JPS62159486A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS62159486A JPS62159486A JP61000940A JP94086A JPS62159486A JP S62159486 A JPS62159486 A JP S62159486A JP 61000940 A JP61000940 A JP 61000940A JP 94086 A JP94086 A JP 94086A JP S62159486 A JPS62159486 A JP S62159486A
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- JP
- Japan
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- type
- type inp
- light emitting
- semiconductor
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- Pending
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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】
〔概要〕
この発明は、発光領域を含むストライプ領域をｐｎ逆接
合を有する半導体積層構造で埋め込んだ構造の半導体発
光装置において、 該ｐｎ逆接合を形成する基板側の一導電型領域を、中間
の半導体層を少数キャリアのトラップとするダブルヘテ
ロ接合構造とすることにより、無効電流を抑制して効率
の向上を実現するものである。
合を有する半導体積層構造で埋め込んだ構造の半導体発
光装置において、 該ｐｎ逆接合を形成する基板側の一導電型領域を、中間
の半導体層を少数キャリアのトラップとするダブルヘテ
ロ接合構造とすることにより、無効電流を抑制して効率
の向上を実現するものである。
本発明は半導体発光装置、特にメサストライプ領域を半
導体層で埋め込み、電流狭窄と光の閉じ込めとを行う半
導体発光装置にかかり、その漏れ電流を低減して効率を
向上する構造の改善に関する。
導体層で埋め込み、電流狭窄と光の閉じ込めとを行う半
導体発光装置にかかり、その漏れ電流を低減して効率を
向上する構造の改善に関する。
光通信等の光を情報信号の媒体とするシステムの高度化
、多様化を推進するするために、その光源に用いられる
半導体発光装置特にレーザについて、その効率、温度特
性等の向上、出力の増大などが要望されている。
、多様化を推進するするために、その光源に用いられる
半導体発光装置特にレーザについて、その効率、温度特
性等の向上、出力の増大などが要望されている。
例えば光通信の石英系ファイバによる伝送に適する波長
１．１〜１．６−程度の帯域の半導体レーザとして、Ｉ
ｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ系化合物半導体を用いた、第２
図に模式側断面図を示すＢＨ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅ
ｒｏ−ｓ ｔｒｕｃ ｔｕｒｅ）レーザが知られている
。
１．１〜１．６−程度の帯域の半導体レーザとして、Ｉ
ｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ系化合物半導体を用いた、第２
図に模式側断面図を示すＢＨ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅ
ｒｏ−ｓ ｔｒｕｃ ｔｕｒｅ）レーザが知られている
。
このＢＨレーザの半導体基体は、例えばｎ型ｒｎＰ基板
２１上にエピタキシャル成長した、ｎ型１ｎＰ閉じ込め
層２２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３、ｐ型ＩｎＰ閉じ込
め層２４からなるダブルヘテロ接合積層構造をメサエ・
７チングしてストライプ領域を形成し、次いでｐ型１ｎ
Ｐ層２５、ｎ型１ｎＰ層２６、ｐ型ＩｎＰ！２７及びｐ
型１ｎＧａＡｓＰキャップ層２８を積層成長して、この
ストライブ領域を埋め込んでいる。
２１上にエピタキシャル成長した、ｎ型１ｎＰ閉じ込め
層２２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３、ｐ型ＩｎＰ閉じ込
め層２４からなるダブルヘテロ接合積層構造をメサエ・
７チングしてストライプ領域を形成し、次いでｐ型１ｎ
Ｐ層２５、ｎ型１ｎＰ層２６、ｐ型ＩｎＰ！２７及びｐ
型１ｎＧａＡｓＰキャップ層２８を積層成長して、この
