JP2927661B2

JP2927661B2 - スーパールミネッセントダイオード素子およびその製造方法

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Publication number: JP2927661B2
Application number: JP32033693A
Authority: JP
Inventors: 弘之細羽
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH07176785A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバジャイロの
光源等に用いられるスーパールミネッセントダイオード
素子とその製造方法に関し、特に、端面の反射率を低減
するウインドウ構造を有するスーパールミネッセントダ
イオード素子について、分子線エピキタシー法（以下、
ＭＢＥとする）により１回の成長工程で形成する製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバジャイロ等の光計測分野に
は、光ファイバ中でのレイリー散乱による位相ノイズ低
減のため、コヒーレンス長の短い光源が要求されてお
り、加えて分解能感度向上のためには高出力化も要求さ
れる。スーパールミネッセントダイオードは半導体レー
ザと違い、端面反射による光の帰還が起こらない工夫を
し、一方向に進む光に誘導放出による利得を与えて増幅
し、端面から光を放出できる構造とした注入型ダイオー
ドである。この際、誘導放出の種となるのは、注入キャ
リアの再結合によって生成される自然放出光であるの
で、コヒーレンス長の短い（スペクトル幅の広い）光を
高出力で指向性よく放射でき、光ファイバジャイロ等の
光計測分野での光源として注目されている。

【０００３】スーパールミネッセントダイオードで高出
力を得るには、活性層内で発生した光が共振器による正
帰還を受けず、ストライプ溝に沿って一方向性的に増幅
されるようにし、電流を高注入した場合にも共振器によ
るレーザ発振が生じないようにしなければならない。そ
のためには素子端面での光の反射率を低減する構造が必
要である。このような構造として、単に端面に低反射率
コーティングを施すだけの構造ではレーザ発振を抑える
に十分な低反射率を再現良く得ることは難しく、高出力
のスーパールミネッセントダイオード光が得られない問
題があった。

【０００４】これに対し、活性層内で発生した光を禁制
帯幅の大きいウィンドウ領域に広めて放射させ、実効的
な反射率を低減できる構造が特開（Ａ）平３−２３０５
８５号公報に提案されている。これは再成長によりウィ
ンドウ領域を形成するものであり、以下この従来例の作
製工程について説明する。

【０００５】図６にウインドウ領域を有するスーパール
ミネッセントダイオード素子の一従来例を示す。図６
（ｂ）は図６（ａ）の線Ｘ−Ｘによる断面を示し、図６
（ｃ）は図６（ａ）の線Ｙ−Ｙによる断面を示す。

【０００６】このスーパールミネッセントダイオード素
子は、図６（ａ）に示すように、図の線Ｚ−Ｚで分けら
れる二つの領域において互いの積層構造が異なってい
る。一方の領域が励起部Ａであり、他方の領域が電流非
注入部Ｂである。

【０００７】励起部Ａは図６（ｂ）に示すように、ｐ型
ＧａＡｓ基板５１の上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５５、
ｐ型ＧａＡｓ光吸収層５０３がこの順で積層されてお
り、層の幅方向の中央で、光吸収層５０３から基板５１
にかけてストライプ溝が形成されている。そして、これ
ら三層の上にｐ型Ａｌ_0.50Ｇａ_0.50Ａｓクラッド層５
４、Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ａｓ活性層５３、ｎ型Ａｌ_0.50Ｇ
ａ_0.50Ａｓクラッド層５２およびｎ型Ａｌ_0.20Ｇａ_0.80
Ａｓ保護層５０１、ｎ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓウインド
ウ層５０２およびｎ型ＧａＡｓコンタクト層５６がこの
順に積層されている。

【０００８】他方、電流非注入部Ｂは図６（ｃ）に示す
ように、ｐ型ＧａＡｓ基板５１の幅方向中央に基板５１
底面に平行な面方位の底面部と、斜面からなる両側面部
とで構成された溝が形成されている。このような基板５
１の上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５５、ｐ型ＧａＡｓ光
吸収層５０３がこの順で積層されており、これら電流阻
止層５５と光吸収層５０３は、その層の幅方向中央部が
基板５１に形成されている溝形状に沿って、同じ形状の
溝構造をなしている。これら三層の上にｎ型Ａｌ_0.45Ｇ
ａ_0.55Ａｓウインドウ層５０２とｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層５６がこの順に積層されている。このようなスーパ
ールミネッセントダイオード素子は以下のようにして作
製される。

