JPS58154287A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS58154287A
JPS58154287A JP57037624A JP3762482A JPS58154287A JP S58154287 A JPS58154287 A JP S58154287A JP 57037624 A JP57037624 A JP 57037624A JP 3762482 A JP3762482 A JP 3762482A JP S58154287 A JPS58154287 A JP S58154287A
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groove
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Hiroshi Ishikawa
浩 石川
Hajime Imai
元 今井
Nobuyuki Takagi
高木 信行
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2237Buried stripe structure with a non-planar active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  発明の技術分野 本発明は半導体発光装置に係り、特に光導波路を内蔵す
る半導体レーザのような半導体発光装置の構造に関する
(bl  技術り背景 近年半導体基板に溝を形成L7、その溝内に活性層を埋
め込み且つ溝の周囲を屈折率が像いクラッド層で囲み先
導波路を形成した構造の半導体レーザが多く用いられる
。中でもInP半―体鳩に形成した7字形成るいはU字
形の溝内に1ンジウム拳カリウム・ひ素・りん(InG
aAsP)からなる活性層を埋め込んだ工れG畠AsP
/InPレーザは、極めて低い閾値電流密度(J t)
を有する優nたレーザ素子でを・る。本発明は主として
上距゛のような半導体゛/−ザ累子に関するものである
(C)  従来技術と間粗点 活性層が溝内に埋め込まれたInGaAsP−InPレ
ーザ素子は、上記のような優れた特性を肩する反面、従
来はこれを製造する段階に於て、特定の基板に形成され
た素子に、温良特性の悪いものや光出力に飽和状態を示
すものがあられれ、製造歩留まりが低下するという問題
があった。
第1図はS幅4.7Cμm)程度のInGaAaP−I
nPレーザ素子の(電流l−光出力L)%性を示したも
ので、該従来素子に於ては25 (℃ll 50し”(
、、’lいずれの光出力りも大電流領斌に於て飽和状態
を不し特に50L℃)に於てその傾向が甚だしい。従来
この現象を改善しようとして、結晶成長技術に種々の工
夫を試みたが改善することができなかった。
■字形連成るいはU字形溝構造のパラメータを提供し、
InGaAaP−InPレーザ累子の製造歩留まりを向
上させることを目的とする。
(e)  発明の構成 即ち本発明は(1oo)面を主面とするInP半尋体増
の上面に<011>面内方位に沿って帯状に形成され、
その斜面が(111)B面となるV字形もしくはU字形
の溝を有し、且つ該溝内に帯状の活性層及び該活性層を
上下両面から挾む二つのクラッド層が配設される構造の
半導体発光装置に於て、前記V字形溝もしくはU字形溝
の開口幅を4〔μm〕以下にしてなることを特徴とする
(f)  発明の実施例   ′ □ 以1本琵明を図に従って詳細に説明する。
第2図(イ)及び(ロ)は温度特性が悪く、光出力が飽
和状態を示す従来のレーザ拳子のjjI部断面断面図3
図はレーザ効率(η)の説明図、第4図はレーザ効率(
り)とInP*p−n接合幅(1,+ g、 )の関係
図、第5図は■又はU字形溝開口幅囚とInP−p−n
接合幅(J、+J、)の関係図、第6図(イ)及び(ロ
)Vi、本発明のV字形溝構造に於ける一実施例の要部
断面図及びU字形S構造に於ける一実施例の歎部爵ri
fo図で、第7図は本発明の構造を有するInGaA+
sP/InPレーザ素子の代表的な(電流I−光出力し
)%性図である。
InGiAsP/InPレーザ素子は、第2図(イ)成
るいは(ロ)に示すように(100)面を主面とするn
型インジウム・りん(n−InP)基板1上にp AV
