JPS5871679A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPS5871679A JPS5871679A JP16949881A JP16949881A JPS5871679A JP S5871679 A JPS5871679 A JP S5871679A JP 16949881 A JP16949881 A JP 16949881A JP 16949881 A JP16949881 A JP 16949881A JP S5871679 A JPS5871679 A JP S5871679A
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- mesa
- semiconductor
- light emitting
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- 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
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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- 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
- H01S5/2211—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 based on II-VI materials
-
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
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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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はへテロ接合発光素子における注入電流の狭搾に
関するものである。
関するものである。
異種材料からなるヘテロ接合管含む半導体素子はトラン
ジスタ、太陽電池1発光素子等各方面に広く用いられて
いるが、このうち発光素子としてha−v族のヘテq接
合、特[GaAsと(AIGa)As。
ジスタ、太陽電池1発光素子等各方面に広く用いられて
いるが、このうち発光素子としてha−v族のヘテq接
合、特[GaAsと(AIGa)As。
InPとInGaAsPのへテロ接合が研究が進み、実
用化開発も盛ん(行なわれている6発光素子の特性とし
て、発光の効率は最4重要なものであp1発光効率を上
げるための結晶成長、構造の工夫が種々なされている。
用化開発も盛ん(行なわれている6発光素子の特性とし
て、発光の効率は最4重要なものであp1発光効率を上
げるための結晶成長、構造の工夫が種々なされている。
またs’1itc発光素子を光フアイバー通信の光源と
して用いる場合忙は発光源が点光源(近い程7アイパー
との結合効率が高くなるため発光領域を活性層面内の一
部の領域に限定することが行われる。このため和は通常
素子表面に絶縁膜をつけその一部に電流注入用の窓をあ
けるか、Toるい1jp−n接合を利用して注入電流を
一部の領域に限定することが行われている・また長短離
党ファイバー通信の光源として重要なヘテロ接合の半導
体レーザにおいても、しきい値電流密度を下げ、発振の
効″4を上げるために上述した如き電流注入領域を限ら
れた領域特にストライプ状の領域に限定する方法がとら
れている。しかしながら、上述した発光素子においては
活性層上のへテロ接合層で表面より注入された電流が広
がる。それに伴い発光領域が意図した大きさよりも広が
ってしまい利用し得る光が減少する欠点がある・半導体
レーザの場合には発振光の径よりも活性層内での電流注
入中がかなり大きくなって結果的に注入された電流のう
ち発振に寄与する電流の割合が小さくなる。このためし
きい値電流密fが高くなり、微分効率が小さくなる欠点
【生じること(なる。
して用いる場合忙は発光源が点光源(近い程7アイパー
との結合効率が高くなるため発光領域を活性層面内の一
部の領域に限定することが行われる。このため和は通常
素子表面に絶縁膜をつけその一部に電流注入用の窓をあ
けるか、Toるい1jp−n接合を利用して注入電流を
一部の領域に限定することが行われている・また長短離
党ファイバー通信の光源として重要なヘテロ接合の半導
体レーザにおいても、しきい値電流密度を下げ、発振の
効″4を上げるために上述した如き電流注入領域を限ら
れた領域特にストライプ状の領域に限定する方法がとら
れている。しかしながら、上述した発光素子においては
