JPH0786675A - 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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- JPH0786675A JPH0786675A JP22567593A JP22567593A JPH0786675A JP H0786675 A JPH0786675 A JP H0786675A JP 22567593 A JP22567593 A JP 22567593A JP 22567593 A JP22567593 A JP 22567593A JP H0786675 A JPH0786675 A JP H0786675A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体発光装置及びその製造方法において、
発光端面におけるレーザ光の吸収による素子性能の劣化
を防止するとともに、該素子性能劣化のための構造を容
易に実現する。 【構成】 ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層２上にＧ
ａＡｓ量子井戸層３ａを形成し、この上に素子の発光端
面となる領域を除いて、ストライプ状の複数のレジスト
１０を並列に設けてエッチングを行い量子細線層３を形
成し、上記レジスト１０を除去した後、量子細線層３よ
りも禁制帯幅の広いｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層
４を設ける。 【効果】 高性能，高出力，かつ高信頼性な半導体発光
装置を簡単な製造方法で得ることができる。
発光端面におけるレーザ光の吸収による素子性能の劣化
を防止するとともに、該素子性能劣化のための構造を容
易に実現する。 【構成】 ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層２上にＧ
ａＡｓ量子井戸層３ａを形成し、この上に素子の発光端
面となる領域を除いて、ストライプ状の複数のレジスト
１０を並列に設けてエッチングを行い量子細線層３を形
成し、上記レジスト１０を除去した後、量子細線層３よ
りも禁制帯幅の広いｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層
４を設ける。 【効果】 高性能，高出力，かつ高信頼性な半導体発光
装置を簡単な製造方法で得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体発光装置及びそ
の製造方法に関し、特に半導体レーザの高出力，高信頼
度化を可能とする窓構造、及びそれに適した製造方法に
関するものである。
の製造方法に関し、特に半導体レーザの高出力，高信頼
度化を可能とする窓構造、及びそれに適した製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の量子細線と呼ばれる微細
な量子井戸構造を用いた半導体レーザの斜視図及び断面
図である。図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ
型ＧａＡｓ基板１上に形成されたｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓクラッド層、３は該ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド
層２上に形成された幅５０ｎｍ程度のＧａＡｓ量子細線
活性層、４はｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層であ
り、その所定位置には電流ブロック層２０が形成されて
いる。また５はｎ型電極、６はｐ型電極、７は量子細線
活性層３間の溝である。
な量子井戸構造を用いた半導体レーザの斜視図及び断面
図である。図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ
型ＧａＡｓ基板１上に形成されたｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓクラッド層、３は該ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド
層２上に形成された幅５０ｎｍ程度のＧａＡｓ量子細線
活性層、４はｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層であ
り、その所定位置には電流ブロック層２０が形成されて
いる。また５はｎ型電極、６はｐ型電極、７は量子細線
活性層３間の溝である。
【０００３】次に動作について説明する。電極５，６の
間に順方向電圧を印加すると、電流が活性層３に注入さ
れて、量子細線活性層３の量子準位で決まる発光が生じ
る。この光は対向する劈開面で構成されるファブリ・ペ
ロー共振器によってレーザ発振に至る。ここで、量子細
線活性層３内では、電子が２次元的量子状態にあること
に起因して、温度特性が良く、かつレーザ光のスペクト
ル線幅が狭い等の特長がある。
間に順方向電圧を印加すると、電流が活性層３に注入さ
れて、量子細線活性層３の量子準位で決まる発光が生じ
る。この光は対向する劈開面で構成されるファブリ・ペ
ロー共振器によってレーザ発振に至る。ここで、量子細
線活性層３内では、電子が２次元的量子状態にあること
に起因して、温度特性が良く、かつレーザ光のスペクト
