JPS59112673A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS59112673A
JPS59112673A JP22317082A JP22317082A JPS59112673A JP S59112673 A JPS59112673 A JP S59112673A JP 22317082 A JP22317082 A JP 22317082A JP 22317082 A JP22317082 A JP 22317082A JP S59112673 A JPS59112673 A JP S59112673A
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JP
Japan
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layer
type
current limiting
light emitting
emitting device
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Pending
Application number
JP22317082A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Furumiya
古宮 聰
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59112673A publication Critical patent/JPS59112673A/ja
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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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 (1)発明の技術分野 本発明は、インジウムガリウムヒ素リン(工nGaAe
P)/インノウムリン(工nP)系の半導体よりなりダ
ゾルヘテロ槽造(以下、DH構造という。)を有する半
導体発光% +igに関する。特に、光軸に沿うストラ
イプ状領域以外の領域に設けられた電流制限部の電流制
限効果を向上し、発光効率を向上する改良に関する。
(2)  技術の背景 DH構造の半導体レーザにおいては層方向に垂面な方向
、すなわち縦方向に対しては再結合領域を限定しやすく
、かつ、光閉じ込め効果も大きくなしやすい。
一方、層方(ロ)に沿うイ黄方向に対し、ては、活性層
の刊1.方向の幅を制限1〜ることによって再結合領域
を限らiまたり0域に限定し、更に屈折率の差を横方向
に設けて光閉じ込め効果を大きくするとよが望ましい。
そのため、活性層の近傍に電画制限部を設けた構造のも
のがあり、具体的には、光軸に沿うストライプ領域を除
いて活性層を左右から挾む領域に、電流方向に対して逆
方向となるpn 接合が形成されることか一般である。
かかる構造にあって電流制限効果を大きくするためには
、この電流制限音ISをなす層の不純物達度を高くし、
少数ギヤ1ツヤ0)拡肘長を短くすればよいことが知ら
オIてオ6◆)、そのだめの努力がなされている。
(3)  従来技術と間(頂点 第1図1・1、従来技術におけるインノウムガ1ノウム
ヒ素リン(工nGaAsP)/インジウムリン(Ink
)系の#=薄導体0な)IDHDH構造する半導体レー
ザの基本構造の一例を示す断面図である。こθ)jo<
+に造は、液相エピタキシャル成長法(以下、LPE法
といろ。)を使用[1,て実現されることが一般である
。図において、1はn型インジウム1ノン(nInP)
よ))なる基板であり、2.3はそれぞれp2リイン、
ノウムリン(’pInP) 、n型インジウムIJン(
nInP)よりなる電流制限層下層及び上層であ0.3
トよn型インジウムリン(nInP)よりなる下部クラ
ッド層であl)、4はアンドープのインジウムガ1ノウ
ムヒ累リン(InGaAsP)よりなる活性層であ1)
、同一の半導体層4′が電流制限層下層3上にも形成さ
れる。
5はp型インジウムリン(pInP)よ番)なる上部ク
ラッド層であ()、6はp型インジウムガリウムヒ素リ
ン(pInGaAsP)よりなるコンタクト層であ0.
