JPH09232625A - 端面発光型光半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
端面発光型光半導体素子及びその製造方法Info
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- JPH09232625A JPH09232625A JP3934896A JP3934896A JPH09232625A JP H09232625 A JPH09232625 A JP H09232625A JP 3934896 A JP3934896 A JP 3934896A JP 3934896 A JP3934896 A JP 3934896A JP H09232625 A JPH09232625 A JP H09232625A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光領域へのフィードバック光をなくし、低
温領域での発光特性の劣化を防止し得る端面発光型半導
体素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 光閉じ込めブロック層１６，１６を有す
ると共に、ストライプ状の活性層１３Ａを有する発光領
域Ａと、前記活性層１３Ａに連続し、かつ膜厚が前記発
光領域Ａの活性層１３Ａより厚くなる活性層１３Ｂを有
する光吸収領域Ｂと、厚みと組成が急激に変化する前記
発光領域Ａと光吸収領域Ｂが接する変遷領域Ｃとを具備
する。
温領域での発光特性の劣化を防止し得る端面発光型半導
体素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 光閉じ込めブロック層１６，１６を有す
ると共に、ストライプ状の活性層１３Ａを有する発光領
域Ａと、前記活性層１３Ａに連続し、かつ膜厚が前記発
光領域Ａの活性層１３Ａより厚くなる活性層１３Ｂを有
する光吸収領域Ｂと、厚みと組成が急激に変化する前記
発光領域Ａと光吸収領域Ｂが接する変遷領域Ｃとを具備
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信及
び光ファイバセンサなどに用いられる端面発光型半導体
光素子及びその製造方法に関するものである。
び光ファイバセンサなどに用いられる端面発光型半導体
光素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、端面放射型発光ダイオードの素子
端面での多重反射を防止するために、光吸収領域が設け
られてきた。素子端面での多重反射に起因する光のフィ
ードバックは、誘導放出あるいはレーザ発振を引き起こ
す原因となるからである。素子の光出射端面から位相の
不均一な自然放出のみを取り出すためには、素子端面で
の多重反射を防止し、光のフィードバック抑制をしなけ
ればならない。
端面での多重反射を防止するために、光吸収領域が設け
られてきた。素子端面での多重反射に起因する光のフィ
ードバックは、誘導放出あるいはレーザ発振を引き起こ
す原因となるからである。素子の光出射端面から位相の
不均一な自然放出のみを取り出すためには、素子端面で
の多重反射を防止し、光のフィードバック抑制をしなけ
ればならない。
【０００３】このような、端面放射型発光ダイオード
は、Ｊｏｕｒｎａｌ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｎｏ
ｌｏｇｙ Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ，１１，第１６５０頁〜
１６５５頁に開示されるものがあった。図８はかかる従
来の端面放射型発光ダイオードの構成図であり、その発
光ダイオードの正面の中央から２つに切断した斜視図で
ある。
は、Ｊｏｕｒｎａｌ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｎｏ
ｌｏｇｙ Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ，１１，第１６５０頁〜
１６５５頁に開示されるものがあった。図８はかかる従
来の端面放射型発光ダイオードの構成図であり、その発
光ダイオードの正面の中央から２つに切断した斜視図で
ある。
【０００４】この図に示すように、端面放射型発光ダイ
オードの場合、発光領域ＡとＩｎＰブロック層６で分離
した光吸収領域Ｂを有している。発光領域Ａで発光した
光のうち光吸収領域Ｂの方向へ進行する光は、ＩｎＰブ
ロック層６を伝搬後、光吸収領域Ｂに結合する。光吸収
領域Ｂの組成の実効的なバンドギャップは、発光領域Ａ
のそれより小さいため、光吸収領域Ｂに結合した光は光
吸収効果により減衰する。
オードの場合、発光領域ＡとＩｎＰブロック層６で分離
した光吸収領域Ｂを有している。発光領域Ａで発光した
光のうち光吸収領域Ｂの方向へ進行する光は、ＩｎＰブ
ロック層６を伝搬後、光吸収領域Ｂに結合する。光吸収
領域Ｂの組成の実効的なバンドギャップは、発光領域Ａ
のそれより小さいため、光吸収領域Ｂに結合した光は光
吸収効果により減衰する。
【０００５】そのために、素子の後端面に到達する光は
無くなり、発光領域にフィードバックされる光が防止さ
れる。なお、図８において、１はｐ−ＩｎＰ基板、２は
ｎ−ＩｎＰブロック層、３はｐ−ＩｎＰブロック層、４
はｐ−ＩｎＰクラッド層、５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ活性
層、７はｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、８はｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光吸収層、９はＳｉＯ2 膜である。
無くなり、発光領域にフィードバックされる光が防止さ
れる。なお、図８において、１はｐ−ＩｎＰ基板、２は
ｎ−ＩｎＰブロック層、３はｐ−ＩｎＰブロック層、４
はｐ−ＩｎＰクラッド層、５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ活性
