JPS6216591A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS6216591A JPS6216591A JP15569785A JP15569785A JPS6216591A JP S6216591 A JPS6216591 A JP S6216591A JP 15569785 A JP15569785 A JP 15569785A JP 15569785 A JP15569785 A JP 15569785A JP S6216591 A JPS6216591 A JP S6216591A
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- Japan
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- gaas
- layer
- semiconductor
- diffraction grating
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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〕
本発明は０．７〜０．９ ｔｎａ程度の波長帯域の分布
帰還形半導体レーザにおいて、 その回折格子をＩｎＧａＰ又はＩ ｎＧａＡｓＰ半導体
層に形成することにより、 ＧａＡｌＡｓ半導体層にこれを形成する場合の酸化膜に
よる障害を防止して、良好な分布帰還形半導体レーザを
実現するものである。
帰還形半導体レーザにおいて、 その回折格子をＩｎＧａＰ又はＩ ｎＧａＡｓＰ半導体
層に形成することにより、 ＧａＡｌＡｓ半導体層にこれを形成する場合の酸化膜に
よる障害を防止して、良好な分布帰還形半導体レーザを
実現するものである。
本発明は半導体発光装置、特に波長０．７〜０．９−程
度の帯域の分布帰還形半導体レーザの構造の改善に関す
る。
度の帯域の分布帰還形半導体レーザの構造の改善に関す
る。
半導体発光装置は光を情報信号の媒体とするシステム等
に広く用いられており、光通信についてはその単−波長
化のために分布帰還形半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）の
開発が既に進められている。
に広く用いられており、光通信についてはその単−波長
化のために分布帰還形半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）の
開発が既に進められている。
光デイスクシステム等に用いる半導体レーザとして、こ
れより短波長の０．７〜０．９Ｒ程度の赤乃至近赤外帯
域についても波長の単一化が要望されている。
。
れより短波長の０．７〜０．９Ｒ程度の赤乃至近赤外帯
域についても波長の単一化が要望されている。
。
ＤＦＢレーザは、光導波路の界面に設けた周期的構造の
回折格子によって帰還される波長を選択する共振器を構
成しており、光通信に用いる波長１〜１．５５ｎ程度の
帯域については、インジウム燐／インジウムガリウム砒
素燐（ＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ）系半導体材料などを
用いて研究が進められ、既に種々の構造が提供されてい
る。
回折格子によって帰還される波長を選択する共振器を構
成しており、光通信に用いる波長１〜１．５５ｎ程度の
帯域については、インジウム燐／インジウムガリウム砒
素燐（ＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ）系半導体材料などを
用いて研究が進められ、既に種々の構造が提供されてい
る。
これに対して従来これより短波長の帯域については、半
導体材料にガリウム砒素／アルミニウムガリウム砒素（
ＧａＡｓ／ ＧａＨ−ｙＡｌｘＡｓ）系を用いて、同様
にＤＦＢレーザを形成することが試みられており、その
半導体基体は第２図に模式側断面図を示す例の様に形成
される。
導体材料にガリウム砒素／アルミニウムガリウム砒素（
ＧａＡｓ／ ＧａＨ−ｙＡｌｘＡｓ）系を用いて、同様
