JPS6252984A - 自己整合電流狭窄型半導体発光素子 - Google Patents
自己整合電流狭窄型半導体発光素子Info
- Publication number
- JPS6252984A JPS6252984A JP60192013A JP19201385A JPS6252984A JP S6252984 A JPS6252984 A JP S6252984A JP 60192013 A JP60192013 A JP 60192013A JP 19201385 A JP19201385 A JP 19201385A JP S6252984 A JPS6252984 A JP S6252984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- light emitting
- cladding layer
- layer
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、内部電流狭窄ダブルヘテロ型半導体発光素子
に関する。
に関する。
半導体発光素子は光通信光源として、又コンパクトディ
スク等高密度情報処理装置用光源として注目されている
。ところでこれらの目的に供する発光素子としては発光
ダイオードとレーザダイオードがある。いずれのダイオ
ードも駆動電流の低減化と発光した光を収束するために
、電流狭帯構造を採用している。第3因vcit流狭櫂
型レーザを示し従来技術の問題点を指摘する。
スク等高密度情報処理装置用光源として注目されている
。ところでこれらの目的に供する発光素子としては発光
ダイオードとレーザダイオードがある。いずれのダイオ
ードも駆動電流の低減化と発光した光を収束するために
、電流狭帯構造を採用している。第3因vcit流狭櫂
型レーザを示し従来技術の問題点を指摘する。
第3図で、31.39はn形及びp形オーミック電極、
32はキャリア濃度n=2X10 口 のn形GaA
s、33はn=lX1OC1n のn形GaossA
A!oAsA8光閉じ込め層(クラッド層)、34はア
ンドープGaAs活性層、35はp=2XlOCrrL
のp形GaopsAloA5ABクラッド層36はn
=5X10 (m のn形GaAa [流狭々層、
37はp=2X1018cm−3のp形Gao、5sA
A!oAsAsクラッド層、38はp=sxio c
’mのp形GaAsオーミック層である。この型のレー
ザを裏作するためには次のようにする。即ち、まず最初
ICn形GaAs基板32上に33〜36の各層をMO
CVD (有機金属気相成長)法により連続成長する。
32はキャリア濃度n=2X10 口 のn形GaA
s、33はn=lX1OC1n のn形GaossA
A!oAsA8光閉じ込め層(クラッド層)、34はア
ンドープGaAs活性層、35はp=2XlOCrrL
のp形GaopsAloA5ABクラッド層36はn
=5X10 (m のn形GaAa [流狭々層、
37はp=2X1018cm−3のp形Gao、5sA
A!oAsAsクラッド層、38はp=sxio c
’mのp形GaAsオーミック層である。この型のレー
ザを裏作するためには次のようにする。即ち、まず最初
ICn形GaAs基板32上に33〜36の各層をMO
CVD (有機金属気相成長)法により連続成長する。
その後、この基板上にホトリックラフ技術によりホトレ
ジストをストライプ状に現像する。選択性の強いエツチ
ング液により電流狭91’!36とp形りラッグ層37
の途中までエツチング処理する。その後再度(4)圃装
置でp形りラッド層37及びp形オーミック層38を順
次成長する。n、p形オーミック電極31.39を蒸着
し、熱処理を行なうことにより内部電流狭ダ凰レーザが
製作される。
ジストをストライプ状に現像する。選択性の強いエツチ
ング液により電流狭91’!36とp形りラッグ層37
の途中までエツチング処理する。その後再度(4)圃装
置でp形りラッド層37及びp形オーミック層38を順
次成長する。n、p形オーミック電極31.39を蒸着
し、熱処理を行なうことにより内部電流狭ダ凰レーザが
製作される。
この構造のレーザの製作上の問題点をしては、まずrs
tにレーザの横モードを単一化するためにストライプ
幅をその底面で約1〜1.5μmとする必要がある。し
かし現在のホトリソグラフ技術と湿式エツチング技術で
は再現性は乏しい。又次に菫rD装置で再度37.38
を成長する際にp形りラッド層35のドーパントである
亜鉛の蒸気圧が高いため、クラッド層35より結晶外へ
蒸着し、キャリア濃度が低下し高抵抗化する弊害がある
。
tにレーザの横モードを単一化するためにストライプ
幅をその底面で約1〜1.5μmとする必要がある。し
かし現在のホトリソグラフ技術と湿式エツチング技術で
は再現性は乏しい。又次に菫rD装置で再度37.38
を成長する際にp形りラッド層35のドーパントである
亜鉛の蒸気圧が高いため、クラッド層35より結晶外へ
蒸着し、キャリア濃度が低下し高抵抗化する弊害がある
。
またp形GaAA!Asクラッド層35のAlAs組成
が高いため、そのストライプ加工した表面が容易に酸化
し、多数の界面単位を生成させレーザ特性を劣化させる
等の問題点があった。これは従来のMOCvD装置で作
成する内部電流狭窄型発光素子共通の課題題でめった。
