JPS60126885A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS60126885A JPS60126885A JP23532383A JP23532383A JPS60126885A JP S60126885 A JPS60126885 A JP S60126885A JP 23532383 A JP23532383 A JP 23532383A JP 23532383 A JP23532383 A JP 23532383A JP S60126885 A JPS60126885 A JP S60126885A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- buried
- semiconductor laser
- semiconductor
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- 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
- H01S5/22—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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- 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
- H01S5/22—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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体発光装置とりわけ電流閉じ込め及び特性
劣化を改善した半導体レーザ構造に関するものである。
劣化を改善した半導体レーザ構造に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、半導体レーザは小型高効率かつ直接変調可能など
の特徴を持った発光装置であるため、元ファイバー通信
用元源として研究開発が進められている。この半導体レ
ーザには、動作特性の優れた素子構造が各種提案され、
その中でも発振縦横モードが安定かつ低しきい値電流で
動作するものとして一理込み型ダブルへテロ（ＢＨ）構
造が有る。
の特徴を持った発光装置であるため、元ファイバー通信
用元源として研究開発が進められている。この半導体レ
ーザには、動作特性の優れた素子構造が各種提案され、
その中でも発振縦横モードが安定かつ低しきい値電流で
動作するものとして一理込み型ダブルへテロ（ＢＨ）構
造が有る。
以下に従来のＢＨ構造レーザについて説明する。
第１図は、従来のＩｎＣ２ａＡｓ Ｐ ／ ＩｎＰ Ｂ
Ｈレーザの構造断面図を示すものであり、１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板。
Ｈレーザの構造断面図を示すものであり、１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板。
２はｎ型ＩｎＰクラッド層、３はアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ ：７ンタクト層、６はｐ型ＩｎＰ埋込み層
、７はｎ型ＩｎＰ埋込み層である。ここで埋込み層６゜
７及びクラッド層２により厚み方向でｎｐｎサイリスタ
構造をとっているため、ｎ型クラッド層２゜活性層３、
ｐ型クラッド層４．コンタクト層５からなるストライプ
状メサ部に電流が狭窄される。
ｓＰ活性層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ ：７ンタクト層、６はｐ型ＩｎＰ埋込み層
、７はｎ型ＩｎＰ埋込み層である。ここで埋込み層６゜
７及びクラッド層２により厚み方向でｎｐｎサイリスタ
構造をとっているため、ｎ型クラッド層２゜活性層３、
ｐ型クラッド層４．コンタクト層５からなるストライプ
状メサ部に電流が狭窄される。
また活性層３の周囲の半導体層２，４．６は活性層３よ
り屈折率が低いため元の狭窄も行なわれ。
り屈折率が低いため元の狭窄も行なわれ。
良好な発振モードが得られている。
次に以下にそのＢＨ構造レーザの製法について第２図を
用いて説明する。
用いて説明する。