ストライブ領域を埋め込んでいる。
ｐ型１ｎＧａＡｓＰキャップ層２８上にｎ側電極２９、
基板２１裏面にｎ側電極３０を設け、この電極２９．３
０間にｎ側電極２９をプラス側とする電流を通じてレー
ザ動作を行わせる。
基板２１裏面にｎ側電極３０を設け、この電極２９．３
０間にｎ側電極２９をプラス側とする電流を通じてレー
ザ動作を行わせる。
この電流に対し、ＩｎＰ層２６．２５によってｎｐ逆接
合を形成して無効電流抑制効果を得ているが、この電流
狭窄領域は、ｐ型のｒｎＧａＡｓＰｎ型半導体層２上７
、ｎ型１ｎＰ層２６、ｐ型１ｎＰ層２５、ｎ型１ｎＰ層
２２によってｐｎｐｎ積層構造となるために、図中矢印
で例示する活性層の近傍を通ずる経路の漏れ電流１ａを
ゲート電流とするサイリスタとして動作し、アノード電
流に相当する電流Ｉｂが順次ターンオンして無効電流が
増大し、レーザの効率低下を招いている。なおこの現象
は温度上昇に伴って著しくなるために温度特性を制約す
る大きい原因となっている。
合を形成して無効電流抑制効果を得ているが、この電流
狭窄領域は、ｐ型のｒｎＧａＡｓＰｎ型半導体層２上７
、ｎ型１ｎＰ層２６、ｐ型１ｎＰ層２５、ｎ型１ｎＰ層
２２によってｐｎｐｎ積層構造となるために、図中矢印
で例示する活性層の近傍を通ずる経路の漏れ電流１ａを
ゲート電流とするサイリスタとして動作し、アノード電
流に相当する電流Ｉｂが順次ターンオンして無効電流が
増大し、レーザの効率低下を招いている。なおこの現象
は温度上昇に伴って著しくなるために温度特性を制約す
る大きい原因となっている。
この無効電流１ａを抑制する目的で、ｐ型ＩｎＰ層２５
のキャリア濃度を下げ抵抗値を高める方法が知られてい
るが、このｐ型ＩｎＰ層２５は前記サイリスクのゲート
層に相当し、そのキャリア濃度を下げればサイリスク動
作の利得の増大を招いて電流１ａが僅かでも電流Ｉｂが
ターンオンし易くなり、期待する効果が得難い。
のキャリア濃度を下げ抵抗値を高める方法が知られてい
るが、このｐ型ＩｎＰ層２５は前記サイリスクのゲート
層に相当し、そのキャリア濃度を下げればサイリスク動
作の利得の増大を招いて電流１ａが僅かでも電流Ｉｂが
ターンオンし易くなり、期待する効果が得難い。
上述の如く、従来の８８レーザではストライブ領域を挟
む電流狭窄領域を流れる無効電流がなお多く、その効率
、温度特性を劣化させ、出力を制約している。
む電流狭窄領域を流れる無効電流がなお多く、その効率
、温度特性を劣化させ、出力を制約している。
光応用システムなどの進展のために、この無効電流の抑
制をより効果的に実現する構造が強く要望されている。
制をより効果的に実現する構造が強く要望されている。
前記問題点は、発光領域を含むストライプ領域がｐｎ逆
接合を有する半導体積層構造によって埋め込まれ、 該ｐｎ逆接合を形成する基板側の一導電型領域が、中間
の半導体層を少数キャリアのトラップとするダブルヘテ
ロ接合構造を有する本発明による半導体発光装置により
解決される。
接合を有する半導体積層構造によって埋め込まれ、 該ｐｎ逆接合を形成する基板側の一導電型領域が、中間
の半導体層を少数キャリアのトラップとするダブルヘテ
ロ接合構造を有する本発明による半導体発光装置により
解決される。
本発明によれば、第１図（ａ）のポテンシャル図に示す
如く、例えばｎ型半導体層２上に埋め込み成長した半導
体積層構造中のｐ型半導体層５とｎ型半導体層６とによ
ってｐｎ逆接合を形成する場合に、このｐｎ逆接合を形
成する基板側の一導電型領域、ｐ型半導体層５内に、少
数キャリアのトラップとなる層５ｂを設けこの領域にお
ける少数キャリアの拡散長を実効的に短縮して、サイリ
スク動作を抑制する。
如く、例えばｎ型半導体層２上に埋め込み成長した半導
体積層構造中のｐ型半導体層５とｎ型半導体層６とによ
ってｐｎ逆接合を形成する場合に、このｐｎ逆接合を形
成する基板側の一導電型領域、ｐ型半導体層５内に、少
数キャリアのトラップとなる層５ｂを設けこの領域にお
ける少数キャリアの拡散長を実効的に短縮して、サイリ
スク動作を抑制する。
例えばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系、ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系等の半導体発光装置では第１図（ａ）のポテンシ
ャル図に示す如く、本発明によるダブルヘテロ接合構造
の中間Ｎ５ｂはこれを挟む半導体Ｎ５ａ、５ｃより禁制
帯幅が小さいが、例えば長波長の赤外領域に用いられる
Ｐｂ５ｎＴｅ／ＰｂＴｅ系の半導体発光装置においてｐ
型頭域に電子のトラップとなる層を挿入する場合の如く
、その禁制帯幅がこれを挟む半導体層より大きくてもよ
い。
Ａｓ系等の半導体発光装置では第１図（ａ）のポテンシ