7.8はそれぞれ正電極及び負電極である。
この構造において、活性層を挾む左右の領域はp型層4
2であI)、その上のn型層3との間(二重流方向に対
して逆方向の接合を形成し、活性層4以外の領域に流れ
込む電流を阻止する。した砂1つて、電流制限効果を高
めるためには、この層2のキャリヤ濃度、すなわち、p
型不純物イ農度を高くすることが望ましい。ところが、
p型不純物として通常用いられるカドミウム(cd)、
面鉛(’Zn)等は、LPE法を使用した場合濃度を上
げることが困難〒あ0、また、成長完了後に同相拡散し
て他の領域にまで進出する傾向がある。すなわち、隣接
するn型層3のキャリヤ濃度を低下し、はなはだしい場
合には、導′峨型をn型からp型へ反転させるという不
利益が存在する。
この不利益を避けるために、p型層2のキャリヤ濃度を
ある限度を越えて上げることは許されず、従来技術にお
いては、1.018Ccrn−3)程度にとどめられて
お+1.当然のことながら、電流制限効果は十分とは扁
えず、結果として、特に高出力を発生させる場合1−L
特性が悪化し5発光効率η(mW/mA)の低下が辞は
帷い欠点を能っていた。
ψに、図よI)明らかなように、上部クラッド層5と申
:流制限層上層3と同じく下た;2とn型卸板1とをも
ってpnpn接合が形成されてお【)、このpnpn接
合はトリガー電流の供給を条件としてサイリスタとして
動作し、活性層4を・ζイ・ξスする導電路を構成する
ことになる。従来技術にあって、′電流制限効果が十分
でないため、p型の上部クラッド層5からp型層2に向
って、図に矢印をもって示す?−K me 1i11j
A:入する可能性が高く、この電流は、上記cn−rイ
IJスタのトリガー電流ので、軸動電流が大きくなり、
発光効率が低下するという欠点を伴うことが明らかにな
った。
(4)発明の目的 本発明の目的は、この欠点を解消することにあl)、イ
ンジウムガリウムヒ素リン(工HGaAsP)/イン、
ジウムリン(InP)系の半導体よ(lなりDH構造を
有する半、導体発光装置において、光軸に沿うストライ
プ状餉城以外の領域に設けら!Iた電流制限層の電流制
限効果を向上し、結果として、発光効率の高い半導体発
光%置を掃供することにある。
(5)  発明の構成 上記の目的は、(イ)インノウムガリウムヒ素すン系牛
棉体よりなる活性層を上下から挾んで互いに逆魯’Q5
:九りのインジウムガリウムヒ素リン系半導体層が形成
されてなるダブルへテロ構造を有し、光軸に沿ろストラ
イプ状領域を除いて前記活性層を左右から挾む領域に、
ei 流方向に対し逆方向となるpn接合を含む市61
j制限剖1を有する半導体発光装置々において、前記活
性層を左右から挾む領域の導電型は不純物とし2てセレ
ンを高濃度に含有するn型領域であることによって達1
戊される。また、(ロ)上記(イ)の構成において、前
記半導体発光装置は埋め込み型であることとなしても差
しつかえない。
n型不純物として動作するセレン(Se)は、高濃度に
ドープ・された場合も同相拡散しないという性質を拘す
るこ古は公知である。(P、 M、 Rac、cah。
H,X(ar+ewi and J、 Zehnder
 Appl、 Phys、 Lett + 39(19
81)49G ) 本発明は、上記の事実を利用し、て、活汀層を侠む左右
の領域、すなわち、串;流制限層下層を従来o)p型層
に代えて、セレン(Ele)を高票度に含有するn型層
と7’、i−L、、それに伴って必然的に、活性層を除
くすべての層の導電型を従来8術におけるものと逆にし
た構造となしたものである。
かかる構造となすことにより、活性層を法む左右の電i
1c flill限層のキギリャ濃題をp、1相11/
Il1敗笠の不オリ益を伴わず高く1−ることが可能で
あるため、電流制限効果は従来技術に比してはるかに良
好となり、結呆として、1丁71い発光効率を実現でき
ることが硝睨された。
なお、上記の仲を成において、半導体発光装置寛の構造
は、例えばV#等を有する埋め込み型であっても全く差
しつかえない。
(6)  発明の′44栴例 以下図面を参照しつつ、本発明の一芙施世」に係る半導
体発光装置について駅間し、本発明の構成と特有の効果
とを明らかにする。
一例として、インジウムガリウムヒ素リン(InGaA
sP) /インジウムリン(工nk)糸の■情理め込み
型半導体レーザ(VSBレーザ)の創造ニオvについて
述べる。
第21参月6 第1回成長工程として、p型イン・ノウムリン(pIn
