Ito
之弘 伊藤
Ken Matsui
謙 松井
Hirobumi Miyajima
博文 宮島
Takamitsu Makino
貴光 牧野
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、レーザ光の光強度が大きく、製造
が容易な光半導体装置を提供することを目的とする。 【構成】 突起部上面の活性層(13a)に電流が注入
され光が発生すると、この光は突起部上面の活性層(1
3a)を突き抜けて、第2のクラッド層(14)を透過
して端面で反射する。端面で反射した光は、突起部上面
の活性層(13a)と第2のクラッド層(14)で往復
動作して、両側の第2のクラッド層(14)の端面をフ
ァブリペロー型の共振ミラーとするレーザ共振が起こ
る。注入電流をある程度大きくすると、ついにはレーザ
発振に至り、レーザ光が外部に出射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信などに用いられ
る光半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光半導体装置の例としてレーザダ
イオードの構造を図5に示す。従来のレーザダイオード
は、n型のGaAs基板101上に、n型のGaAlA
s層102が、GaAlAs層102上にAR層103
がそれぞれエピタキシャル形成されている。また、AR
層103上にp型のGaAlAs層104が、GaAl
As層104上にp型又はn型のGaAs層105がエ
ピタキシャル形成されている。さらに、GaAs層10
5上には電極106が、GaAs基板101の裏面には
電極107がそれぞれ形成されている。GaAs層10
5には添加物がドーピングされ、光導波路108が形成
されている。
【0003】2つの端面には保護膜109、110が設
けられており、端面での光の反射率を減少させている。
【0004】次に、別の光半導体装置の従来例を図6に
示す。この従来例は、さらに端面での光の吸収を減らす
ための工夫が施されている。つまり、2回のエピタキシ
ャル成長によって、n型のGaAlAs結晶で埋め込み
成長を行うことにより、端面にGaAlAs層127を
形成しているのである。このGaAlAs層127は、
発光波長に対してバンドギャップが大きいため、ほとん
ど透明の窓となり、端面での光の吸収が非常に少なくな
る。このため、端面から出射されるレーザ光の最大出力
は大幅に改善される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した図5の従来例
では端面での光の反射率の減少が不十分であるため、端
面からの出射光の最大出力が低く問題であった。
【0006】また、図6の従来例では端面からの出射光
の最大出力は大幅に改善されるが、2回目のエピタキシ
ャル成長の制御が難しいといった問題があった。このた
め、歩留りが悪く、量産化が困難であった。
【0007】本発明は、このような問題を解決すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光半導体装置は、長手方向の対向する2つ
の側面が逆メサ型のエッチング形状である略直方体の突
起部を上面に有する半導体基板と、半導体基板上に均等
な厚さで形成された第1のクラッド層と、第1クラッド
層の上に均等な厚さで形成された活性層と、活性層の上
に突起部の高さより厚い膜厚で形成された第2のクラッ
ド層とを備えており、2つの側面に挟まれた突起部上の
活性層により導波路が構成され、この導波路の長手方向
両側の第2のクラッド層の端面により光共振器が構成さ
れている。
【0009】また、導波路の長手方向両側の第2のクラ
ッド層の端面には保護膜が設けられていてもよい。
【0010】
【作用】本発明の光半導体装置によれば、半導体基板の
上面には長尺の突起部が備えられているので、この半導
体基板上に均等な厚さで形成される活性層にも、同等な
突起部が設けられる。この突起部は上面が平面で長手方
向の対向する2つの側面とこの上面との角度は共に鋭角
であり、突起部の上面の活性層は、導波路として機能し
ている。導波路に電流が注入され光が発生すると、この
光は突起部の上面の導波路を突き抜けて、第2のクラッ
ド層を透過して端面で反射する。このとき、突起部の上
面の活性層と側面の活性層との角度は鋭角なので、側面
に光が流れ込むことはほとんどない。端面で反射した光
は、突起部上面の活性層と第2のクラッド層で往復動作
して、両側の第2のクラッド層の端面をファブリペロー
型の共振ミラーとするレーザ共振が起こる。注入電流を
ある程度大きくすると、ついにはレーザ発振に至り、レ
ーザ光が第2のクラッド層から外部に出射される。
【0011】第2のクラッド層は、発光波長に対してバ
ンドギャップが広いため、ほとんど透明の窓となり、端
面での光の吸収が少なくなる。このため、外部に出射さ
れるレーザ光の発光効率が向上する。