層、７はｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、８はｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光吸収層、９はＳｉＯ2 膜である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た端面放射型発光ダイオードの場合、光吸収領域Ｂが発
光領域ＡとＩｎＰ層６により分離した構造を採用してい
るため、ＩｎＰ層６との屈折率差により、ある角度拡が
って光が伝搬し、光吸収領域Ｂに結合することができな
い光が存在する。
た端面放射型発光ダイオードの場合、光吸収領域Ｂが発
光領域ＡとＩｎＰ層６により分離した構造を採用してい
るため、ＩｎＰ層６との屈折率差により、ある角度拡が
って光が伝搬し、光吸収領域Ｂに結合することができな
い光が存在する。
【０００７】このような光は、素子後方端面で反射し、
再び発光領域にフィードバックすることになる。このよ
うな微量なフィードバック光は低温領域での発光ダイオ
ード特性を劣化させるという問題があった。本発明は、
上記問題点を除去し、発光領域へのフィードバック光を
なくし、低温領域での発光特性の劣化を防止し得る端面
発光型半導体素子及びその製造方法を提供することを目
的とする。
再び発光領域にフィードバックすることになる。このよ
うな微量なフィードバック光は低温領域での発光ダイオ
ード特性を劣化させるという問題があった。本発明は、
上記問題点を除去し、発光領域へのフィードバック光を
なくし、低温領域での発光特性の劣化を防止し得る端面
発光型半導体素子及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）端面発光型光半導体素子において、光閉じ込め機
構を有すると共に、ストライプ状の活性層を有する発光
領域と、前記活性層に連続し、かつ膜厚が前記発光領域
の活性層より厚くなる活性層を有する光吸収領域と、厚
みと組成が急激に変化する前記発光領域と光吸収領域が
接する変遷領域とを設けるようにしたものである。
成するために、 （１）端面発光型光半導体素子において、光閉じ込め機
構を有すると共に、ストライプ状の活性層を有する発光
領域と、前記活性層に連続し、かつ膜厚が前記発光領域
の活性層より厚くなる活性層を有する光吸収領域と、厚
みと組成が急激に変化する前記発光領域と光吸収領域が
接する変遷領域とを設けるようにしたものである。
【０００９】（２）端面発光型光半導体素子の製造方法
において、化合物半導体基板上の長手方向の光吸収領域
とすべき両側に所定間隔を設けて選択成長のためのマス
クパターンを形成する工程と、前記化合物半導体基板上
に第１のクラッド層を成長する工程と、前記第１のクラ
ッド層上に量子井戸層を成長させる工程と、前記量子井
戸層上に第２のクラッド層を成長させる工程と、前記マ
スクパターンを除去し、長手方向の中央部にストライプ
状のマスクパターンを形成し、このストライプ状のマス
クパターン以外の領域を前記化合物半導体基板が露出す
るまでエッチングする工程と、前記エッチングされた領
域に光閉じ込め層を形成する工程と、前記ストライプ状
のマスクパターンを除去した後に、コンタクト層を成長
させる工程と、前記コンタクト層に接続される第１の電
極と、前記化合物半導体基板の下面に形成される第２の
電極とを形成する工程とを施すようにしたものである。
において、化合物半導体基板上の長手方向の光吸収領域
とすべき両側に所定間隔を設けて選択成長のためのマス
クパターンを形成する工程と、前記化合物半導体基板上
に第１のクラッド層を成長する工程と、前記第１のクラ
ッド層上に量子井戸層を成長させる工程と、前記量子井
戸層上に第２のクラッド層を成長させる工程と、前記マ
スクパターンを除去し、長手方向の中央部にストライプ
状のマスクパターンを形成し、このストライプ状のマス
クパターン以外の領域を前記化合物半導体基板が露出す
るまでエッチングする工程と、前記エッチングされた領
域に光閉じ込め層を形成する工程と、前記ストライプ状
のマスクパターンを除去した後に、コンタクト層を成長
させる工程と、前記コンタクト層に接続される第１の電
極と、前記化合物半導体基板の下面に形成される第２の
電極とを形成する工程とを施すようにしたものである。
【００１０】（３）上記（２）記載の端面発光型光半導
体素子の製造方法において、前記化合物半導体基板は第
１導電型のＩｎＰ基板であり、前記第１のクラッド層は
第１導電型のＩｎＰ層、前記第２のクラッド層は第２導
電型のＩｎＰ層、前記光閉じ込め層は第２導電型のＩｎ
Ｐブロック層と第１導電型のＩｎＰブロック層、前記コ
ンタクト層は第２導電型のＩｎＧａＡｓ層からなる。
体素子の製造方法において、前記化合物半導体基板は第
１導電型のＩｎＰ基板であり、前記第１のクラッド層は
第１導電型のＩｎＰ層、前記第２のクラッド層は第２導
電型のＩｎＰ層、前記光閉じ込め層は第２導電型のＩｎ
Ｐブロック層と第１導電型のＩｎＰブロック層、前記コ
ンタクト層は第２導電型のＩｎＧａＡｓ層からなる。
【００１１】（４）上記（２）又は（３）記載の端面発
光型光半導体素子の製造方法において、前記第１の電極
を前記光吸収領域を除いた領域に選択的に形成するよう
にしたものである。このように、マスクパターンした基
板上に選択的に結晶を成長する選択成長法を利用して、
同一基板上でバンドギャップ組成を制御し、このような
選択成長領域を光吸収領域として端面発光型光半導体素
子内部に設けるようにした。
光型光半導体素子の製造方法において、前記第１の電極
を前記光吸収領域を除いた領域に選択的に形成するよう
にしたものである。このように、マスクパターンした基
板上に選択的に結晶を成長する選択成長法を利用して、
同一基板上でバンドギャップ組成を制御し、このような
選択成長領域を光吸収領域として端面発光型光半導体素
子内部に設けるようにした。
【００１２】ここで、選択成長とは、ＳｉＯ2 等の誘電
体膜をマスクパターンした基板上に結晶成長することに
より、マスク上の成長しない領域と成長領域とを形成す
る方法である。このとき、マスクストライプの幅および
成長領域ストライプの幅を変えることにより、成長領域
の成長速度およびバンドギャップ組成を制御しようとい
うものである。