ャル図に示す如く、本発明によるダブルヘテロ接合構造
の中間Ｎ５ｂはこれを挟む半導体Ｎ５ａ、５ｃより禁制
帯幅が小さいが、例えば長波長の赤外領域に用いられる
Ｐｂ５ｎＴｅ／ＰｂＴｅ系の半導体発光装置においてｐ
型頭域に電子のトラップとなる層を挿入する場合の如く
、その禁制帯幅がこれを挟む半導体層より大きくてもよ
い。
以下本発明を第１開山）に模式側断面図を示す実施例に
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
本実施例はｎ型（１００） ＩｎＰ基板１上に、先ず活
性層を含むダブルヘテロ接合構造の半導体層を、液相エ
ピタキシャル成長（ＬＰＥ）法により例えば成長温度６
００℃として下記の様に成長する。
性層を含むダブルヘテロ接合構造の半導体層を、液相エ
ピタキシャル成長（ＬＰＥ）法により例えば成長温度６
００℃として下記の様に成長する。
■ ｎ型ＩｎＰ閉じ込め層２
溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｓｎ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：３０ｍｇ成長時間；３００秒、 成長厚さ； ２−
■ ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性層Ａｓ法組成；
Ｉｎ：ＩｎＡｓ：ＧａＡｓ：ＩｎＰ＝ Ｉｇ：４４．
３ｍｇ：９．２ｍｇ：１．５ｍｇ成長時間； ５秒、
成長厚さ；０．２即ルミネセンスピーク波長；
１，３．Ｂｒｍ■ ｐ型１ｎＰ閉じ込め層４ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｃｄ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：１０ｍｇ成長時間；ｌＯ秒、 成長厚さ；０．３
μこのｐ型ＩｎＰ閉じ込め層４上に、その＜０１１＞方
向に長いストライブ状のマスクを二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ□）等を用いて配設し、例えば臭素（Ｂｒｚ）の０．
２％メタノール溶液を用いてエツチング処理し、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３の幅が２７ｍ程度のメサストライプ構
造を形成する。
：３０ｍｇ成長時間；３００秒、 成長厚さ； ２−
■ ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性層Ａｓ法組成；
Ｉｎ：ＩｎＡｓ：ＧａＡｓ：ＩｎＰ＝ Ｉｇ：４４．
３ｍｇ：９．２ｍｇ：１．５ｍｇ成長時間； ５秒、
成長厚さ；０．２即ルミネセンスピーク波長；
１，３．Ｂｒｍ■ ｐ型１ｎＰ閉じ込め層４ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｃｄ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：１０ｍｇ成長時間；ｌＯ秒、 成長厚さ；０．３
μこのｐ型ＩｎＰ閉じ込め層４上に、その＜０１１＞方
向に長いストライブ状のマスクを二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ□）等を用いて配設し、例えば臭素（Ｂｒｚ）の０．
２％メタノール溶液を用いてエツチング処理し、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３の幅が２７ｍ程度のメサストライプ構
造を形成する。
前記マスクを残してこの半導体基体上に、下記の半導体
層を例えば温度６００°ＣでＬＰＥ成長する。
層を例えば温度６００°ＣでＬＰＥ成長する。
■ ｐ型ＩｎＰ層５ａ
溶液組成； Ｔｎ：ＩｎＰ：Ｚｎ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：０．０２ｍｇ■ ｐ型１ｎＧａＡｓＰ層５ｂ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＡｓ：ＧａＡｓ：ＩｎＰ：Ｚ
ｎ＝Ｉｇ：１６．Ｏｍｇ：１．３ｍｇ：４．３ｍｇ：０
．０２ｍｇルミネセンスピーク波長； １．Ｑ−■
ｐ型ＩｎＰ層５Ｃ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｚｎ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：０．０２ｍｇ■ ｎ型ＩｎＰ層６ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｔｅ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：０．６ｍｇこのＬＰＥ成長では、第１図（ｂｌに示す