インジウム・りん(p−InP)電流阻止層2を1.5
1μm’)程度の厚さに液相成長成るいは拡散で形成し
た後、溝の延長向をく011〉方向に取ってV字形1斜
面は(111)B面)3.成るいはU字形溝をエツチン
グで形成し、次いでn ”I n P第1クラッド層4
゜ノンドープのInGaAaP活性層5、p−InP第
2クラッド層6、p−InGaAsPキャップ層7を順
次成長して製造される(8はp!極、9はn電極)。
このようにして製造し第1図に示したように(電流I−
先出力L)特性の悪いものは、第2図に示すようにV字
形溝、U字形溝いずれの場合も溝の中にInPOp−n
接合Jが形成されておシ、このp−n接合がもれ電流の
通路になると考えられる。
そこでレーザの効率(初を第3図のように定義しく図中
Ithは閾値電流、Ismvti光出力5(mW)時の
負荷電流)、腋効率(ダ)と第2図に示すInPのp−
n接合JO幅即ちもれ電流通路の幅(II +j、)の
関係を25 (’C)と50 (’C)で測定すると第
4図に示すような結果になゐ0この結果からj、+j、
が大きくなるとマは急激に低下することがわかシ、この
ことは良好なレーず素子を得るためには、J、+1゜即
ち溝内に形成されるp−+an接合幅をOにしなければ
ならない事を示している。
次いで発明者は上記i、+im=oを満足する構造、即
ち活性層をV字形溝の場合斜面に、又U字形溝の場合壁
面に接するように成長させる方法を検討した。その結果
第5図に示すようにV字形成るいはU字形いずれの溝の
場合に於ても、溝の開口幅Wが4〔μm〕以下であれば
殆んどの素子に於て1*+1mが0になるととを確認し
庭。
この結果に基づいて形成したInGaAsP/InPレ
ーザ素子に於けるV字形溝構造のものとU字形溝構造の
ものを、それぞれ示したのが第6図(イ)及び(ロ)で
あるC1これらの図に於て1はn−InP基板、2拡p
−1nP電流阻止層、3はV字形溝、ぎはU字形溝、番
はn−InP第1クラッド層、5はノンドープInGa
AsP活性層、6はp−InP第2クラッド層、7はp
−InGaAsPキャップ層、 8はp電極、9はn電
極を表わしている0 これ等の図に示したように7字形溝3成るい紘U字形溝
ぎの開口幅Wを4〔μm〕以下にした素子に於ては、溝
3又はγ内に活性層5をその端面が溝の斜面若しくは壁
面に接するように成長させることが容易にできる。従っ
て溝3,3′内にInPのp−n接合が形成されること
がない。
第7図は、本発明の一実施例であるV字形溝間口幅s、
6(μm)を有するInGaAsP−InPレーザ素子
に於ける、25(℃)と50〔℃〕の(電流I−光出力
L)4I性を示し九ものある。この図から本発明の構造
に於ては、光出力りが飽和状態を示さす25 (’C)
、 50 (”C)いずれの場合にも大電流領域までの
ひた優秀な(電流−光出力)4!性を示すことがわかる
次に本発明の構造を有するInGaAsP/InPレー
ザ素子の製造方法を第61!l(イ)及び(ロ)を用い
て説明する。
骸素子の基板には(100)面を主面とするn−InP
基板基板用い、先ず該基板の上面に例えば1.5〔μm
〕程度の厚さ又は深さを有するp−InP電流阻止層2
を液相成長法成るいは拡散法で形成する。
次いで腋電流阻止層2上に二酸化シリ;ン(Sin、)
J[(図示せず)を化学気相成長等で形成し、 該S1
0.膜に通常の方法で<011>方向に沿りた例えば2
〔μm111tC)li+を有する帯状の窓を形成し・
#S10・膜を゛すと旨・7字形溝に対しては塩酸過剰
の塩酸(Hen)ニジん酸(H,PO,)・混液又は塩
酸過剰の塩酸(HCj):硝酸(HNOs )・混液を
、又U字形溝に対してはHCj:HNOa=2:3程度
の硝酸過剰の混液を用いてInP層の選択エツチングを
行って開口幅4〔μm〕以下の7字形溝3成るいはU字
形溝ぎを形成する。
次いで前記810.膜(図示せず)を除去した後、連続
液相成長法によシ、該基板上にn−InP@1クラッド
層4. InGaAsP活性層5.p−InP第2クラ
ッド層6s  p−InGaAsPキャップ層7を順次
成長形成する。
なお各層の厚さは溝部に於て第1クラッド層約1(am
:]、活性層約0.15 (μm ) 、第2クラツド
層シ金−亜鉛(AuZn)もしくはチタン−白金−金(
