JPS59112674A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS59112674A
JPS59112674A JP22317682A JP22317682A JPS59112674A JP S59112674 A JPS59112674 A JP S59112674A JP 22317682 A JP22317682 A JP 22317682A JP 22317682 A JP22317682 A JP 22317682A JP S59112674 A JPS59112674 A JP S59112674A
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JP
Japan
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layer
active layer
type
type inp
optical axis
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Application number
JP22317682A
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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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    • 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
    • HELECTRICITY
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    • 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
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
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    • H01S5/24Structure 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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser

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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】 (1)発明の技術分野 本発明は半導体発光装置に関する。特に、活性層を含む
発光領域をル2回成長工程において形成する埋め込み型
半導体発光装置において、光軸に沿うストライプ領域を
挟んで設けられた電流制限部の機能を向上する改良に関
する。
(2)技術の背景 ダブルへテロ構造(以下、DH構造という。)の半導体
レーザにおいては、活性層を挟んで上下方向(電流の通
過する方向)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、光軸を挟む左右横方向については、キャリヤ閉じ
込め、及び光閉じ込めの効果が存在しないので、これら
に対する何らかの工夫が必要とされる。まず、キャリヤ
閉じ込めについては光軸を含むストライプ領域を挟む左
右の領域に、電流方向に対し逆方向となるpn接合(以
下、逆方向接合という。)を含む電流制限部を設ける方
法があり、又、光閉じ込めについては、活性層の光軸と
直交する断面の中央部の厚さをその左右部の厚さよりも
大きくなし、活性層内に圧接率の差を設けることにより
光を中央部に閉じ込める方法や、活性層の幅を制限し、
その左右に屈折率の小さい物質の層を形成して光を活性
層に閉じ込める方法がある。
上記の二つの方法を共に利用したものにV溝、あるいは
、U情理め込み型半導体レーザがあり、本発明はこの改
良である。
(3)従来技術と問題点 第1図は従来技術におけるインジウムガリウムヒ素リン
(InGaAsP) /インジウムリン(InP)系半
導体よりなるV溝環め込み型半導体レーザ(以下、VS
Bレーザという。)の基本構造の一例を示す断面図であ
る。図において、1はn型インジウムリン(nInP)
よりなる基板であり、2はn型インジウムリン(n I
n P)よりなるバッファ層を兼ねる下部クラッド層で
あり、3はn型インジウムリン(p In P)よりな
る電流制限層下層であり、4はn型インジウムリン(n
InP)よりなる電流制限層上層であり、4′はn型イ
ンジウムリン(nlnP)よりなる下部クラッド層であ
り、5はn型インジウムガリウムヒ素リン(nIInG
aAsPよりなる層であり、5′はn型インジウムカリ
ウムヒ素リン(n1nGaAs P )よりなる活性層
であり、6はn型インジウムリン(pInP)よりなる
上部クラッド層であり、7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
り、8.9はそれぞれ正電極及び負電極である。
このVS13レーザを構成する積層体を形成するために
は、垣常、液相エピタキシャル成長法(以下、LPE法
という。)が使用されており、第1何目の成長工程にお
いて、基板1上に下部クラッド層2及び電流制限層下層
3が形成され、■溝がエツチング形成されたのちの、第
2回目の成長工程において活性層5′を含む残り全ての
層が形成される。
上記の構造にあっては、専ら環流制限層上層4と同じく
下層3との界面に形成された逆方向接合によって活性層
を挟む横方向の電流の制限、すなわち、キャリアの閉じ
込めが行なわれているが、この逆方向張合は、層成長に
おける工程上の制約から完全なものとなすことは困難で
あり、又、動作時に熱的な損傷を受けて劣化する場合も
多(、結果として充分な電流制限効果を得ることは容易
では・ない。更に、図から明らかなように、p型の上部