活性層上のへテロ接合層で表面より注入された電流が広
がる。それに伴い発光領域が意図した大きさよりも広が
ってしまい利用し得る光が減少する欠点がある・半導体
レーザの場合には発振光の径よりも活性層内での電流注
入中がかなり大きくなって結果的に注入された電流のう
ち発振に寄与する電流の割合が小さくなる。このためし
きい値電流密fが高くなり、微分効率が小さくなる欠点
【生じること(なる。
この様子を二重へテロ接合構造の半導体レーザについて
図面によって詳しく説明する。
図面によって詳しく説明する。
第1図は従来知られている二重へテロ接合半導体レーザ
の断面図である。
の断面図である。
@1図の半導体レーザはnW!半導体基板1上にn型半
導体層2.活性層3p型半導体層4% il!半導体
層5會エビタキ71ル成長によって連続的に成長ざぜて
I1m!#P導体層50表面よりpm半導体層4に先端
が到達するまでの不純物拡散を選択的(行い、電流注入
のためのp+領域t60様に形成し、オーきツク電1i
7.$1pl!11.及びnll匈にそれぞれつけたも
のである。このWE1図の半導体レーザにおいては電極
7より注入された電流は表面のn型半導体層Sにおいて
はp−n接合が存在するため不純物拡散領域にのみ限定
されるがpffl半導体層4においては全体がp型であ
るためKは拡散層を通った後1図中9で示す如ぐ全体に
広がってしまう、従って活性層3における電流の広が9
の横巾は、注入ストライプ領域の横巾に比べるとかなり
広い−のになる。この活性層における電流の広がり巾は
plihP導体層4の比抵抗、厚み、拡散領域の欅さ、
注入電流密度によって決定されるがおよそ第2図に示し
たような自線10[な9、これは利得の分布に対応して
いる。−万注入電流を増やすと利得は増大していくが発
振する定めには内部損失と共振器損失の和以上の利得G
mが必要である。第2図のうちGm以上の利得を持つと
ころA −A’ で発振が生じることになり、それ以
外のところの注入電流は発振には寄与しないことになる
。従って電流の横方向の広がりが大きい種発振には寄与
しない無駄な電流が多くなり、発振のしきい値電流密度
が上昇することになる。
導体層2.活性層3p型半導体層4% il!半導体
層5會エビタキ71ル成長によって連続的に成長ざぜて
I1m!#P導体層50表面よりpm半導体層4に先端
が到達するまでの不純物拡散を選択的(行い、電流注入
のためのp+領域t60様に形成し、オーきツク電1i
7.$1pl!11.及びnll匈にそれぞれつけたも
のである。このWE1図の半導体レーザにおいては電極
7より注入された電流は表面のn型半導体層Sにおいて
はp−n接合が存在するため不純物拡散領域にのみ限定
されるがpffl半導体層4においては全体がp型であ
るためKは拡散層を通った後1図中9で示す如ぐ全体に
広がってしまう、従って活性層3における電流の広が9
の横巾は、注入ストライプ領域の横巾に比べるとかなり
広い−のになる。この活性層における電流の広がり巾は
plihP導体層4の比抵抗、厚み、拡散領域の欅さ、
注入電流密度によって決定されるがおよそ第2図に示し
たような自線10[な9、これは利得の分布に対応して
いる。−万注入電流を増やすと利得は増大していくが発
振する定めには内部損失と共振器損失の和以上の利得G
mが必要である。第2図のうちGm以上の利得を持つと
ころA −A’ で発振が生じることになり、それ以
外のところの注入電流は発振には寄与しないことになる
。従って電流の横方向の広がりが大きい種発振には寄与
しない無駄な電流が多くなり、発振のしきい値電流密度
が上昇することになる。
本発明は活性層の上の半導体層のストライプ外領域上に
高抵抗硫化カドミウム層を設けることKよってストライ
プ外領域のシート抵抗を大きくして。
高抵抗硫化カドミウム層を設けることKよってストライ
プ外領域のシート抵抗を大きくして。
上述した半導体レーザにおける無効な電流成分を減らす
べくなされたものである。
べくなされたものである。
本発明によりなる半導体発光素子の構造の骨子は次の通
りである。
りである。
活性層となる#!1の半導体層の両側に、これより禁制
帯幅が大きくかつ屈折率の小さな第2.@3の半導体層
を設ける。この$113の半導体層に凸領域を設ける。
帯幅が大きくかつ屈折率の小さな第2.@3の半導体層
を設ける。この$113の半導体層に凸領域を設ける。
この凸領域の外側の第3層の厚みを極力薄くする0次に
、その凸領域の外の薄い部分に比抵抗の大きいI−■化
合物半導体、伺えば硫化カドミウム、金つけるものであ
る。こうすることによって凸部以外では抵抗値がきわめ
て高くなるため電流は凸aに集中して流れることになる
0発光素子としては発光ダイオード等積々あるが、ここ
では半導体レーザを代表例としてl!3図全参照しなが
ら本発明の基本原理を詳細に説明する。第3図は本発明
よりなる半導体レーザの代表例で、へ11開共振器面に
