JPS60140887A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS60140887A JPS60140887A JP25004883A JP25004883A JPS60140887A JP S60140887 A JPS60140887 A JP S60140887A JP 25004883 A JP25004883 A JP 25004883A JP 25004883 A JP25004883 A JP 25004883A JP S60140887 A JPS60140887 A JP S60140887A
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- Japan
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- groove
- layer
- active layer
- inp
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- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar 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
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- H01S5/24—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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体発光装置に係り、特にレーザ半導体装置
に於ける活性層埋め込み構造の改良に関するものである
。
に於ける活性層埋め込み構造の改良に関するものである
。
半導体レーザ（以下ＬＤと記す）の高性能化を図るため
には注入キャリヤの空間的な閉じ込め。
には注入キャリヤの空間的な閉じ込め。
光の空間的な閉じ込め、注入キャリヤのエネルギー的閉
じ込め等が成され、注入キャリヤの空間的な閉じ込めで
はガリウム砒素（以下ＧａＡｓと記す）またはインジュ
ム・ガリウム・砒素・リン（以下ＴｎＧａＡｓＰと記ず
）等からなり帯間エネルギー差の小なる活性層を帯間エ
ネルギー差の大きい材料で挟んだダブルへテロ（以下Ｄ
Ｈと記す）構造が提案されている。該ＤＨ構造に於い
て高利得の活性層を得るために、活性層を基板に設けら
れた■字形溝部に埋め込んで注入キャリヤを膜厚０．２
μｍ１幅２μｍの活性層に閉じ込め、キャリヤの拡散及
び光の発散を阻止するようにした活性層埋め込み構造が
提案されている。かかる活性層埋め込み形構造によって
２発振モードの安定化は低閾値化が達成される。
じ込め等が成され、注入キャリヤの空間的な閉じ込めで
はガリウム砒素（以下ＧａＡｓと記す）またはインジュ
ム・ガリウム・砒素・リン（以下ＴｎＧａＡｓＰと記ず
）等からなり帯間エネルギー差の小なる活性層を帯間エ
ネルギー差の大きい材料で挟んだダブルへテロ（以下Ｄ
Ｈと記す）構造が提案されている。該ＤＨ構造に於い
て高利得の活性層を得るために、活性層を基板に設けら
れた■字形溝部に埋め込んで注入キャリヤを膜厚０．２
μｍ１幅２μｍの活性層に閉じ込め、キャリヤの拡散及
び光の発散を阻止するようにした活性層埋め込み構造が
提案されている。かかる活性層埋め込み形構造によって
２発振モードの安定化は低閾値化が達成される。
第１図は従来の活性層埋め込み型ＬＤの側断面を示す模
式図であり、同図に於て１はｐ型のインジュム・リン（
以下ｎ−１ｎＰと記す）等からなる基板で該基板１上に
更に該基板の結晶の息さをカバーするためにｎ−ＴｎＰ
をバッファ層２として形成し２次にｐ型のＩｎＰからな
る層３ａを形成し上記層３ａとバッファ層２の厚み方向
にＶ字状の溝４を形成する。該Ｖ溝４はＬＤの２次元方
向にも延設されるようにレジストを形成して窓開は後に