体膜をマスクパターンした基板上に結晶成長することに
より、マスク上の成長しない領域と成長領域とを形成す
る方法である。このとき、マスクストライプの幅および
成長領域ストライプの幅を変えることにより、成長領域
の成長速度およびバンドギャップ組成を制御しようとい
うものである。
【００１３】このような選択成長は、成長材料元素の気
相中の拡散長および表面マイグレーション長の差に起因
している。したがって、効果的な光吸収が実現でき、広
い温度で動作する発光ダイオード特性を実現できる。更
に、１回の選択成長で発光領域と光吸収領域が同時に形
成できるため、端面発光型光半導体素子製造工程の簡素
化を図ることができる。
相中の拡散長および表面マイグレーション長の差に起因
している。したがって、効果的な光吸収が実現でき、広
い温度で動作する発光ダイオード特性を実現できる。更
に、１回の選択成長で発光領域と光吸収領域が同時に形
成できるため、端面発光型光半導体素子製造工程の簡素
化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例
を示す選択成長を応用した端面放射型発光ダイオードの
斜視図、図２はその端面放射型発光ダイオードの正面
図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４はその端面放射
型発光ダイオードの製造工程断面図である。
て図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例
を示す選択成長を応用した端面放射型発光ダイオードの
斜視図、図２はその端面放射型発光ダイオードの正面
図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４はその端面放射
型発光ダイオードの製造工程断面図である。
【００１５】これらの図において、１１はｎ−ＩｎＰ基
板、１２はｎ−ＩｎＰクラッド層、１３はＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層、１４はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、１５はｐ−ＩｎＰブロック層、１６はｎ−
ＩｎＰブロック層、１７はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、１８はｐ側電極（オーミック及びボンディング電
極、１９はｎ側電極である。
板、１２はｎ−ＩｎＰクラッド層、１３はＩｎＧａＡｓ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層、１４はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、１５はｐ−ＩｎＰブロック層、１６はｎ−
ＩｎＰブロック層、１７はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、１８はｐ側電極（オーミック及びボンディング電
極、１９はｎ側電極である。
【００１６】その端面放射型発光ダイオードの構造は、
図１〜図３に示すように、ブロック層により光が閉じ込
められ、ストライプ状の活性層１３Ａを有する発光領域
Ａと、前記活性層１３Ａに連続し、かつ膜厚が前記発光
領域Ａの活性層１３Ａより厚くなる活性層１３Ｂを有す
る光吸収領域Ｂと、厚みと組成が急激に変化する前記発
光領域と光吸収領域が接する変遷領域Ｃとを有する。
図１〜図３に示すように、ブロック層により光が閉じ込
められ、ストライプ状の活性層１３Ａを有する発光領域
Ａと、前記活性層１３Ａに連続し、かつ膜厚が前記発光
領域Ａの活性層１３Ａより厚くなる活性層１３Ｂを有す
る光吸収領域Ｂと、厚みと組成が急激に変化する前記発
光領域と光吸収領域が接する変遷領域Ｃとを有する。
【００１７】すなわち、発光領域Ａは、選択成長した光
吸収領域Ｂと同一ストライプ上に形成されており、発光
領域Ａと光吸収領域Ｂの接する変遷領域Ｃで厚みと組成
が急激に変化している。光吸収領域Ｂでは、選択成長の
効果により、成長層は厚く、バンドギャップエネルギー
は小さい。ここで、実際に発光領域Ａは、バンドギャッ
プ波長１．３８μｍの井戸層７ｎｍおよびバンドギャッ
プ波長１．１０μｍの障壁層１０ｎｍからなる７対のＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層１３を適
用した。
吸収領域Ｂと同一ストライプ上に形成されており、発光
領域Ａと光吸収領域Ｂの接する変遷領域Ｃで厚みと組成
が急激に変化している。光吸収領域Ｂでは、選択成長の
効果により、成長層は厚く、バンドギャップエネルギー
は小さい。ここで、実際に発光領域Ａは、バンドギャッ
プ波長１．３８μｍの井戸層７ｎｍおよびバンドギャッ
プ波長１．１０μｍの障壁層１０ｎｍからなる７対のＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層１３を適
用した。
【００１８】次に、発光領域Ａにのみ駆動電流を制限す
るため、ｐ側電極（オーミックびボンディング電極）１
８を発光領域Ａのみに選択的に形成する。ｐ側電極１８
の長さが発光領域Ａの長さより短いのは、電流の拡がり
により光吸収領域Ｂに注入される電流を防止するためで
ある。また、発光領域Ａと光吸収領域Ｂを電気的に分離
するため、ｐ側電極１８の下にあるｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層１７を部分的に除去した（図示なし）。
るため、ｐ側電極（オーミックびボンディング電極）１
８を発光領域Ａのみに選択的に形成する。ｐ側電極１８
の長さが発光領域Ａの長さより短いのは、電流の拡がり
により光吸収領域Ｂに注入される電流を防止するためで
ある。また、発光領域Ａと光吸収領域Ｂを電気的に分離
するため、ｐ側電極１８の下にあるｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層１７を部分的に除去した（図示なし）。
【００１９】光吸収領域Ｂの長さは、選択領域の構造に
密接に関係するため、その構造毎に最適化が必要であ
る。さらに、光ファイバとの高効率結合を実現するた
