JPS59145581A - 発光半導体装置 - Google Patents

発光半導体装置

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JPS59145581A
JPS59145581A JP59017019A JP1701984A JPS59145581A JP S59145581 A JPS59145581 A JP S59145581A JP 59017019 A JP59017019 A JP 59017019A JP 1701984 A JP1701984 A JP 1701984A JP S59145581 A JPS59145581 A JP S59145581A
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xapprox
light
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JP59017019A
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Inventor
Yuichi Ono
伊藤和弘
Mitsuhiro Mori
河田雅彦
Kazuhiro Ito
小野佑一
Masahiko Kawada
森光廣
Kazuhiro Kurata
倉田一宏
Hitoshi Nakamura
中村均
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L33/0004—Devices characterised by their operation
    • H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
    • H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
    • 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
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    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
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    • H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
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    • 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
    • H01S5/2214—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 oxides or nitrides

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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】 本発明は発光半導体装置に関し、詳しくは光ファイバあ
るいは光ビーム通信用の光源としてとくに有効な発光半
導体装置に関する。
従来の発光装置は例えば第１図に示す様に化合物半導体
基板】１上に発光領域である例えは材料が（）ａＡｓ−
Ｇａ、−ｘＡｌｘＡｓ系化合物半導体の場合にはＰ形（
）ａ、−ｘＡｌｘＡｓ　１２を液相エピタキシャル成長
法で形成し、さらにこの上に連続的にｎ型およびｎ４−
型Ｇａ＋　　ｘ　Ａ　ｌ　ｘ　Ａ　ｓ　、Ｏａ　Ａ　ｓ
層１３．１４を形成、しかる後写真食刻法によυ化学エ
ッチ、ＣＶＤ膜】５、蒸着による電極１６を順次形成す
ることにより素子を作っていた。この時の発光領域は斜
線部１７に示す位置となり矢印１０で示したように、半
導体基板１１方向に放射される。この様な構造の発光装
置は発光領域１７の両側にキャリアとじ込め層が形成さ
ｎておらず、高速化にともない発光出力が低下してしま
い、最近の光通信方式における長距離で中、大容量化の
要請に答えられない。
本発明は、上記従来の問題を解決するためになさｎたも
ので、基本的には発光領域の両側にキャリアのとじ込め
領域を形成しかつこの発光領域の形成場所を最も結晶性
の良い部分に形成するものであり、上記結晶性の最も良
い場所はホトルミネ乍 ッサンスにより斤められる。以下実施例を用いて、不発
明の詳細な説明する。
第２図は、本発明の素子断面構造の１例を示し、第３図
は、発光領域の設定場所を央定する根拠を説明するだめ
のホトルミネッザンス強度分布を示す。まず光透過用の
厚いＰ−Ｕａ、　−ＸＡＩＸＡｓ半導体基板２１　（Ｘ
＞０．２　）の一方の表向上にＰ電極２２、他方の表面
上に液相エピタキシャル法によリＰ　−ｔＪａ、−ｘＡ
ＩＸＡｓ　（Ｘ”：０．２　）層２３．活性層であるＰ
もしくはｎ−Ｇａ１−ｘＡｌｘＡｓ（Ｘ＝ｏ、ｏｓ）層
２４．キャリア注入層であるｎ−Ｇａ１−ｘＡｌｘＡｓ
　（Ｘ−＝０．２　）層２５．　ｎ＋：Ｇａ、−ｘＡｌ
ｘＡｓ（Ｘ″：０．ｏｌ）層２６を形成し、さらにＣＶ
Ｄ−８ｉ０２膜２７、ｎ電極２８を形成して素子が完成
する。この構造の発光装置においてＰ　−（）ａ　、−
ＸＡＩＸＡｓ層２３を各段階にステップエッチし、深さ
方向のホトルミネッセンス強度を測定した結晶を第３図
に示す。このエピタキシャル層上に他の層を厚みや混晶
比を変えた試料等４種類について各々の結果を示しであ
るが、いずれの試料についてもエピタキシャル層厚みが
１０〜２０μｍの間にホトルミネッセンス強度のピーク
値が存在することがわかる。この結果より本エピタキシ
ャル層２３上の発光領域はピーク位置を表面とするＰ　
　Ｇ　ａ　ｒ　−ｘ　Ａ　ｌ　ｘ　Ａ　ｓ上に形成する
ことが結晶性の点から最も良いことがわかる。
また、活性層とキャリア注入層との間の混晶比Ｘの差を
