JPS63228768A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS63228768A JPS63228768A JP62063025A JP6302587A JPS63228768A JP S63228768 A JPS63228768 A JP S63228768A JP 62063025 A JP62063025 A JP 62063025A JP 6302587 A JP6302587 A JP 6302587A JP S63228768 A JPS63228768 A JP S63228768A
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Landscapes
- 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】
〔概要〕
この発明は、端面発光ダイオードにかかり、半導体基体
の端面からV形の断面形状で形成され、基体内で基体表
面に斜交する面により終端された溝内に、活性層及びク
ラッド層を形成することにより、 低温においても発振しない安定した動作を確保するもの
である。
の端面からV形の断面形状で形成され、基体内で基体表
面に斜交する面により終端された溝内に、活性層及びク
ラッド層を形成することにより、 低温においても発振しない安定した動作を確保するもの
である。
本発明は半導体発光装置、特に端面発光ダイオード(E
l、ED)の温度特性を向上する構造の改善に関する。
l、ED)の温度特性を向上する構造の改善に関する。
ELEDは厳しい環境条件或いは比較的に簡易なシステ
ム構成で、高い発光効率と先導波路への結合効率か得ら
れるために、光応用システムにますます多く利用されよ
うとしている。
ム構成で、高い発光効率と先導波路への結合効率か得ら
れるために、光応用システムにますます多く利用されよ
うとしている。
しかしながら従来の[ELEDは環境温度条件がなお不
充分であり、その改善が必要とされている。
充分であり、その改善が必要とされている。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕例えば
石英系ファイバによる光通信に適する波長1.2〜1.
6 tnn程度の帯域のELEDの一例として、例えば
第2図に示す構造が従来知られている。
石英系ファイバによる光通信に適する波長1.2〜1.
6 tnn程度の帯域のELEDの一例として、例えば
第2図に示す構造が従来知られている。
同図において、21はn型インジウム燐(InP)基板
、22はp型InP層、23はn型InPクラッド層、
23aはn型InP層、24はインジウムガリウム砒素
Fi(InGaAsP)活性層、24aはInGaAs
P層、25はp型InPクラッド層、26はp型1nG
aAsP層、27は二酸化シリコン(SiOz)等の絶
縁層、28.29は電極であり、活性層24に垂直な面
で襞間した前後2端面に反射防止膜(図示されない)を
設けている。
、22はp型InP層、23はn型InPクラッド層、
23aはn型InP層、24はインジウムガリウム砒素
Fi(InGaAsP)活性層、24aはInGaAs
P層、25はp型InPクラッド層、26はp型1nG
aAsP層、27は二酸化シリコン(SiOz)等の絶
縁層、28.29は電極であり、活性層24に垂直な面
で襞間した前後2端面に反射防止膜(図示されない)を
設けている。
このInGaAsP活性層24に、正孔をp型InPク
ラッド層25から、電子をn型InPクラッドN23が
ら注入して発光再結合を行わせるが、発光効率、結合効
率を高めるために、ELEDの構造はこの従来例の様に
一般に半導体レーザダイオード(LD)に類似するもの
となり、レーザ発振に達しない動作状態、すなわち電極
28.29間に通ずる電流がレーザ発循開始の闇値電流
より小さい範囲でこれを動作させる。
ラッド層25から、電子をn型InPクラッドN23が
ら注入して発光再結合を行わせるが、発光効率、結合効
率を高めるために、ELEDの構造はこの従来例の様に
一般に半導体レーザダイオード(LD)に類似するもの
となり、レーザ発振に達しない動作状態、すなわち電極
28.29間に通ずる電流がレーザ発循開始の闇値電流
より小さい範囲でこれを動作させる。
このためにBLEDでは、例えば相当するLDに比較し
て活性層の厚さ及び幅を大きくしてキャリア及び光の密
度を低下させ、更に活性層に接して光吸収層を設けたり
、或いはL[)では襞間面とする端面を故意に荒れさせ
て帰還量を減少させる等の手段を施してレーザ発振状態
に入ることを抑止している。
て活性層の厚さ及び幅を大きくしてキャリア及び光の密
度を低下させ、更に活性層に接して光吸収層を設けたり
、或いはL[)では襞間面とする端面を故意に荒れさせ
て帰還量を減少させる等の手段を施してレーザ発振状態
に入ることを抑止している。
しかしながら闇値電流Jthは経験的に次式で表される
顕著な温度依存性がある。
顕著な温度依存性がある。
J
J tb = −J tho eXp()T。
ただしT4は活性層の温度であり、T、は特性温度と呼
ばれる値で接合の半導体材料などに依存する。
ばれる値で接合の半導体材料などに依存する。
この闇値電流の温度依存性から低温ではELEDがレー
ザ発振状態に入り易くなり、例えば−20℃程度以下で
は上記の手段を講じても安定した非発振発光を確保する
ことは困難な実情にある。
ザ発振状態に入り易くなり、例えば−20℃程度以下で
