JP2816406B2 - Optical semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザ、発光ダイオードなどの光半
導体装置に関する。The present invention relates to an optical semiconductor device such as a semiconductor laser and a light emitting diode.
【従来の技術】 従来、第４図を伴って次に述べるファブリペロー型半
導体レーザを構成している光半導体装置が提案されてい
る。 すなわち、例えばｎ型を有し且つ例えばGaAsでなる半
導体基板42上に、ｎ型を有し且つ例えばGaAlAs系でなる
クラッド層としての半導体層44と、例えばGaAsでなる発
光層としての半導体層45と、ｐ型を有し且つ例えばGaAl
As系でなるクラッド層としての半導体層46と、ｐ型を有
し且つGaAsでなるキャップ層としての半導体項47とがそ
れらの順に積層されている半導体積層体43が形成されて
いる半導体ウエファ41を有し、そして、その半導体ウエ
ファ41が、半導体積層体43側からの半導体層44に終絡す
る深さのエッチングによって、ストライプ状に延長して
いるメサ部51を形成するように、メサ状に形成されてい
る。 また、メサ部51を形成している半導体ウエファ41の上
面上に、メサ部51の頂面及び側面を含めて、メサ部51の
最上半導体層であるキャップ層としての半導体層47の頂
面を外部に臨ませるストライプ状の窓53を形成している
絶縁層52が形成されている。 さらに、絶縁層52上に延長し且つその絶縁層52の窓53
を通じてキャップ層としての半導体層47にオーミックに
連結している電極層54が形成されている。また、半導体
基板42に、半導体積層体43側とは反対側の面上におい
て、電極層55がオーミックに連結して形成されている。 なお、半導体ウエファ41は、メサ部51の延長方向と直
交して相対向しているファブリペローの反射端面（図示
せず）を有している。 以上が、従来提案されているファブリペロー型半導体
レーザを構成している光半導体装置の１つの例の構成で
ある。 また、従来、第５図を伴って次に述べる半導体レーザ
も提案されている。 すなわち、例えばｎ型の半導体基板62上に、ｎ型を有
するクラッド層としての半導体層64と、発光層としての
半導体層65と、ｐ型を有するクラッド層としての半導体
層66とがそれらの順に積層されている半導体積層体63が
形成されている半導体ウエファ61を有し、そして、その
半導体ウエファ61が、半導体積層体63側からの半導体層
64に終絡する深さのエッチングによって、ストライプ状
に延長しているメサ部71を形成するように、メサ状に形
成されている。 また、メサ部71における発光層としての半導体層65の
両側部が、マストランポート領域72及び73によって置換
されている。なお、それらマストランスポート領域72及
び73は、半導体ウエファ61にメサ部71を形成して後、そ
のメサ部71の両側面上に外部に臨んでいる発光層として
の半導体層65に対するエッチングを行うことによって、
半導体層65の両側部を一部除去し、次で、600℃程度の
高い温度での熱処理を行うことによって、半導体層65の
一部除去された領域に、クラッド層としての半導体層64
及び66から、それらの材料が輸送されて形成されたもの
である。 さらに、メサ部71を形成している半導体ウエファ71の
上面上に、メサ部71の側面を含めて、メサ部71の最上層
であるクラッド層としての半導体層66の頂面を外部に臨
ませるストライプ状の窓75を形成している絶縁層74が形
成されている。 さらに、絶縁層74上に延長し且つその絶縁層74の窓75
を通じてクラッド層としての半導体層66にオーミックに
連結している電極層76が形成されている。 また、半導体基板62に、半導体積層体63側とは反対側
の面上において、電極層77がオーミックに連結して形成
されている。 なお、半導体ウエファ61は、メサ部71の延長方向と直
交して相対向しているファブリペローの反射端面（図示
せず）を有している。 以上が、従来提案されているファブリペロー型半導体
レーザを構成している光半導体装置の他の例の構成であ
る。 第４図に示す従来のファブリペロー型半導体レーザを
構成している光半導体装置によれば、電極層54及び55間
に、電極層54側を正とする電源を連結することによっ
て、メサ部51の発光層としての半導体層45に電流が流
れ、その半導体層45において発光が得られ、そして、そ
の光が、半導体層45を、クラッド層としての半導体層44
及び46によって閉じ込められてメサ部51の延長方向に伝
播し、そして、ファブリペローの反射端面で反射するこ
とを繰返し、よって、ファブリペローの反射端面の一方
から、レーザ光が外部に放射する、というファブリペロ
ー型半導体レーザとしての機能が得られる。 また、第５図に示す従来のファブリペロー型半導体レ
ーザを構成している光半導体装置によれば、第４図に示
す従来のファブリペロー型半導体レーザを構成している
光半導体装置の場合に準じて、電極層76及び77間に、電
極層76側を正とする電源を連結することによって、メサ
部71の発光層としての半導体層65に電流が流れ、その半
導体層65において発光が得られ、そして、その光が、半
導体層65を、クラッド層としての半導体層64及び66とマ
ストランスポート領域72及び73とによって閉じ込められ
てメサ部71の延長方向に伝播し、そして、ファブリペロ
ーの反射端面で反射することを繰返し、よって、ファブ
リペローの反射端面の一方から、レーザ光が外部に放射
する、というファブリペロー型半導体レーザとしての機
能が得られる。 この場合、メサ部71の発光層としての半導体層65が、
その側端面において、マストランスポート領域72及び73
によって埋込まれているので、半導体層65において発光
して得られる光が、半導体層65に、第４図で上述した従
来のファブリペロー型半導体レーザを構成している光半
導体装置の場合に比し効果的に閉込められているので、
外部に放射されるレーザ光を、第４図で上述した従来の
ファブリペロー型半導体レーザを構成している光半導体
装置の場合に比し、効果的に得ることができる。 また、第４図で上述した従来のファブリペロー型半導
体レーザを構成している光半導体装置の場合、メサ部51
のキャップ層としての半導体層47に連結している電極層
54が、メサ部51の側面上を通ってメサ部51の裾上まで延
長しているので、電極層54に、電源をメサ部51の裾上に
おいて連結することができる。 このため、メサ部51を、２μｍ以下の幅狭にしても、
それに電気的に連結している電極層54に、電源を、容易
に、連結することができるとともに、メサ部51を、いま
述べたように２μｍ以下の幅狭に形成することができる
ことから、レーザ光が、光ファイバとの結合にとって好
適な単峰性パターンで外部に放射される。 また、第５図で上述した従来のファブリペロー型半導
体レーザを構成している光半導体装置の場合、第４図で
上述した従来のファブリペロー型半導体レーザを構成し
ている光半導体装置の場合に準じて、メサ部71のクラッ
ド層としての半導体層46に連結している電極層76が、メ
サ部71の側面上を通ってメサ部71の裾上まで延長してい
るので、電極層76に、電源をメサ部71の裾上において連
結することができる。 このため、メサ部71を、２μｍ以下の幅狭にしても、
それに電気的に連結している電極層76に、電源を、容易
に、連結することができるとともに、メサ部71を、いま
述べたように２μｍ以下の幅狭に形成することができる
ことから、レーザ光が、光ファイバとの結合にとって好