め、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層１３
を、ｐ−ＩｎＰブロック層１５およびｎ−ＩｎＰブロッ
ク層１６で埋め込んだ構造を適用した。なお、ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層１３の幅は、シ
ングルモードファイバのコア径より小さい数μｍ程度で
ある。
密接に関係するため、その構造毎に最適化が必要であ
る。さらに、光ファイバとの高効率結合を実現するた
め、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層１３
を、ｐ−ＩｎＰブロック層１５およびｎ−ＩｎＰブロッ
ク層１６で埋め込んだ構造を適用した。なお、ＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層１３の幅は、シ
ングルモードファイバのコア径より小さい数μｍ程度で
ある。
【００２０】以下、その端面放射型発光ダイオードの製
造工程について図４乃至図６を参照しながら説明する。 （１）まず、図４（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１１上に、選択成長を行わせるために、光吸収領域Ｂの
長手方向の両側にＳｉＯ2 などの誘電体膜からなるスト
ライプ幅Ｌ2 のマスクパターン２１，２１を形成する。
よって、これらのマスクパターン２１，２１間に間隔Ｌ
1 が形成される。
造工程について図４乃至図６を参照しながら説明する。 （１）まず、図４（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１１上に、選択成長を行わせるために、光吸収領域Ｂの
長手方向の両側にＳｉＯ2 などの誘電体膜からなるスト
ライプ幅Ｌ2 のマスクパターン２１，２１を形成する。
よって、これらのマスクパターン２１，２１間に間隔Ｌ
1 が形成される。
【００２１】（２）次に、図４（ｂ）に示すように、ｎ
−ＩｎＰ基板１１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層１２を成
長する。ここで、結晶材料としては、例えば、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）、
ドーパントとしてジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いる。 （３）次に、図４（ｃ）に示すように、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１２上にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸層１３を成長させる。ここで、結晶材料として
は、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）、フォスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。
−ＩｎＰ基板１１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層１２を成
長する。ここで、結晶材料としては、例えば、トリメチ
ルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）、
ドーパントとしてジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いる。 （３）次に、図４（ｃ）に示すように、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１２上にＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸層１３を成長させる。ここで、結晶材料として
は、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧａ）、フォスフィン（Ｐ
Ｈ3 ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。
【００２２】（４）次に、図４（ｄ）に示すように、量
子井戸層１３上にｐ−ＩｎＰクラッド層１４を成長させ
る。ここで、結晶材料としては、例えば、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）、ドー
パントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。上記
（２）〜（４）はこの順番に一度に結晶成長させる。
子井戸層１３上にｐ−ＩｎＰクラッド層１４を成長させ
る。ここで、結晶材料としては、例えば、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）、ドー
パントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。上記
（２）〜（４）はこの順番に一度に結晶成長させる。
【００２３】（５）次に、図５（ａ）に示すように、上
記（１）で形成したマスクパターン２１を除去し、新た
にＳｉＯ2 などの誘電体膜からなるストライプ状のマス
クパターン２２を長手方向に形成する。ここで、ストラ
イプ幅Ｌ3 は数μｍ程度である。そこで、マスクパター
ン２２以外の領域をエッチングする。 （６）次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ−ＩｎＰブロ
ック層１５を成長させる。ここで、材料としては、例え
ば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン
（ＰＨ3 ）、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
記（１）で形成したマスクパターン２１を除去し、新た
にＳｉＯ2 などの誘電体膜からなるストライプ状のマス
クパターン２２を長手方向に形成する。ここで、ストラ
イプ幅Ｌ3 は数μｍ程度である。そこで、マスクパター
