JPS61207090A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS61207090A JPS61207090A JP4872285A JP4872285A JPS61207090A JP S61207090 A JPS61207090 A JP S61207090A JP 4872285 A JP4872285 A JP 4872285A JP 4872285 A JP4872285 A JP 4872285A JP S61207090 A JPS61207090 A JP S61207090A
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- Japan
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔J11要)
従来、l−1,8gm波帯域用半導体レーザは活性層と
して InGaAs(P)等を使用している場合が多く
、しかも、光軸をなすストライプ領域に平行に電流阻止
層が設けられることが多いが、この電流阻止層はp−n
−p−n接合を利用することが多かった。ところが、こ
のp−n−p−n接合型電流阻止層は大Sな接合容量を
伴ないやすいので、時定数が大きくなりやすく、半導体
レーザのレスポンスタイムを短くしにくいという欠点が
あった。従来技術においては、@ 100Kビツト/秒
程度が一般であり、レスポンスのすぐれている分布帰還
型半導体レーザにおいても伝送速度を1〜2Gビット/
秒以上にすることは困難であった。
して InGaAs(P)等を使用している場合が多く
、しかも、光軸をなすストライプ領域に平行に電流阻止
層が設けられることが多いが、この電流阻止層はp−n
−p−n接合を利用することが多かった。ところが、こ
のp−n−p−n接合型電流阻止層は大Sな接合容量を
伴ないやすいので、時定数が大きくなりやすく、半導体
レーザのレスポンスタイムを短くしにくいという欠点が
あった。従来技術においては、@ 100Kビツト/秒
程度が一般であり、レスポンスのすぐれている分布帰還
型半導体レーザにおいても伝送速度を1〜2Gビット/
秒以上にすることは困難であった。
そこで、このレスポンスタイムを速くするため、ガイド
層にはp型InGaAs(P)等の四元(三元)半導体
層を使用し、一方、電流阻11:層には低濃度P型の
InP層を使用し、活性層領域以外に存在するp−n接
合面積を小さくし、あわせて、電流阻止層の抵抗を増大
してリーク電流を減少したものである。
層にはp型InGaAs(P)等の四元(三元)半導体
層を使用し、一方、電流阻11:層には低濃度P型の
InP層を使用し、活性層領域以外に存在するp−n接
合面積を小さくし、あわせて、電流阻止層の抵抗を増大
してリーク電流を減少したものである。
本発明は半導体発光装置の改良に関する。特に、接合容
量を減少してレスポンスタイムを短くするとともに、リ
ーク電流を減少する改良に関する。
量を減少してレスポンスタイムを短くするとともに、リ
ーク電流を減少する改良に関する。
1.3ルm波用、または、l。55ル鵬波川の大容量広
帯域光伝送システムの光源としての部分帰還型寥導体レ
ーザとしては、 InGaAs(P)層を活性層とし
く以下簡単のために四元で説明する)。
帯域光伝送システムの光源としての部分帰還型寥導体レ
ーザとしては、 InGaAs(P)層を活性層とし
く以下簡単のために四元で説明する)。
InP層を基板及び上部クラッ1層とし、 InGa
AsP層をガイド層として構成する場合が多く、その層
構造の一例を第7図と第8図とに示す、第7図は、光軸
方向から見た図であり、第8図はそのA−A断面図であ
る。
AsP層をガイド層として構成する場合が多く、その層
構造の一例を第7図と第8図とに示す、第7図は、光軸
方向から見た図であり、第8図はそのA−A断面図であ
る。
図において、lはn−InPの基板であり、2はその底
面に凹凸が設けられているn −InGaAsP層より
なるガイド層手あり、3はn −InGaAsP層より
なる活性層であり、4はp−InP層よりなる上部クラ
ット層であり、5はp InGaAg(P)層より
なるキャップ層であり、6,7.8は、それぞれ、p型
、n型、p型の InPJeよりなり、これらの積層体
が電流阻止層を構成している。9はS + 02等より
なる絶縁層であり、10.11は、それぞれ、負・正の
電極である。
面に凹凸が設けられているn −InGaAsP層より
なるガイド層手あり、3はn −InGaAsP層より
なる活性層であり、4はp−InP層よりなる上部クラ
ット層であり、5はp InGaAg(P)層より
なるキャップ層であり、6,7.8は、それぞれ、p型
、n型、p型の InPJeよりなり、これらの積層体
が電流阻止層を構成している。9はS + 02等より
なる絶縁層であり、10.11は、それぞれ、負・正の
電極である。
か−る構造のレーザは、一旦キャップ層5まで成長形成
した後で光軸をなすストライプ領域以外から上記の各層
5.4.3.2.1を基板lの上部までエツチング除去
し、ここに、p−n−p−n接合をなす電流阻止層6.
