JPH077183A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光装置及びその製造方法Info
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- JPH077183A JPH077183A JP14584493A JP14584493A JPH077183A JP H077183 A JPH077183 A JP H077183A JP 14584493 A JP14584493 A JP 14584493A JP 14584493 A JP14584493 A JP 14584493A JP H077183 A JPH077183 A JP H077183A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 消費電力の低減及び温度特性の向上を図り、
且つ、光閉じ込め層内における水平方向の光導波を簡単
に制御できるようにする。 【構成】 II−VI族半導体をＮ型GaAs基板１上に成長し
て、Ｎ型バッファ層２、Ｎ型の第１光閉じ込め層３、活
性層４、Ｐ型の第２光閉じ込め層５を形成し、さらにそ
の上にＮ型GaAs層を成長し、この層における活性層中央
発光領域４ａと対向する中央帯状領域６ａを除去するこ
とにより、その両側にＮ型GaAs電流阻止層６を形成し、
その後、電流阻止層６及び中央帯状領域６ａに露出する
第２光閉じ込め層５上の全面に亙ってII−VI族半導体を
成長して、Ｐ型の第３光閉じ込め層を形成して、前記電
流阻止層６により電流の流れを活性層中央発光領域４ａ
に集中させるようにした構成。
且つ、光閉じ込め層内における水平方向の光導波を簡単
に制御できるようにする。 【構成】 II−VI族半導体をＮ型GaAs基板１上に成長し
て、Ｎ型バッファ層２、Ｎ型の第１光閉じ込め層３、活
性層４、Ｐ型の第２光閉じ込め層５を形成し、さらにそ
の上にＮ型GaAs層を成長し、この層における活性層中央
発光領域４ａと対向する中央帯状領域６ａを除去するこ
とにより、その両側にＮ型GaAs電流阻止層６を形成し、
その後、電流阻止層６及び中央帯状領域６ａに露出する
第２光閉じ込め層５上の全面に亙ってII−VI族半導体を
成長して、Ｐ型の第３光閉じ込め層を形成して、前記電
流阻止層６により電流の流れを活性層中央発光領域４ａ
に集中させるようにした構成。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置、Ｃ
Ｄプレーヤ、ＬＤプレーヤ中の信号読み取り、書き込み
発光素子、バーコードリーダの発光素子、その他各種電
子機器類の表示装置に用いられる青色発光素子（ＬＥ
Ｄ）等として使用される半導体発光装置及びその製造方
法に関するものである。
Ｄプレーヤ、ＬＤプレーヤ中の信号読み取り、書き込み
発光素子、バーコードリーダの発光素子、その他各種電
子機器類の表示装置に用いられる青色発光素子（ＬＥ
Ｄ）等として使用される半導体発光装置及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９にこの種の半導体発光装置の従来例
としてのZnSe系青色発光半導体レーザ装置を示す。この
図に示した半導体レーザ装置は、ZnCdSSe系またはMgZnC
dSSe系のII−VI族半導体をＮ型GaAs基板２１上に成長し
て、Ｎ型ZnSeからなるバッファ層２２、 Ｎ型ZnSSeから
なる光閉じ込め層２３、ZnCdSeからなる活性層２４、Ｐ
型ZnSSeからなる光閉じ込め層２５ 及びＰ型ZnSeからな
る電極コンタクト層２６をその順序で積層状に形成して
いる。
としてのZnSe系青色発光半導体レーザ装置を示す。この
図に示した半導体レーザ装置は、ZnCdSSe系またはMgZnC
dSSe系のII−VI族半導体をＮ型GaAs基板２１上に成長し
て、Ｎ型ZnSeからなるバッファ層２２、 Ｎ型ZnSSeから
なる光閉じ込め層２３、ZnCdSeからなる活性層２４、Ｐ
型ZnSSeからなる光閉じ込め層２５ 及びＰ型ZnSeからな
る電極コンタクト層２６をその順序で積層状に形成して
いる。
【０００３】そして、最上層の電極コンタクト層２６上
には、Au等の金属が直接蒸着されて電極２７が形成され
ている。同様にＮ型基板２１の外表面にも電極２８が形
成されている。また、Ｎ型及びＰ型のZnSSeからなる光
閉じ込め層２３、２５はそれぞれ活性層２４で発生する
光の拡散を阻止する機能を有している。
には、Au等の金属が直接蒸着されて電極２７が形成され
ている。同様にＮ型基板２１の外表面にも電極２８が形
成されている。また、Ｎ型及びＰ型のZnSSeからなる光
閉じ込め層２３、２５はそれぞれ活性層２４で発生する
光の拡散を阻止する機能を有している。
【０００４】このようなII−VI族半導体のＰＮ接合構造
を備えたものでは、電極２７、２８間に順方向のバイア
スを印加すると、活性層２４内に電流によって注入され
たキャリアが閉じ込められて、誘導放出が盛んに起こ
り、さらに励起電流が閾値を越えたとき、該活性層２４
の平行両端面間で光が共振してレーザ発振が起こるので
あるが、この場合、装置の出力性能を高めるためには、
電流の発光に寄与する割合を高めることが重要である。
を備えたものでは、電極２７、２８間に順方向のバイア
スを印加すると、活性層２４内に電流によって注入され