ン２２以外の領域をエッチングする。 （６）次に、図５（ｂ）に示すように、ｐ−ＩｎＰブロ
ック層１５を成長させる。ここで、材料としては、例え
ば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン
（ＰＨ3 ）、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を用いる。
【００２４】（７）次に、図５（ｃ）に示すように、ｎ
−ＩｎＰブロック層１６を成長させる。ここで、材料と
しては、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、
フォスフィン（ＰＨ3 ）、ドーパントとしてジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いる。 （８）次いで、図５（ｄ）に示すように、ストライプ状
のマスクパターンＳｉＯ2 膜２２を除去した後に、ｐ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を成長させる。ここで、
材料としては、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、アルシン（Ａ
ｓＨ3 ）、ドーパントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）
を用いる。
−ＩｎＰブロック層１６を成長させる。ここで、材料と
しては、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、
フォスフィン（ＰＨ3 ）、ドーパントとしてジシラン
（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を用いる。 （８）次いで、図５（ｄ）に示すように、ストライプ状
のマスクパターンＳｉＯ2 膜２２を除去した後に、ｐ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を成長させる。ここで、
材料としては、例えば、トリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、アルシン（Ａ
ｓＨ3 ）、ドーパントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）
を用いる。
【００２５】（９）次に、図６（ａ）及び図１に示すよ
うに、発光領域Ａにｐ側電極１８を付ける。ここで、発
光領域Ａにのみ駆動電流を制限するため、ｐ側電極（オ
ーミックびボンディング電極）１８を発光領域Ａのみに
選択的に形成する。 （１０）最後に、図６（ｂ）及び図１に示すように、ｎ
−ＩｎＰ基板１１の下面にｎ側電極１９を付ける。
うに、発光領域Ａにｐ側電極１８を付ける。ここで、発
光領域Ａにのみ駆動電流を制限するため、ｐ側電極（オ
ーミックびボンディング電極）１８を発光領域Ａのみに
選択的に形成する。 （１０）最後に、図６（ｂ）及び図１に示すように、ｎ
−ＩｎＰ基板１１の下面にｎ側電極１９を付ける。
【００２６】このようにして、図１〜図３に示すような
端面放射型発光ダイオードを得ることができる。以下、
本発明の特徴をなす選択成長工程について詳細に説明す
る。図７はマスクパターンを施した基板上に選択成長し
た一例を示す特性図である。図７において、横軸に上記
工程（１）において示したように、マスクパターン（Ｓ
ｉＯ2 ）のストライプ幅Ｌ2 を、縦軸にフォトルミネッ
センスピーク波長（ｎｍ）を示している。
端面放射型発光ダイオードを得ることができる。以下、
本発明の特徴をなす選択成長工程について詳細に説明す
る。図７はマスクパターンを施した基板上に選択成長し
た一例を示す特性図である。図７において、横軸に上記
工程（１）において示したように、マスクパターン（Ｓ
ｉＯ2 ）のストライプ幅Ｌ2 を、縦軸にフォトルミネッ
センスピーク波長（ｎｍ）を示している。
【００２７】すなわち、マスクパターンした基板上に
は、バンドギャップ波長１．３８μｍの井戸層７ｎｍお
よびバンドギャップ波長１．１０μｍの障壁層１０ｎｍ
からなる多重量子井戸を７対、有機金属気相成長法によ
り成長した。成長領域の幅２０μｍであり、また、結晶
材料として、トリメチルインジウム、トリエチルガリウ
ム、アルシンおよびフォスフィンを用いた。成長温度は
６２０℃、Ｖ／III 比は１６８であった。マスクのない
領域のフォトルミネッセンスのピーク波長は１２８０ｎ
ｍ、マスクパターン幅８０μｍのときのフォトルミネッ
センスのピーク波長は１３１０ｎｍであった。このよう
な選択成長領域と選択成長のない領域を隣接させること
により、急激にバンドギャップ組成が変化する領域を１
回の成長で形成できる。
は、バンドギャップ波長１．３８μｍの井戸層７ｎｍお
よびバンドギャップ波長１．１０μｍの障壁層１０ｎｍ
からなる多重量子井戸を７対、有機金属気相成長法によ
り成長した。成長領域の幅２０μｍであり、また、結晶
材料として、トリメチルインジウム、トリエチルガリウ
ム、アルシンおよびフォスフィンを用いた。成長温度は
６２０℃、Ｖ／III 比は１６８であった。マスクのない
領域のフォトルミネッセンスのピーク波長は１２８０ｎ
ｍ、マスクパターン幅８０μｍのときのフォトルミネッ
センスのピーク波長は１３１０ｎｍであった。このよう
な選択成長領域と選択成長のない領域を隣接させること
により、急激にバンドギャップ組成が変化する領域を１
回の成長で形成できる。
【００２８】このように、選択成長しない領域を端面放
射型発光ダイオードの発光領域Ａに、選択成長領域を光
吸収領域Ｂに応用すれば、光吸収領域Ｂのバンドギャッ
プエネルギーを発光領域のそれより小さく制御すること
ができる。上記のように構成したので、端面放射型発光
ダイオードに電流を注入すると、発光領域Ａで光が放射
される。この光のうち素子後方向に進行する光は光吸収
領域Ｂを伝搬する。この構造の場合、同一ストライプに
発光領域Ａと光吸収領域Ｂを形成しているため、発光領
域Ａで発光した後方向に進む光は、ヘテロ界面等の屈折
率差に伴う反射及び回折はなくなり、光吸収領域Ｂに全
て結合することができる。
射型発光ダイオードの発光領域Ａに、選択成長領域を光