7.8を埋め込んで製造するので、埋め込み型レーザと
呼ばれる。
した後で光軸をなすストライプ領域以外から上記の各層
5.4.3.2.1を基板lの上部までエツチング除去
し、ここに、p−n−p−n接合をなす電流阻止層6.
7.8を埋め込んで製造するので、埋め込み型レーザと
呼ばれる。
また、ガイド層2の底面に凹凸が設けられている理由は
分布帰還型とするためであり、三光束干渉法等を使用し
て形成される。
分布帰還型とするためであり、三光束干渉法等を使用し
て形成される。
か覧る埋め込み型のレーザにおいては、電流阻止層とし
て、上記せるとおりp−n−p−n接合を利用している
ため、接合容量がレーザチップのほとんど全域にわたっ
て存在することになってその値が大きくなり、したがっ
て、時定数が大きくなり、結果的にレスポンスタイムが
遅くなるという欠点が避は難い。
て、上記せるとおりp−n−p−n接合を利用している
ため、接合容量がレーザチップのほとんど全域にわたっ
て存在することになってその値が大きくなり、したがっ
て、時定数が大きくなり、結果的にレスポンスタイムが
遅くなるという欠点が避は難い。
レーザをIGビット/秒以上のディジタル信号をもって
駆動する場合、レーザの光出力波形がこの接合容量の影
響を大きく受け、正確な光伝送が困難となることは周知
である。
駆動する場合、レーザの光出力波形がこの接合容量の影
響を大きく受け、正確な光伝送が困難となることは周知
である。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、接合
容量が小さくレスポンスタイムが速く、高速変調特性が
良い半導体発光装置を提供することにある。
容量が小さくレスポンスタイムが速く、高速変調特性が
良い半導体発光装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段〕
第1(a)図は、本発明に係る半導体発光装置の層構成
を光軸方向から見た図であり、第1(b)図はそのB−
B断面図である。
を光軸方向から見た図であり、第1(b)図はそのB−
B断面図である。
第1 (a)、(b)図において、12はP−InP基
板であり、】3はp −InGaAsP層よりなるガイ
ド層であり、14はn −InGaAsP層よりなる活
性層であり、15はn−InP層よりなる上部クラッド
層であり、16はp”’−InP層よりなる電流阻止層
であり、!7は5102等よりなる絶縁層であり、18
、I3はそれぞれ正Φ負電極である。
板であり、】3はp −InGaAsP層よりなるガイ
ド層であり、14はn −InGaAsP層よりなる活
性層であり、15はn−InP層よりなる上部クラッド
層であり、16はp”’−InP層よりなる電流阻止層
であり、!7は5102等よりなる絶縁層であり、18
、I3はそれぞれ正Φ負電極である。
上記の層構造を有する本発明に係る半導体発光装置(レ
ーザ)内に存在するp−n接合は、p −InGaAs
P層よりなるガイド層13とn −InGaAsP層よ
りなる活性層14との間と、n−InP層よりなる一ヒ
部りラッド層15とp−−InP層よりなる電流阻止層
16との間のみである。これらの二つの接合のうち、前
者はレーザ機能に必須である。しかし、後者はレーザ機
能に必須でなく、接合容量の原因をなすものである。こ
の接合の面積は、上部クラッド層15の厚さとレーザキ
ャビティー長との積となる。ところで、従来技術におい
てはp−n−p−n接合型の電流阻止層8.7.6.1
が4層をもって構成されており、接合面積がかなり大き
どかスt: h +、 素嶺圓し−おL十ス雷倍8日
1ト陽1flt÷1層であるから接合面積(上部クラッ
ド層15との接触面積)は極めて小さくでき、接合容量
を小さくしうる。実験によれば、変調特性を数Gビット
/秒以トになしうろことが確認されている。
ーザ)内に存在するp−n接合は、p −InGaAs
P層よりなるガイド層13とn −InGaAsP層よ
りなる活性層14との間と、n−InP層よりなる一ヒ
部りラッド層15とp−−InP層よりなる電流阻止層
16との間のみである。これらの二つの接合のうち、前
者はレーザ機能に必須である。しかし、後者はレーザ機
能に必須でなく、接合容量の原因をなすものである。こ
の接合の面積は、上部クラッド層15の厚さとレーザキ
ャビティー長との積となる。ところで、従来技術におい
てはp−n−p−n接合型の電流阻止層8.7.6.1
が4層をもって構成されており、接合面積がかなり大き