が高いため、そのストライプ加工した表面が容易に酸化
し、多数の界面単位を生成させレーザ特性を劣化させる
等の問題点があった。これは従来のMOCvD装置で作
成する内部電流狭窄型発光素子共通の課題題でめった。
本発明は上述した発光素子の特性向上と量産性向上を計
る目的でなされたものである。
る目的でなされたものである。
本発明の半導体レーザはGaAs基板上に凹部を設けた
該基板上に連続的にn形りラッド層、活性層、p形りラ
ッド層及びオーミック層を成長する。この時凹部をスト
ライプ状にエツチングするが、ストライプ幅の精度を特
に注意することはいらない。
該基板上に連続的にn形りラッド層、活性層、p形りラ
ッド層及びオーミック層を成長する。この時凹部をスト
ライプ状にエツチングするが、ストライプ幅の精度を特
に注意することはいらない。
単一な横モードにするには、あらかじめストライプ幅と
その深場を測定しておき、n形りラッド層の成長厚みで
単−横モードが成立つように制御する。MOCVD法に
よる成長厚みの制御性は士≦loXであるので充分可能
である。
その深場を測定しておき、n形りラッド層の成長厚みで
単−横モードが成立つように制御する。MOCVD法に
よる成長厚みの制御性は士≦loXであるので充分可能
である。
次に活性層を成長させるが活性層の位置は凹部の中にあ
るようにする。そうすると次にp −GaA1!Asク
ラッド層を成長するとp−クラッド層中の亜鉛は四面よ
りも凹部の側面の(111)面の方向への拡散速度が速
いためpn接合位置はaCIJ面ではp−クラッド層と
活性層の界面にあり、(111)面では基板側のn−ク
ラッド内に生成される。このp−クラッド層内にn−ク
ラッド層と同じ組成でキャリア一度も同じ層を少なくと
も一層以上成長させる。
るようにする。そうすると次にp −GaA1!Asク
ラッド層を成長するとp−クラッド層中の亜鉛は四面よ
りも凹部の側面の(111)面の方向への拡散速度が速
いためpn接合位置はaCIJ面ではp−クラッド層と
活性層の界面にあり、(111)面では基板側のn−ク
ラッド内に生成される。このp−クラッド層内にn−ク
ラッド層と同じ組成でキャリア一度も同じ層を少なくと
も一層以上成長させる。
そうするとa〜面上のn −GaAlAsクラッドはp
形に反転しないが、凹部のn −GaAlAsクラッド
はp転する。この現象によって凹部以外は複数のp/n
接合が出来、凹部はただ1ケのp / n接合が出来る
ことにより電圧を印加すると凹部にのみ電流が集中する
ことになり横モードが制御される。
形に反転しないが、凹部のn −GaAlAsクラッド
はp転する。この現象によって凹部以外は複数のp/n
接合が出来、凹部はただ1ケのp / n接合が出来る
ことにより電圧を印加すると凹部にのみ電流が集中する
ことになり横モードが制御される。
又ただ一度の成長で全ての層を結晶成長するため発光特
性に影響を与える結晶欠陥や、深い界面準位が生成され
ないため高効率の半導体発光素子が製作出来た。
性に影響を与える結晶欠陥や、深い界面準位が生成され
ないため高効率の半導体発光素子が製作出来た。
以上詳述したように発光領域を精密に制御出来ることに
より横モード単一な発光素子が量産性良く製作出来た。
より横モード単一な発光素子が量産性良く製作出来た。
又従来オに造の発光素子と比較して高効率な素子が製作
出来た。
出来た。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第1図及び第2図に示す。
この図に基づき説明する。n形GaAa (キャリア濃
度n==2X1018cIIL−3,St )’−7’
) M板12 ヲホ) !jゾグラフィによりホトレ
ジストの1部を幅2μmで除去する。このストライプの
方向は<011>とする。
度n==2X1018cIIL−3,St )’−7’
) M板12 ヲホ) !jゾグラフィによりホトレ
ジストの1部を幅2μmで除去する。このストライプの
方向は<011>とする。
選択性の強いエツチング液として、リン酸(20Vol
To ) %過酸化水素水(20Vol%)、メチル
アルコール(60Vol%)の混合液を使用してGaA
s基板12をエツチングすると、第1図のストライプ1
9が作成出来る。この時、ストライプの底面及び斜面の
面方位はα(至)、 (111)面となる。このストラ
イプの深さを1ttrnとした。ストライプ幅は3.5
μmとなった。この基板上に有機金属熱分解法によりG
aAs、Gao、5Alo4As結晶を成長させた。結
晶成長条件は成長温度775’C,V/rI比(水素化
アルミン/トリメチルガリウム+トリメチルアルミニウ
ム)〜20、成長速度= 0.2〜0.311m/mi
n、全水素ガス流量=101/minである。
To ) %過酸化水素水(20Vol%)、メチル
アルコール(60Vol%)の混合液を使用してGaA
s基板12をエツチングすると、第1図のストライプ1
9が作成出来る。この時、ストライプの底面及び斜面の
面方位はα(至)、 (111)面となる。このストラ
イプの深さを1ttrnとした。ストライプ幅は3.5
μmとなった。この基板上に有機金属熱分解法によりG
aAs、Gao、5Alo4As結晶を成長させた。結
晶成長条件は成長温度775’C,V/rI比(水素化