吸収領域Ｂに応用すれば、光吸収領域Ｂのバンドギャッ
プエネルギーを発光領域のそれより小さく制御すること
ができる。上記のように構成したので、端面放射型発光
ダイオードに電流を注入すると、発光領域Ａで光が放射
される。この光のうち素子後方向に進行する光は光吸収
領域Ｂを伝搬する。この構造の場合、同一ストライプに
発光領域Ａと光吸収領域Ｂを形成しているため、発光領
域Ａで発光した後方向に進む光は、ヘテロ界面等の屈折
率差に伴う反射及び回折はなくなり、光吸収領域Ｂに全
て結合することができる。
【００２９】このとき、発光領域Ａと光吸収領域Ｂ間の
変遷領域Ｃでバンドギャップ組成が急激に（長波長側
に）変化する領域では、進行しようとする光は吸収によ
り衰退する。更に、光吸収領域Ｂの組成は、発光波長に
対しバンドギャップエネルギーが小さいため、光吸収領
域Ｂの長さを十分にすることで、後方端面での多重反射
を完全に防止することができる。
変遷領域Ｃでバンドギャップ組成が急激に（長波長側
に）変化する領域では、進行しようとする光は吸収によ
り衰退する。更に、光吸収領域Ｂの組成は、発光波長に
対しバンドギャップエネルギーが小さいため、光吸収領
域Ｂの長さを十分にすることで、後方端面での多重反射
を完全に防止することができる。
【００３０】なお、上記実施例では、端面放射型発光ダ
イオードの光吸収領域に選択成長を応用した例を説明し
たが、素子端面の反射率を制御する領域と考えれば、半
導体レーザ等の半導体光素子の端面反射率制御、特に反
射率を低減する場合に適用可能である。また、上記実施
例では埋め込みヘテロストライプ（ＢＨ）構造にしてい
るが、これに限定されるものではなく、リッジ導波路構
造（ＲＷＧ；Ｒｉｄｇｅ Ｗａｖｅ Ｇｕｉｄｅ Ｓｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ）、二重チャネルプレーナー埋め込みヘ
テロストライプ（ＤＣ−ＰＢＨ）、埋め込みクレッセン
トトライプ（ＢＣ）、マストランスポート埋込みテロス
トライプ（ＭＴＢＨ）などの各種の光半導体素子に適用
できることは言うまでもない。
イオードの光吸収領域に選択成長を応用した例を説明し
たが、素子端面の反射率を制御する領域と考えれば、半
導体レーザ等の半導体光素子の端面反射率制御、特に反
射率を低減する場合に適用可能である。また、上記実施
例では埋め込みヘテロストライプ（ＢＨ）構造にしてい
るが、これに限定されるものではなく、リッジ導波路構
造（ＲＷＧ；Ｒｉｄｇｅ Ｗａｖｅ Ｇｕｉｄｅ Ｓｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ）、二重チャネルプレーナー埋め込みヘ
テロストライプ（ＤＣ−ＰＢＨ）、埋め込みクレッセン
トトライプ（ＢＣ）、マストランスポート埋込みテロス
トライプ（ＭＴＢＨ）などの各種の光半導体素子に適用
できることは言うまでもない。
【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、選択成長によりバンドギャップ組成を制御した
光吸収領域を端面発光型光半導体素子内部に設けること
により、効果的な光吸収が実現できる。このような効果
的な光吸収構造を採用することにより、広い温度で動作
する発光ダイオード特性を実現できる。
よれば、選択成長によりバンドギャップ組成を制御した
光吸収領域を端面発光型光半導体素子内部に設けること
により、効果的な光吸収が実現できる。このような効果
的な光吸収構造を採用することにより、広い温度で動作
する発光ダイオード特性を実現できる。
【００３３】更に、１回の選択成長で発光領域と光吸収
領域が同時に形成できるため、端面発光型光半導体素子
製造工程の簡素化を図ることができる。
領域が同時に形成できるため、端面発光型光半導体素子
製造工程の簡素化を図ることができる。
【図１】本発明の実施例を示す選択成長を応用した端面
放射型発光ダイオードの斜視図である。
放射型発光ダイオードの斜視図である。
【図２】本発明の実施例を示す選択成長を応用した端面
放射型発光ダイオードの正面図である。
放射型発光ダイオードの正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の実施例を示す選択成長を応用した端面
放射型発光ダイオードの製造工程断面図（その１）であ
る。
放射型発光ダイオードの製造工程断面図（その１）であ
る。
【図５】本発明の実施例を示す選択成長を応用した端面
放射型発光ダイオードの製造工程断面図（その２）であ
る。
放射型発光ダイオードの製造工程断面図（その２）であ
る。
【図６】本発明の実施例を示す選択成長を応用した端面
放射型発光ダイオードの製造工程断面図（その３）であ
る。
放射型発光ダイオードの製造工程断面図（その３）であ
る。
【図７】本発明の実施例を示す選択成長工程におけるマ
スクストライプ幅対フォトルミネッセンスピーク波長
（ｎｍ）特性図である。
スクストライプ幅対フォトルミネッセンスピーク波長
（ｎｍ）特性図である。
【図８】従来の端面放射型発光ダイオードの構成図であ
る。
る。
１１ ｎ−ＩｎＰ基板 １２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １３ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層（活性層） １３Ａ 発光領域の活性層 １３Ｂ 光吸収領域の活性層 １４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １５ ｐ−ＩｎＰブロック層 １６ ｎ−ＩｎＰブロック層 １７ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １８ ｐ側電極（オーミック及びボンディング電極） １９ ｎ側電極 ２１，２２ マスクパターン（ＳｉＯ2 膜などの誘電
体膜） Ａ 発光領域 Ｂ 光吸収領域 Ｃ 変遷領域
層（活性層） １３Ａ 発光領域の活性層 １３Ｂ 光吸収領域の活性層 １４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １５ ｐ−ＩｎＰブロック層 １６ ｎ−ＩｎＰブロック層 １７ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １８ ｐ側電極（オーミック及びボンディング電極） １９ ｎ側電極 ２１，２２ マスクパターン（ＳｉＯ2 膜などの誘電