【０００９】まず、第１回目のエッチング工程としてｐ
型ＧａＡｓ基板５１に電流非注入部Ｂを形成するための
溝を形成する。

【００１０】次に、ＬＰＥ法（液相成長法）により、第
１回目の成長工程として、基板５１上にｎ型ＧａＡｓ電
流阻止層５５とｐ型ＧａＡｓ光吸収層５０３をこの順に
成長する。

【００１１】続いて、第２回目のエッチング工程とし
て、励起部Ａにおいてはｐ型ＧａＡｓ基板５１まで貫通
するように、電流非注入部Ｂにおいてはｐ型ＧａＡｓ基
板５１までは貫通しないような深さのストライプ溝を形
成する。

【００１２】次に第２回目の成長工程としてｐ型Ａｌ
_0.50Ｇａ_0.50Ａｓクラッド層５４、Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ａ
ｓ活性層５３、ｎ型Ａｌ_0.50Ｇａ_0.50Ａｓクラッド層５
２およびｎ型Ａｌ_0.20Ｇａ_0.80Ａｓ保護層５０１を順
次、成長する。

【００１３】続いて、第３回目のエッチング工程とし
て、電流非注入部Ｂのみｐ型ＧａＡｓ光吸収層５０３ま
で端面部をエッチングする。

【００１４】最後に、第３回目の成長工程として、ＭＯ
ＣＶＤ法（有機金属気相成長法）によりｎ型Ａｌ_0.45Ｇ
ａ_0.55Ａｓウインドウ層５０２、ｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層５６を積層し、電流非注入部Ｂにウインドウ構造を
形成する。こうして、所望のスーパールミネッセントダ
イオード素子を得る。

【００１５】以上のような従来例のスーパールミネッセ
ントダイオード素子においては、電流非注入部Ｂの後面
側に向かって活性層５３を導波してきた光はウインドウ
層５０２の中に照射されて端面に達する。端面で反射し
た光は再び活性層５３に戻ってくるが、活性層５３から
照射された時および電流注入部Ｂの端面で反射した時の
広がりにより、活性層５３に有効にカップリングされる
割合は小さくなる。

【００１６】従って、レーザダイオードとしての閾値電
流の値を大きくし、スペクトル半値幅の広いスーパール
ミネッセントダイオード光を高い光出力まで得ることが
できる。また、ウインドウ層５０２は活性層５３よりも
禁制帯幅が大きいので、光の吸収による発熱によって端
面が破壊されることを防ぐことができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した従来例のスーパールミネッセントダイオード素子
には、以下に示す２つの問題点がある。

【００１８】（１）少なくとも３回のエッチング工程と
３回の成長工程を必要とし、工程数が多くコスト高にな
る。歩留まりも低い。

【００１９】（２）ウインドウ層５０２の成長はＡｌ組
成の大きいｐ型およびｎ型クラッド層５４、５２の側面
上にＭＯＣＶＤ法で成長するので表面の酸化等の汚染が
避けられない。良好な成長界面が得られないので、特性
的にも成長界面において非発光再結合が起こりやすく、
発熱による劣化や駆動電流の増加を招く。

【００２０】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものでありその目的とするところは、高出
力のスーパールミネッセント光を発光することができる
スーパールミネッセントダイオード素子とそれを信頼高
く作製する製造方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のスーパールミネ
ッセントダイオード素子は、光の導波方向に斜面を有す
る段差構造の半導体基板上に、少なくとも第１の半導体
層を含んでなる活性層の両面が、該第１の半導体層より
も禁制帯幅の大きい第２の半導体層と、該第１の半導体
層よりも禁制帯幅の大きい第３の半導体層とで挟まれて
なる発光用積層部を備えたスーパールミネッセントダイ
オード素子において、該発光用積層部は、該半導体基板
の該段差構造の斜面上で薄く積層されており、該発光用
積層部の光導波路は底面部と両側面部とからなる溝で構
成され、各側面部は一つ以上の面方位を有するととも
に、該一つ以上の面方位上の成長層がｐ型の導電性を示
すようになっており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