アルミン/トリメチルガリウム+トリメチルアルミニウ
ム)〜20、成長速度= 0.2〜0.311m/mi
n、全水素ガス流量=101/minである。
n −Ga□、6AlO,4As (Se ドープn=
lX10 cm )クラッド層13を1.5 μm
、 n −Gao、5sAloo5As (アンドー
プy1−IQcm)活性層14を0.2μm 、 p
−GaO,6Al+)、4As (Znドープ# P
= I X I Q]8Crn−3クラツト@15を0
.4 am 、 n−Gao6Alo、4As (Se
ドープn=lXl0 cm )クラッド層16を0
.6 μm + p−Gao、osAlo4As(Zn
ドーグp=4X10 cm )クラッド1117を
0.5 μm 、 p−GaAs(Znドープp =
5 x 1018cIn−3)オーミック層を4μm成
長した。第1図はこれら成長層断面の模式1′4である
。第2図でpn接合の位置を23で示す。図から判るよ
うにA部分ではp/n接合が2個生成し、B部分では1
個である。
lX10 cm )クラッド層13を1.5 μm
、 n −Gao、5sAloo5As (アンドー
プy1−IQcm)活性層14を0.2μm 、 p
−GaO,6Al+)、4As (Znドープ# P
= I X I Q]8Crn−3クラツト@15を0
.4 am 、 n−Gao6Alo、4As (Se
ドープn=lXl0 cm )クラッド層16を0
.6 μm + p−Gao、osAlo4As(Zn
ドーグp=4X10 cm )クラッド1117を
0.5 μm 、 p−GaAs(Znドープp =
5 x 1018cIn−3)オーミック層を4μm成
長した。第1図はこれら成長層断面の模式1′4である
。第2図でpn接合の位置を23で示す。図から判るよ
うにA部分ではp/n接合が2個生成し、B部分では1
個である。
この成因は0ω面よりも(111)面でのZnの拡散が
速く、且つSeの取込まれ率が低いことによる。電極2
2及び21にそれぞれ正、負電圧を?JOえるとA部分
の方がしきい値電圧が低いため、主に電流はB部分(溝
部の0IXI面>vC集中して流れる°。その結果、発
光もB部分のみ発光する。溝の斜面(111)面では基
板側のp−Gao、aAeo、4Asの中VCpH接合
が出来るが、B部分に比べて接合電位差が大きいため無
視出来る位しか電流は流れなかった。
速く、且つSeの取込まれ率が低いことによる。電極2
2及び21にそれぞれ正、負電圧を?JOえるとA部分
の方がしきい値電圧が低いため、主に電流はB部分(溝
部の0IXI面>vC集中して流れる°。その結果、発
光もB部分のみ発光する。溝の斜面(111)面では基
板側のp−Gao、aAeo、4Asの中VCpH接合
が出来るが、B部分に比べて接合電位差が大きいため無
視出来る位しか電流は流れなかった。
この結果をへき開により共撮器を作成し、半導体レーザ
を作成した。その結果、発撮しきい値電流はlOmAと
活性層埋め込みレーザと同等の値が得られた。又外部微
分1子効率も40係(片面)と良好であった。寿命も5
0°C,gmWでの試験の結県1006時間での劣化率
は5%以下と充分実用1て耐え得ることが判った。
を作成した。その結果、発撮しきい値電流はlOmAと
活性層埋め込みレーザと同等の値が得られた。又外部微
分1子効率も40係(片面)と良好であった。寿命も5
0°C,gmWでの試験の結県1006時間での劣化率
は5%以下と充分実用1て耐え得ることが判った。
この構造の横モード制御は発光領域の幅dによって制御
出来るが、幅dは基板のストライプ底部の幅Wと基板側
n −Ga o、5A10.4A8クラッド層13 の
厚みl′及び角度θによって決まる。角度θは経験的に
ストライプ幅によらず一定でθ=470である。
出来るが、幅dは基板のストライプ底部の幅Wと基板側
n −Ga o、5A10.4A8クラッド層13 の
厚みl′及び角度θによって決まる。角度θは経験的に
ストライプ幅によらず一定でθ=470である。
発光領域の幅dはd=W−21Aan47°の関係があ
る。
る。
あらかじめストライプ底部の幅Wを測定しておけど、単
−横モード発振のレーザはクラッド層13の成長厚みl
によって制御出来る。有機金属熱分解結晶成長方法では
膜厚の制御はく±IOAであるので、充分再現性良く製
作出来た。又活性領域を量子井戸型としポテンシャル井
戸のGaAsを10OAを3層積層させた結果発振波長
は780nmであり1発振しきい値電流は5mAであっ
た。これは斜面ではZnがクラッド層13の中まで拡散
されたことにより超格子構造が破壊された( AlがG
ILo、6AlO,4As 、1中からGaAs層へ拡
散する)ことにより、AlAs組成がB部分より27チ
高くなり、光の閉じ込めが強くなった結果である。
−横モード発振のレーザはクラッド層13の成長厚みl
によって制御出来る。有機金属熱分解結晶成長方法では
膜厚の制御はく±IOAであるので、充分再現性良く製
作出来た。又活性領域を量子井戸型としポテンシャル井
戸のGaAsを10OAを3層積層させた結果発振波長
は780nmであり1発振しきい値電流は5mAであっ
た。これは斜面ではZnがクラッド層13の中まで拡散
されたことにより超格子構造が破壊された( AlがG
ILo、6AlO,4As 、1中からGaAs層へ拡