適な単峰性パターンで外部に放射される。2. Description of the Related Art Hitherto, there has been proposed an optical semiconductor device constituting a Fabry-Perot semiconductor laser described below with reference to FIG. That is, on a semiconductor substrate 42 having, for example, n-type and made of GaAs, for example, a semiconductor layer 44 as a cladding layer having n-type and made of, for example, GaAlAs, and a semiconductor layer 45 as a light emitting layer made of, for example, GaAs And having p-type and for example GaAl
A semiconductor wafer 41 on which a semiconductor laminate 43 is formed in which a semiconductor layer 46 as a cladding layer made of an As system and a semiconductor item 47 having a p-type and serving as a cap layer made of GaAs are stacked in that order. Then, the semiconductor wafer 41 is formed into a mesa shape so as to form a mesa portion 51 extending in a stripe shape by etching to a depth that terminates in the semiconductor layer 44 from the semiconductor stacked body 43 side. Is formed. Further, on the upper surface of the semiconductor wafer 41 forming the mesa portion 51, the top surface of the semiconductor layer 47 as a cap layer, which is the uppermost semiconductor layer of the mesa portion 51, including the top surface and side surfaces of the mesa portion 51. An insulating layer 52 forming a striped window 53 facing the outside is formed. Further, the window 53 extends over the insulating layer 52 and
An electrode layer 54 that is ohmically connected to the semiconductor layer 47 as a cap layer is formed. Further, an electrode layer 55 is formed on the semiconductor substrate 42 so as to be in ohmic connection on the surface opposite to the semiconductor laminated body 43 side. The semiconductor wafer 41 has a reflective end face (not shown) of a Fabry-Perot that is orthogonal to the extension direction of the mesa section 51 and faces each other. The above is the configuration of one example of the optical semiconductor device constituting the conventionally proposed Fabry-Perot semiconductor laser. Conventionally, a semiconductor laser described below with reference to FIG. 5 has also been proposed. That is, for example, on an n-type semiconductor substrate 62, a semiconductor layer 64 as an n-type cladding layer, a semiconductor layer 65 as a light emitting layer, and a semiconductor layer 66 as a p-type cladding layer are arranged in that order. The semiconductor wafer 61 includes a semiconductor wafer 61 on which the stacked semiconductor laminate 63 is formed, and the semiconductor wafer 61 is a semiconductor layer from the semiconductor laminate 63 side.
It is formed in a mesa shape so as to form a mesa portion 71 extending in a stripe shape by etching at a depth ending at 64. In addition, both side portions of the semiconductor layer 65 as the light emitting layer in the mesa portion 71 are replaced by mass transport regions 72 and 73. After forming the mesa portion 71 on the semiconductor wafer 61, the mass transport regions 72 and 73 are etched on the semiconductor layer 65 as a light emitting layer facing the outside on both side surfaces of the mesa portion 71. By
By partially removing both sides of the semiconductor layer 65, and then performing a heat treatment at a high temperature of about 600 ° C., the semiconductor layer 64 as a cladding layer is formed in the partially removed region of the semiconductor layer 65.