如く先のエツチング面をｐ型１ｎＰ層５ａが被覆し、そ
の上をｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層５ｂ、 ｐ型１ｎＰ Ｊ！
！５ｃ、 ｎ型ｒｎＰ層６が順次被覆して次第に凹面が
緩和される。
：０．０２ｍｇ■ ｐ型１ｎＧａＡｓＰ層５ｂ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＡｓ：ＧａＡｓ：ＩｎＰ：Ｚ
ｎ＝Ｉｇ：１６．Ｏｍｇ：１．３ｍｇ：４．３ｍｇ：０
．０２ｍｇルミネセンスピーク波長； １．Ｑ−■
ｐ型ＩｎＰ層５Ｃ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｚｎ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：０．０２ｍｇ■ ｎ型ＩｎＰ層６ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｔｅ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：０．６ｍｇこのＬＰＥ成長では、第１図（ｂｌに示す
如く先のエツチング面をｐ型１ｎＰ層５ａが被覆し、そ
の上をｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層５ｂ、 ｐ型１ｎＰ Ｊ！
！５ｃ、 ｎ型ｒｎＰ層６が順次被覆して次第に凹面が
緩和される。
次いで前記マスクを例えば弗酸（ＨＦ）で除去し、下記
の半導体層を例えば温度６００℃でＬＰＥ成長してその
上面を平坦とする。
の半導体層を例えば温度６００℃でＬＰＥ成長してその
上面を平坦とする。
■ ｐ型１ｎＰ層７
溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＰ：Ｚｎ＝１ｇ：５．５ｍｇ
：０．０２ｍｇ■ ｐ型１ｎＧａＡｓＰ層８ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＡｓ：ＧａＡｓ：ＩｎＰ：Ｚ
ｎ＝ Ｉｇ：４４．３ｍｇ：９．２ｍｇ：１．５ｍｇ：
０．０２５ｍｇルミネセンスピーク波長；１．３１ｍ この半導体基体に、ｐ側電極９を例えばチタン／白金／
金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を用い、ｎ側電極１ｏを例えば
金／錫（Ａｕ／Ｓｎ）用いて形成し、例えば共振器長を
約２５０Ｒとする襞間等を行って本実施例のレーザ素子
が完成する。
：０．０２ｍｇ■ ｐ型１ｎＧａＡｓＰ層８ 溶液組成； Ｉｎ：ＩｎＡｓ：ＧａＡｓ：ＩｎＰ：Ｚ
ｎ＝ Ｉｇ：４４．３ｍｇ：９．２ｍｇ：１．５ｍｇ：
０．０２５ｍｇルミネセンスピーク波長；１．３１ｍ この半導体基体に、ｐ側電極９を例えばチタン／白金／
金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を用い、ｎ側電極１ｏを例えば
金／錫（Ａｕ／Ｓｎ）用いて形成し、例えば共振器長を
約２５０Ｒとする襞間等を行って本実施例のレーザ素子
が完成する。
本実施例のレーザの光出力５ｍＷにおける効率は約０．
３５ｍＷ／ｍＡであり、相当する前記従来例の８Ｈレー
ザの同一光出力における効率約０．２０ｍＷ／ｍＡに比
較して顕著な向上が実証され、従って従来の限界を越え
る高出力、あるいは高温の環境下の動作も可能である。
３５ｍＷ／ｍＡであり、相当する前記従来例の８Ｈレー
ザの同一光出力における効率約０．２０ｍＷ／ｍＡに比
較して顕著な向上が実証され、従って従来の限界を越え
る高出力、あるいは高温の環境下の動作も可能である。
なお上記のＢＨレーザとは逆の製造プロセス、すなわち
ｐｎ逆接合を含む半導体積層構造にストライプ状の溝を
形成し、この溝内に活性層を含むダブルヘテロ接合を埋
め込み成長する半導体発光装置も知られているが、この
構造のｐｎ逆接合を形成する一導電型領域をダブルヘテ
ロ接合構造とするならば、溝の表面を単一結晶面とする
こと、その中間層と活性層とを離隔することが実技上困
難であるのに対して、本発明の構造ではこの様な問題点
がなくその実施が容易である。
ｐｎ逆接合を含む半導体積層構造にストライプ状の溝を
形成し、この溝内に活性層を含むダブルヘテロ接合を埋
め込み成長する半導体発光装置も知られているが、この
構造のｐｎ逆接合を形成する一導電型領域をダブルヘテ
ロ接合構造とするならば、溝の表面を単一結晶面とする
こと、その中間層と活性層とを離隔することが実技上困
難であるのに対して、本発明の構造ではこの様な問題点
がなくその実施が容易である。
以上説明した如（本発明の製造方法によれば、従来構造