【0012】また、第2のクラッド層の端面に保護膜が
設ければ、端面での光の反射率が減少するので、さらに
レーザ光の発光効率が向上する。
【0013】
【実施例】以下、本発明である光半導体装置の一実施例
について、添付図面を参照して説明する。図1は、本実
施例の光半導体装置の構造を示す斜視図であり、図2
(a)(b)は、本実施例の光半導体装置の構造を示す
断面図である。図1及び図2より、本実施例の光半導体
装置10は、n型のGaAs基板11上に第1のクラッ
ド層であるn型のGaAlAs層12が、GaAlAs
層12上に活性領域であるAR層13がエピタキシャル
形成されている。さらに、AR層13上に第2のクラッ
ド層であるp型のGaAlAs層14がエピタキシャル
形成されており、AR層13を上下からn型のGaAl
As層12とp型のGaAlAs層14で挟んだいわゆ
るダブルヘテロ接合構造を有している。このような構造
を採用することで、AR層13を挟むGaAlAs層1
2、GaAlAs層14から注入された電子、ホールは
バンドギャップエネルギーが低く、ポテンシャルウェル
となっているAR層13中に効率良く閉じ込めることが
できる。
【0014】なお、AR層13は、GaAlAs層1
2、14よりも低バンドギャップで高屈折率の材料であ
ればよく、例えばGaAsが用いられる。また、多重量
子井戸構造にしてもよい。
【0015】GaAlAs層14上には、n型(または
p型)のGaAs層15が、GaAs層15上に絶縁膜
としてSiO2 膜16がエピタキシャル形成されてお
り、SiO2 膜16上にはp側電極17が、GaAs基
板11の裏面にはn側電極18がそれぞれ形成されてい
る。また、GaAs基板11の上層にはp拡散領域19
が、GaAs層15にはp+ 拡散領域20がそれぞれ形
成されている。さらに、光半導体装置10の2つの端面
には、端面保護膜21、22が形成されている。
【0016】図2(a)(b)の各断面図に示すよう
に、GaAs基板11は中央部にほぼ直方体の突起部を
備えている。この突起部は、周りをホトエッチングで数
μm削り取ることによって形成される。このとき、突起
部の2つの側面が逆メサ型のエッチング形状となるよう
に、結晶の結晶軸を例えば劈開方向に合わせて形成して
いる。このGaAs基板11上に、GaAlAs層12
とAR層13を均等な厚さで堆積させているので、AR
層13も中央に突起部を備えた形状となる。このように
AR層13は、突起部の上面のAR層13aと逆メサ型
の斜面のAR層13bと突起部以外のAR層13cとに
分けることができる。
【0017】p+ 拡散領域20は、突起部の逆メサ形状
の2つの側面に直交する面に沿ってストライプ状に形成
されているので、p+ 拡散領域20下部のAR層13内
で利得ガイド方式による横方向の光閉じ込めが行われ
る。この光閉じ込めによって、p+ 拡散領域20下部の
AR層13に光導波路が形成される。
【0018】光半導体装置10の動作は次の通りであ
る。まず、p側電極17とn側電極18の間に電流を流
すと、p+ 拡散領域20下部のAR層13a内に光が発
生する。この光はAR層13aを突き抜けて、p+ 拡散
領域20下部のGaAlAs層14内を直進して、端面
で反射する。端面で反射した光は、AR層13aとGa
AlAs層14で往復動作して、GaAlAs層14の
両端面をファブリペロー型の共振ミラーとするレーザ共
振が起こる。このとき、AR層13aとAR層13bと
は鋭角であるため、AR層13aで発生した光がAR層
13bに流れ込むことはほとんどない。そして、注入電
流をある程度大きくすると、ついにはレーザ発振に至
り、端面保護膜21、22を通して外部にレーザ光が出
射される。GaAlAs層14は、発光波長に対してバ
ンドギャップが広いため、ほとんど透明の窓となり、端
面での光の吸収が少なくなる。さらに、端面保護膜2
1、22によっても、端面での光の吸収を減少させる。
このため、出射されたレーザ光の最大出力は非常に大き
い。発明者による実験の結果では、本実施例で出射され
るレーザ光の強度は、図5の従来例で出射されるレーザ
光の強度に比べて、3倍から5倍に大きくなった。
【0019】次に、突起部が形成されたGaAs基板1
1の例を図3に示す。図3に示すようなGaAs基板1
1上に、例えば有機金属を用いた気相成長法(以下、M
OCVD法という)により、n型のGaAlAs層12
/AR層13/p型のGaAlAs層14/n型(又は
p型)のGaAs層15を順次所定の厚さに制御して成
長させる。
【0020】成長したダブルヘテロ結晶のA−A´の断
面構造を図4に示す。図1のレーザダイオードは、B−
B´面とC−C´面で劈開して製造したものである。こ
の断面構造の特徴は、GaAlAs層14の膜厚がGa
As基板11上の突起部の幅より厚く、AR層13aの
延長上にGaAlAs層14が形成されていることであ
る。GaAlAs層14は通常2〜3μmであるため、