まず第２図ａのように液相エピタキシャル成長法で基板
１上に前記半導体層２，３，４．５を順次エピタキシャ
ル成長させる０次に、半導体層５上にＳ ｉ Ｏ２絶縁
膜１０を沈着、し、フオ） ＩＪソゲラフイー法により
ストライブ状にノくターンを形成して、Ｂｒメタノール
系またはＨＣｌ系の化学エツチングを用いて第２図すの
ようにメサ構造にする。
１上に前記半導体層２，３，４．５を順次エピタキシャ
ル成長させる０次に、半導体層５上にＳ ｉ Ｏ２絶縁
膜１０を沈着、し、フオ） ＩＪソゲラフイー法により
ストライブ状にノくターンを形成して、Ｂｒメタノール
系またはＨＣｌ系の化学エツチングを用いて第２図すの
ようにメサ構造にする。
一方埋込み層６，７を形成するため、再び液相成長ボー
ト中に前記メサ構造が形成された基板を仕込み、液相エ
ピタキシャル成長法で埋込み層６゜７を第２図Ｃのよう
に形成する０ここで５ｉ０２膜１０は化学エツチングの
マスクとして、１だ第２回目の液相成長における選択成
長マスクとして用いている。第２回目の一液相成長条件
としては、溶液溶かし込み温度６２０°Ｃ１３０分間、
成長温度６００℃が通常用いられているが、溶液溶かし
込みの間に第２図すのメサ表面部が熱損傷を受けるため
、成長中のキャリアガスである水素ガスに微量のＰＨ３
ガスを含入させるか、または基板上にＩｎＰ 、 Ｉｎ
五８′またはＧａＡｓ等のウェハーを置いて熱損傷から
の保護を行なっている。
ト中に前記メサ構造が形成された基板を仕込み、液相エ
ピタキシャル成長法で埋込み層６゜７を第２図Ｃのよう
に形成する０ここで５ｉ０２膜１０は化学エツチングの
マスクとして、１だ第２回目の液相成長における選択成
長マスクとして用いている。第２回目の一液相成長条件
としては、溶液溶かし込み温度６２０°Ｃ１３０分間、
成長温度６００℃が通常用いられているが、溶液溶かし
込みの間に第２図すのメサ表面部が熱損傷を受けるため
、成長中のキャリアガスである水素ガスに微量のＰＨ３
ガスを含入させるか、または基板上にＩｎＰ 、 Ｉｎ
五８′またはＧａＡｓ等のウェハーを置いて熱損傷から
の保護を行なっている。
しかしながら、上記のような構成では、化学エツチング
処理を施して第２図すのメサ構造を形成した後、第２回
目の液相成長時にボートに仕込む時、必然的にメサ表面
部が酸素、炭素などが付着し汚染される。また溶液溶か
し込み時に前記の基板の熱損傷保護対策を施したとして
も僅かながらもメサ表面部の熱損傷から免れられない。
処理を施して第２図すのメサ構造を形成した後、第２回
目の液相成長時にボートに仕込む時、必然的にメサ表面
部が酸素、炭素などが付着し汚染される。また溶液溶か
し込み時に前記の基板の熱損傷保護対策を施したとして
も僅かながらもメサ表面部の熱損傷から免れられない。
したがってｐ型埋込み層６とｎ型クラッド層２とのｐｎ
接合界面はトラップ準位や欠陥が多数発生し、ｐｎ接合
特性はリーク電流の多い電流−電圧特性を示している。
接合界面はトラップ準位や欠陥が多数発生し、ｐｎ接合
特性はリーク電流の多い電流−電圧特性を示している。
ここで第３図に前記の埋込み界面のｐｎ接合の典型的な
Ｉ−Ｖ特性を示す。その結果、半導体レーザの劣化試験
で通常行なわれている雰囲気温度６ｏ℃における光出力
３ｍＷのＡＰＣ強制劣化試験を行なった時、前記埋込み
界面のｐｎ接合は逆バイアス電圧がかがり、大きなリー
ク電流が流れて発熱を起し、半導体レーザのしきい値電
流の上昇が起きる一ｏまた前記ｐｎ接合が破壊されスト
ライブ部の電流狭窄の機能が行なわれなくなり、半導体
レーザの破損を引き起す場合も生じる０発明の目的 本発明は上記従来の問題点５を鑑み、良好な埋込み部の
ｐｎ接合特性を持った長寿命でかつ歩留りの良いＢＨ槽
構造半導体発光装置を提供することを目的とする〇 発明の構成 本発明は、ｐ型埋込み層６とｎ型クラッド層２の間にｎ
型埋込み緩衝層を備えたＢＨ槽構造半導体レーザであり
、ｎ型埋め込み緩衝層を具備することによりｎ型クラッ
ド層２上に直接ｐｎ接合を形成しないため、埋込み部の
ｎｐｎサイリスク接合特性が向上し、長寿命でかつ歩留
りの良いＢＨ槽構造半導体レーザが作製可能とするもの
である。
Ｉ−Ｖ特性を示す。その結果、半導体レーザの劣化試験
で通常行なわれている雰囲気温度６ｏ℃における光出力
３ｍＷのＡＰＣ強制劣化試験を行なった時、前記埋込み
界面のｐｎ接合は逆バイアス電圧がかがり、大きなリー