たキャリアが閉じ込められて、誘導放出が盛んに起こ
り、さらに励起電流が閾値を越えたとき、該活性層２４
の平行両端面間で光が共振してレーザ発振が起こるので
あるが、この場合、装置の出力性能を高めるためには、
電流の発光に寄与する割合を高めることが重要である。
【０００５】即ち、活性層２４の発光部分は帯状の中央
発光領域２４ａに限られているため、発光に寄与する電
流の割合を高めるようにするためには、電流の水平方向
（活性層２４と平行な方向）への広がりを規制し、電流
を可及的に活性層中央発光領域２４ａの範囲に閉じ込め
ることが望ましい。
発光領域２４ａに限られているため、発光に寄与する電
流の割合を高めるようにするためには、電流の水平方向
（活性層２４と平行な方向）への広がりを規制し、電流
を可及的に活性層中央発光領域２４ａの範囲に閉じ込め
ることが望ましい。
【０００６】従来では、この電流閉じ込め対策として電
極コンタクト層であるＰ型バッファ層２６上に電極２７
を形成するに際し、金属を蒸着後、活性層中央発光領域
２４ａと対向する帯状領域のみを電極２７として残し、
その他の部分はエッチングにより除去することにより、
電極２７から活性層２４へと流れる電流の水平方向への
広がりを規制するようにしていた。
極コンタクト層であるＰ型バッファ層２６上に電極２７
を形成するに際し、金属を蒸着後、活性層中央発光領域
２４ａと対向する帯状領域のみを電極２７として残し、
その他の部分はエッチングにより除去することにより、
電極２７から活性層２４へと流れる電流の水平方向への
広がりを規制するようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
構成では、電極２７と活性層２４との間には光閉じ込め
層２５及び電極コンタクト層２６が介在していることか
ら可成りの距離があるため、電流は活性層２４に至るま
でに矢印Ｌ'で示すように広がって、該活性層２４の中
央発光領域２４ａ外にも広く及ぶことになる。
構成では、電極２７と活性層２４との間には光閉じ込め
層２５及び電極コンタクト層２６が介在していることか
ら可成りの距離があるため、電流は活性層２４に至るま
でに矢印Ｌ'で示すように広がって、該活性層２４の中
央発光領域２４ａ外にも広く及ぶことになる。
【０００８】このため、活性層中央発光領域２４ａを流
れて発光に寄与する電流の割合は著しく減少してしま
う。従って、必要な電流密度を得るためには、電極間に
印加するバイアス電圧を高くしなければならず、消費電
力が増大するだけでなく、動作時の発熱量も増大するた
め、温度特性に悪影響を及ぼす等の問題点があった。
れて発光に寄与する電流の割合は著しく減少してしま
う。従って、必要な電流密度を得るためには、電極間に
印加するバイアス電圧を高くしなければならず、消費電
力が増大するだけでなく、動作時の発熱量も増大するた
め、温度特性に悪影響を及ぼす等の問題点があった。
【０００９】このような問題点を解消するためには、前
記Ｐ型クラッド層（光閉じ込め層）２５及びＰ型バッフ
ァ層（電極コンタクト層）２６の膜厚を可及的に薄くし
て、電極２７と活性層２４間の距離を短縮すれば、電流
の広がりを抑制できると考えられるが、実際には、これ
らＰ型層２５、２６の膜厚は活性層２４で発生した光の
吸収、反射に対する影響を少なくする必要があるため、
1μm以上に設定しなくてはならず、現状では電極２７、
活性層２４間の距離を短縮することは困難である。
記Ｐ型クラッド層（光閉じ込め層）２５及びＰ型バッフ
ァ層（電極コンタクト層）２６の膜厚を可及的に薄くし
て、電極２７と活性層２４間の距離を短縮すれば、電流
の広がりを抑制できると考えられるが、実際には、これ
らＰ型層２５、２６の膜厚は活性層２４で発生した光の
吸収、反射に対する影響を少なくする必要があるため、
1μm以上に設定しなくてはならず、現状では電極２７、
活性層２４間の距離を短縮することは困難である。
【００１０】また、前記光閉じ込め層２５は電極２７か
ら活性層２４へと向かう垂直方向の光の閉じ込めを実現
してはいるが、水平方向にはＰ型ZnSSeの単一成分層と
なっているため、屈折率吸収の差がない。従って、水平
方向の光導波路は実質的に存在しないため、電流閉じ込
めだけで該水平方向の光導波を行っている。このため、
光の広がり角等の制御は専ら電流の広がり分布を調整す
ることによって行うしかなく、このような手法では光の
広がり角等の制御を細かく行うことは困難であった。
ら活性層２４へと向かう垂直方向の光の閉じ込めを実現
してはいるが、水平方向にはＰ型ZnSSeの単一成分層と
なっているため、屈折率吸収の差がない。従って、水平
方向の光導波路は実質的に存在しないため、電流閉じ込
めだけで該水平方向の光導波を行っている。このため、
光の広がり角等の制御は専ら電流の広がり分布を調整す
ることによって行うしかなく、このような手法では光の
広がり角等の制御を細かく行うことは困難であった。
【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、光閉じ込め層の内部に電流の広が
りを阻止する構造を設けて、電流の発光に寄与する割合
を大きくすることにより、消費電力の低減及び温度特性
の改善を図るとともに、光閉じ込め層内における水平方
向の光導波を細かく制御し得る半導体発光装置及びその
製造方法を提供することを目的とするものである。
めになされたもので、光閉じ込め層の内部に電流の広が
