JPS60260184A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光装置及びその製造方法Info
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- JPS60260184A JPS60260184A JP11603284A JP11603284A JPS60260184A JP S60260184 A JPS60260184 A JP S60260184A JP 11603284 A JP11603284 A JP 11603284A JP 11603284 A JP11603284 A JP 11603284A JP S60260184 A JPS60260184 A JP S60260184A
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- semiconductor
- insulating film
- light
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- layer
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- 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
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- 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
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- 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、特に発光領域を挾む埋め込み
層の形成によって発光領域が受ける悪影響を排除する発
光装置の構造及びその製造方法に関する。
層の形成によって発光領域が受ける悪影響を排除する発
光装置の構造及びその製造方法に関する。
光を情報信号の媒体とする光通信その他のシステムにお
いて、元信号を発生する光源として半導体発光装置が極
めて重要な役割りを果している。
いて、元信号を発生する光源として半導体発光装置が極
めて重要な役割りを果している。
従って半導体発光装置特にレーザについて、その緒特性
を向上する多くの努力が重ねられて光応用システムの進
展に寄与しているが、例えば量子井戸半導体レーザなど
新しく開発された構造については、その特徴を充分に発
揮するためにその構造の改善がなお必要である。
を向上する多くの努力が重ねられて光応用システムの進
展に寄与しているが、例えば量子井戸半導体レーザなど
新しく開発された構造については、その特徴を充分に発
揮するためにその構造の改善がなお必要である。
従来性なわれている半導体発光装置の多くは、目的とす
る元の波長に対応する禁制帯幅を有する一つの半導体層
を活性層上し、これより禁制帯幅の大きいｌ対の半導体
層で活性層を挾むことによって、活性層内に吻起された
電子及び正札を閉じ込めて発光再結合を行なわせている
。
る元の波長に対応する禁制帯幅を有する一つの半導体層
を活性層上し、これより禁制帯幅の大きいｌ対の半導体
層で活性層を挾むことによって、活性層内に吻起された
電子及び正札を閉じ込めて発光再結合を行なわせている
。
半導体レーザの活性層の厚さをキャリアのドウ・フロー
イー波長程度以下とするならば、その厚さ方向のキャリ
アの運動が量子化されて２次元状態となり、そのエネル
ギー単位が階段状となる量子井戸形ポテンシャルが形成
される。
イー波長程度以下とするならば、その厚さ方向のキャリ
アの運動が量子化されて２次元状態となり、そのエネル
ギー単位が階段状となる量子井戸形ポテンシャルが形成
される。
先に述べた通常のダブルへテロ半導体レーザの活性層の
厚さは、発振モードの制御を考慮しても一般に２００乃
至１１００ｎ程度とされている。これに対してキャリア
のトウーブローイー波長は例えば砒化ガリウム（Ｇａ
Ａ ｓ）では３０ｎｍ程度であって、キャリア特に電子
のエネルギー準位を充分に離散するために量子井戸層の
厚さはしばしば１０ｎｍ程度以下とされる。
厚さは、発振モードの制御を考慮しても一般に２００乃
至１１００ｎ程度とされている。これに対してキャリア
のトウーブローイー波長は例えば砒化ガリウム（Ｇａ