にＤＦＢレーザを形成することが試みられており、その
半導体基体は第２図に模式側断面図を示す例の様に形成
される。
すなわち同図（ａ）に示す様に、ｎ型ＧａＡｓ半導体基
板１１上に、液相エピタキシャル成長方法（ＬＰＥ法）
或いは有機金属熱分解気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）等
により、ｎ型Ｇａ＋−ＪｌヨＡｓ閉じ込め層１２を例え
ばＸ＝０．４として成長し、このＧａｓ、 １．Ａｌｅ
、 ＪＡＳ閉じ込め層１２の表面に２光束干渉露光法に
より、例えば周期Δ＝０．２５４−の回折格子２０を形
成する。
板１１上に、液相エピタキシャル成長方法（ＬＰＥ法）
或いは有機金属熱分解気相成長方法（ＭＯＣＶＤ法）等
により、ｎ型Ｇａ＋−ＪｌヨＡｓ閉じ込め層１２を例え
ばＸ＝０．４として成長し、このＧａｓ、 １．Ａｌｅ
、 ＪＡＳ閉じ込め層１２の表面に２光束干渉露光法に
より、例えば周期Δ＝０．２５４−の回折格子２０を形
成する。
次いで同図伽）に示す様に、この面上に例えばｎ型Ｇａ
ｏ、 ａｓＡｌｏ、 ＋ｓＡｓ光導波層１３、ｐ型Ｇａ
Ａｓ活性層１４、ｐ型Ｇａｏ、 Ｊｌｏ、 ４ＡＳ閉じ
込め層１５及びｐ型ＧａＡｓキャップ層１６を順次エピ
タキシャル成長する。
ｏ、 ａｓＡｌｏ、 ＋ｓＡｓ光導波層１３、ｐ型Ｇａ
Ａｓ活性層１４、ｐ型Ｇａｏ、 Ｊｌｏ、 ４ＡＳ閉じ
込め層１５及びｐ型ＧａＡｓキャップ層１６を順次エピ
タキシャル成長する。
この回折格子２０の形成後光導波層１３の成長前に、Ｇ
ａｏ、 ｈＡｌｏ、 ａＡｓ閉じ込めＪｉ１２の表面が
大気中に曝され、この層に含まれるアルミニウム（ＡＩ
）の活性度が強いために、この回折゛格子２０の表面に
酸化膜が形成され、その結果光導波層１３等の成長に際
してピット１８や、更に大きくエピタキシャル成長が行
われない領域１９がしばしば発生する。ただしＭＯＣＶ
Ｄ法ではＬＰＥ法に比較してその程度が軽減され、成長
条件を注意深く選択すればピッ目８や成長が行われない
領域１９の発生がある程度減少する。
ａｏ、 ｈＡｌｏ、 ａＡｓ閉じ込めＪｉ１２の表面が
大気中に曝され、この層に含まれるアルミニウム（ＡＩ
）の活性度が強いために、この回折゛格子２０の表面に
酸化膜が形成され、その結果光導波層１３等の成長に際
してピット１８や、更に大きくエピタキシャル成長が行
われない領域１９がしばしば発生する。ただしＭＯＣＶ
Ｄ法ではＬＰＥ法に比較してその程度が軽減され、成長
条件を注意深く選択すればピッ目８や成長が行われない
領域１９の発生がある程度減少する。
なおＧａｌ−１１ＡＩＸＡ３閉じ込め層１２上に光導波
層１３が成長しても、両手導体層の界面には多くの欠陥
が存在し、電気的、光学的に半導体発光素子の特性を劣
化させている。
層１３が成長しても、両手導体層の界面には多くの欠陥
が存在し、電気的、光学的に半導体発光素子の特性を劣
化させている。
この問題の対策として第３図の模式側断面図に示す如く
、例えばｎ型ＧａＡｓ半導体基板１１上にｎ型Ｇａｏ、
１．Ａｌｏ、 ４Ａｓ閉じ込め層１２に連続して、ｐ型
ＧａＡｓ活性層１４、ｐ型Ｇａｓ、 ｇｓＡｌｏ、 ｔ
ｓＡｓ分離層１７、ｐ型Ｇａ。、 ９！ＩＡＩ。、。ｚ
Ａｓ光導波層１３をこの順序に成長し、Ｇａ。、ｌ５Ａ
ＩＯ，。ｓＡｓ先導波層１３の表面に回折格子２０を形
成して、その面上に例えばｐ型Ｇａ、、、 ＆Ａ１０．
ＪＡＳ閉じ込め層１５とｐ型ＧａＡｓキャップ層１６
とをエピタキシャル成長する構造が知られている。
、例えばｎ型ＧａＡｓ半導体基板１１上にｎ型Ｇａｏ、
１．Ａｌｏ、 ４Ａｓ閉じ込め層１２に連続して、ｐ型
ＧａＡｓ活性層１４、ｐ型Ｇａｓ、 ｇｓＡｌｏ、 ｔ
ｓＡｓ分離層１７、ｐ型Ｇａ。、 ９！ＩＡＩ。、。ｚ
Ａｓ光導波層１３をこの順序に成長し、Ｇａ。、ｌ５Ａ
ＩＯ，。ｓＡｓ先導波層１３の表面に回折格子２０を形
成して、その面上に例えばｐ型Ｇａ、、、 ＆Ａ１０．
ＪＡＳ閉じ込め層１５とｐ型ＧａＡｓキャップ層１６
とをエピタキシャル成長する構造が知られている。
この構造では回折格子２０を形成し大気中に曝される半
導体層を、ＡＩｍ成比が高いＧａ０． 、ＡＩ、、ＪＡ
Ｓ閉じ込め層１２から＾１組成比が低いＧａ６．９ＳＡ