平行な断面を示す本のである。11は基板結晶で、この
上に以下の層が順次積層される。12は基板と同じ導電
型の第2の半導体層、13は活性層、14は基板と反対
の導電型を有する第3の半導体層であり。
、その凸領域の外の薄い部分に比抵抗の大きいI−■化
合物半導体、伺えば硫化カドミウム、金つけるものであ
る。こうすることによって凸部以外では抵抗値がきわめ
て高くなるため電流は凸aに集中して流れることになる
0発光素子としては発光ダイオード等積々あるが、ここ
では半導体レーザを代表例としてl!3図全参照しなが
ら本発明の基本原理を詳細に説明する。第3図は本発明
よりなる半導体レーザの代表例で、へ11開共振器面に
平行な断面を示す本のである。11は基板結晶で、この
上に以下の層が順次積層される。12は基板と同じ導電
型の第2の半導体層、13は活性層、14は基板と反対
の導電型を有する第3の半導体層であり。
図の如く凸部を有している。レーザ発振の生ずる活性層
13を、該活性層よりも禁制帯幅が大きく、屈折率の小
さな第2.@3の半導体層ではさむことによって、キ〒
リアと光子を活性層中に高密度で閉じ込めるいわゆる二
重へテロ構造となっている− 15Fi高抵抗硫化カド
tウムで、16ij’[極である、第3の半導体層14
の凸部領域の外の層の厚みhを十分薄(して訃(、こう
することによって電極16より層14に注入された電流
は凸領域外では抵抗が大きいので凸領域にのみ集中する
ことになり、かくして発振しきい値電流密度の低い半導
体レーザが得られる。
13を、該活性層よりも禁制帯幅が大きく、屈折率の小
さな第2.@3の半導体層ではさむことによって、キ〒
リアと光子を活性層中に高密度で閉じ込めるいわゆる二
重へテロ構造となっている− 15Fi高抵抗硫化カド
tウムで、16ij’[極である、第3の半導体層14
の凸部領域の外の層の厚みhを十分薄(して訃(、こう
することによって電極16より層14に注入された電流
は凸領域外では抵抗が大きいので凸領域にのみ集中する
ことになり、かくして発振しきい値電流密度の低い半導
体レーザが得られる。
第3図の構造において電流狭窄する方法とじては既忙1
5の領域をプロトン照射によって高抵抗化する亀の、及
び領域15とストライプ領域17の導電型を逆和してp
−n逆バイアス接合を設けることによって電流の閉じ
込める構造が提案されている。しかしながらプロトン照
射による場合は、欠陥を導入することになり、特性及び
発光素子の動作向合を劣化させる原因管発生させること
になる。またストライプ領域17とその外側の領域さの
導電型を逆にする場合は動作電圧を上げると、p−n接
合を越えて電流が流れてし1うため、電流閉じ込めの効
果がなくなるという欠点がある。
5の領域をプロトン照射によって高抵抗化する亀の、及
び領域15とストライプ領域17の導電型を逆和してp
−n逆バイアス接合を設けることによって電流の閉じ
込める構造が提案されている。しかしながらプロトン照
射による場合は、欠陥を導入することになり、特性及び
発光素子の動作向合を劣化させる原因管発生させること
になる。またストライプ領域17とその外側の領域さの
導電型を逆にする場合は動作電圧を上げると、p−n接
合を越えて電流が流れてし1うため、電流閉じ込めの効
果がなくなるという欠点がある。
その他第4図の断面構造において活性層13の上下に高
抵抗層18、letつけて電流狭窄をする構造も提案さ
れている。この提案においては高抵抗4111.19の
材料は例も限定されていない。′ia4図の構造を実現
するためには下側の高抵抗層18上にさらに1tI2の
半導体層12をエピタキシャル成長する必g!がらり、
このためIcは第2の半導体層12と高抵抗@18との
格子整合がとルている必要がある。従って高抵抗層18
の材料は基板11半導体層12%13.14と同種類で
なければならない。基板、及び活性層と同種類の材料で
しか龜エビタキ7.ル成長によって高抵抗層を作製する
ことは実現困難な場合が多い1例えばI np/I n
GaAsP系材料においてViInp、 InGaAs
Pのエピタキシャル高抵抗層が実現で1!ないため、第
4図の構造の発光素子を作摂することは出来ない自 [L第4図の構造から、第3図の構造の素子において領
域15tIIIli抵抗層にすることに容易に考えられ
るが、上述した如く、基板、活性層、導波層を構成する
材料と同種の高抵抗材料を用いて第4図の構造を実現す
ることは困難である。
抵抗層18、letつけて電流狭窄をする構造も提案さ
れている。この提案においては高抵抗4111.19の
材料は例も限定されていない。′ia4図の構造を実現
するためには下側の高抵抗層18上にさらに1tI2の
半導体層12をエピタキシャル成長する必g!がらり、
このためIcは第2の半導体層12と高抵抗@18との
格子整合がとルている必要がある。従って高抵抗層18