に比較して動作時の無効電流の抑制、効率の向上が達成
され、従来の限界を越える出方の増大、環境温度範囲の
拡張等を実現することも可能となる。
に比較して動作時の無効電流の抑制、効率の向上が達成
され、従来の限界を越える出方の増大、環境温度範囲の
拡張等を実現することも可能となる。
第１図（ａ）は本発明による半導体発光装置の動作を示
すポテンシャル図、 第１図（ｂ）は本発明の実施例を示す模式側断面図、第
２図は従来例を示す模式側断面図である。 図において、 １はｎ型ＩｎＰ基板、 ２はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、
３はＩｎＧａＡｓＰ活性層、 ４はｐ型１ｎＰ閉じ込
め層、５は本発明によるｐ壁領域、 ５ａ及び５ｃはｐ型１ｎＰ層、 ５ｂはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層、 ６はｎ型ＩｎＰ層、 ７はｐ型ＩｎＰ層、８はｐ型
１ｎＧａＡｓＰ層、 ９はｐ側電極、 １０はｎ側電極を示す。 革１因Ｃ） １ζ １ 図 （ム）
すポテンシャル図、 第１図（ｂ）は本発明の実施例を示す模式側断面図、第
２図は従来例を示す模式側断面図である。 図において、 １はｎ型ＩｎＰ基板、 ２はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、
３はＩｎＧａＡｓＰ活性層、 ４はｐ型１ｎＰ閉じ込
め層、５は本発明によるｐ壁領域、 ５ａ及び５ｃはｐ型１ｎＰ層、 ５ｂはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層、 ６はｎ型ＩｎＰ層、 ７はｐ型ＩｎＰ層、８はｐ型
１ｎＧａＡｓＰ層、 ９はｐ側電極、 １０はｎ側電極を示す。 革１因Ｃ） １ζ １ 図 （ム）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）発光領域を含むストライプ領域がｐｎ逆接合を有す
る半導体積層構造によって埋め込まれ、該ｐｎ逆接合を
形成する基板側の一導電型領域が、中間の半導体層を少
数キャリアのトラップとするダブルヘテロ接合構造を有
することを特徴とする半導体発光装置。 ２）前記ダブルヘテロ接合構造の中間の半導体層が、該
ダブルヘテロ接合構造の他の半導体層より禁制帯幅が小
な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 |
|---|---|---|---|
| JP61000940A JPS62159486A (ja) | 1986-01-07 | 1986-01-07 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61000940A JPS62159486A (ja) | 1986-01-07 | 1986-01-07 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62159486A true JPS62159486A (ja) | 1987-07-15 |
Family
ID=11487668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61000940A Pending JPS62159486A (ja) | 1986-01-07 | 1986-01-07 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62159486A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5665612A (en) * | 1994-08-08 | 1997-09-09 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for fabricating a planar buried heterostructure laser diode |
-
1986
- 1986-01-07 JP JP61000940A patent/JPS62159486A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5665612A (en) * | 1994-08-08 | 1997-09-09 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for fabricating a planar buried heterostructure laser diode |
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