ル線幅が狭い等の特長がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＧａＡｓ系の半
導体発光装置（半導体レーザ）は以上のように構成され
ており、劈開面の表面準位に起因して、該劈開面にてレ
ーザ光が吸収されてしまう。このためレーザの最大光出
力が劈開面での光学損傷によって規定されるので、高出
力動作が制限され、またレーザ光の吸収による発熱によ
って促進される劈開端面の酸化に起因して、緩やかな特
性劣化が起こり、半導体レーザの信頼性を損なうなどの
問題点があった。
導体発光装置（半導体レーザ）は以上のように構成され
ており、劈開面の表面準位に起因して、該劈開面にてレ
ーザ光が吸収されてしまう。このためレーザの最大光出
力が劈開面での光学損傷によって規定されるので、高出
力動作が制限され、またレーザ光の吸収による発熱によ
って促進される劈開端面の酸化に起因して、緩やかな特
性劣化が起こり、半導体レーザの信頼性を損なうなどの
問題点があった。
【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高出力動作が可能で、しかも信
頼性も高い半導体発光装置を得ることを目的としてお
り、さらにはこれに適した製造方法を提供することを目
的とする。
ためになされたもので、高出力動作が可能で、しかも信
頼性も高い半導体発光装置を得ることを目的としてお
り、さらにはこれに適した製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体発
光装置は、発光端面を除く領域の活性層内部を量子細線
構造とし、かつ発光端面近傍にレーザ光を吸収しない禁
制帯幅を有する領域を設けたものである。
光装置は、発光端面を除く領域の活性層内部を量子細線
構造とし、かつ発光端面近傍にレーザ光を吸収しない禁
制帯幅を有する領域を設けたものである。
【０００７】また、この発明に係る半導体発光装置の製
造方法は、素子の発光端面近傍の領域を除いて量子井戸
細線層を形成するようにしたものである。
造方法は、素子の発光端面近傍の領域を除いて量子井戸
細線層を形成するようにしたものである。
【０００８】
【作用】この発明においては、素子の発光端面近傍の禁
制帯幅が広く、このため、該領域でレーザ光を吸収せ
ず、発光端面での酸化等による劣化が防止される。
制帯幅が広く、このため、該領域でレーザ光を吸収せ
ず、発光端面での酸化等による劣化が防止される。
【０００９】また、素子の発光端面近傍を除いて量子井
戸細線層を形成することにより、活性層の形成と、発光
端面近傍に形成すべき、上記活性層よりも禁制帯幅の広
い半導体層の形成とを同時に行うことができる。あるい
は上記活性層の形成と、発光端面近傍に、上記活性層よ
りも禁制帯幅の広い半導体層を設けるための領域の形成
とを同時に行うことができる。
戸細線層を形成することにより、活性層の形成と、発光
端面近傍に形成すべき、上記活性層よりも禁制帯幅の広
い半導体層の形成とを同時に行うことができる。あるい
は上記活性層の形成と、発光端面近傍に、上記活性層よ
りも禁制帯幅の広い半導体層を設けるための領域の形成
とを同時に行うことができる。
【００１０】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は本実施例１による半導体レーザ
の構成を示す斜視図及び断面図であり、図において、図
８と同一符号は同一または相当部分を示し、８は端面部
に形成した段差、９はレーザ光の出射を模式的に示した
矢印である。また、図２(a) 〜図２(c) は実施例１の製
作工程を示す断面図である。
ついて説明する。図１は本実施例１による半導体レーザ
の構成を示す斜視図及び断面図であり、図において、図
８と同一符号は同一または相当部分を示し、８は端面部
に形成した段差、９はレーザ光の出射を模式的に示した
矢印である。また、図２(a) 〜図２(c) は実施例１の製
作工程を示す断面図である。
【００１１】次に図２を参照しつつ製作工程について簡
単に説明する。まず、ＧａＡｓ基板１上に厚さ数μｍの
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層，厚さ０．１μｍ以下の
ＧａＡｓ量子井戸層３ａを有機金属気相成長法または分
子線エピタキシー法を用いて順次形成した後、電子ビー
ム露光法を利用して、５０ｎｍ程度の微細な幅のレジス
トマスク１０を約５０ｎｍ程度のピッチで形成する（図
２(a) ）。このときチップの劈開面となる領域にはレジ
スト１０を形成せずに、数１０μｍの間隔を設けて隣接
するチップ領域に同様にレジスト１０を形成する。
単に説明する。まず、ＧａＡｓ基板１上に厚さ数μｍの
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層，厚さ０．１μｍ以下の
ＧａＡｓ量子井戸層３ａを有機金属気相成長法または分
子線エピタキシー法を用いて順次形成した後、電子ビー
ム露光法を利用して、５０ｎｍ程度の微細な幅のレジス
トマスク１０を約５０ｎｍ程度のピッチで形成する（図
２(a) ）。このときチップの劈開面となる領域にはレジ
スト１０を形成せずに、数１０μｍの間隔を設けて隣接
するチップ領域に同様にレジスト１０を形成する。
【００１２】次に、上記レジスト１０をマスクとして、
化学エッチングにより活性層内部の周期的なストライプ
状の溝７，及び端面付近の段差８を同時に形成する。こ
のとき、ＧａＡｓ量子細線活性層３下方のｎ型Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓクラッド層２には約０．１μｍ程度の深さの