の材料は基板11半導体層12%13.14と同種類で
なければならない。基板、及び活性層と同種類の材料で
しか龜エビタキ7.ル成長によって高抵抗層を作製する
ことは実現困難な場合が多い1例えばI np/I n
GaAsP系材料においてViInp、 InGaAs
Pのエピタキシャル高抵抗層が実現で1!ないため、第
4図の構造の発光素子を作摂することは出来ない自 [L第4図の構造から、第3図の構造の素子において領
域15tIIIli抵抗層にすることに容易に考えられ
るが、上述した如く、基板、活性層、導波層を構成する
材料と同種の高抵抗材料を用いて第4図の構造を実現す
ることは困難である。
その他1層l5ON分187−f)・−2のエフな絶縁
体膜を用いること4既に提案されている。しかしながら
Th J、Oi−のような絶縁体膜を用いた場合は、
電気抵抗は高いが熱伝導率が小さいために活性層の熱が
層15t−通して逃げにくいという欠点がある。
体膜を用いること4既に提案されている。しかしながら
Th J、Oi−のような絶縁体膜を用いた場合は、
電気抵抗は高いが熱伝導率が小さいために活性層の熱が
層15t−通して逃げにくいという欠点がある。
不発明において#″を第3図の層15の材料として1−
VT化合物管用いて上述した如き欠点のない電流狭窄機
構金有する半導体発光素子金溝成する、次VC,特に電
RP!窄層さして硫化カドミウム?用いる効果を以下に
詳しく述べる。
VT化合物管用いて上述した如き欠点のない電流狭窄機
構金有する半導体発光素子金溝成する、次VC,特に電
RP!窄層さして硫化カドミウム?用いる効果を以下に
詳しく述べる。
(11硫化カドミウムは高抵抗、かつ絶縁破壊電圧の大
きい厚M(厚み数μfX)?比較的容易に半導体基板上
に形成することができる。例えば比抵抗的105〜10
100−1で、厚み数μmの硫化カドミウム膜は例えば
スパッタリングによって厚みの均一性良く作製すること
ができる。
きい厚M(厚み数μfX)?比較的容易に半導体基板上
に形成することができる。例えば比抵抗的105〜10
100−1で、厚み数μmの硫化カドミウム膜は例えば
スパッタリングによって厚みの均一性良く作製すること
ができる。
ま几、この膜の絶縁破壊電界強度は約105V10nあ
り1例えば厚みを2μmとすると絶縁破1電圧は20V
となり1通常の半導体レーザの使用電圧が3■以丁であ
るので、十分に使用できるものである。
り1例えば厚みを2μmとすると絶縁破1電圧は20V
となり1通常の半導体レーザの使用電圧が3■以丁であ
るので、十分に使用できるものである。
(4硫化カドミウム属は半導体基板に密着性良くつける
ことが可能である。従って作製された素子の信頼度が高
い。
ことが可能である。従って作製された素子の信頼度が高
い。
(3) 硫化力)”t ウムMFi耐酸性が強いため
に零囲気の影智によって素子の@!Mat損うことはな
い。
に零囲気の影智によって素子の@!Mat損うことはな
い。
(4] 熱膨張率が通常発光集子として用いられるG
aAs −(AJGa)As、 InP−In()aA
sP材料と同N[の値である。このため膜形成時に#P
導体基板の温度を上げて、膜形底抜室温に戻しても半導
体基板と膜との関Kg張係数の違いによる歪が入ること
はない。
aAs −(AJGa)As、 InP−In()aA
sP材料と同N[の値である。このため膜形成時に#P
導体基板の温度を上げて、膜形底抜室温に戻しても半導
体基板と膜との関Kg張係数の違いによる歪が入ること
はない。
(5)“ モード制御が可能である。即ち屈折率が上述
した1うな発光素子材料よりも小さいので。
した1うな発光素子材料よりも小さいので。
N3図の構造において凸部と凸部とでは光の分布が異な
るため、実効的屈折率の差が生じるーこのため(発振光
の横モードti制御することができる。
るため、実効的屈折率の差が生じるーこのため(発振光
の横モードti制御することができる。
以上(η〜(5)の性質を同#に保有する材aは他には
ない0例えば誘電体材料については、高抵抗ではあるが
、厚み2〜3μ輌の膜を作製すると。
ない0例えば誘電体材料については、高抵抗ではあるが
、厚み2〜3μ輌の膜を作製すると。
膜厚の均一性が悪くなるか、あるいは膜中(歪が発生し
、gがMQされるという欠点がある。また上述したよう
に熱伝導度が小さい定めに活性層で発生しt熱の放散が
内輪になる。他の半導体材料を用いる場合は熱伝導率、
熱膨張率については適当な材料を選択することは可能で
あるが、高抵抗を得ることが困難であったり、半導体層
14との密着性が悪いという欠点を持つ・ 以上説明したように本発明は第3図に例を示した如く、
活性層上の半導体層に凸部領域管形成し、諌凸部領斌に
隣接して高抵抗硫化カドミウム層を設けて、確実な電流
狭窄機構を導入することによって、高発振効率、高発光
効率、低しきい値電流密度等の優れた特性を有する半導