Ａ ｓ）では３０ｎｍ程度であって、キャリア特に電子
のエネルギー準位を充分に離散するために量子井戸層の
厚さはしばしば１０ｎｍ程度以下とされる。
更にこの量子井戸形ポテンシャルを形成する活性１層を
複数層設ける多重量子井戸半導体レーザが既に知られて
いる。すなわち、禁制帯幅が活性層より大きく、量子力
学的トンネルが可能な厚さのバリア層と量子井戸活性層
（以下ウェル層と称する）七を交互に積層する構造であ
って、この多重量子井戸構造の上下には一般のダブルへ
テロ牛導体レーザと同様に閉じ込め層が設けられる。
複数層設ける多重量子井戸半導体レーザが既に知られて
いる。すなわち、禁制帯幅が活性層より大きく、量子力
学的トンネルが可能な厚さのバリア層と量子井戸活性層
（以下ウェル層と称する）七を交互に積層する構造であ
って、この多重量子井戸構造の上下には一般のダブルへ
テロ牛導体レーザと同様に閉じ込め層が設けられる。
第２図（ａｌ及びし）は従来の量子井戸半導体レーザの
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
同図（ａ）に示す従来例においては、２１はｎ型ＧａＡ
ｓ半導体基板、２２はｎ型ＧａＡｓバッファ一層、２３
はｎ型砒化アルミニウムガリウム（ＡｔＧａ、Ａｓ ）
閉じ込め層、２４はウェル層がＧａＡｓ、バリア層がＡ
ｔＧａ Ａｓよりなる多重量子井戸構造、２５はｐ型Ａ
ｔＧａＡｓ閉じ込め層、２６はｐ型ＧａＡｓ：＋ンタク
ト層であって、これらの各半導体層をエピタキシャル成
長した後に、ストライプ領域の両側のこれらの半導体Ｊ
８をエツチング除去して、ｐ型ＭＧａＡｓ ｆｉ ２
Ｂとｎ型ＡｔＧａＡｓ 層２９とを液相エピタキシャル
成長方法によって埋込み成長している。
ｓ半導体基板、２２はｎ型ＧａＡｓバッファ一層、２３
はｎ型砒化アルミニウムガリウム（ＡｔＧａ、Ａｓ ）
閉じ込め層、２４はウェル層がＧａＡｓ、バリア層がＡ
ｔＧａ Ａｓよりなる多重量子井戸構造、２５はｐ型Ａ
ｔＧａＡｓ閉じ込め層、２６はｐ型ＧａＡｓ：＋ンタク
ト層であって、これらの各半導体層をエピタキシャル成
長した後に、ストライプ領域の両側のこれらの半導体Ｊ
８をエツチング除去して、ｐ型ＭＧａＡｓ ｆｉ ２
Ｂとｎ型ＡｔＧａＡｓ 層２９とを液相エピタキシャル
成長方法によって埋込み成長している。
また同図（＋））に示す従来例においては、前記従来例
と同様にｎ型ＧａＡｓバッファ層２２からｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２６までをエピタキシャル成長した後に、
ストライプ領域の両側の半導体層に例え数 ば亜鉛（Ｚｎ）等の不純物を拡大させることによって、
ｐ’ｎ１ｌｌＡ４Ｇａ Ａｓ閉じ込め層２５及び多重量
子井戸構造２４内のＡ ｔ Ｇａ Ａ ｓバリア層に含
まれるアルミニウム（Ａｚ）原子のＧａＡｓウェル層へ
の拡散などの半導体層相互間の拡散を行なわせて、この
領域３０の量子井戸構造を破壊している。
と同様にｎ型ＧａＡｓバッファ層２２からｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２６までをエピタキシャル成長した後に、
ストライプ領域の両側の半導体層に例え数 ば亜鉛（Ｚｎ）等の不純物を拡大させることによって、
ｐ’ｎ１ｌｌＡ４Ｇａ Ａｓ閉じ込め層２５及び多重量
子井戸構造２４内のＡ ｔ Ｇａ Ａ ｓバリア層に含
まれるアルミニウム（Ａｚ）原子のＧａＡｓウェル層へ
の拡散などの半導体層相互間の拡散を行なわせて、この
領域３０の量子井戸構造を破壊している。
なまゴー ３１は絶縁膜、３２はｐ Ｏ’、［ｌ電極、
３３はｎ側電極である。
３３はｎ側電極である。
前記従来例の埋め込み層２８．２９或いは量子井戸を破
壊した領域３０によって、レーザ発振の横７７’ゝ モードを制御する屈折率がインディングが形成され、更
に埋め込み層２９と２８とによって形成されるｎｐ逆接
合に−よって電流狭窄がなされる。
壊した領域３０によって、レーザ発振の横７７’ゝ モードを制御する屈折率がインディングが形成され、更
に埋め込み層２９と２８とによって形成されるｎｐ逆接
合に−よって電流狭窄がなされる。
先に述べた如き従来例において、ストライプ領域を挾む
半導体層の埋め込み成長、或いは不純物の半導体基体へ
の拡散は温度５５０乃至６５０℃程度を必要とする高温
プロセスである。
半導体層の埋め込み成長、或いは不純物の半導体基体へ
の拡散は温度５５０乃至６５０℃程度を必要とする高温