は上記の手段を講じても安定した非発振発光を確保する
ことは困難な実情にある。
c問題点を解決するだめの手段〕
前記問題点は、半導体基体の端面からV形の断面形状で
形成され、該基体内で基体表面に斜交する而により終端
された溝内に、活性層及びクラッド層が形成されてなる
本発明による半導体発光装置により解決される。
形成され、該基体内で基体表面に斜交する而により終端
された溝内に、活性層及びクラッド層が形成されてなる
本発明による半導体発光装置により解決される。
本発明によるELEDは、■溝を基体表面に斜交する而
によって半導体基体内で終端し、これに活性層等を埋め
込み成長している。
によって半導体基体内で終端し、これに活性層等を埋め
込み成長している。
埋め込み成長された活性層はこの終端面近傍で湾曲し、
この端面で反射された光は活性層の界面で乱反射を繰り
返して減衰するためにζ帰還率が低下して非発振発光の
安定性が向上する。
この端面で反射された光は活性層の界面で乱反射を繰り
返して減衰するためにζ帰還率が低下して非発振発光の
安定性が向上する。
なおこのELEDの構造は後述する実施例の如く、半導
体基体結晶の異方性エツチングと液相エピタキシャル成
長の性質とにより、容易に実現することができる。
体基体結晶の異方性エツチングと液相エピタキシャル成
長の性質とにより、容易に実現することができる。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の実施例を示す工程順模式断面図であり
、(al)〜(dl)はその中央近傍の<011>方向
に垂直な断面、(a2)〜(d2)は■溝中央で基板面
に垂直な断面を示す。
、(al)〜(dl)はその中央近傍の<011>方向
に垂直な断面、(a2)〜(d2)は■溝中央で基板面
に垂直な断面を示す。
第1図(al)、(a2)参照: 例えばn型InP基
板1ノ(100)面上に、液相エピタキシャル成長法等
によりp型InP層2を厚さ例えば1.5−程度に成長
する。なお本実施例ではこの成長溶液は、!n: In
P:Zn = 3g:39.2mg:0.02mgとし
ている。
板1ノ(100)面上に、液相エピタキシャル成長法等
によりp型InP層2を厚さ例えば1.5−程度に成長
する。なお本実施例ではこの成長溶液は、!n: In
P:Zn = 3g:39.2mg:0.02mgとし
ている。
第1図(bl)、(b2)参照: このp型1nP層2
上に例えば5iOz等のマスク11を設ける。本実施例
ではモニタ出力を得るために1チツプ当たり2個の矩形
の開口をマスク11に設けており、その長辺を[nP結
晶の<011>方向、短辺W、を例えば1.5μmとし
、その長辺方向に例えば15−の間隔d、、を隔ててい
る。
上に例えば5iOz等のマスク11を設ける。本実施例
ではモニタ出力を得るために1チツプ当たり2個の矩形
の開口をマスク11に設けており、その長辺を[nP結
晶の<011>方向、短辺W、を例えば1.5μmとし
、その長辺方向に例えば15−の間隔d、、を隔ててい
る。
このマスク11を用いて塩酸(HCI)と燐酸(113
PO4)との混合溶液等による異方性エツチング処理を
行う。このエツチング処理により、<011>方向に垂
直な断面がV字状で斜面が(111)8面の溝12.1
2゛が、n型InP基板1に達する深さに形成される。
PO4)との混合溶液等による異方性エツチング処理を
行う。このエツチング処理により、<011>方向に垂
直な断面がV字状で斜面が(111)8面の溝12.1
2゛が、n型InP基板1に達する深さに形成される。
マスク11ノ開口が分離された位置のこの溝12.12
′ の終端では表面より溝の底の部分でエツチングが速
く進行し、端面が(111)面に近い逆メサ状となる。
′ の終端では表面より溝の底の部分でエツチングが速
く進行し、端面が(111)面に近い逆メサ状となる。
第1図(cl)、(c2)参照: 液相エピタキシャル
成長法により、この溝12.12゛ 内にn型1nPク
ラソド層3、ノンドープのInGaAsP活性層4、p
型InPクラッド層5を順次成長してクラッド層5を溝
の外まで拡げる。クラッド層3、活性層4と同時に溝外
にn型1nP層3a−、InGaAsP層4aがそれぞ
れ成長する。なお本実施例ではInPクラッド層5に連
続してp型InGaAsP層6を成長している。
成長法により、この溝12.12゛ 内にn型1nPク
ラソド層3、ノンドープのInGaAsP活性層4、p
型InPクラッド層5を順次成長してクラッド層5を溝
の外まで拡げる。クラッド層3、活性層4と同時に溝外
にn型1nP層3a−、InGaAsP層4aがそれぞ
れ成長する。なお本実施例ではInPクラッド層5に連
続してp型InGaAsP層6を成長している。
本実施例では各成長溶液を、例えば
n型1nPクラッド層3
In:InP:Sn=3g:39.2mg:14.軸g
InGaAsP活性層4 !n:InAs:InP:GaAs=3g:192.7
mg:30.1mg:40.Tmgp型1nPクラッド
層5 Ir+:InP:Zn=3g:36.2mg:0.02
mgとし、InGaAsP活性層4の成長温度は650
tで、その厚さを中央で例えば0.15μ踵としてい
る。
InGaAsP活性層4 !n:InAs:InP:GaAs=3g:192.7
mg:30.1mg:40.Tmgp型1nPクラッド
層5 Ir+:InP:Zn=3g:36.2mg:0.02
mgとし、InGaAsP活性層4の成長温度は650
tで、その厚さを中央で例えば0.15μ踵としてい
る。
このエピタキシャル成長によるInGaAs1’活性層