散する)ことにより、AlAs組成がB部分より27チ
高くなり、光の閉じ込めが強くなった結果である。
本発明はGa O,95Alo、o sAs 、Ga
o、aA/ 0.4A8ダブルヘテロ接合発光素子につ
いて説明したが、これらの結晶のAlAsの組成は適宜
デバイス目的によって変更出来ることは勿論であるし、
又■−v族結晶1般についても適用出来る。
o、aA/ 0.4A8ダブルヘテロ接合発光素子につ
いて説明したが、これらの結晶のAlAsの組成は適宜
デバイス目的によって変更出来ることは勿論であるし、
又■−v族結晶1般についても適用出来る。
第1図及び第2図は本発明の詳細な説明するための構成
断面1s?I、g3図は従来例を説明するための図であ
る。 12 ・−n−GaAs基板(キャリアit、n=2X
1018cm 3i ドープ) 13− n −Ga O,Q 6Alo4As (Se
ドーグ、n=1×1017Crn−3)クラッド層 14−・−n−Gao9sAlo、osAs(アンドー
プ、 n:lX10”閏 )活性層又はn−GaAs基
板−Ga□、6Alo、4As 超格子活性層 15−・・p−Gao、5Alo4As (Znドープ
、 p:lX10’8cm−3)クラッド層 16− n−Gao、5Alo、4As (Se ドー
プ、 n= I X 1017z−3)クラッド層 17− p−Gao、5Alo、+As(Znドープ、
p=4x1018cm−3)クラッド層 18 ・・・p−GaAs (Znドープp=5x I
Q18c+n−3)オーミック層 19・・・ストライプ 21・・・n側電極 22・・
・p@電極23・・・p / n接合 (外 ℃
断面1s?I、g3図は従来例を説明するための図であ
る。 12 ・−n−GaAs基板(キャリアit、n=2X
1018cm 3i ドープ) 13− n −Ga O,Q 6Alo4As (Se
ドーグ、n=1×1017Crn−3)クラッド層 14−・−n−Gao9sAlo、osAs(アンドー
プ、 n:lX10”閏 )活性層又はn−GaAs基
板−Ga□、6Alo、4As 超格子活性層 15−・・p−Gao、5Alo4As (Znドープ
、 p:lX10’8cm−3)クラッド層 16− n−Gao、5Alo、4As (Se ドー
プ、 n= I X 1017z−3)クラッド層 17− p−Gao、5Alo、+As(Znドープ、
p=4x1018cm−3)クラッド層 18 ・・・p−GaAs (Znドープp=5x I
Q18c+n−3)オーミック層 19・・・ストライプ 21・・・n側電極 22・・
・p@電極23・・・p / n接合 (外 ℃
Claims (3)
- (1)一部に凹部を設けたIII−V族半導体基板上に光
閉じ込め層、発光層を有するダブルヘテロ構造を成長さ
せ、続いて互いに異なる導電型の光閉じ込め層を少なく
とも一層以上繰返し連続成長させることにより凹部分の
みが単一のpn接合を有するようにし、且つ発光領域が
凹部内にあることを特徴とする自己整合電流狭窄型半導
体発光素子。 - (2)発光領域を量子井戸型にしたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の自己整合電流狭窄型半導体発
光素子。 - (3)半導体基板の面方位が(100)面で凹部側面が
(1@1@@1@)面にしてなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の自己整合電流狭窄型半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192013A JPS6252984A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 自己整合電流狭窄型半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60192013A JPS6252984A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 自己整合電流狭窄型半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6252984A true JPS6252984A (ja) | 1987-03-07 |
Family
ID=16284150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60192013A Pending JPS6252984A (ja) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | 自己整合電流狭窄型半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6252984A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6448486A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
| US5010556A (en) * | 1986-05-14 | 1991-04-23 | Omron Tateisi Electronics Co. | A stripe-shaped heterojunction laser with unique current confinement |