プロセスである。
半導体発光装置の発光領域は高温プロセスに敏感であり
、相互拡散などによって接合界面の状態の変化等を生じ
易い。超格子構造を有する量子井戸半導体レーザにおい
てはその影響が特に顕著であって、例えば閾値電流の温
度特性の劣化などの問題がある。。
、相互拡散などによって接合界面の状態の変化等を生じ
易い。超格子構造を有する量子井戸半導体レーザにおい
てはその影響が特に顕著であって、例えば閾値電流の温
度特性の劣化などの問題がある。。
前記の問題点は、発光領域を挾む埋め込み層が、半導体
基体上に絶縁膜を介して＝３ｉ晶半導体によって設けら
れてなる本発明による半導体発光装置によって解決され
る。
基体上に絶縁膜を介して＝３ｉ晶半導体によって設けら
れてなる本発明による半導体発光装置によって解決され
る。
また該半導体発光装置は、半導体基体上に絶縁膜を選択
的に配設し、葭絶縁膜に被覆されない該半導体基体上に
発光領域を含む半導体層をエピタキシャル成長し、かつ
咳成長と同時に該絶縁膜上に該半導体層を埋め込む多結
晶半導体層を成長する工程を有する製造方法によって容
易に実現することができる。
的に配設し、葭絶縁膜に被覆されない該半導体基体上に
発光領域を含む半導体層をエピタキシャル成長し、かつ
咳成長と同時に該絶縁膜上に該半導体層を埋め込む多結
晶半導体層を成長する工程を有する製造方法によって容
易に実現することができる。
本発明の製造方法においては、半導体基体上に −発光
領域を含む半導体層をエピタキシャル成長するに先立っ
て、ストライプ領域を形成する範囲に窓を設けた絶縁膜
を一基体上に設ける。
領域を含む半導体層をエピタキシャル成長するに先立っ
て、ストライプ領域を形成する範囲に窓を設けた絶縁膜
を一基体上に設ける。
この基体上に所要の半導体層をエピタキシャル成長する
プロセスを実施して、絶縁膜の窓内に発光領域を含む半
導体層をエピタキシャル成長する。
プロセスを実施して、絶縁膜の窓内に発光領域を含む半
導体層をエピタキシャル成長する。
このエピタキシャル成長と同時に、前記絶縁膜上には前
記エピタキシャル成長層と同一組成の多結晶を成長させ
る。この多結晶層の成長速度は工ピタキシャル層と同等
であって画成長面は平担となり、かつ多結晶層は単結晶
層より高抵抗となる。
記エピタキシャル成長層と同一組成の多結晶を成長させ
る。この多結晶層の成長速度は工ピタキシャル層と同等
であって画成長面は平担となり、かつ多結晶層は単結晶
層より高抵抗となる。
この様にストライプ領域のエピタキシャル成長と同時に
多結晶埋め込み層を成長することによって、エピタキシ
ャル成長後の高温プロセスが不必要となり、エピタキシ
ャル成長層の劣化の問題が解決される。
多結晶埋め込み層を成長することによって、エピタキシ
ャル成長後の高温プロセスが不必要となり、エピタキシ
ャル成長層の劣化の問題が解決される。
以下本発明を第１図に示す実施例により更に具体的に説
明する。
明する。
第１図（ａｌ参照
キャリア濃度が例えば２ Ｘ ｌ Ｏ”へ−”程度のｔ
＋ｆｉＧ ａ 、Ａ ｓ基体］上に、例えば窒化アルミ
ニウム（んへ）によって厚さ０．１μｍＳｔ度以下の絶
縁膜１１を形成して、発光領或を含むストライプ状の半
導体層をエピタキシャル成長する範囲の窓あけを行なう
。
＋ｆｉＧ ａ 、Ａ ｓ基体］上に、例えば窒化アルミ
ニウム（んへ）によって厚さ０．１μｍＳｔ度以下の絶
縁膜１１を形成して、発光領或を含むストライプ状の半
導体層をエピタキシャル成長する範囲の窓あけを行なう
。
第１図ｆｂｌ参照
例えば有機金属熱分解気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）に
よって、前記窓内に表出するＧａＡｓ基体１上に下記の
６半導体層２乃至６を順次エピタキシャル成長する。た
だし組成ＸはＡｔｘＧ ａ ｌ−ｘ Ａｓの紅の組成を
示し、０はＧ ａ Ａ ｓを示す。また４は多重量子井
戸構造であって、ＧａＡｓウェル層４ａトＡｔＸ Ｇａ
）−ｘ Ａｓバリ７層４ｂとを交互に積層している。
よって、前記窓内に表出するＧａＡｓ基体１上に下記の
６半導体層２乃至６を順次エピタキシャル成長する。た
だし組成ＸはＡｔｘＧ ａ ｌ−ｘ Ａｓの紅の組成を
示し、０はＧ ａ Ａ ｓを示す。また４は多重量子井
戸構造であって、ＧａＡｓウェル層４ａトＡｔＸ Ｇａ
）−ｘ Ａｓバリ７層４ｂとを交互に積層している。
符 号 組 成 キャリア濃度 厚 さｘ ｍ−” ｎ