溝７ができる（図２(b) ）。そして、上記レジスト１０
を除去した後、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層４を
基板全面に結晶成長し（図２(c) 参照）、続いて基板の
薄化，電極形成，劈開の工程を経て、図１に示す１００
×３００μｍ角程度の大きさの半導体レーザを完成す
る。
化学エッチングにより活性層内部の周期的なストライプ
状の溝７，及び端面付近の段差８を同時に形成する。こ
のとき、ＧａＡｓ量子細線活性層３下方のｎ型Ａｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓクラッド層２には約０．１μｍ程度の深さの
溝７ができる（図２(b) ）。そして、上記レジスト１０
を除去した後、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層４を
基板全面に結晶成長し（図２(c) 参照）、続いて基板の
薄化，電極形成，劈開の工程を経て、図１に示す１００
×３００μｍ角程度の大きさの半導体レーザを完成す
る。
【００１３】次に作用効果について説明する。本実施例
によるレーザ装置の基本的な動作機構は従来例のものと
同様であるが、量子細線活性層３から発生した光は、該
層３よりも禁制帯幅の大きい、素子端面近傍のＡｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓクラッド層４から出射する（図１中の矢印９
参照）ようになるので、該光は劈開端面近傍では全く吸
収されない。このため、いわゆる窓構造が構成されるこ
とになり、劈開端面での光学損傷，及び酸化に起因する
端面劣化が防止される。また、量子細線層３の形成と同
時に、素子端面に窓構造を構成すべき領域を確保するこ
とができるため、容易な製造方法で窓構造を実現するこ
とができる。
によるレーザ装置の基本的な動作機構は従来例のものと
同様であるが、量子細線活性層３から発生した光は、該
層３よりも禁制帯幅の大きい、素子端面近傍のＡｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓクラッド層４から出射する（図１中の矢印９
参照）ようになるので、該光は劈開端面近傍では全く吸
収されない。このため、いわゆる窓構造が構成されるこ
とになり、劈開端面での光学損傷，及び酸化に起因する
端面劣化が防止される。また、量子細線層３の形成と同
時に、素子端面に窓構造を構成すべき領域を確保するこ
とができるため、容易な製造方法で窓構造を実現するこ
とができる。
【００１４】実施例２．次に本発明の実施例２による半
導体レーザについて説明する。図３において、３ｂは混
晶化された活性層である。また、図４(a) 〜図４(b) は
本実施例２の製造工程を示す図である。なお、装置の斜
視図については、容易にこれを想像できるため、以降の
説明においてはその記載を省略する。
導体レーザについて説明する。図３において、３ｂは混
晶化された活性層である。また、図４(a) 〜図４(b) は
本実施例２の製造工程を示す図である。なお、装置の斜
視図については、容易にこれを想像できるため、以降の
説明においてはその記載を省略する。
【００１５】次に製造方法について図４を参照しつつ説
明する。まず、量子井戸層３ａまでを結晶成長した後、
５０ｎｍ程度の微細な幅の金薄膜１０ａを形成する。こ
のときチップの劈開面となる領域には金薄膜１０ａを形
成せず、数１０μｍの間隔を設けて隣接するチップ領域
に同様に金薄膜１０ａを形成する（図４(a) ）。次に、
この表面に５０ＫｅＶのエネルギー、１×１０14個／ｃ
ｍ2 のド ズ量でＧａイオンを注入することによって、
金マスク１０ａの下以外の量子井戸層３ａの結晶の配列
をディスオーダ（無秩序化）して混晶化部３ｂを形成
し、残りの部分を量子細線活性層３とする（図４(b)
）。これ以降の工程は実施例１と同様であるため、こ
こでは説明を省略する。
明する。まず、量子井戸層３ａまでを結晶成長した後、
５０ｎｍ程度の微細な幅の金薄膜１０ａを形成する。こ
のときチップの劈開面となる領域には金薄膜１０ａを形
成せず、数１０μｍの間隔を設けて隣接するチップ領域
に同様に金薄膜１０ａを形成する（図４(a) ）。次に、
この表面に５０ＫｅＶのエネルギー、１×１０14個／ｃ
ｍ2 のド ズ量でＧａイオンを注入することによって、
金マスク１０ａの下以外の量子井戸層３ａの結晶の配列
をディスオーダ（無秩序化）して混晶化部３ｂを形成
し、残りの部分を量子細線活性層３とする（図４(b)
）。これ以降の工程は実施例１と同様であるため、こ
こでは説明を省略する。
【００１６】次に作用効果について説明する。混晶化し
た活性層３ｂの禁制帯幅が大きくなることから、混晶化
していないＧａＡｓ量子井戸層３ａが量子細線活性層３
として機能するとともに、量子細線活性層３から発生し
た光は窓構造のために端面近傍では吸収されず、従っ
て、劈開端面での光学損傷，及び酸化に起因する端面劣
化が防止される。さらに、量子細線活性層３と窓構造と
を同時に形成することができるため、その製造方法は非
常に容易となる。
た活性層３ｂの禁制帯幅が大きくなることから、混晶化
していないＧａＡｓ量子井戸層３ａが量子細線活性層３
として機能するとともに、量子細線活性層３から発生し
た光は窓構造のために端面近傍では吸収されず、従っ
て、劈開端面での光学損傷，及び酸化に起因する端面劣
化が防止される。さらに、量子細線活性層３と窓構造と
を同時に形成することができるため、その製造方法は非