ＩＯ，ｏｓＡｓ光導波層１３として、前記酸化膜の形成
を軽減しているがこの問題を解決するに至らない。
導体層を、ＡＩｍ成比が高いＧａ０． 、ＡＩ、、ＪＡ
Ｓ閉じ込め層１２から＾１組成比が低いＧａ６．９ＳＡ
ＩＯ，ｏｓＡｓ光導波層１３として、前記酸化膜の形成
を軽減しているがこの問題を解決するに至らない。
ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系半導体材料は波長０．７〜０
．９ ｔｍ程度の帯域のレーザに用いたい材料ではある
が、以上説明した如く回折格子がＡＩを含むＧａＡｌＡ
ｓに形成され、第２回目のエピタキシャル成長を行うま
での間にこの面に酸化膜が形成されるために、満足し得
る特性のＤＦＢレーザは従来得られていない。
．９ ｔｍ程度の帯域のレーザに用いたい材料ではある
が、以上説明した如く回折格子がＡＩを含むＧａＡｌＡ
ｓに形成され、第２回目のエピタキシャル成長を行うま
での間にこの面に酸化膜が形成されるために、満足し得
る特性のＤＦＢレーザは従来得られていない。
この様な状況から、良好なこの帯域のＤＰＢレーザの実
現が強く要望されている。
現が強く要望されている。
前記問題点は、インジウムガリウム燐又はインジウムガ
リウム砒素燐化合物半導体層の上面に接して、ガリウム
砒素又はアルミニウムガリウム砒素化合物半導体層がエ
ピタキシャル成長され、該両手導体層の界面に光を選択
的に帰還する周期的構造が形成されてなる本発明による
半導体発光装置により解決される。
リウム砒素燐化合物半導体層の上面に接して、ガリウム
砒素又はアルミニウムガリウム砒素化合物半導体層がエ
ピタキシャル成長され、該両手導体層の界面に光を選択
的に帰還する周期的構造が形成されてなる本発明による
半導体発光装置により解決される。
本発明によれば、回折格子を形成するためにエピタキシ
ャル成長を一旦停止して大気中に曝す半導体層を、ＡＩ
を含まないインジウムガリウム燐化合物（Ｉ ｎ １−
ｚ Ｇ ａ ｇ Ｐ）又はインジウムガリウム砒素燐
化合物（Ｉｎ＋−ｘＧａＪｓ↓Ｐ＋−ｙ）により形成す
る。
ャル成長を一旦停止して大気中に曝す半導体層を、ＡＩ
を含まないインジウムガリウム燐化合物（Ｉ ｎ １−
ｚ Ｇ ａ ｇ Ｐ）又はインジウムガリウム砒素燐
化合物（Ｉｎ＋−ｘＧａＪｓ↓Ｐ＋−ｙ）により形成す
る。
ＧａＡｓ半導体基板等へのＩｎＧａＰ又はＩｎＧａＡｓ
Ｐ半導体層の液相エピタキシャル成長に際して、通常の
慕度降下法では過冷却状態を安定に実現することが困難
であるが、先に本発明者が特願昭５７−０７２４４２に
よって提供した液相エピタキシャル成長方法によれば、
良好なＩｎＧａＰ又はＩｎＧａＡｓＰ半導体層を所要の
厚さに成長することが可能である。また間ＣＶＤ法等を
適用してもよい。
Ｐ半導体層の液相エピタキシャル成長に際して、通常の
慕度降下法では過冷却状態を安定に実現することが困難
であるが、先に本発明者が特願昭５７−０７２４４２に
よって提供した液相エピタキシャル成長方法によれば、
良好なＩｎＧａＰ又はＩｎＧａＡｓＰ半導体層を所要の
厚さに成長することが可能である。また間ＣＶＤ法等を
適用してもよい。
例えばＧａＡｓ基板に整合するＩｎｎ、 ４９ｃａＯ，
％電Ｐの禁制帯幅は１．９２ｅＶであるなど、ＩｎＧａ
Ｐ又はＩｎＧａＡｓＰの禁制帯幅は活性層にＧａＡｓを
用いたときその禁制帯幅１．４２ｅＶに対して十分に大
きく、また光学的にも屈折率比が適度であり、光及びキ
ャリア閉じ込め層に適している。
％電Ｐの禁制帯幅は１．９２ｅＶであるなど、ＩｎＧａ
Ｐ又はＩｎＧａＡｓＰの禁制帯幅は活性層にＧａＡｓを
用いたときその禁制帯幅１．４２ｅＶに対して十分に大
きく、また光学的にも屈折率比が適度であり、光及びキ
ャリア閉じ込め層に適している。
従って本発明によりＡＩを含む半導体層を大気中に曝す
ことなく 、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系半導体層を含む
ＤＦＢレーザを形成することが可能となり、前記問題点
が解決される。
ことなく 、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系半導体層を含む