P)よりな()埋さ300 (μm)程度の基板11上
に、r、pgiを使用して、(イ)p型不純物としてカ
ドミウム(cd)ヲ5〜1o×1017〔Cmす〕程度
含有するp靭インジウムリン(pInP)よりなり坤さ
が5Cμm″J稈r<である下部クラッド層12、及び
、(ロ)本発明の要旨であt)、n型不純物と[、てセ
レン(Ss)を1×1020〔C:m3〕程度含有する
n型インジウムリン(nInP)よりなり厚さが1.5
〜2.0 〔am)程度の電流制限層下層となる層13
′を11−次形成する。
第3図参葬 続いて、通常のフォトリソグラフィー法2埠酸(H(I
りヲエソチャントとしてなすウェットエツチング法七を
縮み合わせて使用することにより、<130>方向で光
輛に沿う方向に発光部形成用のV溝21を形成する。・
このv % 21の先端は、下部クラノF:′層J2に
Jしており、またその上端の幅は4〔μm〕程度である
第4図参押 第2回成長工程の前段として、再びLPEiを1重用し
て、層成長を続行し、上部のV溝内部及びその両側の層
上に、(ハ)p型不紳物としてカドミウム(ca )を
5〜10 X 1017(α−3〕 程度含有するp型
インジウムリン(pInP)よりなる層、に)発光波長
が13Gμm)程度であるアンドープのインジウムガリ
ウムヒ素リン(InGaAeP)よりなる層をl1ll
!1次形成する。このとき、p型インノウムリン(pI
nP)よりなるツメはV溝内において0.3〜0.4(
lzm)程度の厚さとなl)、下部クラッド層14’と
なるが、その表面は図示せる如く下方に凸の弧状とt(
U、さらに中央部の理さは左右の厚さより大きくなる。
一方、■溝外においては、p型インジウムリン(pIn
P)層は層13上に平坦に形成され、卸さo、2〔μm
)程度の電流制限層上層14となる。又、アンドープの
インジウムガリウムヒ素リン(工nGaAsP)は、上
記のとおjl 、V Qi内においては中央部がj9い
デルタ状の活性層15′となり、その厚さはOl[μm
)オζ!度である。一方、■溝外においては、理さ0.
05(μm〕程度の平坦な層■5となる。
なお、この工程により、活性層15′を左右から挾む領
域は、セレン(Se)を高濃度に含有するn型層13と
なるため、電流制限効果は従来に比して非常に良好きな
る。
第5図参照 上記の第2回成長工程の前段につづけて、第2回成長工
程の後段として、更にLPE法を続行することによ番)
、(7I9 n型不純物としてスズ(Sn)を5〜10
 X 1017(crn−3)含有するn型インジウム
リン(nInP)よりなり平坦部における厚さ、すなわ
ち、平坦なインジウムガリウムヒ素リン(工nGaAs
p)i15上の暦さが1〔μm〕程度の上部クラッド層
16、(へ)n型不純物としてスズ(Sn)を1〜5 
X 1018〔Cm−3〕 程度含有するn型インジウ
ムガリウムヒ素リン(nInGaAθP)よりなり卸さ
l〔μm]オリ度のコンタクト層17を形成し、VSB
レーザを]m成する積層体を完成する。なお、このとき
LPE法の特徴によl)、土部クラッド層16の上面は
ほぼ平坦となり、また、最上層であるコンタクト層の表
面は平坦なimとなる。
最徒に、公知の手法を使用[て、上面全面に金・スズ(
Au ′Sn)よりなる負電極18、更に、ノ、N板1
1を裏面から100〔μm)程度の犀さとなるまで研磨
[またのも、裏面全面に、金・亜鉛(Au−Zn )よ
りなる正電極I9を′それぞれ形成する。
第6図は、不実施例によ番)完lJtされたVSBレー
ザを室温において、CW軸動作せた時のJ−L特性を、
従来技術におけるVSBレーザ、すなわち、活性層を挾
む領域がp型層〒・あるVSBレーザの特性と比較して
示した線図である。図において、実線は本実施例のVI
9Bレーザの特性を示し、破線嫉従来技術におけるVS
Bレーザの特性を示す。発光効率η(’mW/mA :
]は、従来技術において0.11(mW/mA)であっ
たのに対し、本実施例ではo、2o(mw/mA)と大
幅に改善さねでいる。このことは、電流制限層下層なセ
レン(Se)を高濃度に含有するn型層としたことによ
0、ストライプ領域周辺に発生す。
るリーク電流が低減されていることを示し、電流制限効
果が極めて良好であることを示す。
(7)発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によれば、イン、ノウムガリ
ウムヒ素リン(工nGaAsP)/インジウムリン(!