どかスt: h +、 素嶺圓し−おL十ス雷倍8日
1ト陽1flt÷1層であるから接合面積(上部クラッ
ド層15との接触面積)は極めて小さくでき、接合容量
を小さくしうる。実験によれば、変調特性を数Gビット
/秒以トになしうろことが確認されている。
また、本発明に係る半導体発光装置(レーザ)において
発生するリーク電流は、上部クラッド層15と電流阻止
層16との間の拡散電位と活性層14とガイド層13と
の間の拡散電位との差と、電流阻止層16の抵抗とによ
って決定されるから、電流阻止!!I:l13のP型濃
度を5 X 1015cm−3程度とすれば、十分にリ
ーク電流を低下しうるという副次効果もある。なお、正
孔濃度はl X 1015cs+−3程度まで低濃度に
することが望ましく、この程度まで低濃度にできること
は実験的に確認されている。
発生するリーク電流は、上部クラッド層15と電流阻止
層16との間の拡散電位と活性層14とガイド層13と
の間の拡散電位との差と、電流阻止層16の抵抗とによ
って決定されるから、電流阻止!!I:l13のP型濃
度を5 X 1015cm−3程度とすれば、十分にリ
ーク電流を低下しうるという副次効果もある。なお、正
孔濃度はl X 1015cs+−3程度まで低濃度に
することが望ましく、この程度まで低濃度にできること
は実験的に確認されている。
第2〜6図を参照しつ一1本発明の一実施例に係る I
nGaAsPレーザの製造工程を説明して、本発明の構
成と特有の効果とを明らかにする。
nGaAsPレーザの製造工程を説明して、本発明の構
成と特有の効果とを明らかにする。
第2図参照
基板12の(Ol 1)方向にホログラフィック露光法
を使用して回折格子20を形成する。
を使用して回折格子20を形成する。
第3図参照
液相成長法を使用して、以下に述べる半導体積層体を形
成する。成長開始温度は580℃程度である。
成する。成長開始温度は580℃程度である。
回折格子20に、に万イド層13を形成する。これは、
Cdを1017cm−3程度の濃度に含有したp型I
nGaAsP層であり波長は 1−2μ層であり1.厚
さは0.2μm程度である。
Cdを1017cm−3程度の濃度に含有したp型I
nGaAsP層であり波長は 1−2μ層であり1.厚
さは0.2μm程度である。
ガイドfi13f:に活性層14を形成する。これはア
ンインテンショナルドーブのn型 InGaAsPfi
であり、波長は1.341であり厚さは0.151L厘
である。
ンインテンショナルドーブのn型 InGaAsPfi
であり、波長は1.341であり厚さは0.151L厘
である。
活性層14上に上部クラッド層I5を形成する。これは
、 SnまたはTeを1011018a程度の潤度に含
有するn型 InP層であり、厚さはIIL層程度であ
る。
、 SnまたはTeを1011018a程度の潤度に含
有するn型 InP層であり、厚さはIIL層程度であ
る。
上部クラッド層15上に保護層21を形成する。これは
、n型不純物を5 X 1018c+++−3程度の高
濃度に含有するn型InGaAsP層であり、波長は1
.2μ厘であり、厚さは0,2μm程度である。
、n型不純物を5 X 1018c+++−3程度の高
濃度に含有するn型InGaAsP層であり、波長は1
.2μ厘であり、厚さは0,2μm程度である。
第4図参照
(011)方向に、S + 02層22を幅5#L層程
度のストライプ状に堆積して、エツチング用マスクとす
る。
度のストライプ状に堆積して、エツチング用マスクとす
る。
このエツチング用マスク22を介して、 0.2%臭素
/メタノール液を使用してケミカルエツチングを施し、
保護層21、上部クラッド層15、活性層14、ガイド
層13.基板12の表層を除去する。
/メタノール液を使用してケミカルエツチングを施し、
保護層21、上部クラッド層15、活性層14、ガイド
層13.基板12の表層を除去する。
第5図参照
再び液相成長法を使用してZn、 Cd、 Mn等のp
型不純物をも−て、 5 X 1015cm−”以下
望ましくはlX 1015cm−3以下の低濃度に補償
されたp−型InP層よりなる電流阻止層16を形成す
る。
型不純物をも−て、 5 X 1015cm−”以下
望ましくはlX 1015cm−3以下の低濃度に補償
されたp−型InP層よりなる電流阻止層16を形成す
る。
第6図参照
エツチング用マスク22と保護層21とをフッ硝酸等を
使用して除去し、電流阻止層16上にS io 2層等
の絶縁層17を形成する。
使用して除去し、電流阻止層16上にS io 2層等