And 66, these materials are transported and formed. Further, on the upper surface of the semiconductor wafer 71 forming the mesa portion 71, the top surface of the semiconductor layer 66 as the clad layer that is the uppermost layer of the mesa portion 71 is exposed, including the side surface of the mesa portion 71. An insulating layer 74 forming a striped window 75 is formed. Further, the window 75 extends over the insulating layer 74 and
An electrode layer 76 that is ohmically connected to the semiconductor layer 66 as a cladding layer is formed. An electrode layer 77 is formed on the semiconductor substrate 62 so as to be in ohmic connection on the surface opposite to the semiconductor stacked body 63 side. The semiconductor wafer 61 has a reflective end face (not shown) of the Fabry-Perot which is orthogonal to and extends opposite to the direction in which the mesa 71 extends. The above is the configuration of another example of the optical semiconductor device constituting the conventionally proposed Fabry-Perot semiconductor laser. According to the optical semiconductor device constituting the conventional Fabry-Perot type semiconductor laser shown in FIG. 4, the mesa unit 51 is connected between the electrode layers 54 and 55 by connecting a power supply with the electrode layer 54 side being positive. An electric current flows through the semiconductor layer 45 as a light emitting layer of the semiconductor device, light emission is obtained in the semiconductor layer 45, and the light is applied to the semiconductor layer 45 as a cladding layer.
And 46 are confined and propagated in the direction of extension of the mesa portion 51, and repeatedly reflected at the reflective end face of Fabry-Perot, so that the laser light is emitted from one of the reflective end faces of Fabry-Perot. A function as a Fabry-Perot type semiconductor laser is obtained. In addition, according to the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser shown in FIG. 5, the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser shown in FIG. Then, by connecting a power supply with the electrode layer 76 side positive between the electrode layers 76 and 77, a current flows through the semiconductor layer 65 as the light emitting layer of the mesa unit 71, and light emission is obtained in the semiconductor layer 65. Then, the light is confined in the semiconductor layer 65 by the semiconductor layers 64 and 66 as the cladding layers and the mass transport regions 72 and 73 and propagates in the extending direction of the mesa portion 71, and the reflection of Fabry-Perot The reflection at the end face is repeated, so that a function as a Fabry-Perot type semiconductor laser is obtained in which laser light is emitted from one of the reflection end faces of the Fabry-Perot. In this case, the semiconductor layer 65 as a light emitting layer of the mesa unit 71 is
On its side end faces, the mass transport areas 72 and 73
Since light is buried in the semiconductor layer 65, light obtained by emitting light in the semiconductor layer 65 is applied to the semiconductor layer 65 as compared with the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. And is effectively confined,
Laser light emitted to the outside can be obtained more effectively than in the case of the optical semiconductor device constituting the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. In the case of the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG.
Electrode layer connected to the semiconductor layer 47 as a cap layer of
The power supply can be connected to the electrode layer 54 at the bottom of the mesa 51 because the 54 extends to the bottom of the mesa 51 through the side of the mesa 51. For this reason, even if the mesa portion 51 is narrower than 2 μm,
A power supply can be easily connected to the electrode layer 54 electrically connected to the electrode layer 54, and the mesa portion 51 can be formed to be as narrow as 2 μm or less as described above. Light is emitted outside in a unimodal pattern suitable for coupling with an optical fiber. In the case of the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. 5, the case of the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. 4 is used. Accordingly, the electrode layer 76 connected to the semiconductor layer 46 as the cladding layer of the mesa portion 71 extends on the side surface of the mesa portion 71 to the bottom of the mesa portion 71. The power supply can be connected on the bottom of the mesa unit 71. For this reason, even if the width of the mesa 71 is reduced to 2 μm or less,
The power supply can be easily connected to the electrode layer 76 electrically connected to the electrode layer 76, and the mesa portion 71 can be formed as narrow as 2 μm or less as described above. Light is emitted outside in a unimodal pattern suitable for coupling with an optical fiber.
しかしながら、第４図で上述した従来のファブリペロ
ー型半導体レーザを構成している光半導体装置の場合、
メサ部51のキャップ層としての半導体層47に連結してい
る電極層54が、メサ部51における発光層としての半導体
層45と、その側面から絶縁層52のみを介して近接対向し
ているので、発光層としての半導体層45において発光し
て得られる光が、電極層54によって無視できない量で吸
収され、従って、電極層45による光損失が大きく生ずる
ので、半導体層45において得られる光を、高い効率で得
ることができず、よって、レーザ光を高い効率で外部に
放射して得ることができない、という欠点を有してい
た。 また、第５図で上述した従来のファブリペロー型半導
体レーザを構成している光半導体装置の場合、第４図で
上述した従来のファブリペロー型半導体レーザを構成し
ている光半導体装置の場合に準じて、メサ部71のクラッ
ド層としての半導体層66に連結している電極層76が、メ
サ部71における発光層としての半導体層65と、その両側
面からマストランスポート領域72及び73のそれぞれと絶
縁層52とを介して近接対向しているので、発光層として
の半導体層65において発光して得られる光が、電極層76
によって無視できない量で吸収され、従って、電極層76
による光損失が大きく生ずるので、半導体層65において
得られる光を、高い効率で得ることができず、よって、
レーザ光を高い効率で外部に放射して得ることができな
い、という欠点を有していた。 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な光半
導体装置を提供せんとするものである。However, in the case of the optical semiconductor device constituting the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG.
Since the electrode layer 54 connected to the semiconductor layer 47 as the cap layer of the mesa unit 51 is closely opposed to the semiconductor layer 45 as the light emitting layer in the mesa unit 51 from the side surface only via the insulating layer 52. The light obtained by emitting light in the semiconductor layer 45 as a light emitting layer is absorbed by the electrode layer 54 in a non-negligible amount, and therefore, a large loss of light is caused by the electrode layer 45. There was a drawback that the laser beam could not be obtained with high efficiency, and thus it could not be obtained by radiating the laser beam to the outside with high efficiency. In the case of the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. 5, the case of the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. Accordingly, the electrode layer 76 connected to the semiconductor layer 66 as the cladding layer of the mesa portion 71 has the semiconductor layer 65 as the light emitting layer in the mesa portion 71, and the mass transport regions 72 and 73 from both side surfaces thereof. And the insulating layer 52, the light is obtained by emitting light in the semiconductor layer 65 as a light emitting layer.
