JPS62266889A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
この発明は、半導体発光装置の回折格子を、半導体基板
等に接してこれと異なる半導体材料からなり平行線状を
なす突起を設け、この突起を介して基板等を被覆し何れ
とも異なる半導体材料からなる導波層の被着面で形成す
ることにより、半4体発光装置の闇値電流、効率、発振
モード等の特性を改善するものである。
等に接してこれと異なる半導体材料からなり平行線状を
なす突起を設け、この突起を介して基板等を被覆し何れ
とも異なる半導体材料からなる導波層の被着面で形成す
ることにより、半4体発光装置の闇値電流、効率、発振
モード等の特性を改善するものである。
本発明は半導体発光装置、特に光を選択的に帰還する回
折格子を備える半導体発光装置の改善に関する。
折格子を備える半導体発光装置の改善に関する。
分布帰還形(DFB)及び分布反射形(DBR)レーザ
は、光感波路の界面に設けた回折格子により光の帰還が
選択的に行われるために発振波長制御に適しているが、
良好な回折格子パターンは容易に得難くその改善が要望
されている。
は、光感波路の界面に設けた回折格子により光の帰還が
選択的に行われるために発振波長制御に適しているが、
良好な回折格子パターンは容易に得難くその改善が要望
されている。
DFI3レーザは例えば第2図の模式側断面図に示す如
き構造を有する。
き構造を有する。
同図において、21はn型インジウムtA(InP)
基板、27は回折格子、23は厚さ0.2−程度のn型
インジウムガリウム砒素、t4(lnGaAsP)導波
層、24は厚さO,15μm程度の1nGaAsP活性
層、25はp型InPクラッド層、26ばp型1nGa
AsPキ+ ツブ層、28はp側電極、29はn側電極
である。
基板、27は回折格子、23は厚さ0.2−程度のn型
インジウムガリウム砒素、t4(lnGaAsP)導波
層、24は厚さO,15μm程度の1nGaAsP活性
層、25はp型InPクラッド層、26ばp型1nGa
AsPキ+ ツブ層、28はp側電極、29はn側電極
である。
このDFBレーザの発振波長が例えば1.3μm帯域と
なる回折格子27のコルゲーションピッチΔは、2次回
折光を利用するとき約0.41rrn、 1次回折光を
利用するとき約0.2−となる。この様にピッチ八が小
さく露光マスクの形成が困難な周期的パターンの露光方
法としては2光束干渉法が一般に行われている。この方
法では、例えば波長325nmのヘリウム−カドミウム
(He−Cd)レーザ光を2方向に分割してレジスト膜
上に照射し、この2光束相互間の光路長差による縞状の
干渉パターンを形成するが、干渉パターンのコントラス
トを高めことが困難で現像後のレジスト膜が縞状に分離
する有効な膜厚が制限される。
なる回折格子27のコルゲーションピッチΔは、2次回
折光を利用するとき約0.41rrn、 1次回折光を
利用するとき約0.2−となる。この様にピッチ八が小
さく露光マスクの形成が困難な周期的パターンの露光方
法としては2光束干渉法が一般に行われている。この方
法では、例えば波長325nmのヘリウム−カドミウム
(He−Cd)レーザ光を2方向に分割してレジスト膜
上に照射し、この2光束相互間の光路長差による縞状の
干渉パターンを形成するが、干渉パターンのコントラス
トを高めことが困難で現像後のレジスト膜が縞状に分離
する有効な膜厚が制限される。
この様なレジストマスクを用い例えば臭素(Br)/f
:酸(H3POt)系溶液によってInP基板21をエ
ツチングするが、例えば基板欠陥などによるエツチング
速度の差、エツチング溶液の廻りこみによるアンダーエ
ツチング等によりコルゲーションの乱れがしばしば発生
して、所要の回折格子を再現性良く安定に実現すること
が困難である。
:酸(H3POt)系溶液によってInP基板21をエ
ツチングするが、例えば基板欠陥などによるエツチング
速度の差、エツチング溶液の廻りこみによるアンダーエ
ツチング等によりコルゲーションの乱れがしばしば発生
して、所要の回折格子を再現性良く安定に実現すること
が困難である。
〔発明が解決しようとする問題点3
以上説明した様に、従来のDFBレーザではその回折格
子のコルゲーション形成に問題があり、闇値電流、効率
、発振モード等の基本的特性のばらつきが大きく製造歩
留まりも低下しており、この問題の解決が強く要望され
ている。
子のコルゲーション形成に問題があり、闇値電流、効率
、発振モード等の基本的特性のばらつきが大きく製造歩
留まりも低下しており、この問題の解決が強く要望され
ている。
前記問題点は、第1の半導体材料からなる基板又は半導
体層に接して、第2の半導体材料からなり平行線状をな
す突起が配設され、第3の半導体材料からなり該突起を
介して該基板又は半導体層を被覆する導波層の該被着面
における回折により光の選択的(i還を行う本発明によ
る半導体発光装置により解決される。
体層に接して、第2の半導体材料からなり平行線状をな
す突起が配設され、第3の半導体材料からなり該突起を
介して該基板又は半導体層を被覆する導波層の該被着面
における回折により光の選択的(i還を行う本発明によ