０１以上とし、がっ、活性層（発光領域）の厚さを０．
５〜１．０μｍとすることにエリ、変調遮断周波数は著
るしく大きくなる。
すなわち１発光半導体装置がシングルへテロまたはダブ
ルへテロ構造の場合は、いずれも活性層とキャリア注入
層間の混晶比Ｘの差を０１以上とし、ダブルへテロ接合
の場合は、さらに活性層とＰ型層２３との間の混晶比Ｘ
の差を０．１以上とする。加えて活性層の厚さを上記範
囲内とすることにより、変調遮断周波数は著るしく大き
くなり、本実施例の場合は、発光出力５〜ｌＱｍ’Ｗ、
遮断周波数１００〜１８０ＭＨｚ（平面形）、発光出カ
フ０〜１２０ｍＷ、遮断周波数１００〜１５０ＭＨｚ（
ドーム形）という従来にない極めて優れた素子特性を示
すことが認めら扛た。
発光半導体装置においでは、一般に、光出力と遮断周波
数の間に、トレードオフの関係があることが知られてい
るが、本発明によれは、上記のように高い遮断周波数が
得られ、しかも、Ｐ型層２３の厚さを１０〜２０μｍと
することによって。
極めで高い光出力が得ら扛るので、トレードオフの関係
は生ぜず、実用上極めて有用である。
つぎに１本発明にかかる発光半導体層の製造方法の一例
を、ｇ４図を用いて説明する。
第４図（ａ）においで、まずＰ−（）ａ、−ｘＡｌｘＡ
ｓ（Ｘ＞ｏ２）基板４１（厚さ２００μｍ）上に厚さ１
５μｍのＰ−Ｇ　ａ　１−ｘ　Ａ　ｌ　ｘ　Ａ　ｓ　４
２　（Ｘ　＝０２）、０．５μｍのＰもしくはｎ　−（
）ａ　、−ＸＡｌｘＡ８４３　（ｘ＝ｏ、ｏ　８　）但
し、キャリア濃度〜５×１０　ｃｍ、２μｍのｎ　Ｃ）
ａ　＋　−ｘ　Ａ１．ｘ　Ａｓ４４　（Ｘ：０．２　）
、ｌ　μｍのｎ＋−（）ａＡｌ＋−Ｘ　　　　　Ｘ Ａｓ４５（Ｘ：ｏ、ｏｌ）を連続的に液相エピタキシャ
ル成長する。次いで（ｂ）において写真食刻法を用い化
学エツチングで同心円状（リング状）にメサエッチ（深
さ４μｍ）を行なう。（Ｃ）においでまずＰ電極との近
接触抵抗用のシャロウ・ディフィージ、　７　（Ｓｈａ
ｌｌｏｗ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　）　４７を約１μｍ形
成する。次いで電極マスク４８．４９をそ扛ぞｎ形成す
る。５０はｎ電極用窓である。（ｄｉではＰ電極５１、
ｎ電極５２を各々形成し、最後に光取り出し窓５３を化
学エツチングで拡散層４７を除去しで形成する。この工
程により形成された発光装置に約１８ボルトの電圧を印
加すると、電流１００ｍＡが流ｎ、発光波長８３００人
、発光出力８１ＴＩＷ、変調遮断周波数１０ＱＭＨｚ（
光出力で一３ｄ、Ｂの点で測定）の特性が得られた。
上記説明は、便宜上、化合物半導体としてＵａ、、Ａｌ
ｘＡｓを用いた１夕１］について説明したが、本系以外
の材料を用いた発光半導体装置でも同様であり、−また
Ｘの値、第２図２３に対応するエピタキシャル層の厚み
の値も上記値以外の値を、材料に合わせて適宜選択する
ことかできる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は、それぞれ従来および本発明の発
光半導体装置の断面信４造を示す図、第３図はＰ型層の
厚さと光出力の関係を示す曲線図、第４図は本発明にか
かる発光半導体装置の製造方法の一例を示す工程図であ
る。 １１．２１　：Ｐ型基板 １２．２３：Ｐ型層 ２４：活性層 ２５：ｎ型層（キャリア注入層） 第１頁の続き ０発　明　者　倉田−宏 国分寺市東恋ケ窪１丁目？８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 ０発　明　者　中村均 国分寺市東恋ケ窪１丁目２８０番 地株式会社日立製作所中央研究 所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層とキャリア注入層の間の混晶比の差が０１以上、
    上記活性層の膜厚がほぼ０．５〜０．１μ世上記活性層
    と基板間に介在するＰ型層の膜厚がほぼ１０〜２０μｍ
    である発光半導体装置。
JP59017019A 1984-02-03 1984-02-03 発光半導体装置 Pending JPS59145581A (ja)

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JP59017019A JPS59145581A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 発光半導体装置

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JP59017019A JPS59145581A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 発光半導体装置

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JPS59145581A true JPS59145581A (ja) 1984-08-21

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JP59017019A Pending JPS59145581A (ja) 1984-02-03 1984-02-03 発光半導体装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6428971A (en) * 1987-07-24 1989-01-31 Sharp Kk Gaalas infrared light emitting diode

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54141592A (en) * 1978-04-21 1979-11-02 Philips Nv Semiconductor device

Patent Citations (1)

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