【００２２】ある実施例では、前記底面部が、（１０
０）の面方位を有する。

【００２３】本発明のスーパールミネッセントダイオー
ド素子の製造方法は、ＧａＡｓ基板の（１００）面上
に、光の導波方向に斜面を備えた段差構造を形成する工
程と、該基板上に、底面部と両側面部とからなる溝を、
各側面部が一つ以上の面方位を有するように形成する工
程と、該溝を有する該基板上に、該溝の該一つ以上の面
方位上の成長層がｐ型の導電性を示すようにＳｉドープ
ＧａＡｓ層あるいはＳｉドープＡｌＧａＡｓ層のいずれ
かを分子線エピタキシー法によって成長させる工程と、
前記第１の半導体層を含んでなる活性層の両面が、該第
１の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第２の半導体層
と、該第１の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第３の半
導体層とで挟まれてなる発光用積層部を、該半導体基板
上の該段差構造の斜面上で成長させる工程とを包含して
おり、そのことにより上記目的が達成される。

【００２４】ある実施例では、前記溝の底面部が（１０
０）の面方位を有するように形成する。

【００２５】

【作用】本発明のスーパールミネッセントダイオード素
子は、光の導波方向に斜面を有する段差構造が基板表面
に設けられており、この斜面上に対応する領域の活性層
が薄く形成されてなる。活性層が薄く形成されているの
で、活性層では光は導波されにくく、実効的な反射率を
十分低減できる。従って、レーザ発振を抑制することが
できる。

【００２６】また非電流注入部は照射光に対して光吸収
がないので高出力のスーパールミネッセント光を得るこ
とができる。

【００２７】非電流注入部は容易に電流非注入構造にで
きるので、無効な発熱や端面破壊が起こらない。

【００２８】本発明のスーパールミネッセントダイオー
ド素子の製造方法は、１回のＭＢＥ成長により、薄い積
層構造を得ることができるので、活性層よりも禁制帯幅
の大きいウインドウ構造を容易に作製することができ
る。従って、Ａｌ組成の大きいＧａＡｌＡｓ層上への再
成長工程の必要がなく良好な再成長界面が得られる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
実施例によって本発明が限定されるものではない。

【００３０】（実施例１）図１および図２に実施例１の
スーパールミネッセントダイオード素子とその作製工程
の概略を示す。図１（ａ）〜（ｄ）は作製工程の概略で
あり、図２（ａ）〜（ｄ）のＡ、Ｂはそれぞれ図１の
（ａ）〜（ｄ）における線Ｌ−Ｌによる断面と線Ｍ−Ｍ
による断面を示す。線Ｋ−Ｋで隔てられ、Ａの断面を有
する領域が励起部Ａであり、Ｂの断面を有する領域が非
電流注入部Ｂである。

【００３１】このスーパールミネッセントダイオード素
子は、図１（ｄ）と図２（ｄ）のＡに示すように、ｐ型
ＧａＡｓ基板１の（１００）面の励起部Ａにのみ、底面
が（１００）の面方位を有し、両側面のそれぞれが（１
１１）Ａの面方位を有するような構造の溝が形成されて
いる。この励起部Ａの基板１の上にはＳｉドーブＧａＡ
ｓ電流狭窄層２、ＳｉドーブＧａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド
層３（例えばｘ＝０.０５）、ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓク
ラッド層４（例えばｘ＝０.５０）、Ｇａ_1-xＡｌ_1-xＡ
ｓ活性層５（例えばｘ＝０.０８）、ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_x
Ａｓクラッド層６（例えばｘ＝０.５０）およびｎ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層７がこの順に積層形成されている。
各層の基板１の溝に対応する部分には全て、この基板１
の溝に沿った溝構造が形成されている。

【００３２】他方、非電流注入部Ｂの基板１上には、図
１（ｄ）と図２（ｄ）のＢに示すように励起部Ａと同じ
構成の層の積層構造が形成されているが、この非電流注
入部Ｂの基板１表面には励起部Ａとの境界（図１の線Ｋ
−Ｋで示す）の部分から光の導波方向に沿って基板１の
底面に向かう方向の傾斜が一定区間にわたって形成され
ている。非電流注入部Ｂに積層される層構造はこの非電
流注入部Ｂの基板１の表面構造に沿って、励起部Ａと段
違いの構造を成す。