る半導体発光装置により解決される。
本発明による半導体発光装置は、半轟体基板成いは半導
体層に接してこれと異なる半導体材料からなり平行線状
をなす突起を備え、この突起を介して基板を被覆し何れ
とも異なる半導体材料からなる導波層の被着面を回折格
子として光の選択的帰還を行う。
体層に接してこれと異なる半導体材料からなり平行線状
をなす突起を備え、この突起を介して基板を被覆し何れ
とも異なる半導体材料からなる導波層の被着面を回折格
子として光の選択的帰還を行う。
本半導体発光装置の前記平行線状をなす突起は、半導体
材料が異なる半導体基板等を停止層として選択的にエツ
チング処理を行うことにより、従来のコルゲーションよ
り良好なパターンを再現性良く実現することが可能であ
り、闇値電流、効率、発振モード等の特性の安定性が向
上する。
材料が異なる半導体基板等を停止層として選択的にエツ
チング処理を行うことにより、従来のコルゲーションよ
り良好なパターンを再現性良く実現することが可能であ
り、闇値電流、効率、発振モード等の特性の安定性が向
上する。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図ta+乃至(C)は本発明の実施例を示す工程順
模式側断面図である。
模式側断面図である。
第1図(al参照: n型1nP基板1の(100)面
上に、液相エピタキシャル成長方法(LPE法)等によ
り例えば下記の如きInGaAsP層2を成長する。
上に、液相エピタキシャル成長方法(LPE法)等によ
り例えば下記の如きInGaAsP層2を成長する。
ただしInGaAsP層の組成はルミネッセンスビーク
波長λ9で示す。
波長λ9で示す。
半導体層 組成 不純物 厚さcmヲ
n 2 f nGaAsP (1、1μm)ノン
ドープ 0.05このn型のInGaAsP層2上に塗
布したポジ型ホトレジストを2光束干渉法により露光し
、現像してレジストマスク11を形成する。なおこのパ
ターンは例えばピッチΔ= 0.195戸としている。
n 2 f nGaAsP (1、1μm)ノン
ドープ 0.05このn型のInGaAsP層2上に塗
布したポジ型ホトレジストを2光束干渉法により露光し
、現像してレジストマスク11を形成する。なおこのパ
ターンは例えばピッチΔ= 0.195戸としている。
第1図(b)参照: 例えば弗酸(HF)硝酸(HNO
3)混合溶液を用いてInGaAsP層2をInP基板
1に対して選択的にエツチングする。このエツチング処
理は深さ方向にはInGaAsP何2の厚さ0.05μ
mで停止しその横方向には次第に進行するが、エツチン
グ時間により各エツチング幅を例えば深さ方向の約2倍
の%Aに制御することができる。
3)混合溶液を用いてInGaAsP層2をInP基板
1に対して選択的にエツチングする。このエツチング処
理は深さ方向にはInGaAsP何2の厚さ0.05μ
mで停止しその横方向には次第に進行するが、エツチン
グ時間により各エツチング幅を例えば深さ方向の約2倍
の%Aに制御することができる。
この結果、λ9 = 1 、1 amのInGaAsP
からなる突起加が平行線状に形成される。
からなる突起加が平行線状に形成される。
第1図(C)参照: レジストマスク11を除去し、例
えば下記の如き各半導体層3〜6をLPE法等により成
長する。
えば下記の如き各半導体層3〜6をLPE法等により成
長する。
半導体層 組成 不純物 厚さくJll
−” − 6キヤ”/ブ層1nGaAsP(1,3μm) p−
1xlO” 0.155クラッド層 1nP
p−lXl0Il10.404活性層 InGa
AsP(1,3/!m)ノンドープ 0,153導波層
1nGaAsP(1,2tIrn) n−1x
to” 0.30このLPE成長では従来知られてい
る保護板を使用し、溶解温度600℃に60分間保持し
、成長開始温度は585°Cとしている。
−” − 6キヤ”/ブ層1nGaAsP(1,3μm) p−
1xlO” 0.155クラッド層 1nP
p−lXl0Il10.404活性層 InGa
AsP(1,3/!m)ノンドープ 0,153導波層
1nGaAsP(1,2tIrn) n−1x
to” 0.30このLPE成長では従来知られてい
る保護板を使用し、溶解温度600℃に60分間保持し
、成長開始温度は585°Cとしている。
この半導体基体を切断し電子顕微鏡を用いてn型1nG
aAsP導波層3のコルゲーシゴンを観察、測定し、本
発明による形状改善の効果がbM tpされている。
aAsP導波層3のコルゲーシゴンを観察、測定し、本
発明による形状改善の効果がbM tpされている。
この半導体基体を活性層の幅約2−にメサエッチングし
、p型1nP層、n型1nP層を埋め込み成長して、n
側電極8、n側電極9を配設し、チップ分割、端面処理
等を行ってDFBレーザ素子が完成する。
、p型1nP層、n型1nP層を埋め込み成長して、n
側電極8、n側電極9を配設し、チップ分割、端面処理
等を行ってDFBレーザ素子が完成する。
このDFBレーザは闇値電流約15mAの良好な単一波
長発振が得られ、標準動作状態の発光効率約0゜3mW
/mAで、相当する前記第2図に示した従来例では例え
ば闇値電流約20mA、標準動作状態の発光効率約0.