Absorbed in a non-negligible amount by the electrode layer 76
As a result, a large amount of light loss occurs, so that the light obtained in the semiconductor layer 65 cannot be obtained with high efficiency.
There is a disadvantage that laser light cannot be obtained by radiating the laser light to the outside with high efficiency. Therefore, an object of the present invention is to provide a novel optical semiconductor device which does not have the above-mentioned disadvantages.
本発明による光半導体装置は、半導体基板上に発光
層としての半導体層を含む半導体積層体が形成されてい
る半導体ウエファを有し、そして、その半導体ウエフ
ァに、上記半導体積層体側から、ストライプ状に延長し
且つ上記発光層としての半導体層の深さ位置を超えた深
さを有する溝が、その溝を隔てて第１及び第２のメサ部
を形成するように形成され、また、上記第１のメサ部
と上記第２のメサ部との間の上記溝を橋架して延長して
いる電極層が、上記第１のメサ部の最上半導体層と電気
的に連結しているが、上記第２のメサ部とは電気的に絶
縁されて形成されている構成を有する。The optical semiconductor device according to the present invention has a semiconductor wafer in which a semiconductor laminate including a semiconductor layer as a light emitting layer is formed on a semiconductor substrate, and the semiconductor wafer is formed in a stripe shape from the semiconductor laminate side. A groove extending and having a depth exceeding a depth position of the semiconductor layer as the light emitting layer is formed so as to form first and second mesas with the groove interposed therebetween. An electrode layer extending by bridging the groove between the mesa portion of the first mesa portion and the second mesa portion is electrically connected to the uppermost semiconductor layer of the first mesa portion. The second mesa portion is configured to be electrically insulated.
本発明による光半導体装置によれば、第１のメサ部の
半導体積層体の最上層に電気的に連結されているが第２
のメサ部に電気的に連結していない電極層を有するの
で、その電極層に所要の電源を連結することによって、
第１のメサ部の発光層としての半導体層において発光が
得られ、それが外部に放射する、という光半導体装置と
しての機能が得られるが、この場合、電極層が第２のメ
サ部上まで延長しているので、その電極層に電源を、第
２のメサ部上において連結することができる。 このため、第１のメサ部を、２μｍ以下の幅狭にして
も、それに電気的に連結している電極層に、電源を、容
易に連結するこができるとともに、第１のメサ部を、い
ま述べたように２μｍ以下の幅狭に形成することができ
ることから、第１のメサ部の発光層としての半導体層に
おいて発光して得られる光が、光ファイバーとの結合に
とって好適な単峰性パターンで外部に放射される。 また、電極層が、第１のメサ部と第２のメサ部間に溝
を橋架して延長し、第１のメサ部の側面と実質的に対向
していないか対向しているとしても溝の全幅または一部
幅を介して対向しているので、第１のメサ部の発光層と
しての半導体層において発光して得られる光が、電極層
によって不必要に吸収されず、従って、電極層の存在に
よる光損失が実質的に生じないので、第１のメサ部の発
光層としての半導体層において得られる光を、高い効率
で得ることができる。According to the optical semiconductor device of the present invention, the first mesa portion is electrically connected to the uppermost layer of the semiconductor laminate, but is electrically connected to the second mesa portion.
Since there is an electrode layer that is not electrically connected to the mesa portion, by connecting a required power supply to the electrode layer,
Light emission is obtained in the semiconductor layer as the light emitting layer of the first mesa portion, and the light is radiated to the outside, thereby obtaining a function as an optical semiconductor device. In this case, the electrode layer extends up to the second mesa portion. Because of the extension, a power source can be connected to the electrode layer on the second mesa. For this reason, even if the first mesa portion is narrowed to 2 μm or less, a power source can be easily connected to the electrode layer electrically connected to the first mesa portion, and the first mesa portion is connected to the electrode layer. As described above, since the light can be formed to be as narrow as 2 μm or less, the light obtained by emitting light in the semiconductor layer as the light emitting layer of the first mesa portion is a monomodal pattern suitable for coupling with an optical fiber. Is radiated outside. Further, even if the electrode layer extends by bridging the groove between the first mesa portion and the second mesa portion, even if the electrode layer does not substantially face or faces the side face of the first mesa portion, , The light obtained by emitting light in the semiconductor layer as the light emitting layer of the first mesa is not unnecessarily absorbed by the electrode layer, and Since substantially no light loss is caused by the presence of, the light obtained in the semiconductor layer as the light emitting layer of the first mesa portion can be obtained with high efficiency.