ＤＦＢレーザを形成することが可能となり、前記問題点
が解決される。
以下本発明を、第１図に工程順模式側断面図を示す実施
例により具体的に説明する。
例により具体的に説明する。
第１図（ａ）参照：ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１の（１０
０）面上に、前記発明によるＬＰＥ法によりｎ型Ｉｎｏ
、 ａｑＧａｏ、ｓ＋Ｐ閉じ込め層２を成長する。ただ
し、例えば錫（Ｓｎ）又はセレン（Ｓｅ）を濃度２Ｘ１
０”ａｍ−’程度にドープし、厚さを約２−としている
。
０）面上に、前記発明によるＬＰＥ法によりｎ型Ｉｎｏ
、 ａｑＧａｏ、ｓ＋Ｐ閉じ込め層２を成長する。ただ
し、例えば錫（Ｓｎ）又はセレン（Ｓｅ）を濃度２Ｘ１
０”ａｍ−’程度にドープし、厚さを約２−としている
。
第１図（ｂ）参照：このｎ型Ｉｎ、）、４ｑＧａｏ、
ｓ＋Ｐ層２の表面にレジストを塗布し、２光束干渉露光
方法により周期Ａ ＝０．２５４−の干渉パターンを露
光して現像し、これをマスクとしてｎ型Ｉｎｎ、 ａｑ
Ｇａｏ、 ｓ＋Ｐ層２をエツチングして回折格子１０を
形成する。
ｓ＋Ｐ層２の表面にレジストを塗布し、２光束干渉露光
方法により周期Ａ ＝０．２５４−の干渉パターンを露
光して現像し、これをマスクとしてｎ型Ｉｎｎ、 ａｑ
Ｇａｏ、 ｓ＋Ｐ層２をエツチングして回折格子１０を
形成する。
第１図（ｃ） 参照：コノ面上に、ＬＰＥ法又はＭＯＣ
ＶＤ法により下記の各半導体層をエピタキシャル成長す
る。
ＶＤ法により下記の各半導体層をエピタキシャル成長す
る。
組成 不純物 厚さ
６キヤツプ層 ＧａＡｓ ｎ−２Ｘ１０”
０．５５閉じ込め層 Ｇａｏ、６Ａ１ｏ、 ａ＾ｓ
ｐ−２Ｘ１０” １．５４活性層 ＧａＡ
ｓ ｐ−５Ｘ１０” ０．１０３光導波層 Ｇ
ａｏ、ａｓＡｌｏ、＋ｓＡｓ ｎ−５Ｘ１０” ０．
１５ただしドナー不純物にはＳｅ又はＳｎ、アクセプタ
不純物には亜鉛（Ｚｎ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等を
用いている。
０．５５閉じ込め層 Ｇａｏ、６Ａ１ｏ、 ａ＾ｓ
ｐ−２Ｘ１０” １．５４活性層 ＧａＡ
ｓ ｐ−５Ｘ１０” ０．１０３光導波層 Ｇ
ａｏ、ａｓＡｌｏ、＋ｓＡｓ ｎ−５Ｘ１０” ０．
１５ただしドナー不純物にはＳｅ又はＳｎ、アクセプタ
不純物には亜鉛（Ｚｎ）又はマグネシウム（Ｍｇ）等を
用いている。
第１図（ｄ）参照：この半導体基体上に、例えば幅約４
−のストライブ状の窓を設けたマスクを二酸化シリコン
（Ｓｉｎｇ）等で形成し、これを介してＺｎを拡散して
・ｎ型ＧａＡｓキャップ層６にｐ壁領域７を形成する。
−のストライブ状の窓を設けたマスクを二酸化シリコン
（Ｓｉｎｇ）等で形成し、これを介してＺｎを拡散して
・ｎ型ＧａＡｓキャップ層６にｐ壁領域７を形成する。
ｐ側電極には例えばチタン／白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ）を、ｎ側電極には例えば金／ゲルマニウム／ニッケ
ル（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ）を蒸着し、これをパターニング
、合金化してｐ側電極８、ｎ側電極９を形成し、例えば
約３００ Ｘ ３００−のチップに切断する。
ｕ）を、ｎ側電極には例えば金／ゲルマニウム／ニッケ
ル（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ）を蒸着し、これをパターニング
、合金化してｐ側電極８、ｎ側電極９を形成し、例えば
約３００ Ｘ ３００−のチップに切断する。
このチップをｐ側を下にボンディングして本実施例のＤ
ＦＢレーザを完成し、その特性を測定したが、発振波長
λ＝０．８ｈｒｍで、閾値電流Ｉ ｔｈ ＃ ６０ｍＡ
。
ＦＢレーザを完成し、その特性を測定したが、発振波長
λ＝０．８ｈｒｍで、閾値電流Ｉ ｔｈ ＃ ６０ｍＡ
。
効率η″−０，２５ｍＷ／ｍＡの良好な特性が得られ、
本発明の効果が確認された。
本発明の効果が確認された。
以上説明した如く本発明によれば、ＧａＡｓ／ＧａＡ１
＾Ｓ系半導体材料のみによって［ｌＦＢレーザを構成す