エツチングによって断面がＶ字状の溝となるように形成
される。次に層３ａ上と溝４内にｎ−ＩｎＰのクラッド
層３ｂ′、３ｂを積み更に上記層３ａ、３ｂ、３ｂ’上
にアンドープのｎ形ＩｎＧａＡｓＰからなる活性１ｉ５
ａ、５ａ’を形成する。溝４内の活性層５ａは表面エネ
ルギーが大きい関係から中心部で成長速度が速くなり溝
外の活性層５ａ′より厚くなり略々三日月形状となる。
式図であり、同図に於て１はｐ型のインジュム・リン（
以下ｎ−１ｎＰと記す）等からなる基板で該基板１上に
更に該基板の結晶の息さをカバーするためにｎ−ＴｎＰ
をバッファ層２として形成し２次にｐ型のＩｎＰからな
る層３ａを形成し上記層３ａとバッファ層２の厚み方向
にＶ字状の溝４を形成する。該Ｖ溝４はＬＤの２次元方
向にも延設されるようにレジストを形成して窓開は後に
エツチングによって断面がＶ字状の溝となるように形成
される。次に層３ａ上と溝４内にｎ−ＩｎＰのクラッド
層３ｂ′、３ｂを積み更に上記層３ａ、３ｂ、３ｂ’上
にアンドープのｎ形ＩｎＧａＡｓＰからなる活性１ｉ５
ａ、５ａ’を形成する。溝４内の活性層５ａは表面エネ
ルギーが大きい関係から中心部で成長速度が速くなり溝
外の活性層５ａ′より厚くなり略々三日月形状となる。
該活性１ｉ５ａ、５ａ′の上に更にｐ−ｒｎＰからなる
クラッド層６を形成し、コンタクト抵抗を減少させるた
めにｐ型のＩｎＣｒａＡｓＰからなるコンタクト層７を
形成し、該コンタクト層７と基板１の裏面とにコンタク
ト電極９．１０を形成している。８は絶縁層である。
クラッド層６を形成し、コンタクト抵抗を減少させるた
めにｐ型のＩｎＣｒａＡｓＰからなるコンタクト層７を
形成し、該コンタクト層７と基板１の裏面とにコンタク
ト電極９．１０を形成している。８は絶縁層である。
上記構成の活性層埋込型Ｌ Ｄは例えば基板形成工程、
溝を構成するための化学エツチング、活性層を埋め込む
１．、ＰＥ（液相エピタキシャル）成長工程等からなる
が、溝を形成する化学エツチングの際にＶ溝の交点を通
る垂線に対する対称性の不ぞろいや第１図の溝部の拡大
斜視図である第２図で示すように活性層の成長時にこの
活性層の幅Ｗや厚さも、或いは溝または活性Ｎ５ａのキ
ャビティ方向の対称性が悪く２例えばねじれた状態で正
しく形成出来ない弊害があった。このために活性層５ａ
の断面三日月形の中心部１１がキャビティ方向で異なる
ために電界集中させる中心部１１から放出されＬ Ｄの
両端鏡面で反射を繰り返して増幅されるレーザ光１２の
発光効率が低下する欠点を有していた。
溝を構成するための化学エツチング、活性層を埋め込む
１．、ＰＥ（液相エピタキシャル）成長工程等からなる
が、溝を形成する化学エツチングの際にＶ溝の交点を通
る垂線に対する対称性の不ぞろいや第１図の溝部の拡大
斜視図である第２図で示すように活性層の成長時にこの
活性層の幅Ｗや厚さも、或いは溝または活性Ｎ５ａのキ
ャビティ方向の対称性が悪く２例えばねじれた状態で正
しく形成出来ない弊害があった。このために活性層５ａ
の断面三日月形の中心部１１がキャビティ方向で異なる
ために電界集中させる中心部１１から放出されＬ Ｄの
両端鏡面で反射を繰り返して増幅されるレーザ光１２の
発光効率が低下する欠点を有していた。
本発明は」１記欠点に鑑み、溝内の活性層の溝方向の各
部所面形状のバラツキに起因する発光効率の低下を防止
するために基板に第１回のエツチングによりＶ字状の溝
を形成し更に第２回のエツチングで該溝の先端を更にエ
ツチングすることで活性層の形状を安定させて歩留りを
向上させ発光素子の特性を向上させる半導体発光装置を
提供することを目的とするものである。
部所面形状のバラツキに起因する発光効率の低下を防止
するために基板に第１回のエツチングによりＶ字状の溝
を形成し更に第２回のエツチングで該溝の先端を更にエ
ツチングすることで活性層の形状を安定させて歩留りを
向上させ発光素子の特性を向上させる半導体発光装置を
提供することを目的とするものである。