クラッド層6とn型の電流制限層上層4とp型の電流制
限層下層3とn型の下部クラッド層2とは、n p n
 p 接合を形成しているため、トリガー電流の供給を
条件としてサイリスクとして動作し、活性層5′をバイ
パスする導電路を構成することとなる。ところで、この
構造において、p型の上部クラッド層6からp型の電流
制限層下層3に図に矢印をもって示V電流が流入するこ
とはやむを得ず、しかも、この電流が上記のサイリスタ
のトリガー電流として機能するため、無効重席が増加す
るという不利益をも伴うこととなる。
(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り、L3
H構造を有し、活性層を含む発光領域が光軸に沿うスト
ライプ領域に設けられており、このストライブ領域を挟
んで電流制限部が設けられてなる半4V体発光装置にお
いて、電流制限効果が向上している半導体発光装置を提
供することにある。
(5)発明の構成 本発明の目的は、ダブルテヘロ構造を有する半導体発光
装置において、活性層は光軸に沿い輻の快いストライブ
領域に制限されており、該活性層の光軸と直交する断面
の厚さはその中央部において左右部におけるより大きく
されており、前記ストライプ領域を挟む領域には前記活
性層に近接して絶縁物薄層が設けられてなることにより
達成される。
DH禍造を有する埋め込み型半導体レーザにおいて、上
記の欠点を解消rるためには、ストライプ領域を挟む領
域であって、なおかっ、活性層に近接した領域に絶縁物
よりなる層を形成することが最も有効な方法である。
その場合、埋め込み型である関係上、絶縁物層のストラ
イプ1こ対応する領域を除去して開口を設け、ストライ
プ領域を挟む領域には絶縁物層が形成されたままの状態
で結晶成長を行なうこととなるが、上記の開口の幅、す
なわち、ストライプの幅は通常数〔μmn〕程度と比較
的狭いのでこの上に成長する半導体は単結晶とならず多
結晶化してしまうという工程上の困難性が存在する。
ところが、絶縁物層に設けられた開口に露出している下
層の手番体層を溝状に掘り下げてその露出表面債を大き
くなすことによって、続く層成長工程における成長溶液
との接触面積を大きくなせば、上記の開口の幅がストラ
イプの幅、つまり、数〔μ+n)程度であっても開口の
上に単結晶層が成長することが確認された。したがって
、半導体レーザの構造をV溝あるいはU溝を有する埋め
込み型構造とすれば、電流制限部に絶縁物薄層の設けら
れてなる半纏体8レーザを実現することが可能である。
本発明は、上記の原理にもとづいて完成されたものであ
り、V ik、あるいはU溝を有する埋め込み型半導体
レーザにおいて、第1回成長工程終了後、ストライプ領
域に溝を形成するために、ストライブ領域を挟む領域に
エツチングマスクとして形成されている二酸化シリコン
(S + (J2 ) 、!等よりなる絶縁物薄層を、
エツチング工程が終了したのちも除去せずに、そのまま
の状態で第2回成長工程を実行して、電流制限部に絶縁
物層を形成してなる半導体発光装置である。
上記の構造にあっては、電流制限機能は、従来技術にお
ける如き、逆方向pn接合にょフてではな(、活性層を
挟んでその近傍に設けられた絶縁物層により実現される
ため、その電流制限効果は従来技術に比してはるかに向
上し、更に上記せるザイリスタ効果等も有効に防止する
ことができる。
(6)発明の実施例 以下図面を参照しつつ、本発明の一実施例に係る半導体
発光装置について説明し、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(丁nGaA
sP)/インジウムリン(InP)系半4体よりなるI
) I−1構造のV溝環め込み型半導体レーザ(以下、
V S Hレーザという。)の製造工程について述べる
第2図参照 n型不純物をl X 1018[cm ”J程度含有す
るn型インジウムリン(nrnP)よりなる厚さ300
 (’μIn)程度の基板11の< 100 >面上に
、第1回成長工程として、L P E法を使用すること
により、(イ)n型不純物をI X 1018(can
−3)・程度含有するn型インジウムリン(n f旧つ
よりなり厚さが5〔μIIl]程度である下部クラッド
層12、及び、(ロ)n型不純物を5〜10 X IQ
17[cm−“4〕程度含有するn型インジウムリン(
plnP)よりなり厚さか1.5〔μ■〕程度のp型層
13を順次形成する。
続いて、スパッタ成長法を使用して全mJに二酸化シリ
コン(Siす2)よりなる薄層21を2.0001:λ
〕程度の厚さに形成し、この薄層21上にフォトIJツ
クラフイー法を用いて<110>方向で光軸に沿う方向
に幅3〜4 〔μlnl程度の開口21′を形成する。
第3図参照 上記の開口21′の設けられた二酸化シリコン(si0
2)よりなる薄層21をエツチングマスクとし、堪能(
14CI)をエッチャントとしてなすウェットエツチン
グ法を使用してp型層13のエツチングを実行し、その
先端が下部り゛ラッド層12にコ奉する、V14” 2
2を形成rる。この■溝22内には次工程により発光部
が形成されることとなる。
第4図参照 上記の工程終了後、二酸化シリコノ(δ1(J2)より
なる薄層21を除去することなく、そのままの状態で、
L P E法を1史用した振2回成長工程を実行し、(
ハ)n型不純物をI X IQ18(cm−3)程度含
有するn型インジウムリン(nInP)よりなる層14
.14’、(ニ)n型不純物を5 X 1017[ca
n ”]程度含有するn型インジウムガリウムヒ素リン
(n InGa AsP )よりなる層15.15′、
(ホ)n型不純物をI X 1018[’cm−3]程
度含有するp’ 、”Jj9インジウムリン(pInP
)よリナル上部りラット層16、(へ)n型不純物をI
 X 1018〔can ”J程度含有するp型イン/
ウムヵリウムヒ素す ン(pIn Qa As P )
よりなり厚さが1−1.5[μlnl程度であるコノタ
クト層17を順次形成してVSHレーザを構成する積層
体を完成する。
この層構成において、n型イン/ウムリン(nInP)