【実施例１】 次に、第１図を伴って、ファブリペロー型半導体レー
ザに適用した本発明による光半導体装置の実施例を述べ
よう。 第１図に示すファブリペロー型半導体レーザに適用さ
れた本発明による光半導体装置は、次に述べる構成を有
する。 すなわち、例えばｎ型を有し且つ例えばInPでなる半
導体基板２上に、ｎ型を有し且つ例えばInPでなるクラ
ッド層としての半導体層４と、例えばInGaAsP系でなる
発光層としての半導体層５と、ｐ型を有し且つ例えばIn
Pでなるクラッド層としての半導体層６と、ｐ型を有し
例えばInGaAsPでなるキャップ層としての半導体層７と
がそれらの順に積層されている半導体積層体３が形成さ
れている半導体ウエファ１を有する。 そして、その半導体ウエファ１に、半導体積層体３側
から、ストライプ状に延長し且つ発光層としての半導体
層５の深さ位置を超えクラッド層としての半導体層４に
終絡している深さを有するとともに互に平行に延長して
いる２つの溝11及び12が、溝11を隔ててメサ部20及び21
を形成し且つ溝12を隔ててメサ部20及び22を形成するよ
うに形成されている。この場合、メサ部20はストライプ
状に延長している。 また、メサ部20の頂面を外部に臨ませる窓32を有し且
つメサ部20及び21の溝11に臨む側面（溝11の内側面）、
溝11の底面、メサ部21の頂面、メサ部20及び22の溝12に
臨む側面（溝12の内側面）、溝12の底面及びメサ部22の
頂面上に連続延長している絶縁層31が形成されている。 さらに、メサ部20とメサ部21との間に溝11を橋架して
延長している電極層35が、メサ部20の最上半導体層であ
るキャップ層としての半導体層７と絶縁層31の窓32を通
じてオーミックに電気的に連結しているが、メサ部21と
絶縁層31によって電気的に絶縁されて形成されている。 また、半導体基板２に、半導体積層体３側とは反対側
の面上において、電極層35が、オーミックに連結して形
成されている。 なお、半導体ウエファ１は、ストライプ状に延長して
いるメサ部20の延長方向と直交して相対向しているファ
ブリペローの反射端面（図示せず）を有している。 以上が、ファブリペロー型半導体レーザに適用された
本発明による光半導体装置の実施例の構成である。 このような構成を有する本発明による光半導体装置に
よれば、詳細説明は省略するが、メサ部20において、第
４図で前述した従来のファブリペロー型半導体レーザを
構成している光半導体装置に対応している構成を有し、
そして、電極層35が、メサ部20のキャップ層としての半
導体層７には電気的に連結されているが、メサ部21及び
22の半導体層７には電気的に連結されていないことか
ら、詳細説明は省略するが、電極層35及び36間に、電極
層35側を正とする電源を接続することによって、第４図
で前述した従来のファブリペロー型半導体レーザを構成
している光半導体装置の場合と同様のファブリペロー型
半導体レーザとしての機能が得られる。 また、電極層35がメサ部20上から、メサ部21上まで延
長しているので、その電極層35に、電源を、メサ部21上
において連結することができる。 このため、メサ部20を、２μｍ以下の幅狭にしても、
それに電気的に連結している電極層35に、電源を、容易
に連結することができるとともに、メサ部20を、いま述
べたように２μｍ以下の幅狭に形成することができるこ
とから、メサ部20の発光層としての半導体層５において
発光して得られる光にもとずくレーザ光が、光ファイバ
ーとの結合にとって好適な単峰性パターンで外部に放射
される。 しかしながら、第１図に示すファブリペロー型半導体
レーザに適用された本発明による光半導体装置の場合、
電極層35が、メサ部20とのメサ部21間に溝11を橋架して
延長し、メサ部20における発光層としての半導体層５の
側面と実質的に対向していないか対向しているとしても
溝11の全幅または一部幅を介して対向しているので、メ
サ部20の発光層としての半導体層５において発光して得
られる光が、電極層35によって不必要に吸収されず、従
って、電極層35の存在による光損失が実質的に生じない
ので、メサ部20の発光層としての半導体層５において得
られる光を、第４図で前述した従来のファブリペロー型
半導体レーザを構成している光半導体装置の場合に比
し、高い効率で得ることができ、よって、レーザ光を、
第４図で前述した従来のファブリペロー型半導体レーザ
を構成している光半導体装置の場合に比し、高い効率で
外部に放射して得ることができる。Embodiment 1 Next, an embodiment of an optical semiconductor device according to the present invention applied to a Fabry-Perot type semiconductor laser will be described with reference to FIG. The optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser shown in FIG. 1 has the following configuration. That is, a semiconductor layer 4 having an n-type and serving as a cladding layer made of, for example, InP and a semiconductor layer 5 serving as a light emitting layer made of, for example, InGaAsP are formed on a semiconductor substrate 2 having, for example, n-type and InP. And having p-type and for example In
The semiconductor wafer 1 on which the semiconductor laminate 3 in which a semiconductor layer 6 as a cladding layer made of P and a semiconductor layer 7 having a p-type and serving as a cap layer made of, for example, InGaAsP are stacked in that order is formed. Have. Then, the semiconductor wafer 1 has a depth extending from the semiconductor laminated body 3 side in a stripe shape and exceeding the depth position of the semiconductor layer 5 as the light emitting layer and terminating in the semiconductor layer 4 as the cladding layer. Two grooves 11 and 12 having and extending parallel to each other are provided with the mesas 20 and 21 with the grooves 11 therebetween.