nP)系の半導体よりなりDH構造を有する半導体発光
装置において、光軸に沿う、ストライプ状領域以例の領
域に設(1られた電、流制限層の゛電流制限効果を向上
し、結果とL7て、発光効率の高い半導体発光装置々を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術におけるDH構造の半導体レーザの
梨本構造の一例を示す断面図であり、第2図乃至第5図
は、本実施例におけるVEIBレーザの製造工程におけ
る各主要工程完了後の基板断面図である。なお、第1図
乃至第5図は全て、光の放射方向から見た図である0又
、$6図は、不実施例におけるVSEレーザのI −L
 l#f4−を従来技術におけるVSBレーザのI−I
、特性と比4シ[て示した線図である。 1・・・基イ& (nInP) 、2−、 電流制限層
下層(pInP)、3・・・電流制限層下層(nInP
) 、3’・・・FγXj、クラッド層(nInP3.
4−活性層(アントゞ−プInGaA6P 層、4・・
・アンドープIn()aAeP層、5・上部クラッド層
(pInP) 、6−・−コンタクトノ峠(p工nGa
AsP) 、7.8 ” +E ftひ狛電′41jt
、11 ・7i!−4& (pInP3.12−・下部
クラッド層(pInPl 、13’・・中、流山り1シ
艮jピ、・−ドJ曽となる層(1’+ I訂))、13
・・本発明の要旨である商耀度n型′…′流制限層下層
(nInP) 、+4・・・電流制限層下層(pInP
) 、1.4’・−1下柑(クランド層(pInP) 
、15−アンドープエnGaAsP Wr 、、 15
’・・・活性層(アンドープエnGaAsP)、■6・
・・上部フラノl−4層(nInP) 、17 ・・コ
ンタクト層(nInc)aAeP) 、18 =−負4
 %i (ALJ ・Sn)、+9・・・正市槽1(A
u・Zn)、21・・・発光剖形成用V溝。 354 第4囮

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)インジウムガリウムヒ素リン系半導体よりなる活
    性層を上下から挾んで互いに逆導電形のインジウムガリ
    ウムヒ素リン系半導体層が形成されてなるダブルへテロ
    構造を有し、?@に沿うストライプ状領域を除いて前記
    活性層を左右からI火む領域に、′電流方向に対し逆方
    向となるpn援合を含む電流制限部を有する半導体発光
    ′P置において、前記活性層を左右から挾む翅域の導電
    型は不純物としてセレンを高濃度に含有するn型領域で
    あることを特徴とする、半導体発光装置計。 (21前バe生導体発光装置は埋め込み型であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体発光装置
JP22317082A 1982-12-20 1982-12-20 半導体発光装置 Pending JPS59112673A (ja)

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JP (1) JPS59112673A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4758535A (en) * 1986-05-31 1988-07-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for producing semiconductor laser
US4966863A (en) * 1988-07-20 1990-10-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for producing a semiconductor laser device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4758535A (en) * 1986-05-31 1988-07-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for producing semiconductor laser
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