りを阻止する構造を設けて、電流の発光に寄与する割合
を大きくすることにより、消費電力の低減及び温度特性
の改善を図るとともに、光閉じ込め層内における水平方
向の光導波を細かく制御し得る半導体発光装置及びその
製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の半導体発光装置では、ZnCdSSe系またはMgZnC
dSSe系のII−VI族半導体をGaAs基板上に成長して、該Ga
As基板と同一導電型の第１光閉じ込め層、活性層及び、
前記第１光閉じ込め層とは導電型の異なる第２、第３光
閉じ込め層及び電極コンタクト層をその順序で積層状に
形成するとともに、前記電極コンタクト層と前記GaAs基
板の互いに対向する外表面にそれぞれ電極を形成したも
のとしている。
に本発明の半導体発光装置では、ZnCdSSe系またはMgZnC
dSSe系のII−VI族半導体をGaAs基板上に成長して、該Ga
As基板と同一導電型の第１光閉じ込め層、活性層及び、
前記第１光閉じ込め層とは導電型の異なる第２、第３光
閉じ込め層及び電極コンタクト層をその順序で積層状に
形成するとともに、前記電極コンタクト層と前記GaAs基
板の互いに対向する外表面にそれぞれ電極を形成したも
のとしている。
【００１３】そして、前記第２光閉じ込め層と第３光閉
じ込め層との間における前記活性層の中央発光領域と対
向する中央帯状領域を除いた両側全域に亙って、該第
２、第３光閉じ込め層とは導電型の異なるGaAs電流阻止
層を介在させている。
じ込め層との間における前記活性層の中央発光領域と対
向する中央帯状領域を除いた両側全域に亙って、該第
２、第３光閉じ込め層とは導電型の異なるGaAs電流阻止
層を介在させている。
【００１４】上記構成において、前記第２光閉じ込め層
の膜厚は0.5μmより薄く形成することが望ましい。
の膜厚は0.5μmより薄く形成することが望ましい。
【００１５】また、本発明の半導体発光装置の製造方法
では、まず、ZnCdSSe系またはMgZnCdSSe系のII−VI族半
導体をGaAs基板上に成長して、該GaAs基板と同一導電型
の第１光閉じ込め層、活性層及び、前記第１光閉じ込め
層とは導電型の異なる第２光閉じ込め層をその順序で積
層状に形成した後、前記第２光閉じ込め層の表面全面に
亙って、該第２光閉じ込め層とは導電型の異なるGaAsを
成長してGaAs層を形成する。
では、まず、ZnCdSSe系またはMgZnCdSSe系のII−VI族半
導体をGaAs基板上に成長して、該GaAs基板と同一導電型
の第１光閉じ込め層、活性層及び、前記第１光閉じ込め
層とは導電型の異なる第２光閉じ込め層をその順序で積
層状に形成した後、前記第２光閉じ込め層の表面全面に
亙って、該第２光閉じ込め層とは導電型の異なるGaAsを
成長してGaAs層を形成する。
【００１６】次いで、前記GaAs層における前記活性層の
中央発光領域と対向する中央帯状領域を除去することに
より、該帯状領域の両側にGaAs電流阻止層を形成し、そ
の後、前記GaAs電流阻止層及び中央帯状領域に露出する
第２光閉じ込め層上の全面に亙って前記II−VI族半導体
を成長して、該第２光閉じ込め層と同一導電型の第３光
閉じ込め層を形成するようにしている。
中央発光領域と対向する中央帯状領域を除去することに
より、該帯状領域の両側にGaAs電流阻止層を形成し、そ
の後、前記GaAs電流阻止層及び中央帯状領域に露出する
第２光閉じ込め層上の全面に亙って前記II−VI族半導体
を成長して、該第２光閉じ込め層と同一導電型の第３光
閉じ込め層を形成するようにしている。
【００１７】上記製造方法において、前記GaAs電流阻止
層は、第２光閉じ込め層上にフォトリソグラフィーの手
法によりパターニングされたGaAs層を作製した後、該Ga
As層の中央帯状領域をアンモニア、過酸化水素系のエッ
チング液でエッチングすることによって得ることができ
る。また好ましくは、GaAs電流阻止層の成長は、II−VI
族半導体の成長時における温度よりも低い温度で行うよ
うにする。
層は、第２光閉じ込め層上にフォトリソグラフィーの手
法によりパターニングされたGaAs層を作製した後、該Ga
As層の中央帯状領域をアンモニア、過酸化水素系のエッ
チング液でエッチングすることによって得ることができ
る。また好ましくは、GaAs電流阻止層の成長は、II−VI
族半導体の成長時における温度よりも低い温度で行うよ
うにする。
【００１８】
【作用】上記本発明の構成によると、活性層を通って両
端電極間を流れる電流は、GaAs電流阻止層形成部位では
該電流阻止層が形成されていない中央帯状領域のみを流
れ、この中央帯状領域と対向する活性層の中央発光領域
に集中的に流れる。しかも、GaAs電流阻止層と活性層と
の距離が従来例と比較して大きく接近しているので、電
流の広がりが大きく抑制され、大半の電流が発光に寄与
するものとなる。従って、電極間に印加するバイアス電
圧を低減することができる。その結果、電力消費を低く
抑え、また、温度特性を改善することが可能になる。
端電極間を流れる電流は、GaAs電流阻止層形成部位では
該電流阻止層が形成されていない中央帯状領域のみを流
れ、この中央帯状領域と対向する活性層の中央発光領域
に集中的に流れる。しかも、GaAs電流阻止層と活性層と
の距離が従来例と比較して大きく接近しているので、電