And the mesas 20 and 22 are formed with the groove 12 therebetween. In this case, the mesa section 20 extends in a stripe shape. In addition, a side surface facing the groove 11 of the mesa portions 20 and 21 (an inner surface of the groove 11), which has a window 32 that exposes the top surface of the mesa portion 20 to the outside,
The bottom surface of the groove 11, the top surface of the mesa portion 21, the side surface facing the groove 12 of the mesa portions 20 and 22 (the inner surface of the groove 12), the insulation continuously extending on the bottom surface of the groove 12 and the top surface of the mesa portion 22 A layer 31 is formed. Further, an electrode layer 35 extending by bridging the groove 11 between the mesa section 20 and the mesa section 21 is provided with a semiconductor layer 7 as a cap layer which is the uppermost semiconductor layer of the mesa section 20 and a window of the insulating layer 31. Although it is electrically connected ohmic through 32, it is electrically insulated by the mesa portion 21 and the insulating layer 31. An electrode layer 35 is formed on the semiconductor substrate 2 on the surface opposite to the semiconductor laminate 3 so as to be ohmically connected. The semiconductor wafer 1 has a Fabry-Perot reflection end face (not shown) which is orthogonal to the extension direction of the mesa portion 20 extending in a stripe shape and opposed to each other. The above is the configuration of the embodiment of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot type semiconductor laser. According to the optical semiconductor device according to the present invention having such a configuration, although the detailed description is omitted, in the mesa unit 20, the optical semiconductor device constituting the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. Have a corresponding configuration,
The electrode layer 35 is electrically connected to the semiconductor layer 7 serving as a cap layer of the mesa section 20.
Since the semiconductor layer 7 of FIG. 22 is not electrically connected to the semiconductor layer 7, detailed description is omitted, but by connecting a power supply having a positive electrode layer 35 side between the electrode layers 35 and 36, FIG. Thus, a function as a Fabry-Perot semiconductor laser similar to that of the optical semiconductor device forming the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above can be obtained. Further, since the electrode layer 35 extends from above the mesa section 20 to above the mesa section 21, a power source can be connected to the electrode layer 35 on the mesa section 21. For this reason, even if the mesa unit 20 is narrower than 2 μm,
A power source can be easily connected to the electrode layer 35 electrically connected to the electrode layer 35, and the mesa portion 20 can be formed to be as narrow as 2 μm or less as described above. Laser light based on light obtained by emitting light in the semiconductor layer 5 as the 20 light emitting layers is emitted to the outside in a unimodal pattern suitable for coupling with an optical fiber. However, in the case of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser shown in FIG.
The electrode layer 35 extends by bridging the groove 11 between the mesa portion 21 and the mesa portion 20 and substantially does not face or faces the side surface of the semiconductor layer 5 as the light emitting layer in the mesa portion 20. Therefore, the light obtained by emitting light in the semiconductor layer 5 as the light-emitting layer of the mesa portion 20 is not unnecessarily absorbed by the electrode layer 35 because Therefore, since light loss due to the presence of the electrode layer 35 does not substantially occur, the light obtained in the semiconductor layer 5 as the light emitting layer of the mesa unit 20 is used for the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. Can be obtained with higher efficiency than in the case of an optical semiconductor device that performs
In comparison with the optical semiconductor device constituting the conventional Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG.
【実施例２】 次に、第２図を伴って、ファブリペロー型半導体レー
ザに適用した本発明による光半導体装置の第２の実施例
を述べよう。 第２図において、第１図との対応部分には同一符号を
付し詳細説明を省略する。 第２図に示すファブリペロー型半導体レーザに適用さ
れた本発明による光半導体装置は、メサ部20における発
光層としての半導体層５の両側部が、第５図で前述した
従来の光半導体装置の場合における発光層としての半導
体層65の場合に準じて、第５図で前述した従来の光半導
体装置におけるマストランスポート領域72及び73に準じ
た、マストランスポート領域37及び38によって置換され
ていることを除いて、第１図で上述したファブリペロー
型半導体レーザに適用された本発明による光半導体装置
と同様の構成を有する。 以上が、ファブリペロー型半導体レーザに適用された
本発明による光半導体装置の第２の実施例の構成であ
る。 このようなファブリペロー型半導体レーザに適用され
た本発明による光半導体装置によれば、上述した事項を
除いて、第１図で上述した本発明による光半導体装置と
同様の構成を有し、そして、メサ部20における発光層と
しての半導体層５が、第５図で前述した従来の光半導体
装置における発光層としての半導体層65の場合に準じ
て、クラッド層としての半導体層４及び６と、マストラ
ンスポート領域37及び38とによって埋込まれている構成
を有するので、メサ部20の発光層としての半導体層５で
発光して得られる光を、第５図で前述したファブリペロ
ー型半導体レーザに適用された従来の光半導体装置の場
合と同様に、効果的に閉じ込めることができるので、フ
ァブリペローの反射端面から外部に放射されるレーザ光
を、第５図で前述した従来のファブリペロー型半導体レ
ーザに適用された光半導体装置の場合と同様に、効率良