上記目的は本発明によれば半導体基板と、該半導体基板
に断面がＶ字状に設けられた第１の溝部と、該溝部の上
側に、順次設けられた第１のクラッド層、活性層、第２
のクラッド層とからなり前記活性層の要部を前記第１の
溝部に埋め込んでなる半導体発光装置において、前記第
１の溝部の底部に前記第１の溝部と勾配を異にした第２
の溝部を延設してなることを特徴とする半導体発光装置
を提供することで達成される。
に断面がＶ字状に設けられた第１の溝部と、該溝部の上
側に、順次設けられた第１のクラッド層、活性層、第２
のクラッド層とからなり前記活性層の要部を前記第１の
溝部に埋め込んでなる半導体発光装置において、前記第
１の溝部の底部に前記第１の溝部と勾配を異にした第２
の溝部を延設してなることを特徴とする半導体発光装置
を提供することで達成される。
第３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例で半導体発光
装置の工程を示す模式図である。
装置の工程を示す模式図である。
第３図（Ａ）〜（Ｄ）に於いて第１図及び第２５−
図と同一部分には同一符号を付して示す。
第３図（Ａ）に於いてｎ−■ｎｐ基板１に該基板の表面
を平滑化し結晶性の悪さを補償するｎ−）ｎｐのバッフ
ァ層２を積んで更にＺｎをドープしてｐ型となっている
層ＩｎＰ３ａを、厚さ３５０μｍ厚に形成し、上記層３
ａ上に２ ＨＣ］ ＋ ３８Ｎ０３で２５秒間基板１の
（０１１）結晶方向に対してＶ字状の溝４をエツチング
で形成する。１字状の溝４の斜面は（１１１）面になる
ように選択する。
を平滑化し結晶性の悪さを補償するｎ−）ｎｐのバッフ
ァ層２を積んで更にＺｎをドープしてｐ型となっている
層ＩｎＰ３ａを、厚さ３５０μｍ厚に形成し、上記層３
ａ上に２ ＨＣ］ ＋ ３８Ｎ０３で２５秒間基板１の
（０１１）結晶方向に対してＶ字状の溝４をエツチング
で形成する。１字状の溝４の斜面は（１１１）面になる
ように選択する。
次に第３図（Ｂ）に示すように０．５％のプロメタノー
ルでＶ字状の溝４の先端部分を５秒間エツチングして断
面が台形状の溝１３を形成する。すなわち第１回目のエ
ツチングで形成した溝４の第１勾配４ａとは異なる第２
の勾装置３ａを形成することで節部１４を形成させる。
ルでＶ字状の溝４の先端部分を５秒間エツチングして断
面が台形状の溝１３を形成する。すなわち第１回目のエ
ツチングで形成した溝４の第１勾配４ａとは異なる第２
の勾装置３ａを形成することで節部１４を形成させる。
好ましくは第２回目のエツチングで形成した溝１３を末
広がり状となす。
広がり状となす。
上記溝４の開口部の寸法Ｌ１は２．７μ県１節部１４の
開口寸法Ｌ２は０．５〜０．８．１７ ｍ 、第１及び
６− 第２の工、チング溝の高さは１．４〜１．６１１ｍであ
る。 次に第３図（Ｃ）に示すように第２回目の工、チ
ングで得られた台形状の溝１３及びｐ−Ｔｎ Ｐ層３ａ
上にｎ−１ｎ Ｐを積層してクラ・ノＦ層３ｂ、３ｂ’
を形成し、更にアンドープのＴｎＧａＡｓＰの四元より
なる活性層５ａ、５ａ’を溝４に落ち込むよ・うに液相
成長さ−Ｈる。成長温度は６旧゛Ｃで活性層の液相絹或
はＩｎ２．５ｇに対してＩ ｎ Ｐ ３．９ｍｇ、Ｉ
ｎへｓ １２５ｍｇ、Ｇ ａ Ａ ｓ ２Ｂ＋ｎｇとし
成長時間は２秒であった。この時の溝４内の活性層５ａ
′の厚めは０．２１μｍで三日月型となり。
開口寸法Ｌ２は０．５〜０．８．１７ ｍ 、第１及び
６− 第２の工、チング溝の高さは１．４〜１．６１１ｍであ
る。 次に第３図（Ｃ）に示すように第２回目の工、チ
ングで得られた台形状の溝１３及びｐ−Ｔｎ Ｐ層３ａ
上にｎ−１ｎ Ｐを積層してクラ・ノＦ層３ｂ、３ｂ’
を形成し、更にアンドープのＴｎＧａＡｓＰの四元より
なる活性層５ａ、５ａ’を溝４に落ち込むよ・うに液相
成長さ−Ｈる。成長温度は６旧゛Ｃで活性層の液相絹或
はＩｎ２．５ｇに対してＩ ｎ Ｐ ３．９ｍｇ、Ｉ
ｎへｓ １２５ｍｇ、Ｇ ａ Ａ ｓ ２Ｂ＋ｎｇとし
成長時間は２秒であった。この時の溝４内の活性層５ａ