流の広がりが大きく抑制され、大半の電流が発光に寄与
するものとなる。従って、電極間に印加するバイアス電
圧を低減することができる。その結果、電力消費を低く
抑え、また、温度特性を改善することが可能になる。
【００１９】また、電流阻止層を構成するGaAsと、第
２、第３光閉じ込め層を構成するII−VI族半導体との屈
折率が相違していることにより、両者間に存在する光の
吸収の差によって、電流阻止層間の中央帯状領域が水平
方向の光導波路として機能するので、該中央帯状領域の
幅を適宜調整することにより、光の水平方向の広がりを
細かく制御することが可能になる。
２、第３光閉じ込め層を構成するII−VI族半導体との屈
折率が相違していることにより、両者間に存在する光の
吸収の差によって、電流阻止層間の中央帯状領域が水平
方向の光導波路として機能するので、該中央帯状領域の
幅を適宜調整することにより、光の水平方向の広がりを
細かく制御することが可能になる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を半導体レーザ装置に適用した
実施例を図面を参照しながら説明する。図１は本実施例
の構成を模式的に示している。この図に示す装置はＮ型
GaAs基板１上に ZnCdSSe系のII−VI族半導体をエピタキ
シャル成長して多層状のＰＮ接合構造を構成した青色発
光半導体レーザである。
実施例を図面を参照しながら説明する。図１は本実施例
の構成を模式的に示している。この図に示す装置はＮ型
GaAs基板１上に ZnCdSSe系のII−VI族半導体をエピタキ
シャル成長して多層状のＰＮ接合構造を構成した青色発
光半導体レーザである。
【００２１】即ち、Ｎ型GaAs基板１上には、Ｎ型ZnSeか
らなるバッファ層２、 Ｎ型ZnSSeからなる第１光閉じ込
め層３、ZnCdSeからなる活性層４、 Ｐ型ZnSSeからなる
第２光閉じ込め層５がその順序で形成されており、さら
に該第２光閉じ込め層５上には後述するＮ型GaAs電流阻
止層６を介して第３光閉じ込め層７が形成され、該第３
光閉じ込め層７上に電極コンタクト層８が形成されてい
る。そして、電極コンタクト層８及びＮ型GaAs基板１の
対向面にはその全面にAu等の金属を蒸着してなる電極
９、１０が形成されている。
らなるバッファ層２、 Ｎ型ZnSSeからなる第１光閉じ込
め層３、ZnCdSeからなる活性層４、 Ｐ型ZnSSeからなる
第２光閉じ込め層５がその順序で形成されており、さら
に該第２光閉じ込め層５上には後述するＮ型GaAs電流阻
止層６を介して第３光閉じ込め層７が形成され、該第３
光閉じ込め層７上に電極コンタクト層８が形成されてい
る。そして、電極コンタクト層８及びＮ型GaAs基板１の
対向面にはその全面にAu等の金属を蒸着してなる電極
９、１０が形成されている。
【００２２】第３光閉じ込め層７は第２光閉じ込め層５
と同じくＰ型ZnSSe により形成されていて、第２光閉じ
込め層５と共にＰ型のクラッド層を構成している。同様
に、第１光閉じ込め層３はＮ型のクラッド層を構成して
いる。電極コンタクト層８はＰ型ZnSeにより形成されて
いて、バッファ層を構成している。
と同じくＰ型ZnSSe により形成されていて、第２光閉じ
込め層５と共にＰ型のクラッド層を構成している。同様
に、第１光閉じ込め層３はＮ型のクラッド層を構成して
いる。電極コンタクト層８はＰ型ZnSeにより形成されて
いて、バッファ層を構成している。
【００２３】上記構成を備えた半導体レーザ装置では、
電極９、１０間に順方向にバイアス電圧を印加すると、
電流は電極９から電極コンタクト層８、第３光閉じ込め
層７及び第２光閉じ込め層５を経て活性層４へと流れ、
該電流によって正孔が半導体Ｐ型層である第２、第３光
閉じ込め層５、７から活性層４へ流れ込み、また、電子
は半導体Ｎ型層である第１光閉じ込め層３から活性層４
へ流れ込む。
電極９、１０間に順方向にバイアス電圧を印加すると、
電流は電極９から電極コンタクト層８、第３光閉じ込め
層７及び第２光閉じ込め層５を経て活性層４へと流れ、
該電流によって正孔が半導体Ｐ型層である第２、第３光
閉じ込め層５、７から活性層４へ流れ込み、また、電子
は半導体Ｎ型層である第１光閉じ込め層３から活性層４
へ流れ込む。
【００２４】このようにしてキャリアが注入されること
により、エネルギレベルの低い活性層４に閉じ込められ
た電子と正孔の再結合が起こり、該活性層４の中央発光
領域４ａから自然光を放出する。さらに、励起電流が閾
値を越えると、自然光の放出から誘導放出に移行し、活
性層４の平行両端面間で光が共振してレーザ発振が起こ
る。
により、エネルギレベルの低い活性層４に閉じ込められ
た電子と正孔の再結合が起こり、該活性層４の中央発光
領域４ａから自然光を放出する。さらに、励起電流が閾
値を越えると、自然光の放出から誘導放出に移行し、活
性層４の平行両端面間で光が共振してレーザ発振が起こ
る。
【００２５】図２はＮ型GaAs電流阻止層６が形成されて
いる装置上半部を示している。図１及び図２に示すよう
に、前記Ｎ型GaAs電流阻止層６は第２光閉じ込め層５と
第３光閉じ込め層７との間における中央帯状領域６ａを
除く両側全域に亙って形成されている。中央帯状領域６
ａは前記活性層４の中央発光領域４ａと対向する領域で
あって、第３光閉じ込め層７はこの中央帯状領域６ａを
介して第２光閉じ込め層５と一体に形成される。
いる装置上半部を示している。図１及び図２に示すよう