常に容易となる。
【００１７】実施例３．次に本発明の実施例３による半
導体レーザについて説明する。図５において、１ａは、
素子端面近傍を除く素子内部領域に、ストライプ状のＶ
形状の溝７ａが形成され、かつ素子端面部に前記Ｖ形状
溝７ａよりも深い段差８ａがエッチングにより形成され
たＧａＡｓ基板である。３ｃは三日月形の量子細線活性
層である。
導体レーザについて説明する。図５において、１ａは、
素子端面近傍を除く素子内部領域に、ストライプ状のＶ
形状の溝７ａが形成され、かつ素子端面部に前記Ｖ形状
溝７ａよりも深い段差８ａがエッチングにより形成され
たＧａＡｓ基板である。３ｃは三日月形の量子細線活性
層である。
【００１８】次に製造方法について説明する。ＧａＡｓ
基板１表面に、例えば、幅，及び深さが数μｍ程度のＶ
字形の溝７ａを形成し、この上にＭＯＣＶＤ法により量
子井戸構造を含む活性層３ａを成長すると、Ｖ字形の溝
７ａ上方では三日月形に途切れて、幅の狭い（５０ｎｍ
以下）量子細線活性層３ｃが形成される。このメカニズ
ムについては、例えば、Applied Physics Letters,第60
巻,5号,521ページに詳しく示されている。一方、レーザ
光出射端面近傍は、段差８ａが形成されているため禁制
帯幅の大きいＡｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層４で構成さ
れるようになる。
基板１表面に、例えば、幅，及び深さが数μｍ程度のＶ
字形の溝７ａを形成し、この上にＭＯＣＶＤ法により量
子井戸構造を含む活性層３ａを成長すると、Ｖ字形の溝
７ａ上方では三日月形に途切れて、幅の狭い（５０ｎｍ
以下）量子細線活性層３ｃが形成される。このメカニズ
ムについては、例えば、Applied Physics Letters,第60
巻,5号,521ページに詳しく示されている。一方、レーザ
光出射端面近傍は、段差８ａが形成されているため禁制
帯幅の大きいＡｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層４で構成さ
れるようになる。
【００１９】次に作用効果について説明する。本実施例
３においても、レーザ光出射端面近傍の領域が、禁制帯
幅の大きいＡｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層４で構成され
ているため、上記各実施例と同様に、劈開端面での光学
損傷，及び酸化に起因する端面劣化が防止される。また
量子細線活性層３ｃと窓構造を作製すべき領域の形成と
が同時に行われるために、製造方法は非常に容易とな
る。
３においても、レーザ光出射端面近傍の領域が、禁制帯
幅の大きいＡｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層４で構成され
ているため、上記各実施例と同様に、劈開端面での光学
損傷，及び酸化に起因する端面劣化が防止される。また
量子細線活性層３ｃと窓構造を作製すべき領域の形成と
が同時に行われるために、製造方法は非常に容易とな
る。
【００２０】実施例４．次に本発明の実施例４による半
導体レーザについて説明する。図６において、１ｂは素
子端面近傍を除く素子内部領域にのみストライプ状の突
起７ｂを形成した(100) ＧａＡｓ基板、３ｄはＧａＩｎ
Ｐ量子井戸層、３ｅはＧａＩｎＰ量子細線活性層であ
る。
導体レーザについて説明する。図６において、１ｂは素
子端面近傍を除く素子内部領域にのみストライプ状の突
起７ｂを形成した(100) ＧａＡｓ基板、３ｄはＧａＩｎ
Ｐ量子井戸層、３ｅはＧａＩｎＰ量子細線活性層であ
る。
【００２１】次に製造方法について説明する。図７は、
例えばＩＥＥＥ ジャーナル オブカンタム エレクト
ロニクス，２７巻，６号，１４８３〜１４８９頁（IEEE
Journal of Quantum Electronics, Vol.27, No.6, Jun
e 1991 p.1483 〜1489）に掲載された、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.
5 Ｐ層、及び（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層
を、主面として（１００）面に対し〔０１１〕方向へあ
る角度傾けた面（オフアングル面）をもつＧａＡｓ基板
上に成長したときのフォトルミネッセンスピークエネル
ギー、即ちバンドギャップエネルギーのシフト量を示す
図である。図７からわかるように、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
をＭＯＣＶＤ法を用いて、成長温度６８０℃，Ｖ族原子
とIII 族原子の比、即ちＶ／III 比を５５０の条件下で
結晶成長した場合、（１００）ＧａＡｓ面（オフアング
ル＝０°）上に結晶成長したものに比して、オフアング
ルを有する面上に結晶成長したものの方がバンドギャッ
プが大きく、オフアングルが７°以上になると、（１０
０）面、即ちオフアングル０°の面上に結晶成長したも
のに比べて、バンドギャップが０．０７４ｅＶ以上大き
くなる。
例えばＩＥＥＥ ジャーナル オブカンタム エレクト
ロニクス，２７巻，６号，１４８３〜１４８９頁（IEEE
Journal of Quantum Electronics, Vol.27, No.6, Jun
e 1991 p.1483 〜1489）に掲載された、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.