′の厚めは０．２１μｍで三日月型となり。
溝の最狭部の節部１４に活性層は位置していた。
その後の工程は通常の活性層埋込型Ｌ Ｄと同様に第３
図（Ｄ）に示すようにｐ−１ｎＰのクラッド層６で溝４
が完全に埋まるようにし、コンタク１一層のＰ−１ｎＧ
ａＡｓＰを形成し絶縁層８を介してコンタクト電極９，
１０を形成させて半導体発光装置を完成させる。
図（Ｄ）に示すようにｐ−１ｎＰのクラッド層６で溝４
が完全に埋まるようにし、コンタク１一層のＰ−１ｎＧ
ａＡｓＰを形成し絶縁層８を介してコンタクト電極９，
１０を形成させて半導体発光装置を完成させる。
上記構成に於いて第２のエツチングで得られる溝１３の
形状は台形でなくても第１の溝の勾配とは異なる勾配を
有する形状で節部１４を有すればよい。また、溝１３の
底面は幅広に形成されることが望ましい。
形状は台形でなくても第１の溝の勾配とは異なる勾配を
有する形状で節部１４を有すればよい。また、溝１３の
底面は幅広に形成されることが望ましい。
以上詳細に説明したように本発明の半導体発光装置によ
ると２通常の第１図及び第２図に示す活性層埋込型ＬＤ
に比べて光出力と電流特性は２５°Ｃでの闇値−２０ｍ
Ａ、 ２５℃での外部量子効率ｎ＝０．２ｍｗ／ｍＡで
判定した場合に歩留りは２５％アップしている。この様
に歩留りが向上したのは節部１４に成長する活性層５ａ
は第２図の様に溝方向のどの断面をとってもねじれがな
く溝方向の対称性は極めて良好であることに起因するも
のと思われる。
ると２通常の第１図及び第２図に示す活性層埋込型ＬＤ
に比べて光出力と電流特性は２５°Ｃでの闇値−２０ｍ
Ａ、 ２５℃での外部量子効率ｎ＝０．２ｍｗ／ｍＡで
判定した場合に歩留りは２５％アップしている。この様
に歩留りが向上したのは節部１４に成長する活性層５ａ
は第２図の様に溝方向のどの断面をとってもねじれがな
く溝方向の対称性は極めて良好であることに起因するも
のと思われる。
更に第４図に活性層５ａ近傍の拡大図を従来構成（点線
）と本発明（実線）で示す。同図に於いて電流狭さく路
を流れる電流Ｉ＋について考えると本発明では第２のエ
ツチングで形成した溝１３内のｎ−１ｎＰ層３ｂは従来
の点線内の溝部に形成された場合に比べて大きいために
１１に対して抵抗が低い。すなわち点線で示す従来構成
であるとｎ−ＴｎＰのクラツド層３ｂ部分のシーズ抵抗
は大きく１１は流れにくくなるためにＰ−１ｎＰのクラ
ッド層６−Ｐ−１ｎＰＪＷ３ａ−ｎ−１ｎＰのバッファ
層２を通る電流通路に分流する電流Ｉ２が大きくなり発
光効率を低下させるが本発明では１１は■２側に分流し
にくくなる。
）と本発明（実線）で示す。同図に於いて電流狭さく路
を流れる電流Ｉ＋について考えると本発明では第２のエ
ツチングで形成した溝１３内のｎ−１ｎＰ層３ｂは従来
の点線内の溝部に形成された場合に比べて大きいために
１１に対して抵抗が低い。すなわち点線で示す従来構成
であるとｎ−ＴｎＰのクラツド層３ｂ部分のシーズ抵抗
は大きく１１は流れにくくなるためにＰ−１ｎＰのクラ
ッド層６−Ｐ−１ｎＰＪＷ３ａ−ｎ−１ｎＰのバッファ
層２を通る電流通路に分流する電流Ｉ２が大きくなり発
光効率を低下させるが本発明では１１は■２側に分流し
にくくなる。
更に、従来ではバッファＮ２とｐ−ＩｎＰＮ３ａの境界
線をｐ−ＴｎＰ層３ａと溝内のｎ−ＴｎＰＪ？ｉ３ｂと
の間に良好なｐｎ接合を形成するため溝部４の頂点より
十分上に形成しなければならないが１本発明では溝部１
３の底面が幅広なので。
線をｐ−ＴｎＰ層３ａと溝内のｎ−ＴｎＰＪ？ｉ３ｂと
の間に良好なｐｎ接合を形成するため溝部４の頂点より
十分上に形成しなければならないが１本発明では溝部１
３の底面が幅広なので。
バッファ層２とｐ−ＩｎＰ層３ａの境界線は、８部の底
面より少しでも上方に形成されれば良いので、ｐ−１ｎ
ＰＮ３ａの製造プロセスの制御が容易でありまたｒｎｐ
Ｏ層３ａのばらつきによる歩留りの低下が改善される。
面より少しでも上方に形成されれば良いので、ｐ−１ｎ
ＰＮ３ａの製造プロセスの制御が容易でありまたｒｎｐ