の絶縁層17を形成する。
上部クラッド層15上と絶縁層17J:とにAuSn合
金等よりなる負電極19を形成する。
金等よりなる負電極19を形成する。
基板■2の下面にAa/ Pt/ Tiの三重層(Ti
が基板12側)よりなる正電極I8を形成する。
が基板12側)よりなる正電極I8を形成する。
第1(a)、(b)図参照
活性層14を含むストライプが光軸方向の中心になるよ
うに、およそ250用膳角に臂開・切断してギヤビティ
ー長250糾lの InGaAsPレーザを完成する。
うに、およそ250用膳角に臂開・切断してギヤビティ
ー長250糾lの InGaAsPレーザを完成する。
以北説明せるとおり1本発明に係る InGaAsP半
導体レーザは、ストライプ領域上面に凹凸を有するp型
InPを基板とし、下面に凹凸を有するP型InGa
AsP層をガイド層とし、n型 InGaAsP層を活
性層とし、n型InP層を上部クラッド層とし、ストラ
イプ領域を挟んで5 X 1015c■−3以下望まし
くはl X 1015cm−3以下の低濃度のP−型
b+P層より帰還型半導体レーザであり、電流阻止層は
厚さの薄い1層であり接合面積が極めて小さいので、接
合容量が小さく、レスポンスタイムが速くなり、数Gビ
ット/秒以丘の高速変調特性を有することができる。ま
た、上記〔作用〕の項にも述べたとおり、リーク電流も
小さくできるという副次的効果もある。
導体レーザは、ストライプ領域上面に凹凸を有するp型
InPを基板とし、下面に凹凸を有するP型InGa
AsP層をガイド層とし、n型 InGaAsP層を活
性層とし、n型InP層を上部クラッド層とし、ストラ
イプ領域を挟んで5 X 1015c■−3以下望まし
くはl X 1015cm−3以下の低濃度のP−型
b+P層より帰還型半導体レーザであり、電流阻止層は
厚さの薄い1層であり接合面積が極めて小さいので、接
合容量が小さく、レスポンスタイムが速くなり、数Gビ
ット/秒以丘の高速変調特性を有することができる。ま
た、上記〔作用〕の項にも述べたとおり、リーク電流も
小さくできるという副次的効果もある。
第1 (a)図は1本発明の一実施例に係る半導体発光
装置をストライプ方向から見た図である。 第1 (b)図は、本発明の一実施例に係る半導体発光
装置のB−B断面図である。 第2〜6図は1本発明の一実施例に係る半導体発光装置
(埋め込み型分布帰還型InGaAgPレーザ)の主要
製造工程完了後の断面図である。 第7図は、従来技術に係る埋め込み型分布帰還型半導体
レーザの1例の、光軸方向から見た図である。 第8図は、従来技術に係る埋め込み型分布帰還型半導体
レーザの1例のA−A断面図である。 l・・・基板、 2・・・ガイド層、 3・・・活性層
、 4・・・北部クラッド層、 5・・−キャップ
層、 6.7.8・・・電流阻止層。 9・・・絶縁層、 10−・・正電極、 11・・・負
電極、 12・・・基板、 13・ ・ ・ ガイ
ド層、 14−・・活性層、 15・・参辷部クラッ
ド層、 18・・・電流阻止層、 17・・・絶縁層
、18・・・正電極、 19・−争負電極、 2o−ψ
・回折格子、21・・・保護層、 2211・−エッチ
本発明のレーザ馳血図 第1(Q)y!J 41′発明のレーザのB−Bl!I而図第面(b)図 玉 程 肉 工程図 第6図
装置をストライプ方向から見た図である。 第1 (b)図は、本発明の一実施例に係る半導体発光
装置のB−B断面図である。 第2〜6図は1本発明の一実施例に係る半導体発光装置
(埋め込み型分布帰還型InGaAgPレーザ)の主要
製造工程完了後の断面図である。 第7図は、従来技術に係る埋め込み型分布帰還型半導体
レーザの1例の、光軸方向から見た図である。 第8図は、従来技術に係る埋め込み型分布帰還型半導体
レーザの1例のA−A断面図である。 l・・・基板、 2・・・ガイド層、 3・・・活性層
、 4・・・北部クラッド層、 5・・−キャップ
層、 6.7.8・・・電流阻止層。 9・・・絶縁層、 10−・・正電極、 11・・・負
電極、 12・・・基板、 13・ ・ ・ ガイ
ド層、 14−・・活性層、 15・・参辷部クラッ
ド層、 18・・・電流阻止層、 17・・・絶縁層
、18・・・正電極、 19・−争負電極、 2o−ψ
・回折格子、21・・・保護層、 2211・−エッチ
本発明のレーザ馳血図 第1(Q)y!J 41′発明のレーザのB−Bl!I而図第面(b)図 玉 程 肉 工程図 第6図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 p型InPよりなる基板(12)上の光軸にそって延