ク電流が流れて発熱を起し、半導体レーザのしきい値電
流の上昇が起きる一ｏまた前記ｐｎ接合が破壊されスト
ライブ部の電流狭窄の機能が行なわれなくなり、半導体
レーザの破損を引き起す場合も生じる０発明の目的 本発明は上記従来の問題点５を鑑み、良好な埋込み部の
ｐｎ接合特性を持った長寿命でかつ歩留りの良いＢＨ槽
構造半導体発光装置を提供することを目的とする〇 発明の構成 本発明は、ｐ型埋込み層６とｎ型クラッド層２の間にｎ
型埋込み緩衝層を備えたＢＨ槽構造半導体レーザであり
、ｎ型埋め込み緩衝層を具備することによりｎ型クラッ
ド層２上に直接ｐｎ接合を形成しないため、埋込み部の
ｎｐｎサイリスク接合特性が向上し、長寿命でかつ歩留
りの良いＢＨ槽構造半導体レーザが作製可能とするもの
である。
実施例の説明
第４図に、本発明の一実施倒におけるＢＨ槽構造半導体
レーザの構造断面図を示す０第４図において、１１はｎ
型埋め込み緩衝層で、他は説明を簡単にするため従来例
の記号と同じにしである。
レーザの構造断面図を示す０第４図において、１１はｎ
型埋め込み緩衝層で、他は説明を簡単にするため従来例
の記号と同じにしである。
以上のように構成された本実施例のＢＨ槽構造半導体レ
ーザについて以下その動作の効果を説明する。
ーザについて以下その動作の効果を説明する。
文発明の構造では、従来の構造と太きく異なる点は、ｐ
型埋め込み層６とｎ型クラッド層２の間にｎ型埋込み緩
衝層１１を付加していることにある。緩衝層１１を付加
することにより、埋込み部のｐｎ接合位置がｐ型埋め込
み層６と緩衝層１１の間にあるため、第２回目のエビ成
長で必然的に生じるトラップ準位や欠陥は緩衝層１１と
ｎ型クラッド層２の界面で発生するが、ｐｎ接合位置は
これらトラップ準位や欠陥のある場所を避けることが出
来、ｐｎ接合の電流−電圧特性は非常に良好なものが得
られる。第５図は本発明の典型的なｐｎ接合特性である
。第５図を見てわかる通り第３図と比較し逆方向電圧の
リーク電流は非常に少なく、良好な結果が得られている
。したがって本＊明の構造の半導体レーザは、前述のＡ
ＰＣ強制劣化試験に対してもしきい値電流の上昇は低く
押えることが出来、埋込み部のｐｎ接合の破損による半
導体レーザの劣化は見られなくなった。
型埋め込み層６とｎ型クラッド層２の間にｎ型埋込み緩
衝層１１を付加していることにある。緩衝層１１を付加
することにより、埋込み部のｐｎ接合位置がｐ型埋め込
み層６と緩衝層１１の間にあるため、第２回目のエビ成
長で必然的に生じるトラップ準位や欠陥は緩衝層１１と
ｎ型クラッド層２の界面で発生するが、ｐｎ接合位置は
これらトラップ準位や欠陥のある場所を避けることが出
来、ｐｎ接合の電流−電圧特性は非常に良好なものが得
られる。第５図は本発明の典型的なｐｎ接合特性である
。第５図を見てわかる通り第３図と比較し逆方向電圧の
リーク電流は非常に少なく、良好な結果が得られている
。したがって本＊明の構造の半導体レーザは、前述のＡ
ＰＣ強制劣化試験に対してもしきい値電流の上昇は低く
押えることが出来、埋込み部のｐｎ接合の破損による半
導体レーザの劣化は見られなくなった。
ここで活性層３に流れる動作電流は、緩衝層１１を付加
しても、従来構造のものと原理的には伺ら変わＶない。
しても、従来構造のものと原理的には伺ら変わＶない。
むしろ、埋込み部のｐｎ接合特性が良くなったため、ｎ
型クラッド層４からｐ型埋込み層６へ流れる電流は格段
に減少し一効率よく活性層３へ動作電流が流れ、レーザ
の量子効率が上がる結果が得られた。
型クラッド層４からｐ型埋込み層６へ流れる電流は格段
に減少し一効率よく活性層３へ動作電流が流れ、レーザ
の量子効率が上がる結果が得られた。
発明の効果
以上のように、本発明の半導体レーザ構造はｐ型埋込み
層とｎ型クラッド層この間にｎ型緩衝層を設けることに
より、寿命の長い歩留りの良く作製することができ、そ
の実用的効果は犬なるものである。
層とｎ型クラッド層この間にｎ型緩衝層を設けることに
より、寿命の長い歩留りの良く作製することができ、そ
の実用的効果は犬なるものである。
第１図は従来のＢＨ構造半導体レーザの構造断面図、第
２図ａ−ｃは従来のＢＨ構造半導体レーザの製作工程断
面図、第３図は従来のＢＨ構造半導体レーザの埋込み部
のｐｎ接合電流電圧特性図。 第４図は本発明の一実施例に分けるＢＨ構造半導体レー
ザの構造断面図、第５図は本発明のＢＨ構造半導体レー