る場合に大きい問題となる、Ａ１を含む半導体層に形成
された回折格子表面の酸化膜の問題が解決され、０．７
〜０．９ ｎ程度の波長帯域においてもＤＦＢレーザを
実現することが可能となり、この帯域における単一波長
の半導体レーザとして大きい効果が得られる。
＾Ｓ系半導体材料のみによって［ｌＦＢレーザを構成す
る場合に大きい問題となる、Ａ１を含む半導体層に形成
された回折格子表面の酸化膜の問題が解決され、０．７
〜０．９ ｎ程度の波長帯域においてもＤＦＢレーザを
実現することが可能となり、この帯域における単一波長
の半導体レーザとして大きい効果が得られる。
第１図は本発明の実施例の工程順模式側断面図、第２図
は叶Ｂレーザの半導体基体の１従来例の模式側断面図、 第３図はＤＦＢレーザの半導体基体の他の従来例の模式
側断面図である。 図において、 １はｎ型ＧａＡｓ半導体基板、 ２はｎ型１ｎｏ、 ａｑＧａｏ、’ｓ＋Ｐ閉じ込め層、
３はｎ型Ｇａｏ、 ｓｓ＾１．１５Ａｓ光導波層、４は
ｐ型ＧａＡｓ活性層、 ５はｐ型Ｇａｓ、 １Ａ１ｏ、 ａ＾Ｓ閉じ込め層、６
はｎ型ＧａＡｓキャップ層、 ７はｐ型頭域、 ８はｐ側電極、 ９はｎ側電極 １０は回折格子を示す。
は叶Ｂレーザの半導体基体の１従来例の模式側断面図、 第３図はＤＦＢレーザの半導体基体の他の従来例の模式
側断面図である。 図において、 １はｎ型ＧａＡｓ半導体基板、 ２はｎ型１ｎｏ、 ａｑＧａｏ、’ｓ＋Ｐ閉じ込め層、
３はｎ型Ｇａｏ、 ｓｓ＾１．１５Ａｓ光導波層、４は
ｐ型ＧａＡｓ活性層、 ５はｐ型Ｇａｓ、 １Ａ１ｏ、 ａ＾Ｓ閉じ込め層、６
はｎ型ＧａＡｓキャップ層、 ７はｐ型頭域、 ８はｐ側電極、 ９はｎ側電極 １０は回折格子を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 インジウムガリウム燐又はインジウムガリウム砒素燐化
合物半導体層の上面に接して、ガリウム砒素又はアルミ
ニウムガリウム砒素化合物半導体層がエピタキシャル成
長され、 該両半導体層の界面に光を選択的に帰還する周期的構造
が形成さ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 |
|---|---|---|---|
| JP15569785A JPS6216591A (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15569785A JPS6216591A (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6216591A true JPS6216591A (ja) | 1987-01-24 |
Family
ID=15611548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15569785A Pending JPS6216591A (ja) | 1985-07-15 | 1985-07-15 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6216591A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61100991A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-19 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1985
- 1985-07-15 JP JP15569785A patent/JPS6216591A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61100991A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-19 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
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