【００３３】そして励起部Ａ、非電流注入部Ｂとも基板
１の外方側にはｎ型電極１１が形成されており、コンタ
クト層７の外方側にはｐ型電極１２が形成されている。
このようなスーパールミネッセントダイオード素子は、
以下のようにして作製される。

【００３４】まず、１回目のエッチング工程として、図
１（ａ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板の（１００）
面に、光の導波方向に沿って斜面を有する段差構造を形
成する。

【００３５】次に、２回目のエッチング工程として、図
１（ｂ）に示すように、（１００）の面方位を有する底
面と、少なくとも１つ以上の斜面からなる両側面とで構
成される溝を励起部Ａのみに形成する。本実施例１の素
子においてはこの溝の各側面を面方位が（１１１）Ａの
斜面として形成した。

【００３６】続いて、成長工程として、ＭＢＥ法によ
り、ＳｉドーブＧａＡｓ電流狭窄層２およびＳｉドーブ
Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層３（例えばｘ＝０.０５）
を成長するが、両層２、３とも図２（ｃ）のＡに示すよ
うに（１１１）Ａ面上の成長層のみがｐ型の導電性を示
すように成長する。この理由は以下の通りである。

【００３７】面方位が（ｎ１１）Ａ（１≦ｎ≦３）であ
る面の特長として、例えば（１１１）Ａ面は表面が１本
の結合手をもつＧａで覆われており、吸着したＡｓは付
着係数が小さいので、不純物ＳｉはＧａと結合してＡｓ
格子位置に入り易い。ただし、１本の結合手を有するＧ
ａに吸着したＡｓの遊離し易さは、成長条件に依存す
る。基板温度が比較的低温でＡｓフラックス量が多い成
長条件では、Ａｓが遊離しにくく、表面が１本の結合手
を有するＧａで覆われた（１１１）Ａ面であっても、ｎ
型の導電性を示すことがある。よって、面方位が（ｎ１
１）Ａ（１≦ｎ≦３）である面上でｐ型の導電性を示す
ように成長させるには適当な成長条件を選ぶことが必要
となる。

【００３８】続いて、ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層
４（例えばｘ＝０.５０）、Ｇａ_1-xＡｌ_1-xＡｓ活性層
５（例えばｘ＝０.０８）、ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラ
ッド層６（例えばｘ＝０.５０）およびｎ型ＧａＡｓコ
ンタクト層７を順次成長するが、斜面上の成長速度を小
さくして、これらの層を薄く成長させることができる。
これは、ＧａＡｓ基板に形成した斜面はＢ面となり、Ｂ
面上には安定化したＡｓ原子が存在するためと考えられ
る。（１１１）Ｂ面は、基盤の表面が全て安定化したＡ
ｓで覆われているが、（ｍ１１）Ｂ面のｍが大きくなる
につれてその割合が小さくなる。従って、Ｇａ原子はＡ
ｓと反応しにくくなり、成長速度は小さくなる。また、
Ａｓクラッキングセルを用いて、Ａｓ４をＡｓ２とした
場合には、反応が遅くなり、さらに薄く成長させること
ができる。

【００３９】最後に、ｎ型電極１１およびｐ型電極１２
と、必要であれば、低反射率コーティング膜を形成して
本実施例１のスーパールミネッセントダイオード素子を
得る。

【００４０】このスーパールミネッセントダイオード素
子は、図１（ｄ）に示すような段差構造の斜面部で活性
層５が屈曲し、且つ、この斜面部で各層が薄く積層され
ている。

【００４１】図２（ｄ）のＡに示すように、溝構造が形
成された励起部Ａの溝の側面部上のＳｉドーブＧａＡｓ
電流狭窄層２とＳｉドーブＧａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層
３の領域のみに電流経路が形成される。また、図２
（ｄ）のＢに示す領域では電流経路がなく非電流注入部
Ｂ（ウインドウ部）となる。励起部Ａの活性層５で導波
された光は、注入キャリアの再結合により生成される自
然放出光の誘導放出による利得で増幅される。しかし、
段差上では活性層５が屈曲しているので、励起部Ａの活
性層５から導波された光の一部は、非電流注入部Ｂのウ
インドウ構造へ図１（ｄ）のように広がって放射され
る。従って、実効的な反射率が低減できる。