| US5289483A (en) * | 1991-05-16 | 1994-02-22 | U.S. Philips Corp. | Semiconductor device having a mesa and method of manufacturing same |
-
1985
- 1985-09-02 JP JP60192013A patent/JPS6252984A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5010556A (en) * | 1986-05-14 | 1991-04-23 | Omron Tateisi Electronics Co. | A stripe-shaped heterojunction laser with unique current confinement |
| JPS6448486A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
| US5289483A (en) * | 1991-05-16 | 1994-02-22 | U.S. Philips Corp. | Semiconductor device having a mesa and method of manufacturing same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3713100B2 (ja) | 半導体発光素子の製法 | |
| US4932033A (en) | Semiconductor laser having a lateral p-n junction utilizing inclined surface and method of manufacturing same | |
| JPS63150985A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPH0243351B2 (ja) | ||
| JP2659937B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH0815228B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 | |
| JPS6252984A (ja) | 自己整合電流狭窄型半導体発光素子 | |
| JP2000058982A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3053836B2 (ja) | ▲iii▼―v族化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP3146501B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPS603178A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JP3679010B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2554192B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3865827B2 (ja) | 斜面発光型半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH0448669A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH05206565A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPS6178191A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH084180B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 | |
| JPS6216592A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2519879B2 (ja) | 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 | |
| JP2547459B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPS6197889A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPS5843590A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPS593986A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JPH04305990A (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 |