体発光素子を提供するものである。
、gがMQされるという欠点がある。また上述したよう
に熱伝導度が小さい定めに活性層で発生しt熱の放散が
内輪になる。他の半導体材料を用いる場合は熱伝導率、
熱膨張率については適当な材料を選択することは可能で
あるが、高抵抗を得ることが困難であったり、半導体層
14との密着性が悪いという欠点を持つ・ 以上説明したように本発明は第3図に例を示した如く、
活性層上の半導体層に凸部領域管形成し、諌凸部領斌に
隣接して高抵抗硫化カドミウム層を設けて、確実な電流
狭窄機構を導入することによって、高発振効率、高発光
効率、低しきい値電流密度等の優れた特性を有する半導
体発光素子を提供するものである。
以下本発明全実施例に従って図面を参照しながら、詳+
1lllK説明する。
1lllK説明する。
第5図は不発明をInGaAiP/IoPダブルへテロ
接合手導体レーずに適用した場合og4についての′素
子断面図である。第411O構造を素子作製の順序に従
ってamすると壜ずキャリア#[1〜2X10”am−
’の8nドーグn1lInP基板20上にomInP層
21(厚み4μm* 8nドープ、キャリア濃度1〜3
810 cm ) 、 InGaAiP活性層22
(Nみ0.2pm、波fi13asmノンドープ)、P
#!InP層23(厚み3J1111&Z11ドープ、
キャリアMl!(1〜3×10 3 )b mW
’1sGaAsP層24(厚み1μm層液41. I
Jlll、ノンドープ)【順次液相エピタキシアル法に
より成長さぜる0次KJOJt[t”用いて1通常のフ
ォトレジスト伝に1リストライプ状のマスクをIaGa
AsP最上層24上に形成しh Hz 804@ Ht
02H20温合液で422 t−)101. i(、P
O4混合液あるいは)1c1.H,O混合液でP型I口
P層23tメサエッチングする。このときメサ28の巾
は1〜3μ哨とし、メサの横にPfiIaP層23[一
層重3.1〜α2μ網程度残す0次に高抵抗硫化カド建
9ム膜25をアルゴン零囲気中のスパッタリング法によ
って1i2BD上につけて第5図の如(メサ28【覆う
1次にglQ2−rスフ【除去しb fnGmAsP層
22を露出させる1次に饗24にZn、Ca九は不純物
拡散を行いr 層とする6次Knl!InP基板2ot
研磨に約100#−の厚みにしてムu−Ge26を蒸着
し、P+111nGaAsP層24にはムa−Zn27
を蒸着して合金化することによりオーミック電極を形成
し。
接合手導体レーずに適用した場合og4についての′素
子断面図である。第411O構造を素子作製の順序に従
ってamすると壜ずキャリア#[1〜2X10”am−
’の8nドーグn1lInP基板20上にomInP層
21(厚み4μm* 8nドープ、キャリア濃度1〜3
810 cm ) 、 InGaAiP活性層22
(Nみ0.2pm、波fi13asmノンドープ)、P
#!InP層23(厚み3J1111&Z11ドープ、
キャリアMl!(1〜3×10 3 )b mW
’1sGaAsP層24(厚み1μm層液41. I
Jlll、ノンドープ)【順次液相エピタキシアル法に
より成長さぜる0次KJOJt[t”用いて1通常のフ
ォトレジスト伝に1リストライプ状のマスクをIaGa
AsP最上層24上に形成しh Hz 804@ Ht
02H20温合液で422 t−)101. i(、P
O4混合液あるいは)1c1.H,O混合液でP型I口
P層23tメサエッチングする。このときメサ28の巾
は1〜3μ哨とし、メサの横にPfiIaP層23[一
層重3.1〜α2μ網程度残す0次に高抵抗硫化カド建
9ム膜25をアルゴン零囲気中のスパッタリング法によ
って1i2BD上につけて第5図の如(メサ28【覆う
1次にglQ2−rスフ【除去しb fnGmAsP層
22を露出させる1次に饗24にZn、Ca九は不純物
拡散を行いr 層とする6次Knl!InP基板2ot
研磨に約100#−の厚みにしてムu−Ge26を蒸着
し、P+111nGaAsP層24にはムa−Zn27
を蒸着して合金化することによりオーミック電極を形成
し。
さらくへ14mKXD共振器面を構成して素子化する。
この場合、硫化カドミウムの比抵抗はlOs−1010
Ω−1であり、かつメサ横のP型InP層23はきわめ
て薄いので、メサ領域28外に電流はほとんど流れない
、加えて、この場合はInPと硫化カドミウムの格子定
数が近いので、P型IoP層23及びInGaAmP層
24の接着性が良いという利点がある。この利点は素子
作製上の容易さ、及び素子の信頼性を高めることになる
。実際に製作した半導体レーザのしきい値電流は共振器
長200jmの場合30〜50mAで、硫化カドミウム
高抵抗電流狭窄層を用いない通常の二重へテロ接合In
P/InGaAsP牛導体レーザのしきい値電流に比べ
て約牛分の値になる。またこのときメサ部分で#′1I