【００４２】また、段差構造の斜面上の活性層５は薄く
積層されているので光は導波されにくく、最終的に後面
端面に導波されたわずかな光も後面端面による斜め反射
によって活性層５の外へ放射される。従って、後面端面
からの光反射もほとんど低減できる。後面端面に低反射
率コーティング膜を形成した場合には、再び活性層５へ
導波される光はほぼ無視できる程度に低減できる。

【００４３】加えて、非電流注入部Ｂは、図２（ｄ）の
Ｂから理解されるようにＳｉドープＧａＡｓ電流狭窄層
２およびＳｉドープＧａＡｌＡｓクラッド層３により電
流が注入されない非励起部となっているが、ｐ型ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層４は活性層５で発光する光よりも禁制
帯幅を大きく設定しているので、この非電流注入部の構
造（ウインドウ構造）では光の吸収がなく電流を効率良
く利用することができる。従って、励起部Ａの端面から
高出力のスーパールミネッセント光を得ることができ
る。

【００４４】また、発光部となる活性層５の平坦部は、
禁制帯幅が大きく屈折率の小さいＧａＡｌＡｓクラッド
層４で囲まれた実屈折率導波構造となっているので、光
損失が減少し、低駆動電流動作が実現できる。

【００４５】本発明の実施例１のスーパールミネッセン
トダイオード素子はエッチング工程２回、ＭＢＥ成長工
程１回で作製することができ、成長工程においても、ウ
インドウ構造をＡｌ組成の大きいＧａＡｌＡｓ層上への
再成長で形成する必要がないので良好な成長界面を得る
ことができる。従って、非発光再結合による劣化がなく
信頼性の高い特性が得られる。

【００４６】本実施例１のスーパールミネッセントダイ
オード素子を作製したところ、駆動電流１００ｍＡで１
０ｍＷのスーパールミネッセント光が得られた。

【００４７】本文中のＧａ_1-xＡｌ_xＡｓのＡｌ組成比ｘ
は適宜変更しても良いことは言うまでもない。

【００４８】ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層６および
ｎ型ＧａＡｓコンタクト層７のｎ型ドーピング方法とし
ては、Ｓｎ等の他のｎ型ドーパントを用いてもよいが、
基板１の温度を比較的低温としＡｓのフラックス量を多
くすることにより、ｎ型の導電性を示すように成長させ
ることもできる。

【００４９】（実施例２）図３に実施例２のスーパール
ミネッセントダイオード素子を示す。本実施例２のスー
パールミネッセントダイオード素子は、実施例１の素子
と同様に、光の導波方向に斜面を有する段差構造が基板
２１表面に形成されており、斜面の始まる位置で区分さ
れた一方の領域にのみ溝が形成され、もう一方の領域に
は溝が形成されていない構造を有している。図３では、
この溝の形成された領域の断面のみを示している。溝の
形成されていない領域の層の種類や積層順は溝の形成さ
れた領域のそれと同様であるので、以下、図３に示した
溝構造を有する領域のみについて説明する。

【００５０】本実施例２の素子の図３に示した構造にお
いては、（１１１）Ａの面方位を有する二つの側面のみ
からなるＶ溝が基板２１表面に形成されている。このＶ
溝の形成された基板２１の上に、ＳｉドープＧａＡｓ電
流狭窄層２２、ＳｉドープＧａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層
２３（例えばｘ＝０.５０）、ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓク
ラッド層２４（例えばｘ＝０.５０）、Ｇａ_1-xＡｌ_1-x
Ａｓ活性層２５（例えばｘ＝０.０８）、ｎ型Ｇａ_1-xＡ
ｌ_xＡｓクラッド層２６（例えばｘ＝０.５０）およびｎ
型ＧａＡｓコンタクト層２７がこの順に積層形成されて
いる。これらの層は実施例１の素子の作製の場合と同じ
要領で作製される。