に、前記Ｎ型GaAs電流阻止層６は第２光閉じ込め層５と
第３光閉じ込め層７との間における中央帯状領域６ａを
除く両側全域に亙って形成されている。中央帯状領域６
ａは前記活性層４の中央発光領域４ａと対向する領域で
あって、第３光閉じ込め層７はこの中央帯状領域６ａを
介して第２光閉じ込め層５と一体に形成される。
【００２６】このように光閉じ込め層５、７の膜厚中間
部に、電流の通過を許す帯状領域６ａを設け、その両側
にＮ型GaAs電流阻止層６を設けた本実施例の構成におい
ては、第２、第３光閉じ込め層５、７からなる光閉じ込
め層全体の膜厚ｔ0に対し、第２光閉じ込め層５の膜厚
ｔ1を３分の１を越えない程度に設定し、これによって
電流阻止層６及び中央帯状領域６ａが可及的に活性層４
に近接対向するようにしている。具体的には、光閉じ込
め層全体の膜厚ｔ0が1.5μm程度であるのに対し、第２
光閉じ込め層５の膜厚ｔ1は0.5μmよりも薄く形成され
る。
部に、電流の通過を許す帯状領域６ａを設け、その両側
にＮ型GaAs電流阻止層６を設けた本実施例の構成におい
ては、第２、第３光閉じ込め層５、７からなる光閉じ込
め層全体の膜厚ｔ0に対し、第２光閉じ込め層５の膜厚
ｔ1を３分の１を越えない程度に設定し、これによって
電流阻止層６及び中央帯状領域６ａが可及的に活性層４
に近接対向するようにしている。具体的には、光閉じ込
め層全体の膜厚ｔ0が1.5μm程度であるのに対し、第２
光閉じ込め層５の膜厚ｔ1は0.5μmよりも薄く形成され
る。
【００２７】上記構成においては、活性層４を通って両
端電極９、１０間を流れる電流は、その流れをＮ型GaAs
電流阻止層６に阻止されるため、図１の矢印Ｌで示すよ
うに、該電流阻止層６間の中央帯状領域６ａのみを通
り、膜厚の薄い第２光閉じ込め層５を経て活性層４の中
央発光領域４ａに集中的に流れる。
端電極９、１０間を流れる電流は、その流れをＮ型GaAs
電流阻止層６に阻止されるため、図１の矢印Ｌで示すよ
うに、該電流阻止層６間の中央帯状領域６ａのみを通
り、膜厚の薄い第２光閉じ込め層５を経て活性層４の中
央発光領域４ａに集中的に流れる。
【００２８】図３は中央帯状領域６ａとその両側のＮ型
GaAs電流阻止層６の領域における光吸収量を示してい
る。この図に示すように、Ｎ型GaAs電流阻止層６と、Ｐ
型ZnSe層である第２、第３光閉じ込め層５、７とでは屈
折率の相違から生じる光の吸収の差が存在するため、中
央帯状領域６ａは光の吸収量の谷間となって、水平方向
の光導波路として機能するものとなる。従って、この中
央帯状領域６ａの幅Ｂを適宜調整することにより、光の
水平方向の広がりを制御することができる。
GaAs電流阻止層６の領域における光吸収量を示してい
る。この図に示すように、Ｎ型GaAs電流阻止層６と、Ｐ
型ZnSe層である第２、第３光閉じ込め層５、７とでは屈
折率の相違から生じる光の吸収の差が存在するため、中
央帯状領域６ａは光の吸収量の谷間となって、水平方向
の光導波路として機能するものとなる。従って、この中
央帯状領域６ａの幅Ｂを適宜調整することにより、光の
水平方向の広がりを制御することができる。
【００２９】図４、図５及び図７は本実施例の製造工程
の一例を順を追って示している。上記構成の半導体レー
ザ装置は、まず、図４に示すように所定の基板温度、例
えば３５０℃で、Ｎ型GaAs基板１上に ZnCdSSe系のII−
VI族半導体をエピタキシャル成長して、Ｎ型バッファ層
２、Ｎ型の第１光閉じ込め層３、活性層４及び膜厚の薄
いＰ型の第２光閉じ込め層５をその順序で積層状に形成
する。
の一例を順を追って示している。上記構成の半導体レー
ザ装置は、まず、図４に示すように所定の基板温度、例
えば３５０℃で、Ｎ型GaAs基板１上に ZnCdSSe系のII−
VI族半導体をエピタキシャル成長して、Ｎ型バッファ層
２、Ｎ型の第１光閉じ込め層３、活性層４及び膜厚の薄
いＰ型の第２光閉じ込め層５をその順序で積層状に形成
する。
【００３０】そして、第２光閉じ込め層５の表面全面に
亙ってＮ型GaAsをエピタキシャル成長してＮ型GaAs層
６'を形成する。但し、このＮ型GaAs層６'の成長は、前
記II−VI族半導体の成長温度よりも低い基板温度下で行
う。このようにＮ型GaAs層６'の成長温度を低くするこ
とにより、該Ｎ型GaAs層６' がII−VI族半導体膜中に拡
散して電気的に高抵抗な合金層が生成されるのが防止さ
れ、該II−VI族半導体の膜質が変化するのを回避するこ
とができる。
亙ってＮ型GaAsをエピタキシャル成長してＮ型GaAs層
６'を形成する。但し、このＮ型GaAs層６'の成長は、前
記II−VI族半導体の成長温度よりも低い基板温度下で行
う。このようにＮ型GaAs層６'の成長温度を低くするこ
とにより、該Ｎ型GaAs層６' がII−VI族半導体膜中に拡
散して電気的に高抵抗な合金層が生成されるのが防止さ
れ、該II−VI族半導体の膜質が変化するのを回避するこ
とができる。
【００３１】次いで、図５に示すように、フォトリソグ
ラフィーの手法を用いて、Ｎ型GaAs電流阻止層６のパタ
ーンを作製した後、Ｎ型GaAs層６' における中央帯状領
域６ａに対応する部分６ａ' （鎖線による斜線部分）の
みをエッチングすることにより、該中央帯状領域６ａの
両側にＮ型GaAs電流阻止層６が形成される。
ラフィーの手法を用いて、Ｎ型GaAs電流阻止層６のパタ