nP/IaGaAsP/IoP()lII導波路構造、
メサ外部では硫化カドンウA/InP/InGaAmP
/IaPの4層導波路構造となるため、メサ部分とメサ
外部とては光の分布が異なる。この友めメサ部とメサ外
部とに実効的な屈折率の差がつくことになる。従って、
この実効的な屈折率の差によって光はメサ部分28に閉
じこめられ1発振横姿態の¥A御が可能に麦る。この実
施例においては上述した実効的な屈折率差は約2X10
−’であり、横姿態制御には十分な値である。実際に実
施例では横基本姿履で発振する。第5図の実施例におい
てFiP型InP層214fエツチングする際にエツチ
ング速度を精を嵐(制御する必要があるため、使用でき
るエツチング液及び条件が制御されるという欠点がある
。
Ω−1であり、かつメサ横のP型InP層23はきわめ
て薄いので、メサ領域28外に電流はほとんど流れない
、加えて、この場合はInPと硫化カドミウムの格子定
数が近いので、P型IoP層23及びInGaAmP層
24の接着性が良いという利点がある。この利点は素子
作製上の容易さ、及び素子の信頼性を高めることになる
。実際に製作した半導体レーザのしきい値電流は共振器
長200jmの場合30〜50mAで、硫化カドミウム
高抵抗電流狭窄層を用いない通常の二重へテロ接合In
P/InGaAsP牛導体レーザのしきい値電流に比べ
て約牛分の値になる。またこのときメサ部分で#′1I
nP/IaGaAsP/IoP()lII導波路構造、
メサ外部では硫化カドンウA/InP/InGaAmP
/IaPの4層導波路構造となるため、メサ部分とメサ
外部とては光の分布が異なる。この友めメサ部とメサ外
部とに実効的な屈折率の差がつくことになる。従って、
この実効的な屈折率の差によって光はメサ部分28に閉
じこめられ1発振横姿態の¥A御が可能に麦る。この実
施例においては上述した実効的な屈折率差は約2X10
−’であり、横姿態制御には十分な値である。実際に実
施例では横基本姿履で発振する。第5図の実施例におい
てFiP型InP層214fエツチングする際にエツチ
ング速度を精を嵐(制御する必要があるため、使用でき
るエツチング液及び条件が制御されるという欠点がある
。
この欠点は第6図に素子断面構造を示した第2の実施例
において解決される― 第2の実施例は第5図に素子断面形状を示した第1の実
施例に比べるとInGaAsP活性層22上にI n
G a A s Pの4元導波路層29t−設けたもの
で69、第6図のP型1nGakmP層の厚みはα2μ
町波長は1.1μ哨としである。この場合はHCl、H
,PO4混合液、)Te1. )T、Ofi合液はTn
Pのみをエツチングし、 InGaAsPけエツチン
グしないので必然的に所望の形状が作智できることにな
る。素子としての特性は第5図に示した実施例の場合と
ほぼ同一である。
において解決される― 第2の実施例は第5図に素子断面形状を示した第1の実
施例に比べるとInGaAsP活性層22上にI n
G a A s Pの4元導波路層29t−設けたもの
で69、第6図のP型1nGakmP層の厚みはα2μ
町波長は1.1μ哨としである。この場合はHCl、H
,PO4混合液、)Te1. )T、Ofi合液はTn
Pのみをエツチングし、 InGaAsPけエツチン
グしないので必然的に所望の形状が作智できることにな
る。素子としての特性は第5図に示した実施例の場合と
ほぼ同一である。
以上はInGaAsP/InF半導体レーザについての
実施例でちるが% (AIGa)As二重へテロ接合レ
ーザにも適用できる。この場合は第5図において20を
nfiGaAi層、21 ′tn型(AIGa)As
N、 2 ttGaAs活性層、239P型(人I G
a )ム5l124tP+型GaAs層とすることにな
L高抵抗硫化カドミウム層25をつけた場合の効果は第
5図における実施例の場合と同様である。
実施例でちるが% (AIGa)As二重へテロ接合レ
ーザにも適用できる。この場合は第5図において20を
nfiGaAi層、21 ′tn型(AIGa)As
N、 2 ttGaAs活性層、239P型(人I G
a )ム5l124tP+型GaAs層とすることにな
L高抵抗硫化カドミウム層25をつけた場合の効果は第
5図における実施例の場合と同様である。
ま7t!!5図、及び第6図の半導体レーずにおいては
例えば8i02のような絶縁体で第5図あるいはsI6
図の電流■止層25fe構成した場合忙比べると熱放散
が嵐%A九め、m性層で発生じた熱が逃#fa<、連続
発振させ易いという利点がある。
例えば8i02のような絶縁体で第5図あるいはsI6
図の電流■止層25fe構成した場合忙比べると熱放散
が嵐%A九め、m性層で発生じた熱が逃#fa<、連続
発振させ易いという利点がある。
*7tb上述した実施列においては活性層と高抵抗硫化
カド電つム層と0間ICは半導体層′にはさんだが、活