5 Ｐ層、及び（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層
を、主面として（１００）面に対し〔０１１〕方向へあ
る角度傾けた面（オフアングル面）をもつＧａＡｓ基板
上に成長したときのフォトルミネッセンスピークエネル
ギー、即ちバンドギャップエネルギーのシフト量を示す
図である。図７からわかるように、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
をＭＯＣＶＤ法を用いて、成長温度６８０℃，Ｖ族原子
とIII 族原子の比、即ちＶ／III 比を５５０の条件下で
結晶成長した場合、（１００）ＧａＡｓ面（オフアング
ル＝０°）上に結晶成長したものに比して、オフアング
ルを有する面上に結晶成長したものの方がバンドギャッ
プが大きく、オフアングルが７°以上になると、（１０
０）面、即ちオフアングル０°の面上に結晶成長したも
のに比べて、バンドギャップが０．０７４ｅＶ以上大き
くなる。
【００２２】このバンドギャップのシフトは、成長層の
結晶状態に起因するものである。即ち、ＧａＩｎＰを例
えば上述のような所定の成長条件で結晶成長した場合、
（１００）面上では、図８に模式的に示すように、ガリ
ウム２０，リン２１，及びインジウム２２の各原子が規
則的に並んだ状態で結晶が形成される。この状態はオー
ダリング状態と呼ばれる。一方、オフアングル面上で
は、図９に示すように、ガリウム２０とインジウム２２
の位置が周期性を持たないディスオーダリング状態で結
晶が形成され、バンドギャップが大きくなる。オフアン
グルが大きくなるにつれてバンドギャップのシフト量が
大きくなるのは、ディスオーダリングの程度がオフアン
グルが大きくなるにつれて大きくなるためである。な
お、応用物理，第５９巻，第９号（１９８９年）の１３
６０頁〜１３６７頁には、このようなＧａＩｎＰの結晶
状態とバンドギャップのシフトとの関係についての論文
が掲載されている。
結晶状態に起因するものである。即ち、ＧａＩｎＰを例
えば上述のような所定の成長条件で結晶成長した場合、
（１００）面上では、図８に模式的に示すように、ガリ
ウム２０，リン２１，及びインジウム２２の各原子が規
則的に並んだ状態で結晶が形成される。この状態はオー
ダリング状態と呼ばれる。一方、オフアングル面上で
は、図９に示すように、ガリウム２０とインジウム２２
の位置が周期性を持たないディスオーダリング状態で結
晶が形成され、バンドギャップが大きくなる。オフアン
グルが大きくなるにつれてバンドギャップのシフト量が
大きくなるのは、ディスオーダリングの程度がオフアン
グルが大きくなるにつれて大きくなるためである。な
お、応用物理，第５９巻，第９号（１９８９年）の１３
６０頁〜１３６７頁には、このようなＧａＩｎＰの結晶
状態とバンドギャップのシフトとの関係についての論文
が掲載されている。
【００２３】以上のようなことから、本実施例では、Ｇ
ａＡｓ基板表面にエッチング等によって高さ５０ｎｍ程
度のストライプ状の突起７ｂを５０ｎｍ程度の間隔で複
数個形成し、かつチップの劈開面となる領域には突起７
ｂを形成せずに数１０μｍの間隔をもたせ、続いてこの
ストライプ状の突起７ｂを形成した(100) ＧａＡｓ基板
１ｂ上に、ＧａＩｎＰ量子井戸層３ｄを(100) 面ではオ
ーダリング状態となる成長条件で結晶成長してＧａＩｎ
Ｐ量子細線活性層３を形成するとともに、突起７ｂの側
面上では禁制帯幅の広いディスオーダ状態の量子井戸層
３ｅを構成する。以上のようにして、量子細線活性層３
を形成するとともに劈開端面近傍にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
クラッド層４を位置させた構造とする。従って本実施例
４においても上記各実施例と同様に、劈開端面での光学
損傷，及び酸化に起因する端面劣化が防止される。ま
た、量子細線活性層３の形成と同時に、窓構造を形成す
べき領域の確保を行うことができ、製造方法が容易であ
る。
ａＡｓ基板表面にエッチング等によって高さ５０ｎｍ程
度のストライプ状の突起７ｂを５０ｎｍ程度の間隔で複
数個形成し、かつチップの劈開面となる領域には突起７
ｂを形成せずに数１０μｍの間隔をもたせ、続いてこの
ストライプ状の突起７ｂを形成した(100) ＧａＡｓ基板
１ｂ上に、ＧａＩｎＰ量子井戸層３ｄを(100) 面ではオ
ーダリング状態となる成長条件で結晶成長してＧａＩｎ
Ｐ量子細線活性層３を形成するとともに、突起７ｂの側
面上では禁制帯幅の広いディスオーダ状態の量子井戸層
３ｅを構成する。以上のようにして、量子細線活性層３
を形成するとともに劈開端面近傍にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
クラッド層４を位置させた構造とする。従って本実施例
４においても上記各実施例と同様に、劈開端面での光学
損傷，及び酸化に起因する端面劣化が防止される。ま
た、量子細線活性層３の形成と同時に、窓構造を形成す
べき領域の確保を行うことができ、製造方法が容易であ
る。
【００２４】実施例５．次に本発明の実施例５による半
導体レーザについて説明する。図１０において、１ｃは
発光端面近傍を除く領域が(100) 面のＧａＡｓ基板、３
ｆは〔（ＧａＰ）2 （ＩｎＰ）2 〕短周期超格子構造を
含む量子井戸層である。
導体レーザについて説明する。図１０において、１ｃは
発光端面近傍を除く領域が(100) 面のＧａＡｓ基板、３
ｆは〔（ＧａＰ）2 （ＩｎＰ）2 〕短周期超格子構造を
含む量子井戸層である。