く得ることができるとともに、第１図で前述したファブ
リペロー型半導体レーザに適用された本発明による光半
導体装置の場合と同様に、メサ部20の幅を２μｍ以下の
幅狭にしても、電極層35に、電源を、メサ部21上におい
て、容易に、連結することができ、また、メサ部20の幅
を２μｍ以下の幅狭にすることができるので、メサ部20
の発光層５において発光して得られる光が、レーザ光と
して、光ファイバとの結合にとって好適な単峰性パター
ンで外部に放射され、それでいて、電極層35によってメ
サ部20の発光層としての半導体層において発光して得ら
れる光が実質的に吸収されないので、レーザ光を、第５
図で前述した従来の光半導体装置の場合に比し高い効率
で得ることができる。Second Embodiment Next, a second embodiment of an optical semiconductor device according to the present invention applied to a Fabry-Perot semiconductor laser will be described with reference to FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser shown in FIG. 2, both sides of the semiconductor layer 5 as the light emitting layer in the mesa section 20 are the same as those of the conventional optical semiconductor device described above with reference to FIG. 5 is replaced by mass transport regions 37 and 38 according to the mass transport regions 72 and 73 in the conventional optical semiconductor device described above with reference to FIG. Except for the above, it has the same configuration as the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. The above is the configuration of the second embodiment of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser. According to the optical semiconductor device according to the present invention applied to such a Fabry-Perot type semiconductor laser, the optical semiconductor device according to the present invention has the same configuration as the optical semiconductor device according to the present invention described above with reference to FIG. The semiconductor layers 5 as the light emitting layers in the mesa section 20 are the same as the semiconductor layers 65 as the light emitting layers in the conventional optical semiconductor device described above with reference to FIG. Since it has a configuration in which it is embedded by the mass transport regions 37 and 38, the light obtained by emitting light from the semiconductor layer 5 as the light emitting layer of the mesa unit 20 is converted to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. 5 can be effectively confined in the same manner as in the case of the conventional optical semiconductor device applied to the conventional optical semiconductor device. In the case of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. Similarly, even when the width of the mesa section 20 is reduced to 2 μm or less, a power supply can be easily connected to the electrode layer 35 on the mesa section 21 and the width of the mesa section 20 can be reduced. Since the width can be reduced to 2 μm or less, the mesa portion 20
The light obtained by emitting light in the light emitting layer 5 is emitted as laser light to the outside in a unimodal pattern suitable for coupling with an optical fiber, and the semiconductor as the light emitting layer of the mesa unit 20 is also formed by the electrode layer 35. Since the light obtained by emitting light in the layer is not substantially absorbed, the laser light
It can be obtained with higher efficiency than the conventional optical semiconductor device described above with reference to FIG.
【実施例３】 次に、第３図を伴ってファブリペロー型半導体レーザ
に適用した本発明による光半導体装置の実施例を述べよ
う。 第３図において、第１図との対応部分に同一符号を付
し詳細節例を省略する。 第３図に示すファブリペロー型半導体レーザに適用さ
れた本発明による光半導体装置は、電極層35によって橋
架されている溝11が、半導体基板２及び半導体積層体３
における半導体層４〜７に比し低い屈折率を有する誘電
物質層39によって充填され、そして、電極層35が、誘電
物質層39上にそれと接して延長していることを除いて、
第１図で前述したファブリペロー型半導体レーザに適用
された本発明による光半導体装置と同様の構成を有す
る。 以上が、ファブリペロー型半導体レーザに適用された
本発明による光半導体装置の第３の実施例の構成であ
る。 このような構成を有する本発明による光半導体装置に
よれば、上述した事項を除いて、第１図で前述したファ
ブリペロー型半導体レーザに適用された本発明による光
半導体装置と同様の構成を有するので、詳細説明は省略
するが、第１図で前述したファブリペロー型半導体レー
ザに適用された本発明による光半導体装置の場合と同様
の優れた作用効果が得られる。 しかしながら、第３図に示すファブリペロー型半導体
レーザに適用された本発明による光半導体装置の場合、
電極層35が、溝11を充填している誘電物質層39上にそれ
と接して延長しているので、その電極層35が、第１図で
前述したファブリペロー型半導体レーザに適用された本
発明による光半導体装置の場合に比し高い機械的強度を
有するとともに、電極層35に、電源を、誘電物質層39上
の領域においても連結することができるので、その連結
を、第１図で前述したファブリペロー型半導体レーザに
適用された本発明による光半導体装置の場合に比し容易
に行うことができる。 なお、上述においては、ファブリペロー型半導体レー
ザに適用した光半導体装置の僅かな実施例を述べたに留
まり、例えば第１図〜第３図で前述した構成を有するフ
ァブリペロー型半導体レーザに適用された光半導体装置
において、発光の得られるメサ部20と溝11を隔てている
メサ部21を、その上側の半導体層７を省略しているまた
は半導体層６及び７を省略しているもしくは半導体層５
〜７を省略しているメサ部とし、そして、その場合のメ
サ部上に電極層35を、絶縁層31を介して延長させた構成
とすることもでき、また、ｐ型をｎ型、ｎ型をｐ型と読
み替えた構成とすることもでき、また、半導体基板２及
び半導体積層体３の半導体層４〜７を上述した材料とは
異なる材料でなる構成とすることもできる。 また、上述においては、ファブリペロー型半導体レー
ザに適用した場合について述べたが、ファブリペロー型
半導体レーザに適用するばかりでなく、分布帰還型半導
体レーザ、分布反射型半導体レーザなどの種々の半導体
レーザにも適用することもでき、さらには、発光ダイオ
ードにも適用することができ、その他、本発明の精神を
脱することなしに、種々の変型、変更をなし得るであろ
う。Third Embodiment Next, an embodiment of an optical semiconductor device according to the present invention applied to a Fabry-Perot semiconductor laser will be described with reference to FIG. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed section examples are omitted. In the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot type semiconductor laser shown in FIG. 3, the groove 11 bridged by the electrode layer 35 has the semiconductor substrate 2 and the semiconductor laminate 3.