よりなる層のうち、層14は、V溝の外に形成されて厚
さ03〜0.5[μm11〕となり、同じ(層14′は
V溝内に形成されて下部クラッド層となり、その表面は
図示せる如(下方に凸の弧状となり、さらに、中央部の
厚さは左右の厚さより大きく、1.5〔μm1〕〕程度
となるっまた、0型インジウムヵリウムヒ素リンCn 
1nQaAq P )よりなる脂のうち層15は■溝の
外に形成されて、厚さ02、〔μl11)となり、同じ
< IF=i 15’はV 7i内に形成されて、中央
部が厚いデルタ状の活1生層となり、この発光波長は1
3〔μmn〕程瓜である。
第2回成長工程において、上記の積層体のうち二酸化シ
リコン(Si(J2)よりなる薄JV 21上に成長し
た層は多結晶化するが、ストライプに対応する領域上す
なわら、\ll東上領域では、単結晶層が成長するため
、絶縁物層2トり介在したこと1こよる不利益は全(な
い。
なお、第2回成長工程を実行するための成長温度は60
0 (’U)程度以上であれば足りるが、高温であるほ
ど結晶、性がよく、例えば700〔0C′3程度で成長
を行なった場合、■溝内部はもらろんその周辺数〔μI
n)に支ぶ領域上で単結晶層が成長することが確認され
た。
最後に、公知の手法をもって、上面全面に金・亜鉛(A
IJ 11 Zn )よりなる正iK 4(i 18、
更に、基板11を裏面から100〔μm「)〕程度の厚
さとなるまで研磨して厚さを調整したのち、裏面全面に
金・スス(Au・Sn)よりなる負電極19をそれぞれ
形成する。
上記により完成されたV S 13レーザを発振させた
ところ、活性層の幅3 〔μ+n〕、共振長250[μ
I11]程度において、しきい値電流は80 (lnA
)であり、数10 (lnW]程度の大出力に至るまで
飽和がな(、従来技術において問題となっていたリーク
電流やサイリスタ効果等が、有効に防止されていること
が確認された。
(7)発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によれば、DH構造を有し、
活性層を含む発光領域が光軸に沿うストライプ領域に設
けられており、このストライプ領域を挟んで電流制限部
が設けられてなる半導体発光装置において、電流制限効
果が向上している半導体発光装置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VSBレーザの
基本構造の一例を示す断面図であり、第2図乃至第4図
は、本実施例におけるVSB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4図は、全て光の放射方向から見た図である。 l、11・・・・・・基板(nlnP) 、2.12・
・・・・・下部クラッド層(nlnP) 、3・・・・
・・電流制限層下層(pIn P )、13・・・・・
・p型インノウムリン(pInP)層、4・・・・・電
流制限層上層(、nInP) 、14・・・・・・n型
インンウムリ7 (nInP)層、4′、14’ ・−
−−−−下部クラット層(nl、nP)、5.15・・
・・・・0型インジウムガリウムヒ素リン(口In(j
a A、s P )層、5′、15′・・・・・・活性
層(nInGaAsP )、6.16・・・・・・上部
クラッド層(pInP) 、7.17・・・・・・コン
タクト層(pIn(jaAsP ) 、8.18・・・
・・・正電極(Au−Zn) 、9.19・・・・・・
負電極(AIJ −8n ) 、2] 一本発明の要旨
であり、電流制限機能を有rる絶縁物薄層(Si02層
)、21′・・・・・・S 1c12薄層に設けられた
開口、22・・・・・・発光部形成用■溝。 代理人 弁理士 松岡宏四部 第4閃

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ダブルへテロ構造を有する半導体発光装置において、活
    性層は光軸に沿い幅の狭いストライプ領域に制限されて
    おり、該活性層の光軸と直交する断面の厚さはその中央
    部において左右部におけるより大きくされており、前記
    ストライプ領域を挟む領域には前記活性層に近接して絶
    縁物薄層が設けられてなることを特徴とする半導体レー
    ザiI′i。
JP22317682A 1982-12-20 1982-12-20 半導体発光装置 Pending JPS59112674A (ja)

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JP22317682A JPS59112674A (ja) 1982-12-20 1982-12-20 半導体発光装置

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JP (1) JPS59112674A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4966863A (en) * 1988-07-20 1990-10-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for producing a semiconductor laser device
US5440147A (en) * 1991-04-16 1995-08-08 France Telecom Optoelectric device having a very low stray capacitance and its production process

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4966863A (en) * 1988-07-20 1990-10-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for producing a semiconductor laser device
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