4はその周辺近傍が上方に湾曲する傾向があり、溝12
等の横方向の断面が所謂三日月形、<oii>方向の断
面は溝12等の終端面近傍で上方に湾曲し、その他はほ
ぼ平坦な形状となる。なお本実施例ではこの活性層4の
幅W、が例えば2.5ハ、分離された間隔d4が例えば
10μlとなっている。
4はその周辺近傍が上方に湾曲する傾向があり、溝12
等の横方向の断面が所謂三日月形、<oii>方向の断
面は溝12等の終端面近傍で上方に湾曲し、その他はほ
ぼ平坦な形状となる。なお本実施例ではこの活性層4の
幅W、が例えば2.5ハ、分離された間隔d4が例えば
10μlとなっている。
第1図(dl)、(d2)参照: この半導体基体上に
、例えば5i02等の絶縁層7、金/亜鉛/金(^u/
Zn/Au)等からなるp側電極8、金ゲルマニウム/
金(AuGe/ A u )等からなるn側電極9を設
け、襞間により出力側の光導波路の長さり、=280Q
、モニタ出力側の先導波路の長さL 2 = 10μl
程度とし、襞間面に反射防止1filOとして例えば窒
化シリコン(SiNや)を厚さ0.2μm程度に設けて
いる。
、例えば5i02等の絶縁層7、金/亜鉛/金(^u/
Zn/Au)等からなるp側電極8、金ゲルマニウム/
金(AuGe/ A u )等からなるn側電極9を設
け、襞間により出力側の光導波路の長さり、=280Q
、モニタ出力側の先導波路の長さL 2 = 10μl
程度とし、襞間面に反射防止1filOとして例えば窒
化シリコン(SiNや)を厚さ0.2μm程度に設けて
いる。
本実施例は約250μWの前方出力光が溝12側から得
られてスペクトルの最大値は波長1.27.wにあり、
そのモニタ出力が溝12゛側から得られるが、目的とし
た低温におけるLED動作の安定性は、例えば−25℃
において確保されている。
られてスペクトルの最大値は波長1.27.wにあり、
そのモニタ出力が溝12゛側から得られるが、目的とし
た低温におけるLED動作の安定性は、例えば−25℃
において確保されている。
なお上記実施例ではモニタ出力を取り出すために溝12
°を設けて活性層等の埋め込み成長を行っているが、モ
ニタ出力が不必要の場合にはこれらが不要であることは
言うまでもない。
°を設けて活性層等の埋め込み成長を行っているが、モ
ニタ出力が不必要の場合にはこれらが不要であることは
言うまでもない。
以上説明した如(本発明によれば、ELEDが低温にお
いてレーザ発振状態となることが抑止され、広い温度範
囲に亙って安定した動作が確保されて、光応用システム
を利用し得る環境条件の拡大に大きく貢献する。
いてレーザ発振状態となることが抑止され、広い温度範
囲に亙って安定した動作が確保されて、光応用システム
を利用し得る環境条件の拡大に大きく貢献する。
第1図は実施例の工程順模式断面図、
第2図は従来例の模式断面図である。
図において、
1はn型1nP基板、 2はp型InI’層、3
はn型1nPクラッド層、3aはn型1nP層、4はI
nGaAsP活性層、 4aはInGaAsP層、
5はp型1nPクラッド層、 6はp型1nGaAsP
層、7は絶縁層、 8.9は電極、11は
マスク、 12.12”は溝を示す。 −こ2、
はn型1nPクラッド層、3aはn型1nP層、4はI
nGaAsP活性層、 4aはInGaAsP層、
5はp型1nPクラッド層、 6はp型1nGaAsP
層、7は絶縁層、 8.9は電極、11は
マスク、 12.12”は溝を示す。 −こ2、
Claims (1)
- 半導体基体の端面からV形の断面形状で形成され、該基
体内で基体表面に斜交する面により終端された溝内に、
活性層及びクラッド層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 |
---|---|---|---|
JP62063025A JPS63228768A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62063025A JPS63228768A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63228768A true JPS63228768A (ja) | 1988-09-22 |
Family
ID=13217375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62063025A Pending JPS63228768A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63228768A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02150079A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | スーパールミネッセントダイオード |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP62063025A patent/JPS63228768A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02150079A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | スーパールミネッセントダイオード |
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