【００２５】次に製造方法について説明する。発光端面
近傍を除く領域が(100) 面のＧａＡｓ基板１ｃ表面に歪
のかかる成長条件で、〔（ＧａＰ）2 （ＩｎＰ）2 〕短
周期超格子構造を含む量子井戸層３ｆを結晶成長した場
合、例えば、Applied Physics Letters,第62巻,7号,729
ページに示されているように、周期的にストライプ状の
オーダリング成長が起こり、該領域に量子細線活性層３
が形成される。一方、端面近傍のＧａＡｓ基板１の面を
数１０μｍにわたって、前記成長条件で歪のかからない
面方位にしておくことによって、該領域にオーダリング
成長が起こらず、禁制帯幅の広い層が形成される。
近傍を除く領域が(100) 面のＧａＡｓ基板１ｃ表面に歪
のかかる成長条件で、〔（ＧａＰ）2 （ＩｎＰ）2 〕短
周期超格子構造を含む量子井戸層３ｆを結晶成長した場
合、例えば、Applied Physics Letters,第62巻,7号,729
ページに示されているように、周期的にストライプ状の
オーダリング成長が起こり、該領域に量子細線活性層３
が形成される。一方、端面近傍のＧａＡｓ基板１の面を
数１０μｍにわたって、前記成長条件で歪のかからない
面方位にしておくことによって、該領域にオーダリング
成長が起こらず、禁制帯幅の広い層が形成される。
【００２６】次に作用効果について説明する。以上のよ
うな構成とすることにより、上記各実施例と同様に、劈
開端面での光学損傷，及び酸化に起因する端面劣化が防
止される。また、本実施例ではリソグラフィーの限界で
制約されない、量子力学的な構造制御技術を用いて量子
井戸細線活性層３を形成しているため、上記各実施例に
比べてより微細な量子井戸細線活性層３を形成すること
ができ、さらに狭いスペクトル線幅のレーザ光を出力す
ることができる。また、量子細線活性層３ｃと窓構造を
形成すべき領域の確保とが同時に行われるために、製造
方法が容易となる。
うな構成とすることにより、上記各実施例と同様に、劈
開端面での光学損傷，及び酸化に起因する端面劣化が防
止される。また、本実施例ではリソグラフィーの限界で
制約されない、量子力学的な構造制御技術を用いて量子
井戸細線活性層３を形成しているため、上記各実施例に
比べてより微細な量子井戸細線活性層３を形成すること
ができ、さらに狭いスペクトル線幅のレーザ光を出力す
ることができる。また、量子細線活性層３ｃと窓構造を
形成すべき領域の確保とが同時に行われるために、製造
方法が容易となる。
【００２７】なお、上記各実施例では半導体発光装置と
して、半導体レーザ装置を例に挙げて示したが、これ以
外の半導体発光装置、例えば端面発光型発光ダイオー
ド，スーパー・ルミネッセント・ダイオード，半導体光
増幅器，半導体光変調器等々への適用も可能である。ま
た、ＧａＡｓ，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓをその材料に用いて
説明したが、他の半導体材料を用いてもよい。
して、半導体レーザ装置を例に挙げて示したが、これ以
外の半導体発光装置、例えば端面発光型発光ダイオー
ド，スーパー・ルミネッセント・ダイオード，半導体光
増幅器，半導体光変調器等々への適用も可能である。ま
た、ＧａＡｓ，Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓをその材料に用いて
説明したが、他の半導体材料を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体発
光装置によれば、素子の発光端面近傍の禁制帯幅が広く
なる構造としたので、該領域ではレーザ光の吸収が起こ
らず、素子の発光端面での酸化等による劣化が防止さ
れ、温度特性等々において高性能であり、かつ、高信頼
性度の高出力動作の可能な半導体レーザを得ることがで
きる効果がある。
光装置によれば、素子の発光端面近傍の禁制帯幅が広く
なる構造としたので、該領域ではレーザ光の吸収が起こ
らず、素子の発光端面での酸化等による劣化が防止さ
れ、温度特性等々において高性能であり、かつ、高信頼
性度の高出力動作の可能な半導体レーザを得ることがで
きる効果がある。
【００２９】また、素子の発光端面近傍を除いて量子井
戸細線層を形成することにより、活性層の形成と同時
に、発光端面近傍に形成すべき、活性層よりも禁制帯幅
の広い半導体層の形成を行うことができる、あるいは上
記活性層の形成と同時に、上記活性層よりも禁制帯幅の
広い半導体層を形成すべき領域を得ることができ、窓構
造を有する量子細線レーザを比較的簡単な工程で作製で
きる効果がある。
戸細線層を形成することにより、活性層の形成と同時
に、発光端面近傍に形成すべき、活性層よりも禁制帯幅
の広い半導体層の形成を行うことができる、あるいは上
記活性層の形成と同時に、上記活性層よりも禁制帯幅の
広い半導体層を形成すべき領域を得ることができ、窓構
造を有する量子細線レーザを比較的簡単な工程で作製で
きる効果がある。
【図１】この発明の実施例１による半導体発光装置の一
例としての半導体レーザ装置を示す斜視図及び断面図で
ある。
例としての半導体レーザ装置を示す斜視図及び断面図で
ある。
【図２】上記実施例１による半導体レーザ装置の製作工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図３】この発明の実施例２による半導体発光装置の一
例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図４】上記実施例２による半導体レーザ装置の製作工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