体膜） Ａ 発光領域 Ｂ 光吸収領域 Ｃ 変遷領域
Claims (4)
- 【請求項１】（ａ）光閉じ込め機構を有すると共に、ス
トライプ状の活性層を有する発光領域と、（ｂ）前記活
性層に連続し、かつ膜厚が前記発光領域の活性層より厚
くなる活性層を有する光吸収領域と、（ｃ）厚みと組成
が急激に変化する前記発光領域と光吸収領域が接する変
遷領域とを具備することを特徴とする端面発光型光半導
体素子。 - 【請求項２】（ａ）化合物半導体基板上の長手方向の光
吸収領域とすべき両側に所定間隔を設けてマスクパター
ンを形成する工程と、（ｂ）前記化合物半導体基板上に
第１のクラッド層を成長する工程と、（ｃ）前記第１の
クラッド層上に量子井戸層を成長させる工程と、（ｄ）
前記量子井戸層上に第２のクラッド層を成長させる工程
と、（ｅ）前記マスクパターンを除去し、長手方向の中
央部にストライプ状のマスクパターンを形成し、該スト
ライプ状のマスクパターン以外の領域を前記化合物半導
体基板が露出するまでエッチングする工程と、（ｆ）前
記エッチングされた領域に光閉じ込め層を形成する工程
と、（ｇ）前記ストライプ状のマスクパターンを除去し
た後に、コンタクト層を成長させる工程と、（ｈ）前記
コンタクト層に接続される第１の電極と、前記化合物半
導体基板の下面に形成される第２の電極とを形成する工
程とを施すことを特徴とする端面発光型光半導体素子の
製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の端面発光型光半導体素子
の製造方法において、前記化合物半導体基板は第１導電
型のＩｎＰ基板であり、第１のクラッド層は第１導電型
のＩｎＰ層、第２のクラッド層は第２導電型のＩｎＰ
層、前記光閉じ込め層は第２導電型のＩｎＰブロック層
と第１導電型のＩｎＰブロック層、前記コンタクト層は
第２導電型のＩｎＧａＡｓ層からなることを特徴とする
端面発光型光半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載の端面発光型光半導
体素子の製造方法において、前記第１の電極を前記光吸
収領域を除いた領域に選択的に形成することを特徴とす
る端面発光型光半導体素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3934896A JPH09232625A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 端面発光型光半導体素子及びその製造方法 |
| KR1019970004955A KR970063768A (ko) | 1996-02-27 | 1997-02-19 | 단부면 발광형 광반도체 소자 및 그 제조방법 |
| US08/805,716 US5889294A (en) | 1996-02-27 | 1997-02-25 | Edge emitting LED having a selective-area growth optical absorption region |
| DE1997612563 DE69712563T2 (de) | 1996-02-27 | 1997-02-27 | Seitlich emittierende Leuchtdiode und Verfahren zu deren Herstellung |
| EP19970103183 EP0793280B1 (en) | 1996-02-27 | 1997-02-27 | An edge emitting LED and method of forming the same |
| US09/003,694 US6013539A (en) | 1996-02-27 | 1998-01-07 | Edge emitting led and method of forming the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3934896A JPH09232625A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 端面発光型光半導体素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232625A true JPH09232625A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12550583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3934896A Pending JPH09232625A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 端面発光型光半導体素子及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5889294A (ja) |
| EP (1) | EP0793280B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09232625A (ja) |
| KR (1) | KR970063768A (ja) |
| DE (1) | DE69712563T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100884353B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2009-02-18 | 한국전자통신연구원 | 고휘도 다이오드 및 그 제조 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2967737B2 (ja) | 1996-12-05 | 1999-10-25 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置とその製造方法 |