2mW/mA程度であるのに比較して顕著な特性向上が
実証されている。
長発振が得られ、標準動作状態の発光効率約0゜3mW
/mAで、相当する前記第2図に示した従来例では例え
ば闇値電流約20mA、標準動作状態の発光効率約0.
2mW/mA程度であるのに比較して顕著な特性向上が
実証されている。
1iii記実施例は1nGaAsP層2を直接基板1上
に成長しているが、バッファ層乃至クラフト層としてn
型1nP層を介在してもよい。
に成長しているが、バッファ層乃至クラフト層としてn
型1nP層を介在してもよい。
更に以上の説明はDFBレーザを対象としているが、回
折格子がキャリアを注入する電流の経路外に設けられる
DBRレーザに対しても同様に適用することが可能であ
り、またInGaAsP1 InP系以外の半導体基体
に適用して同様の効果を得ることができる。
折格子がキャリアを注入する電流の経路外に設けられる
DBRレーザに対しても同様に適用することが可能であ
り、またInGaAsP1 InP系以外の半導体基体
に適用して同様の効果を得ることができる。
以上説明した如く本発明によれば、容易に再現性良<1
)FB及び1)BRレーザの回折格子の帰還率を高めて
、闇値電流、発光効率等の特性向上が実現され、光通信
システム等の進展に大きい効果が得られる。
)FB及び1)BRレーザの回折格子の帰還率を高めて
、闇値電流、発光効率等の特性向上が実現され、光通信
システム等の進展に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
は従来例の模式側断面図である。 図において、 1はn型1nP基板、 2はn型1nGaAsP層、 2Aは平行線状をなす突起、 3はn型1nGaAsP i波層、 4はInGaAsP活性層、 5はp型1nPクラッド層、 6はp型InGaAsPキャップ層、 8はn側電極、 9はn側電極、 11はレジストマスクを示す。 <b) (Cジ キあe’+りi10′)X、j項÷)I■OJ享紐室寸
イ則由〒ticコ牟 1 喝
は従来例の模式側断面図である。 図において、 1はn型1nP基板、 2はn型1nGaAsP層、 2Aは平行線状をなす突起、 3はn型1nGaAsP i波層、 4はInGaAsP活性層、 5はp型1nPクラッド層、 6はp型InGaAsPキャップ層、 8はn側電極、 9はn側電極、 11はレジストマスクを示す。 <b) (Cジ キあe’+りi10′)X、j項÷)I■OJ享紐室寸
イ則由〒ticコ牟 1 喝
Claims (1)
- 第1の半導体材料からなる基板又は半導体層に接して、
第2の半導体材料からなり平行線状をなす突起が配設さ
れ、第3の半導体材料からなり該突起を介して該基板又
は半導体層を被覆する導波層の該被着面における回折に
より光の選択的帰還を行う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 |
---|---|---|---|
JP61111265A JPS62266889A (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61111265A JPS62266889A (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62266889A true JPS62266889A (ja) | 1987-11-19 |
Family
ID=14556817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61111265A Pending JPS62266889A (ja) | 1986-05-15 | 1986-05-15 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62266889A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5033816A (en) * | 1987-12-18 | 1991-07-23 | Thomson-Csf | Method for making a diffraction lattice on a semiconductor material |
-
1986
- 1986-05-15 JP JP61111265A patent/JPS62266889A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5033816A (en) * | 1987-12-18 | 1991-07-23 | Thomson-Csf | Method for making a diffraction lattice on a semiconductor material |
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