ザの埋込み部のｐｎ接合電流電圧特性図である。 ２・・・・・・ｎ型クラッド層、３・・・・・・活性層
、４・・・・・・ｐ型クラッド層、６・・・・・・ｐ型
埋込み層−１１・・・・・・ｎ型緩衝層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｗＪ
Ｉ 図 第２１１１ （α） 、へ 第２図 ｃ′ｂ） （Ｃ）
２図ａ−ｃは従来のＢＨ構造半導体レーザの製作工程断
面図、第３図は従来のＢＨ構造半導体レーザの埋込み部
のｐｎ接合電流電圧特性図。 第４図は本発明の一実施例に分けるＢＨ構造半導体レー
ザの構造断面図、第５図は本発明のＢＨ構造半導体レー
ザの埋込み部のｐｎ接合電流電圧特性図である。 ２・・・・・・ｎ型クラッド層、３・・・・・・活性層
、４・・・・・・ｐ型クラッド層、６・・・・・・ｐ型
埋込み層−１１・・・・・・ｎ型緩衝層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｗＪ
Ｉ 図 第２１１１ （α） 、へ 第２図 ｃ′ｂ） （Ｃ）
Claims (1)
- ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を具備した一
方向に伸びるストライブ状メサ構造を有する半導体基板
上の、前記ストライブ状メサ構造の両側に前記半導体基
板と同一導電型の半導体緩衝層、前記半導体基板とは反
対の導電型の半導体層及び前記半導体基板と同導電型の
半導体層を順次エピタキシャル成長させたことを特徴と
する半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23532383A JPS60126885A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23532383A JPS60126885A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60126885A true JPS60126885A (ja) | 1985-07-06 |
Family
ID=16984401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23532383A Pending JPS60126885A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60126885A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6396981A (ja) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Toshiba Corp | 埋込み型半導体レ−ザ装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142691A (en) * | 1980-04-08 | 1981-11-07 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
| JPS5831592A (ja) * | 1981-08-18 | 1983-02-24 | Nec Corp | 埋め込み構造半導体レ−ザ |
-
1983
- 1983-12-13 JP JP23532383A patent/JPS60126885A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142691A (en) * | 1980-04-08 | 1981-11-07 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
| JPS5831592A (ja) * | 1981-08-18 | 1983-02-24 | Nec Corp | 埋め込み構造半導体レ−ザ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6396981A (ja) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Toshiba Corp | 埋込み型半導体レ−ザ装置 |
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