このような構造になるように制御するのは比較的容易で
ある。
【0021】なお、本実施例では、GaAs基板11と
してn型のGaAs層を用いたが、p型のGaAs層を
用いてもよい。この場合、このGaAs基板上に形成さ
れる各層は、導電形を逆にした構造となる。
【0022】
【発明の効果】本発明の光半導体装置であれば、導波路
に電流が注入され光が発生すると、この光は突起部の上
面の導波路を突き抜けて、第2のクラッド層を透過して
端面で反射する。端面で反射した光は、突起部上面の活
性層と第2のクラッド層で往復動作して、両側の第2の
クラッド層の端面をファブリペロー型の共振ミラーとす
るレーザ共振が起こる。注入電流をある程度大きくする
と、ついにはレーザ発振に至り、レーザ光が外部に出射
される。
【0023】第2のクラッド層は、発光波長に対してバ
ンドギャップが広いため、ほとんど透明の窓となり、端
面での光の吸収が少なくなる。このため、外部に出射さ
れるレーザ光の発光効率が向上する。
【0024】また、第2のクラッド層の端面に保護膜が
設けられていれば、端面での光の反射率が減少するの
で、レーザ光の発光効率が一層向上する。
【0025】さらに、第2のクラッド層は半導体基板の
段差幅より厚い膜厚で形成されているが、この厚さの制
御は比較的容易に行える。これは、第2のクラッド層の
膜厚は、通常2〜3μmとなり、この単位での膜厚の制
御は技術的に容易だからである。このように、本発明の
光半導体装置は、歩留りが高く量産化に適した構造を有
している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光半導体装置の構造を示す斜視図であ
る。
【図2】本発明の光半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
【図3】GaAs基板の構造を示す斜視図である。
【図4】本発明の光半導体装置の断面構造を示す断面図
である。
【図5】従来の光半導体装置の構造を示す斜視図であ
る。
【図6】従来の光半導体装置の構造を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
10…光半導体装置、11…GaAs基板、12…n型
GaAlAs層、13…AR層、14…p型GaAlA
s層、15…GaAs層、16…SiO2 膜、17…p
側電極、18…n側電極、19…p拡散領域、20…p
+ 拡散領域、21、22…端面保護膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 謙 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 宮島 博文 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 牧野 貴光 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向の対向する2つの側面が逆メサ
    型のエッチング形状である略直方体の突起部を上面に有
    する半導体基板と、 前記半導体基板上に均等な厚さで形成された第1のクラ
    ッド層と、 前記第1クラッド層の上に均等な厚さで形成された活性
    層と、 前記活性層の上に前記突起部の高さより厚い膜厚で形成
    された第2のクラッド層とを備え、 前記2つの側面に挟まれた前記突起部上の前記活性層に
    より導波路が構成され、当該導波路の長手方向両側の前
    記第2のクラッド層の端面により光共振器が構成されて
    いることを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記長手方向両側の前記第2のクラッド
    層の端面には保護膜が設けられていることを特徴とする
    請求項1記載の光半導体装置。
JP30099892A 1992-11-11 1992-11-11 光半導体装置 Pending JPH06152057A (ja)

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JP30099892A JPH06152057A (ja) 1992-11-11 1992-11-11 光半導体装置

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JP30099892A JPH06152057A (ja) 1992-11-11 1992-11-11 光半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008288500A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体光デバイス、及びその製造方法

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