ーンを作製した後、Ｎ型GaAs層６' における中央帯状領
域６ａに対応する部分６ａ' （鎖線による斜線部分）の
みをエッチングすることにより、該中央帯状領域６ａの
両側にＮ型GaAs電流阻止層６が形成される。
【００３２】図６はアンモニア、過酸化水素系のエッチ
ング液を用いてＮ型GaAs層６' をエッチングしたときの
エッチング時間と、GaAsとZnSSe のエッチング量との関
係を示している。この図に示すように、第２光閉じ込め
層５を構成するII−VI族半導体であるZnSSe は４分経過
後において、侵食が殆ど進行していないのに対し、電流
阻止層６を構成するGaAsはエッチング時間に比例して効
果的に侵食が進行し、４分経過後には約1μmまで侵食さ
れる。
ング液を用いてＮ型GaAs層６' をエッチングしたときの
エッチング時間と、GaAsとZnSSe のエッチング量との関
係を示している。この図に示すように、第２光閉じ込め
層５を構成するII−VI族半導体であるZnSSe は４分経過
後において、侵食が殆ど進行していないのに対し、電流
阻止層６を構成するGaAsはエッチング時間に比例して効
果的に侵食が進行し、４分経過後には約1μmまで侵食さ
れる。
【００３３】このようにアンモニア、過酸化水素系エッ
チング液を用いると、GaAsとII−VI族とはエッチングの
進行速度が大きく相違するため、エッチング時間を適宜
設定することにより、エッチング速度差によってGaAsの
みをエッチングすることができるので、上記のようにII
−VI族半導体層上に成長させたＮ型GaAs層６'の一部を
除去する場合に特に好適であると言える。
チング液を用いると、GaAsとII−VI族とはエッチングの
進行速度が大きく相違するため、エッチング時間を適宜
設定することにより、エッチング速度差によってGaAsの
みをエッチングすることができるので、上記のようにII
−VI族半導体層上に成長させたＮ型GaAs層６'の一部を
除去する場合に特に好適であると言える。
【００３４】以上のようにしてＮ型GaAs電流阻止層６を
作製した後、図７に示すように、該電流阻止層６及び中
央帯状領域１１に露出する第２光閉じ込め層５上の全面
に亙って再びII−VI族半導体であるＰ型ZnSSe をエピタ
キシャル成長し、これによって中央帯状領域１１で第２
光閉じ込め層５と連続する第３光閉じ込め層７を形成す
る。
作製した後、図７に示すように、該電流阻止層６及び中
央帯状領域１１に露出する第２光閉じ込め層５上の全面
に亙って再びII−VI族半導体であるＰ型ZnSSe をエピタ
キシャル成長し、これによって中央帯状領域１１で第２
光閉じ込め層５と連続する第３光閉じ込め層７を形成す
る。
【００３５】さらに、この第３光閉じ込め層７上にII−
VI族半導体であるＰ型ZnSeをエピタキシャル成長して、
電極コンタクト層８を形成する。なお、第３光閉じ込め
層７及び電極コンタクト層８の成長は、いずれも第２光
閉じ込め層５と同様の基板温度条件下で行うことができ
る。
VI族半導体であるＰ型ZnSeをエピタキシャル成長して、
電極コンタクト層８を形成する。なお、第３光閉じ込め
層７及び電極コンタクト層８の成長は、いずれも第２光
閉じ込め層５と同様の基板温度条件下で行うことができ
る。
【００３６】また、本実施例では、電流阻止層６の存在
によって電流を活性層４の中央発光領域４ａに集中させ
ることができるので、電極コンタクト層８上に形成され
る電極９を全面電極としても何等問題は生じない。
によって電流を活性層４の中央発光領域４ａに集中させ
ることができるので、電極コンタクト層８上に形成され
る電極９を全面電極としても何等問題は生じない。
【００３７】図８は本発明の他の実施例として、Ｐ型Ga
As基板１１上にＰＮ接合構造を成長させた半導体レーザ
装置を示している。即ち、本実施例では図８に示すよう
に、Ｐ型GaAs基板１１上にＰ型ZnSeからなるバッファ層
１２、Ｐ型ZnSSe からなる第１光閉じ込め層１３、 ZnC
dSeからなる活性層１４、Ｎ型ZnSSe からなる第２光閉
じ込め層１５がその順序で形成されている。
As基板１１上にＰＮ接合構造を成長させた半導体レーザ
装置を示している。即ち、本実施例では図８に示すよう
に、Ｐ型GaAs基板１１上にＰ型ZnSeからなるバッファ層
１２、Ｐ型ZnSSe からなる第１光閉じ込め層１３、 ZnC
dSeからなる活性層１４、Ｎ型ZnSSe からなる第２光閉
じ込め層１５がその順序で形成されている。
【００３８】さらに第２光閉じ込め層１５上にはＰ型Ga
As電流阻止層１６を介してＮ型ZnSSe からなる第３光閉
じ込め層１７が形成され、該第３光閉じ込め層１７上に
Ｎ型ZnSeからなる電極コンタクト層１８が形成されてい
る。１９、２０は電極コンタクト層１８及びＰ型GaAs基
板１１の対向面に形成された電極である。
As電流阻止層１６を介してＮ型ZnSSe からなる第３光閉
じ込め層１７が形成され、該第３光閉じ込め層１７上に
Ｎ型ZnSeからなる電極コンタクト層１８が形成されてい
る。１９、２０は電極コンタクト層１８及びＰ型GaAs基
板１１の対向面に形成された電極である。
【００３９】このように本発明では、Ｐ型GaAs基板１１
上にII−VI族半導体膜を成長した構成の半導体レーザ装
置にも適用できるが、この場合、電流阻止層１６はＮ型
の光閉じ込め層１５、１７に対してＰ型GaAsにより形成
されたものとなる。