【００５１】本実施例２の素子においては、Ｓｉドープ
ＧａＡｓ電流狭窄層２２、ＳｉドープＧａ_1-xＡｌ_xＡｓ
クラッド層２３における溝の斜面上の領域（図の斜線
部）のみがｐ型の導電性を示し、この領域が電流経路と
なっている。このような本実施例２の素子の構造の場
合、基板２１に形成する溝形状はＶ溝であり、このＶ溝
にならって形成される活性層２５の溝形状は、完全なＶ
溝形状ではなく、基板２１に形成されたＶ溝の最深部の
直上の部分がわずかに平坦になった溝形状となる。

【００５２】このような構造の本実施例２の素子におい
ては、この活性層２５の平坦部が発光部となり、この部
分は実施例１の素子の場合に比べて狭いので、さらに低
電流動作が実現できる。

【００５３】（実施例３）図４に実施例３のスーパール
ミネッセントダイオード素子を示す。本実施例３のスー
パールミネッセントダイオード素子は、先述の実施例
１、２の素子と同様に、光の導波方向に斜面を有する段
差構造が基板３１表面に形成されており、斜面の始まる
位置で区分された一方の領域にのみ溝が形成され、もう
一方の領域には溝が形成されていない構造を有してい
る。図４では、この溝の形成された領域の断面のみを示
している。溝の形成されていない領域の層の種類や積層
順は溝の形成された領域のそれと同様であるので、以
下、図４に示した溝構造を有する領域のみについて説明
する。

【００５４】本実施例３の素子の図４に示した領域の構
造においては、基板３１に形成される溝が二つの側面部
のみからなり、各側面部は（１１１）Ａと（４１１）Ａ
の二つの面方位を有している。この基板３１の上にＳｉ
ドープＧａＡｓ電流狭窄層３２が成長形成されている。
基板３１の溝の各側面部の（１１１）Ａ面に対応するＳ
ｉドープＧａＡｓ電流狭窄層３２の領域のみがｐ型の導
電性を示し、この部分が電流経路となっている。（４１
１）Ａ面は（１１１）Ａ面に対し表面が１本の結合手を
もつＧａの割合が２／５となるので、ｐ型に反転しにく
く、（１１１）Ａ面の成長層のみがｐ型の導電性を示す
ようになるのである。ＳｉドープＧａＡｓ電流狭窄層３
２以降の層の構成は先述の実施例１、２と同様である。

【００５５】本実施例３の素子の構造の場合、実施例
１、２（図２、３）に比べて電流経路が狭くなるので、
ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層３４中の横方向への広
がり電流を低減することができる。

【００５６】（実施例４）図５に実施例４のスーパール
ミネッセントダイオード素子を示す。本実施例４のスー
パールミネッセントダイオード素子は、ｐ型ＧａＡｓ基
板４１の（１００）表面に形成される溝が（１００）の
面方位を有する底面と両側面部とからなり、各側面部は
（１１１）Ａと（４１１）Ａの二つの面方位を有する構
造となっている。この基板４１上に成長形成される層の
構成は先の各実施例と同様であるが、本実施例４の素子
においては、基板の溝の側面部の（１１１）Ａ面に対応
するＳｉドープＧａＡｓ電流狭窄層４２とＳｉドープＧ
ａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層４３（例えばｘ＝０.５０）
の領域（図の斜線部）のみがｐ型の導電性を示す。

【００５７】また、発光部となる活性層４５の平坦部が
（１００）面上で成長形成され、この部分は結晶性に優
れた成長層となるので、実施例２、３に比べて（１０
０）面の平坦部上に成長し、（１００）面の結晶層で発
光するため結晶性が優れ、また電流経路も実施例２、３
並に狭い。

【００５８】

【発明の効果】本発明のスーパールミネッセントダイオ
ード素子は、光の導波方向に斜面を有する段差構造が基
板表面に形成されており、この斜面部に対応する領域の
活性層が屈曲しているので、活性層を導波してきた光
は、非電流注入部に広がって照射される。斜面上の活性
層は薄く積層されているので、光は導波されにくく、実
効的な反射率を十分低減でき、レーザ発振を抑制するこ
とができる。