T i −P t−Au)等からなるp電極8及び金−
ゲルマニウム(AuG・)等からなるn電極9を形成す
る。
(の 発明の詳細 な説明したように本−11J1の構造を有するIn−G
aAsP/InPレーザ素子に於ては、賦素子を製造す
る際に1字形連成るいuU字形溝内のn−InP第1り
2ツド鳩の上面を完全に覆ってInGaAsP活性層が
形成できるので、前記溝内にn−InP第1クラッド層
とp−InP第2り2ラド層が直かに接して形成される
InPのp−n接合が現われることがない。
従って本発明によれば活性層を通らない電流通路が形成
されないので、l5GaAsP−InPレーザの温f4
I性及び光出力特性が改善され、製造歩留まシも向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来素子の(電流l−光出力L)特性図、第2
図(イ)及び(ロ)紘温f特性が悪く、光出力が飽和状
態を示す従来素子のlIs断面図、第3図はレーザ効率
(ダ)の説明図、第4図はレーザ効率(V)とInP*
p−n接合@(4+js)の関係図、籐5図はV又はU
字形溝開口幅(W)とInP*p−n接合幅(j、+j
*)の関係図、菖6図0)及び(ロ)は本発明のV字形
溝構造に於ける一実施例の要部断面図及びU字形溝構造
に於ける一実施例の要部断面図で、菖7図は本発明の構
造を有するInGaAmP/InPレーザ素子の代表的
な(電流l−光力出L)%性図である。 図に於て、1はn−InP基板、2はp−InP電流阻
止層、SaV字形溝、ぎはU字形溝、  4はn−In
P第1・クラッド層、  5はノンドープInGaAs
P活性層、6はp−InP第2・り2ラド層、7はp−
InGaAaPキャップ層、8はp電極、9はn電極、
WはV字形溝及びU字形溝の開口幅★示す。 第 1図 (イン 、                       (
口〕、、( 第2 閃 葉3図 光出力 第4図 II+1z□’り 審5閃 W(p剛〕 o −−−V溝−傷合 Φ−−−U漬の場合 笛6囲 第7図 一■ 1・ 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (100)面を主面とするインジウム・りん(Inθ半
    導体層の上面に<011>面内方位に沿うて帯状に形成
    され、7字形でその斜面が(111)B面の溝、もしく
    はU字形の溝を有し、且つ該溝内に帯状の活性層及び咳
    活性層を上−ト両面から挾む二つのクラッド層が配設さ
    れる構造に於て、前記V字形m=、しくはU字形溝の開
    口幅を4〔μm)以下にしてなることを特徴とする半導
    体発光装置0
JP57037624A 1982-03-10 1982-03-10 半導体発光装置 Granted JPS58154287A (ja)

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JPH0377675B2 JPH0377675B2 (ja) 1991-12-11

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5360763A (en) * 1992-09-07 1994-11-01 Nec Corporation Method for fabricating an optical semiconductor device
KR20030026090A (ko) * 2001-09-24 2003-03-31 주식회사 옵토웨이퍼테크 반도체 발광 칩 및 그의 제조방법과 반도체 발광소자 및그의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5360763A (en) * 1992-09-07 1994-11-01 Nec Corporation Method for fabricating an optical semiconductor device
KR20030026090A (ko) * 2001-09-24 2003-03-31 주식회사 옵토웨이퍼테크 반도체 발광 칩 및 그의 제조방법과 반도체 발광소자 및그의 제조방법

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