Ｏ層３ａのばらつきによる歩留りの低下が改善される。
（７）発明の効果
本発明によると溝内の活性層が対称性良好に形成される
ので９歩溜りが向上し、また発光効率も向」ニしかつバ
ッファ層の上側のＰ−１ｎＰ７の製造プロセスの制御が
容易な半導体発光装置を提供で＝９− きる。
ので９歩溜りが向上し、また発光効率も向」ニしかつバ
ッファ層の上側のＰ−１ｎＰ７の製造プロセスの制御が
容易な半導体発光装置を提供で＝９− きる。
第１図は従来のＢ Ｈ構造のＬＤの側断面を示す模式図
、第２図は第１図の溝部分の拡大斜視図。 第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明のＢ Ｈ構造
のＬＤの側断面を模式的に示した工程図、第４図は本発
明の詳細な説明するためのＢ Ｉ−Ｉ構造のＬ Ｄの模
式図である。 １・・・基ｉｔ、 ２・・・バッファ層。 ３ａ−Ｐ ＩｎｐのＮ、 ３ｂ、ａｂ′・・・クラッド
層、 ４・−−？７６゜４ａ・・・第１の勾配、 ５ａ
、５ａ’ ・・・活性層、 ６・・・クラッド層。 ７・・・コンタクト層、 ９．１０・・・コンタクト電
極、 １１・・・活性層の厚み中心、 １２・・・レー
ザ光、 １３・・溝、 １３ａ・・・第２の勾配、１４
・・・節部 １０− 第１図 ９ 第２図 第３図 昧
、第２図は第１図の溝部分の拡大斜視図。 第３図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明のＢ Ｈ構造
のＬＤの側断面を模式的に示した工程図、第４図は本発
明の詳細な説明するためのＢ Ｉ−Ｉ構造のＬ Ｄの模
式図である。 １・・・基ｉｔ、 ２・・・バッファ層。 ３ａ−Ｐ ＩｎｐのＮ、 ３ｂ、ａｂ′・・・クラッド
層、 ４・−−？７６゜４ａ・・・第１の勾配、 ５ａ
、５ａ’ ・・・活性層、 ６・・・クラッド層。 ７・・・コンタクト層、 ９．１０・・・コンタクト電
極、 １１・・・活性層の厚み中心、 １２・・・レー
ザ光、 １３・・溝、 １３ａ・・・第２の勾配、１４
・・・節部 １０− 第１図 ９ 第２図 第３図 昧
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板と、該半導体基板に断面がＶ字状に設げられ
た第１の溝部と、該第１の溝部の」二側に。 順次設けられた第１のクラッド層、活性層、第２のクラ
ッド層とからなり前記活性層の要部を前記第１の溝部に
埋め込んでなる半導体発光装置において、前記第１の溝
部の底部に前記第１の溝部と勾配を異にした第２の溝部
を延設してなることを特徴とする半導体発光装置。 （２）前記第２の溝部は先端に幅広の底面を有すること
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25004883A JPS60140887A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25004883A JPS60140887A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60140887A true JPS60140887A (ja) | 1985-07-25 |
Family
ID=17202032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25004883A Pending JPS60140887A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60140887A (ja) |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP25004883A patent/JPS60140887A/ja active Pending
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