【００５９】非電流注入部は照射光に対して光吸収がな
いので高出力のスーパールミネッセント光を得ることが
できる。

【００６０】本発明のスーパールミネッセントダイオー
ド素子の製造方法は、ＭＢＥ成長の成長速度の面方位依
存性を用い、段差を形成することで活性層が屈曲し、且
つ、薄く積層された層構造を成長でき、活性層よりも禁
制帯幅の大きいウインドウ構造を容易に作製することが
でき、従来例のようにＡｌ組成の大きいＧａ_1-xＡｌ_xＡ
ｓ層上の再成長工程の必要がなく良好な再成長界面が得
られる。非発光再結合が起こらない。非電流注入部は容
易に作製できるので、無効な発熱や端面破壊が起こらず
低電流動作で高信頼性が実現できる。歩留まりが高く、
低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る素子の作製工程の概略
を示す図である。

【図２】図１の線Ｌ−Ｌおよび線Ｍ−Ｍによる断面を示
す。Ａは線Ｌ−Ｌによる断面、Ｂは線Ｍ−Ｍによる断面
を示す。

【図３】実施例２の素子を示す図である。

【図４】実施例３の素子を示す図である。

【図５】実施例４の素子を示す図である。

【図６】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１基板２ＳｉドーブＧａＡｓ電流狭窄層３ＳｉドーブＧａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層４ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層５Ｇａ_1-xＡｌ_1-xＡｓ活性層６ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層７ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１１ｎ型電極１２ｐ型電極Ａ励起部Ｂ非電流注入部２１基板２２ＳｉドープＧａＡｓ電流狭窄層２３ＳｉドープＧａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層２４ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層２５Ｇａ_1-xＡｌ_1-xＡｓ活性層２６ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層２７ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２１１ｎ型電極２１２ｐ型電極３１基板３２ＳｉドープＧａＡｓ電流狭窄層３４ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層３５Ｇａ_1-xＡｌ_1-xＡｓ活性層３６ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層３７ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３１１ｎ型電極３１２ｐ型電極４１ｐ型ＧａＡｓ基板４２ＳｉドープＧａＡｓ電流狭窄層４３ＳｉドープＧａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層４４ｐ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層４５Ｇａ_1-xＡｌ_1-xＡｓ活性層４６ｎ型Ｇａ_1-xＡｌ_xＡｓクラッド層４７ｎ型ＧａＡｓコンタクト層４１１ｎ型電極４１２ｐ型電極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光の導波方向に斜面を有する段差構造の
半導体基板上に、少なくとも第１の半導体層を含んでな
る活性層の両面が、該第１の半導体層よりも禁制帯幅の
大きい第２の半導体層と、該第１の半導体層よりも禁制
帯幅の大きい第３の半導体層とで挟まれてなる発光用積
層部を備えたスーパールミネッセントダイオード素子に
おいて、該発光用積層部は、該半導体基板の該段差構造の斜面上
で薄く積層されており、該発光用積層部の光導波路は底面部と両側面部とからな
る溝で構成され、各側面部は一つ以上の面方位を有する
とともに、該一つ以上の面方位上の成長層がｐ型の導電
性を示すスーパールミネッセントダイオード素子。
【請求項２】前記底面部が、（１００）の面方位を有
する請求項１に記載のスーパールミネッセントダイオー
ド素子。
【請求項３】ＧａＡｓ基板の（１００）面上に、光の
導波方向に斜面を備えた段差構造を形成する工程と、該基板上に、底面部と両側面部とからなる溝を、各側面
部が一つ以上の面方位を有するように形成する工程と、該溝を有する該基板上に、該溝の該一つ以上の面方位上
の成長層がｐ型の導電性を示すようにＳｉドープＧａＡ
ｓ層あるいはＳｉドープＡｌＧａＡｓ層のいずれかを分
子線エピタキシー法によって成長させる工程と、前記第１の半導体層を含んでなる活性層の両面が、該第
１の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第２の半導体層
と、該第１の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第３の半
導体層とで挟まれてなる発光用積層部を、該半導体基板
上の該段差構造の斜面上で成長させる工程とを包含する
スーパールミネッセントダイオード素子の製造方法。
【請求項４】前記溝の底面部が（１００）の面方位を
有するように形成する請求項３に記載のスーパールミネ
ッセントダイオード素子の製造方法。