性層の上に直接高抵抗硫化カド(ラム膜tつけても良い
、@7図の実施例においてはメサ領域外のIn0aAi
P活性層22の上に直接高抵抗硫化カドミウム門25が
ついており、この場合はP型InPffliCおけるT
4流の横流れは完全になくなり、このため発振のしきい
値電流は一層下がる。
カド電つム層と0間ICは半導体層′にはさんだが、活
性層の上に直接高抵抗硫化カド(ラム膜tつけても良い
、@7図の実施例においてはメサ領域外のIn0aAi
P活性層22の上に直接高抵抗硫化カドミウム門25が
ついており、この場合はP型InPffliCおけるT
4流の横流れは完全になくなり、このため発振のしきい
値電流は一層下がる。
なお、前記実施例における導′IIL型を全て反対の導
電襲に変えても良いことは当然である。
電襲に変えても良いことは当然である。
また、前記実施fih InGaAsP/InPa (
ムIGa)Am二重へテロ!1合半導体レーザについて
説明したか。
ムIGa)Am二重へテロ!1合半導体レーザについて
説明したか。
これ等以外の材料1例えばGaAs8b/ムlGmAs
8bbIaGaAs/InGaPについても適用でき、
ることは言うまでもない。
8bbIaGaAs/InGaPについても適用でき、
ることは言うまでもない。
また上記実施例において高比抵抗硫化カドイウムO代り
Fcbtlt述し几硫化カドfウムと同様な性質を有す
る−の亜鉛、カドイウムの厘族元票、及びセレン、テル
ル、iI黄の■族元素から成る高地11技のセレン化亜
鉛、テルル化亜鉛、硫化亜鉛。
Fcbtlt述し几硫化カドfウムと同様な性質を有す
る−の亜鉛、カドイウムの厘族元票、及びセレン、テル
ル、iI黄の■族元素から成る高地11技のセレン化亜
鉛、テルル化亜鉛、硫化亜鉛。
セレン化カドイウム、テルル化カドンウ^の如暑2元滉
晶、あるいは3元混晶を用いても同等な効果が得られる
。
晶、あるいは3元混晶を用いても同等な効果が得られる
。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、二重へテ
ロ接合層において、活性層上に形成したメサ型導波路層
をメサ外部の層厚を薄くして、高抵抗硫化カドミウム等
の高抵抗l−肩族滉晶によって覆う丸めに、注入電流は
横流れを生ぜず、メサ部に大部分が集中して流れる。こ
の結^、発振に使われる無効な電流成分が減少し1発振
のしきい値電流書度が減少することに&る・しか本メ伊
部とそれ以外の部分とでは実効的な屈折率に差が生じる
ため発振機姿態の制御屯可能である。
ロ接合層において、活性層上に形成したメサ型導波路層
をメサ外部の層厚を薄くして、高抵抗硫化カドミウム等
の高抵抗l−肩族滉晶によって覆う丸めに、注入電流は
横流れを生ぜず、メサ部に大部分が集中して流れる。こ
の結^、発振に使われる無効な電流成分が減少し1発振
のしきい値電流書度が減少することに&る・しか本メ伊
部とそれ以外の部分とでは実効的な屈折率に差が生じる
ため発振機姿態の制御屯可能である。
かくして本発明によれば、従来困難であった注入電流O
狭窄によって、しきい値電流密度を大巾に低減した半導
体レーザのような、すぐれた特性を有する半導体発光素
子全容Sに実現できることになりその効果は大である。
狭窄によって、しきい値電流密度を大巾に低減した半導
体レーザのような、すぐれた特性を有する半導体発光素
子全容Sに実現できることになりその効果は大である。
5111図は従来のプレーナストライプ型二重ヘテロ接
合半導体レーザの部分断面図、第2図はl81図の半導
体レーザの活性層における光の横万崗の分布を示す図で
ある。第3図は本発明の詳細な説明するための二重へテ
ロ接合半導体レーずO部分断面図、第4!I2は従来の
電流狭窄型半導体レーザの構造を示す断面図、第5図は
本発明の一実施例、を示す半導体レーザの部分断面図、
@6Wi及び第7図は不発明の別の実施例會示す生部4
レーザO部分断面図でらる・ 図において ト]型半導体基板、 2−all半導体層
、3−・活性層、・4・−P型半導体層、5−・n型半
導体層、6−P+拡散領域、7−P型オー建ツク電極、
1m−n型オーミック電極、9−電流−10−・・活性
層における電流O広が9分布、11−基鈑、12−・導
波路層、13−活性層、14−凸領域を有する導波路層
、15−高抵抗硫化カド電つム層16−・電極、17−
ストライプ領域、18、IS−高抵抗層、20・−a型
InP基板、 21−nl!InP層、22−・・エロ
GaAsPffr性層、23−P型InP層* !4
・−P”flImGaAmP 層。 2Fi−・・高抵抗硫化カドミウム層、26=n型Au
−Ge電極、27−P型Aa−Zn電極、28・7・メ
サ領域、29 ・P型InGaAsPjlile昆1図 第2図 第3図 第 4 図 vJS図 390− wJ6図 第7図
合半導体レーザの部分断面図、第2図はl81図の半導
体レーザの活性層における光の横万崗の分布を示す図で