上にII−VI族半導体膜を成長した構成の半導体レーザ装
置にも適用できるが、この場合、電流阻止層１６はＮ型
の光閉じ込め層１５、１７に対してＰ型GaAsにより形成
されたものとなる。
【００４０】なお、上記各実施例では、II−VI族半導体
膜をZnCdSSe系により構成したものを示したが、本発明
では、該半導体膜をMgZnCdSSe系により構成しても、上
記と同様の作用、効果を得ることができる。
膜をZnCdSSe系により構成したものを示したが、本発明
では、該半導体膜をMgZnCdSSe系により構成しても、上
記と同様の作用、効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるとき
は、活性層を挟んで形成したGaAs基板とは導電型の相違
する第２光閉じ込め層と第３光閉じ込め層との間におけ
る前記活性層の中央発光領域と対向する中央帯状領域を
除いた両側全域に亙って、該第２、第３光閉じ込め層と
は導電型の異なるGaAs電流阻止層を介在させているの
で、両端電極間を流れる電流を前記中央帯状領域と対向
する活性層の中央発光領域に集中させることができる。
は、活性層を挟んで形成したGaAs基板とは導電型の相違
する第２光閉じ込め層と第３光閉じ込め層との間におけ
る前記活性層の中央発光領域と対向する中央帯状領域を
除いた両側全域に亙って、該第２、第３光閉じ込め層と
は導電型の異なるGaAs電流阻止層を介在させているの
で、両端電極間を流れる電流を前記中央帯状領域と対向
する活性層の中央発光領域に集中させることができる。
【００４２】しかも、GaAs電流阻止層と活性層との距離
が接近しているので、電流の広がりを効果的に抑制し
て、大半の電流を発光に寄与させることができる。従っ
て、発光効率を著しく向上させることができるので、消
費電力を減少させることができる上、これに伴って、余
分な漏れ電流による装置自体の発熱が大幅に減少するの
で、優れた温度特性を有するものとなる。
が接近しているので、電流の広がりを効果的に抑制し
て、大半の電流を発光に寄与させることができる。従っ
て、発光効率を著しく向上させることができるので、消
費電力を減少させることができる上、これに伴って、余
分な漏れ電流による装置自体の発熱が大幅に減少するの
で、優れた温度特性を有するものとなる。
【００４３】また、電流阻止層を構成するGaAsと、第
２、第３光閉じ込め層を構成するII−VI族半導体との屈
折率が相違していることにより、両者間に存在する光の
吸収の差によって、電流阻止層間の中央帯状領域が水平
方向の光導波路として機能するので、該中央帯状領域の
幅を適宜調整するだけで、光導波を簡単に制御すること
ができ、これによって装置に必要な光の広がり特性等を
簡単且つ容易に実現できる。
２、第３光閉じ込め層を構成するII−VI族半導体との屈
折率が相違していることにより、両者間に存在する光の
吸収の差によって、電流阻止層間の中央帯状領域が水平
方向の光導波路として機能するので、該中央帯状領域の
幅を適宜調整するだけで、光導波を簡単に制御すること
ができ、これによって装置に必要な光の広がり特性等を
簡単且つ容易に実現できる。
【００４４】さらに、電流阻止層の存在によって電流を
活性層の中央発光領域に集中させることができるので、
II−VI族電極コンタクト層上に形成される電極を全面電
極とすることができる。このように全面電極とした場
合、電極コンタクト層と電極との接触面積を広げること
ができるので、ここでの抵抗も減少させることができ、
装置の発熱を一層減少させることができる。
活性層の中央発光領域に集中させることができるので、
II−VI族電極コンタクト層上に形成される電極を全面電
極とすることができる。このように全面電極とした場
合、電極コンタクト層と電極との接触面積を広げること
ができるので、ここでの抵抗も減少させることができ、
装置の発熱を一層減少させることができる。
【００４５】以上要するに本発明は、電流阻止層を設け
て電流の発光に寄与する割合を大きくすることによっ
て、消費電力の低減及び温度特性の向上が図られ、且
つ、光閉じ込め層内における水平方向の光導波を細かく
制御できるという従来に見られない優れた効果を発揮す
るものとなった。
て電流の発光に寄与する割合を大きくすることによっ
て、消費電力の低減及び温度特性の向上が図られ、且
つ、光閉じ込め層内における水平方向の光導波を細かく
制御できるという従来に見られない優れた効果を発揮す
るものとなった。
【図１】 本発明の実施例の構成を模式的に示す断面
図。
図。
【図２】 その要部斜視図。
【図３】 その実施例における中央帯状領域とその両側
のＮ型GaAs電流阻止層領域における光吸収量を示す線
図。
のＮ型GaAs電流阻止層領域における光吸収量を示す線
図。
【図４】 その実施例装置の製造過程においてGaAs電流
阻止層を形成した状態を模式的に示す断面図。
阻止層を形成した状態を模式的に示す断面図。
【図５】 GaAs電流阻止層をエッチングして中央帯状領
域を形成した状態を模式的に示す断面図。
域を形成した状態を模式的に示す断面図。
【図６】 GaAsとZnSSeの単位時間当たりのエッチング
された膜厚寸法を示す線図。
された膜厚寸法を示す線図。
【図７】 中央帯状領域のエッチング後、第３光閉じ込
め層を形成した状態を模式的に示す断面図。
め層を形成した状態を模式的に示す断面図。
【図８】 本発明の他の実施例の構成を模式的に示す断