ｍ ６ ０’ ｐ−３Ｘ１０１８５００ ５ ０．４ １）−２Ｘ１０” １０００４ ｂ ０．
３ ノンドープ ６（４層）４ａ Ｏノンドープ ６（
５＠） ３ ０．４ ｎ−２Ｘ１０” １０００２ ０ ｎ−２
Ｘ１０” ２０００ 前記ＭＯＣＶＤ法によって、エピタキシャル成長層２乃
至６を挾む多結晶埋め込み層７が絶縁膜１１上に同時に
成長する。この多結晶半導体層７の組成はエピタキシャ
ル成長層２乃至６と同等であって、その深さ方向につい
て組成が変化するが、ｌＯ６Ω・α程度の高い抵抗率が
得られる。
ｍ ６ ０’ ｐ−３Ｘ１０１８５００ ５ ０．４ １）−２Ｘ１０” １０００４ ｂ ０．
３ ノンドープ ６（４層）４ａ Ｏノンドープ ６（
５＠） ３ ０．４ ｎ−２Ｘ１０” １０００２ ０ ｎ−２
Ｘ１０” ２０００ 前記ＭＯＣＶＤ法によって、エピタキシャル成長層２乃
至６を挾む多結晶埋め込み層７が絶縁膜１１上に同時に
成長する。この多結晶半導体層７の組成はエピタキシャ
ル成長層２乃至６と同等であって、その深さ方向につい
て組成が変化するが、ｌＯ６Ω・α程度の高い抵抗率が
得られる。
第１図（ｃ）参照
従側技術によって、ｐ ＩＩＩ電極１２．ｆｌ側電極１
３を形成し、襞間等の工：眼を経て、本実施例の半導体
発光装置が完成する。
３を形成し、襞間等の工：眼を経て、本実施例の半導体
発光装置が完成する。
本発明によれば液相成長など高温プロセスに起因すると
思われる特性温度ＴＯの減少がなく、本実施例ではＴｏ
キ２４０にという値が得らｎている。
思われる特性温度ＴＯの減少がなく、本実施例ではＴｏ
キ２４０にという値が得らｎている。
更に多結晶埋め込み層７が高抵抗率で絶縁膜１１ととも
に従来例のｌｉｐ逆接合より効果的に電流狭窄が行なわ
れ、かつ横モ・−ド制御も良好である。
に従来例のｌｉｐ逆接合より効果的に電流狭窄が行なわ
れ、かつ横モ・−ド制御も良好である。
前記実施例においては絶縁膜１１をＡｔＮで形その他の
材料であってもよい。
材料であってもよい。
また半導体材料もＣ＋ａ Ａ ｓ ／Ａｌ０ａ Ａｓに
限るものではない。なお絶縁膜上への多結晶成長が容易
ではない組合わせについては、絶縁膜上に多結晶成長の
核として、成長させる半導体の構成元素等を予め沈着す
ることによって、多結晶の成長開始を促すことができる
。
限るものではない。なお絶縁膜上への多結晶成長が容易
ではない組合わせについては、絶縁膜上に多結晶成長の
核として、成長させる半導体の構成元素等を予め沈着す
ることによって、多結晶の成長開始を促すことができる
。
本発明は以上の説明によって仰られる如く、超格子構造
の発光領域を有する量子井戸半導体レーザにおいて特に
効果が顕著であるが、活性層がこれより厚い通常のダブ
ルへテロ構造のレーザについても本発明を適用すること
ができる。
の発光領域を有する量子井戸半導体レーザにおいて特に
効果が顕著であるが、活性層がこれより厚い通常のダブ
ルへテロ構造のレーザについても本発明を適用すること
ができる。
以上説明した如く本発明Ｉこよれば、半導体層の成長を
ｌ工程で実施するこ古ができ、発光領域の成長後にこれ
に悪影響を及ぼす高温プロセスを必要とせず、かつ良好
な電流狭窄が得られて、良好な特性の埋め込み半導体発
光装置、特に量子井戸半導体レーザを提供することがで
きる。
ｌ工程で実施するこ古ができ、発光領域の成長後にこれ
に悪影響を及ぼす高温プロセスを必要とせず、かつ良好
な電流狭窄が得られて、良好な特性の埋め込み半導体発
光装置、特に量子井戸半導体レーザを提供することがで
きる。
第１図は本発明の実施例を示す工程順断面図、第２図は
従来例を示す断面図である。 図において ｌはｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基体、２はｎ型ＧａＡｓ ハノ
７７層、３は口型Ａ、Ｌ Ｇａ Ａｓ閉じ込め層、４は
量子井戸構造、４ａはＯａ Ａ ｓつ１層ｍ、４ｂはＡ
ｔＧａＡｓバリア層、５はｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ
閉じ込め層、６ ｋｔ ｐ ｖＧａＡｓ ｍｌンタクト
周、７は高抵抗多結晶層、１１は絶縁膜、ｌ２はｐ側電
極、１３はｎ側電極を示す。 率 １ 日 体ン ３４− ３９−
従来例を示す断面図である。 図において ｌはｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基体、２はｎ型ＧａＡｓ ハノ
７７層、３は口型Ａ、Ｌ Ｇａ Ａｓ閉じ込め層、４は