ある。第3図は本発明の詳細な説明するための二重へテ
ロ接合半導体レーずO部分断面図、第4!I2は従来の
電流狭窄型半導体レーザの構造を示す断面図、第5図は
本発明の一実施例、を示す半導体レーザの部分断面図、
@6Wi及び第7図は不発明の別の実施例會示す生部4
レーザO部分断面図でらる・ 図において ト]型半導体基板、 2−all半導体層
、3−・活性層、・4・−P型半導体層、5−・n型半
導体層、6−P+拡散領域、7−P型オー建ツク電極、
1m−n型オーミック電極、9−電流−10−・・活性
層における電流O広が9分布、11−基鈑、12−・導
波路層、13−活性層、14−凸領域を有する導波路層
、15−高抵抗硫化カド電つム層16−・電極、17−
ストライプ領域、18、IS−高抵抗層、20・−a型
InP基板、 21−nl!InP層、22−・・エロ
GaAsPffr性層、23−P型InP層* !4
・−P”flImGaAmP 層。 2Fi−・・高抵抗硫化カドミウム層、26=n型Au
−Ge電極、27−P型Aa−Zn電極、28・7・メ
サ領域、29 ・P型InGaAsPjlile昆1図 第2図 第3図 第 4 図 vJS図 390− wJ6図 第7図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、活性層となるallの半導体層を該第1の半導体層
より禁制帯間隔が大きく、かつ屈折率の小さな第2およ
び第3の半導体層で直wIはさんでなるか、もしくは前
記活性層と前記l!3の半導体層と0間に前記活性層よ
り本禁制帯間隔が大きく、かつ屈折率の小さ1kjl!
4の半導体層會少なくとも1llFiさんでなる半導体
発光素子において、前記jIII30半導体層に断面が
凸状になる領域を設け、皺曲領域外の前記第3の半導体
層を一部残すか、Toるいは前記第4の半導体層が露出
する迄前記凸領域外の前記第3の半導体層をすべて除去
し、かつ前記凸領域の外側K”l族元素と■族元素とか
ら成る高比抵抗を有する混晶半導体【設けて成ること全
特徴とする注入型半導体発光素子。 2.11II許請求の範iil第1項記職の注入型半導
体発光素子において■族元素と■族元素とから成る高比
抵抗混晶半導体として硫化カドミウム管用いること10
徴とする半導体発光素子・
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16949881A JPS5871679A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16949881A JPS5871679A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5871679A true JPS5871679A (ja) | 1983-04-28 |
Family
ID=15887631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16949881A Pending JPS5871679A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5871679A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2606223A1 (fr) * | 1986-10-29 | 1988-05-06 | Seiko Epson Corp | Laser a semiconducteur et son procede de fabrication |
EP0385388A2 (en) * | 1989-02-28 | 1990-09-05 | Omron Corporation | Ridge-waveguide semiconductor laser |
-
1981
- 1981-10-23 JP JP16949881A patent/JPS5871679A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN=1979 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2606223A1 (fr) * | 1986-10-29 | 1988-05-06 | Seiko Epson Corp | Laser a semiconducteur et son procede de fabrication |
EP0385388A2 (en) * | 1989-02-28 | 1990-09-05 | Omron Corporation | Ridge-waveguide semiconductor laser |
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