在するストライプ領域にp型InGaAs(P)層より
なるガイド層(13)が設けられ、 該ガイド層(13)上にn型InGaAs(P)層より
なる活性層(14)が設けられ、 該活性層(14)上にn型InP層よりなる上部クラッ
ド層(15)が設けられ、 前記ストライプ領域を挟み前記ガイド層(13)と前記
活性層(14)と前記上部クラッド層(15)とに接し
て、低濃度のp^−型InP層よりなる電流阻止層(1
6)が設けられ、 該電流阻止層(16)上に絶縁層(17)が設けられて
なる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 |
---|---|---|---|
JP4872285A JPS61207090A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4872285A JPS61207090A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61207090A true JPS61207090A (ja) | 1986-09-13 |
Family
ID=12811185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4872285A Pending JPS61207090A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61207090A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63124592A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Nec Corp | 半導体レ−ザ装置 |
EP0275209A2 (en) * | 1987-01-16 | 1988-07-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semi conductor laser device |
US4860299A (en) * | 1987-05-19 | 1989-08-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
US4862470A (en) * | 1987-04-28 | 1989-08-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
US4887274A (en) * | 1986-12-15 | 1989-12-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Deterioration-resistant superlattice semiconductor laser device |
US4894836A (en) * | 1987-02-24 | 1990-01-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
US4907239A (en) * | 1986-12-15 | 1990-03-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
-
1985
- 1985-03-12 JP JP4872285A patent/JPS61207090A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63124592A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Nec Corp | 半導体レ−ザ装置 |
JPH0587157B2 (ja) * | 1986-11-14 | 1993-12-15 | Nippon Electric Co | |
US4887274A (en) * | 1986-12-15 | 1989-12-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Deterioration-resistant superlattice semiconductor laser device |
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