| JPH11121860A (ja) * | 1997-10-20 | 1999-04-30 | Oki Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体発光素子およびその形成方法 |
| US6528337B1 (en) * | 1999-04-08 | 2003-03-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Process of producing semiconductor layer structure |
| US6944197B2 (en) * | 2001-06-26 | 2005-09-13 | University Of Maryland, Baltimore County | Low crosstalk optical gain medium and method for forming same |
| US6807214B2 (en) * | 2002-08-01 | 2004-10-19 | Agilent Technologies, Inc. | Integrated laser and electro-absorption modulator with improved extinction |
| CN100367586C (zh) * | 2003-05-23 | 2008-02-06 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 铝镓铟砷多量子阱超辐射发光二极管 |
| CN100384038C (zh) * | 2004-09-16 | 2008-04-23 | 中国科学院半导体研究所 | 选择区域外延生长叠层电吸收调制激光器结构的制作方法 |
| US20060222264A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-05 | Siemens Ag | Method for vertically orienting a face shown in a picture |
| CN1296760C (zh) * | 2005-05-20 | 2007-01-24 | 深圳市中电淼浩固体光源有限公司 | 一种使用匀光器的led光源 |
| CN101843170B (zh) * | 2007-11-01 | 2014-01-22 | Nxp股份有限公司 | Led封装和用于制造这种led封装的方法 |
| GB2580956B (en) * | 2019-01-31 | 2023-01-25 | Exalos Ag | Amplified Spontaneous Emission Semiconductor Source |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0277174A (ja) * | 1988-06-10 | 1990-03-16 | Toshiba Corp | 端面放射型発光ダイオード |
| DE69331979T2 (de) * | 1992-02-28 | 2003-01-23 | Hitachi Ltd | Optische integrierte Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung und Verwendung in einem Lichtempfänger |
| JPH0669538A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-03-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 端面放射型発光ダイオード |
| JP2937751B2 (ja) * | 1994-04-28 | 1999-08-23 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP3934896A patent/JPH09232625A/ja active Pending
-
1997
- 1997-02-19 KR KR1019970004955A patent/KR970063768A/ko active IP Right Grant
- 1997-02-25 US US08/805,716 patent/US5889294A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-02-27 DE DE1997612563 patent/DE69712563T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-02-27 EP EP19970103183 patent/EP0793280B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-01-07 US US09/003,694 patent/US6013539A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100884353B1 (ko) * | 2007-09-18 | 2009-02-18 | 한국전자통신연구원 | 고휘도 다이오드 및 그 제조 방법 |
| US7745836B2 (en) | 2007-09-18 | 2010-06-29 | Electronics And Telecommunications Research Institute | High-power, broad-band, superluminescent diode and method of fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69712563T2 (de) | 2002-12-19 |
| KR970063768A (ko) | 1997-09-12 |
| US6013539A (en) | 2000-01-11 |
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