面図。
面図。
【図９】 従来例の構成を模式的に示す断面図。
１ Ｎ型GaAs基板 ３ Ｎ型第１光閉じ込め層 ４ 活性層 ４ａ 中央発光領域 ５ Ｐ型第２光閉じ込め層 ６ Ｎ型GaAs電流阻止層 ６' Ｎ型GaAs層 ６ａ 中央帯状領域 ７ Ｐ型第３光閉じ込め層 ８ Ｐ型電極コンタクト層 ９ 電極 １０ 電極 １１ Ｐ型GaAs基板 １３ Ｐ型第１光閉じ込め層 １４ 活性層 １５ Ｎ型第２光閉じ込め層 １６ Ｐ型GaAs電流阻止層 １７ Ｎ型第３光閉じ込め層 １８ Ｎ型電極コンタクト層 １９ 電極 ２０ 電極
Claims (5)
- 【請求項１】 ZnCdSSe系またはMgZnCdSSe系のII−VI族
半導体をGaAs基板上に成長して、該GaAs基板と同一導電
型の第１光閉じ込め層、活性層及び、前記第１光閉じ込
め層とは導電型の異なる第２、第３光閉じ込め層及び電
極コンタクト層をその順序で積層状に形成するととも
に、前記電極コンタクト層と前記GaAs基板の互いに対向
する外表面にそれぞれ電極を形成した半導体発光装置で
あって、前記第２光閉じ込め層と第３光閉じ込め層との
間における前記活性層の中央発光領域と対向する中央帯
状領域を除いた両側全域に亙って、該第２、第３光閉じ
込め層とは導電型の異なるGaAs電流阻止層を介在させた
ことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 第２光閉じ込め層の膜厚は0.5μmより薄
く形成されている請求項１の半導体発光装置。 - 【請求項３】 ZnCdSSe系またはMgZnCdSSe系のII−VI族
半導体をGaAs基板上に成長して、該GaAs基板と同一導電
型の第１光閉じ込め層、活性層及び、前記第１光閉じ込
め層とは導電型の異なる第２光閉じ込め層をその順序で
積層状に形成した後、前記第２光閉じ込め層の表面全面
に亙って、該第２光閉じ込め層とは導電型の異なるGaAs
を成長してGaAs層を形成し、さらに該GaAs層における前
記活性層の中央発光領域と対向する中央帯状領域を除去
することにより、該帯状領域の両側にGaAs電流阻止層を
形成し、その後、前記GaAs電流阻止層及び中央帯状領域
に露出する第２光閉じ込め層上の全面に亙って前記II−
VI族半導体を成長して、該第２光閉じ込め層と同一導電
型の第３光閉じ込め層を形成することを特徴とする半導
体発光装置の製造方法。 - 【請求項４】 第２光閉じ込め層上にフォトリソグラフ
ィーの手法によりパターニングされたGaAs層を作製した
後、該GaAs層の中央帯状領域をアンモニア、過酸化水素
系のエッチング液でエッチングすることにより、GaAs電
流阻止層が形成される請求項３の半導体発光装置の製造
方法。 - 【請求項５】 GaAs電流阻止層の成長は、II−VI族半導
体の成長時における温度よりも低い温度で行われる請求
項３の半導体発光装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14584493A JPH077183A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| US08/260,982 US5477063A (en) | 1993-06-17 | 1994-06-15 | Semiconductor light emitting device with Group II-IV and III-V semiconductors |
| EP94109322A EP0630085B1 (en) | 1993-06-17 | 1994-06-16 | II-VI semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| DE69428556T DE69428556T2 (de) | 1993-06-17 | 1994-06-16 | Lichtemittierende II-VI-Halbleitervorrichtung und deren Herstellungsmethode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14584493A JPH077183A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH077183A true JPH077183A (ja) | 1995-01-10 |
Family
ID=15394413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14584493A Pending JPH077183A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5477063A (ja) |
| EP (1) | EP0630085B1 (ja) |
| JP (1) | JPH077183A (ja) |
| DE (1) | DE69428556T2 (ja) |
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| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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