, Except that the electrode layer 35 extends over and in contact with the dielectric material layer 39, which has a lower refractive index than the semiconductor layers 4 to 7 in FIG.
It has the same configuration as the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. The above is the configuration of the third embodiment of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser. The optical semiconductor device according to the present invention having such a configuration has the same configuration as the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. Therefore, although detailed description is omitted, the same excellent operational effects as those of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. 1 can be obtained. However, in the case of the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser shown in FIG.
Since the electrode layer 35 extends over and in contact with the dielectric material layer 39 filling the groove 11, the present invention is applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above with reference to FIG. 1 has a higher mechanical strength than that of the optical semiconductor device according to the present invention, and a power supply can be connected to the electrode layer 35 also in the region on the dielectric material layer 39. It can be performed more easily than the optical semiconductor device according to the present invention applied to the Fabry-Perot semiconductor laser described above. In the above description, only a few embodiments of the optical semiconductor device applied to the Fabry-Perot semiconductor laser are described. For example, the present invention is applied to the Fabry-Perot semiconductor laser having the configuration described above with reference to FIGS. In the optical semiconductor device, the mesa part 21 separating the mesa part 20 from which light is obtained and the groove 11 is formed by omitting the upper semiconductor layer 7 or omitting the semiconductor layers 6 and 7 or the semiconductor layer. 5
7 may be omitted, and the electrode layer 35 may be extended on the mesa part via the insulating layer 31 in this case. The configuration may be replaced with a p-type, and the semiconductor layers 2 to 7 of the semiconductor substrate 2 and the semiconductor laminate 3 may be made of a material different from the above-described materials. In the above description, the case where the present invention is applied to a Fabry-Perot semiconductor laser is described. However, the present invention is applied not only to a Fabry-Perot semiconductor laser but also to various semiconductor lasers such as a distributed feedback semiconductor laser and a distributed reflection semiconductor laser. The present invention can be applied to a light emitting diode, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
第１図、第２図及び第３図は、ファブリペロー型半導体
レーザに適用された本発明による光半導体装置の第１、
第２及び第３の実施例をそれぞれ示す略線的斜視図であ
る。 第４図及び第５図は、従来の光半導体装置としてのファ
ブリペロー型半導体レーザを示す略線的斜視図である。 １……半導体ウエファ ２……半導体基板 ３……半導体積層体 ４〜７……半導体層 11、12……溝 20、21、22……メサ部 31……絶縁層 32……窓 35、36……電極層 37、38……マストランスポート領域 39……誘電物質層FIGS. 1, 2 and 3 show the first and second optical semiconductor devices according to the present invention applied to a Fabry-Perot type semiconductor laser.
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a second and a third embodiment, respectively. FIG. 4 and FIG. 5 are schematic perspective views showing a Fabry-Perot semiconductor laser as a conventional optical semiconductor device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor wafer 2 ... Semiconductor substrate 3 ... Semiconductor laminated body 4-7 ... Semiconductor layers 11, 12 ... Grooves 20, 21, 22 ... Mesa part 31 ... Insulating layer 32 ... Windows 35, 36 …… Electrode layer 37, 38 …… Mass transport area 39 …… Dielectric material layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本杉 常治 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01L 33/00 ＪＩＣＳＴファイル──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Tsuneharu Motosugi Nippon Telegraph and Telephone Corporation, 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3 / 18 H01L 33/00 JICST file
Claims (3)
含む半導体積層体が形成されている半導体ウエファを有
し、 上記半導体ウエファに、上記半導体積層体側から、スト
ライプ状に延長し且つ上記発光層としての半導体層の深
さ位置を超えた深さを有する溝が、その溝を隔てて第１
及び第２のメサ部を形成するように形成され、 上記第１のメサ部と上記第２のメサ部との間に上記溝を
橋架して延長している電極層が、上記第１のメサ部の最
上半導体層と電気的に連結しているが、上記第２のメサ
部とは電気的に絶縁されて形成されていることを特徴と
する光半導体装置。1. A semiconductor wafer having a semiconductor laminate including a semiconductor layer as a light emitting layer formed on a semiconductor substrate, wherein the semiconductor wafer extends in a stripe shape from the semiconductor laminate side and emits light. A groove having a depth exceeding the depth position of the semiconductor layer as a layer is formed between the first groove and the first groove.
And an electrode layer formed so as to form a second mesa portion and extending by bridging the groove between the first mesa portion and the second mesa portion. An optical semiconductor device, which is electrically connected to the uppermost semiconductor layer of the portion but is electrically insulated from the second mesa portion.
において、 上記第１のメサ部における発光層としての半導体層の両
側部が、マストランスポート領域によって置換されてい
ることを特徴とする光半導体装置。2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein both sides of the semiconductor layer as a light emitting layer in the first mesa portion are replaced by a mass transport region. Optical semiconductor device.
において、 上記溝が、上記半導体基板及び上記半導体積層体の半導
体層に比し低い屈折率を有する誘電物質層によって充填
され、 上記電極層が、上記誘電物質層上にそれと接して延長し
ていることを特徴とする光半導体装置。3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said groove is filled with a dielectric material layer having a lower refractive index than said semiconductor substrate and a semiconductor layer of said semiconductor laminate. An optical semiconductor device, wherein an electrode layer extends on and in contact with the dielectric material layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24860189A JP2816406B2 (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP24860189A JP2816406B2 (en) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | Optical semiconductor device |
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