【図５】この発明の実施例３による半導体発光装置の一
例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図６】この発明の実施例４による半導体発光装置の一
例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図７】上記実施例４において、所定の傾斜角を有する
ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ層を成長
したときのバンドギャップエネルギーのシフト量を説明
するための図である。
ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ層を成長
したときのバンドギャップエネルギーのシフト量を説明
するための図である。
【図８】上記実施例４において、量子井戸活性層を形成
する結晶の原子配列の状態を説明するための図である。
する結晶の原子配列の状態を説明するための図である。
【図９】上記実施例４において、ディスオーダー化され
たＧａＩｎＰ量子井戸層を形成する結晶の原子配列の状
態を説明するための図である。
たＧａＩｎＰ量子井戸層を形成する結晶の原子配列の状
態を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施例５による半導体発光装置の
一例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
一例としての半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図１１】従来の半導体発光装置の一例としての半導体
レーザ装置を示す斜視図及び断面図である。
レーザ装置を示す斜視図及び断面図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １ａ ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層 ３ ＧａＡｓ量子細線活性層 ３ａ ＧａＡｓ量子井戸層 ３ｂ 混晶化された活性層 ３ｃ 活性層 ３ｄ ＧａＩｎＰ活性層 ３ｆ 活性層 ４ ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓクラッド層 ５ ｎ型電極 ６ ｐ型電極 ７ 溝 ７ａ ストライプ状のＶ形状溝 ７ｂ ストライプ状の突起 ８ 段差 ８ａ 段差 ９ レーザ光の出射を模式的に示した矢印 １０ レジスト １０ａ 金薄膜
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板上に並列に配置された複数の
量子細線層からなる活性層を備えた半導体発光装置にお
いて、 上記活性層が、素子の発光端面近傍において発光した光
を吸収しないような禁制帯幅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記載の半導体発光装置におい
て、 上記活性層の端面近傍の禁制帯幅が、上記量子細線層間
に存在する障壁の禁制帯幅と等しいことを特徴とする半
導体発光装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体発光装置におい
て、 上記活性層の量子細線層が、該活性層を構成する量子井
戸層の周期的な秩序化混晶によって構成され、 上記活性層の量子細線層間に存在する障壁が、該活性層
を構成する量子井戸層の周期的な無秩序化混晶によって
構成され、 上記活性層の上記端面近傍が、上記量子井戸層の無秩序
化混晶で構成されたことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項４】 基板全面に量子井戸層を形成する工程
と、 上記量子井戸層上に、素子の発光端面となる領域近傍を
除いてストライプ状のマスクを、それぞれが並列となる
ように形成する工程と、 上記マスクを用いてイオン注入を行い、上記量子井戸層
を構成する結晶のうち、量子細線層の間の領域，及び発
光端面近傍の領域に相当する部分の結晶を無秩序化する
工程とを含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１記載の半導体発光装置におい
て、 上記活性層の、素子の発光端面近傍の禁制帯幅が、上記
量子細線層間に存在する障壁の禁制帯幅よりも大きいこ
とを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体発光装置におい
て、 上記活性層は、素子の発光端面となる領域近傍を除いて
複数のストライプ状の量子細線層がそれぞれが並列とな
るよう配置され、かつ上記発光端面近傍では、前記活性
層よりも禁制帯幅の大きい半導体層が埋め込まれている
構成となっていることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項７】 基板上全面に量子井戸層を形成する工程
と、 上記量子井戸層上に、素子の発光端面となる領域近傍を
除いて複数のストライプ状のレジストをそれぞれが並列
となるように配置する工程と、 上記レジストをマスクとしてエッチングを行い、複数の
量子細線層を形成する工程と、 その後、基板全面に上記量子細線層よりも禁制帯幅の大
きい半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする
半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項５記載の半導体発光装置におい
て、 半導体基板上の、上記素子の発光端面近傍を除く領域に
は、ストライプ状に並列に配置された複数のＶ形状の溝
が形成され、上記発光端面近傍には前記Ｖ形状の溝より
も深い段差が設けられており、 上記基板上に量子井戸構造を含む活性層が積層され、 上記溝上方に量子細線層が形成され、上記発光素子端面
における活性層の前記基板面からの高さが前記量子細線
層の基板面からの高さと異なることを特徴とする半導体
発光装置。 - 【請求項９】 基板上の、素子の発光端面となる領域近
傍を除いて、それぞれが互いに並列となるよう複数のＶ
形状の溝を形成するとともに、上記発光端面近傍に前記
Ｖ形状の溝よりも深い段差を設ける工程と、 上記基板上に、量子井戸層をこれよりも禁制帯幅の大き
い半導体層を介して形成し、上記Ｖ形状の溝の上方に量
子細線層を形成する工程と、 その後、基板全面に上記量子細線層よりも禁制帯幅の大
きい半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする
半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項５記載の半導体発光装置におい
て、 半導体基板上の、上記素子の発光端面近傍を除く領域に
は、ストライプ状に並列に配置された複数の突起が設け
られており、 上記突起先端部上方では結晶を構成する原子が規則正し
く配列されたオーダリング状態となっており、かつ上記
突起の側面部上方では原子の配列の規則性が乱れたディ
スオーダリング状態となっていることを特徴とする半導
体発光装置。 - 【請求項１１】 基板上の、素子の発光端面となる領域
近傍を除いて、ストライプ状に並列に配置された突起を
形成する工程と、 上記基板上に、量子井戸層をこれよりも禁制帯幅の大き
い半導体層を介して形成し、上記突起先端部の上方に結
晶を構成する原子が規則正しく配列されたオーダリング
状態となっている量子細線層を形成する工程と、 その後、基板全面に上記量子細線層よりも禁制帯幅の大
きい半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする
半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項５記載の半導体発光装置におい
て、 上記半導体基板上の、上記素子の発光端面近傍を除く領
域は(100) ＧａＡｓから構成され、該基板領域上に歪が
かかる成長条件で〔（ＧａＰ）2 （ＩｎＰ）2〕短周期
超格子構造を含む活性層を形成することにより、該活性
層中に結晶を構成する原子が規則正しく配列されたオー
ダリング状態と原子の配列の規則性が乱れたディスオー
ダリング状態の領域が交互に形成されて量子細線層が形
成され、 上記半導体基板上の、上記素子の発光端面近傍の基板領
域は歪のかからない面方位となっており、該基板領域上
に成長された上記短周期超格子構造を含む活性層部分が
ディスオーダリング状態となっていることを特徴とする
半導体発光装置。 - 【請求項１３】 素子の発光端面となる領域近傍を除く
領域に(100) ＧａＡｓ面が露出し、かつ上記発光素子の
発光端面となる領域では歪みのかからないＧａＡｓ面が
露出した基板上に、〔（ＧａＰ）2 （ＩｎＰ）2 〕短周
期超格子構造を含む活性層を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22567593A JPH0786675A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22567593A JPH0786675A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786675A true JPH0786675A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16833024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22567593A Pending JPH0786675A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786675A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11168199B2 (en) * | 2016-11-28 | 2021-11-09 | Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation | Polycarbonate resin composition |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP22567593A patent/JPH0786675A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11168199B2 (en) * | 2016-11-28 | 2021-11-09 | Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation | Polycarbonate resin composition |
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