量子井戸構造、４ａはＯａ Ａ ｓつ１層ｍ、４ｂはＡ
ｔＧａＡｓバリア層、５はｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ
閉じ込め層、６ ｋｔ ｐ ｖＧａＡｓ ｍｌンタクト
周、７は高抵抗多結晶層、１１は絶縁膜、ｌ２はｐ側電
極、１３はｎ側電極を示す。 率 １ 日 体ン ３４− ３９−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１発光領域を挾む埋め込み層が、半導体基体上に絶
縁膜を介して多結晶半導体によって設けられてなること
を特徴とする半導体発光装置。 （２）半導体基体上に絶縁膜を選択的に配設し、該絶、
潅腸に被覆されない該半導体基体上に発光領域を含む半
導体層をエピタキシャル成長し、かつ該成長と同時に該
絶縁膜上に該半導体層を埋め込む多結晶半導体層を成長
する工程を有することを特徴とする半導体発光装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11603284A JPS60260184A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11603284A JPS60260184A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60260184A true JPS60260184A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14677058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11603284A Pending JPS60260184A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60260184A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999018640A1 (fr) * | 1997-10-08 | 1999-04-15 | Seiko Epson Corporation | Laser a emission par la surface et procede de sa fabrication |
| DE102006013442A1 (de) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Humboldt-Universität Zu Berlin | Halbleiterlaser und Verfahren zu seiner Herstellung |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP11603284A patent/JPS60260184A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999018640A1 (fr) * | 1997-10-08 | 1999-04-15 | Seiko Epson Corporation | Laser a emission par la surface et procede de sa fabrication |
| US6266356B1 (en) | 1997-10-08 | 2001-07-24 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitting laser and method of fabrication thereof |
| US6720197B2 (en) | 1997-10-08 | 2004-04-13 | Seiko Epson Corporation | Surface-emitted laser and method of fabrication thereof |
| DE102006013442A1 (de) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Humboldt-Universität Zu Berlin | Halbleiterlaser und Verfahren zu seiner Herstellung |
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