JPH03109790A - 光半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ 本発明は、半導体レーデ、発光ダイオードなどの光半導体装置に関する。 【従来の技術】

従来、第４図を伴って次に）ボベるファブリベロー型半
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型を右し且つ例えばＱａＡＳでなる
半導体基板４２上に、ｎ型を有し且つ例えノばＧａＡｌ
Ａｓ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、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４６と、ｎ型を有し且つＧａＡＳでなるキ
ｔ／ツブ層としての半導体層４７とがそれらの順に積層
されている半導体積層体４３が形成されでいる半導体ウ
ェファ４１を有し、そして、その半導体ウェファ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１ツヂングによって、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、メリ状に形成されている
。 また、７９部５１を形成した半導体ウェファ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。 ざらに、絶摩家層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ＪＩＩｉ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、半導体ウェファ４１は、メサ部５１の延長方向と
直交して相対向しでいるファブリペロ−の反射端面（図
示ゼず）を有している。 以上が、従来提案されているフ７ブリペ１」−型半導体
レーザを構成している光半尋体装置の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
提案されでいる。 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、ｎ型を有するクラッド層としての半
導体層６Ｇ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クエン？６１を有し、そ
して、その半導体ウェファ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ツチングによっ
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、メリ状に形成されでいる。 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、マストランスート領域７２及び７３ににっ
て買換されている。なお、それらマストランスポート領
域７２及び７３は、半導体ウェファ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ぐ
いる発光層としての半導体層６５に対するエツチングを
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ｉ［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
ＩＦ’ｌ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・クエン７７
１の上面上に、メサ部７１の側面を合めて、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上に延長し且つぞの絶縁層７４の窓
７５を通じてクラッド層どしての半導体層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Ａ−ミックに連結して
形成されている。 なお、半導体ウェファ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−の反射端面（図
示じず）を有している。 以上が、従来提案されでいるファブリペロ−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−型半尋体レーリ“を
構成している光半導体装置によれば、電極層５４及び５
５間に、電極層５４側を正とり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においで発光が得られ、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Ｃメサ部５
１の延長方向に伝播し、そして、ファブリペロ−の反射
端面で反射することを繰返し、よって、ノアブリベロー
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−型半導体レー１１としての機能が１
ｑられる。 また、第５図に示ず従来のファブリペローを半導体レー
ゾを構成している光半導体装置によれば、第４図に示寸
従来のフッ１１リペｌコ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、ぞの半導ｉ４層６５において発光がｉｑられ、そ
しＣ１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Ｃ閉じ込められてメサ部７１の延長方向
に伝播し、ぞして、ファブリペロ−の反！ＪＪ端面ぐ反
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−型半導体レーザど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Ｃ、マストランスポー］・領域７２
及び７３によって埋込まれているのぐ、半導体層６５に
おいて発光して１９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−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ｎ１込め
られているので、外部に放ＯＡされるシー１１光を、第
４図で上述した従来のファブリペ１」−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１
ｑ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−型半導体
レープ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°心
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以下の幅狭にしでも、
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Ｃ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ぐ
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′ａな単峰性パターンで外部に１５［射される。 また、第５図で上述した従来のファブリペロ−型半導体
レープ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）７ブリペロ一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
ド層としての半裁体層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！ｆＡ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、連結することがひきるとともに、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。

【発明が解決しようとする２課題】 しかしながら、第４図で上述した従来のファブリベロー
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Ａ・ツブ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（Ａ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、発光層としての半尋体層４
５において発光して得られる光が、電極層５４無視でき
ない足で吸収され、従つＣ１電極層４５による光１ｆ４
失が大きく生ずるので、半導体層４５においてｌｅられ
る光を、高い効率で・得ることができず、よって、シー
１１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７アブリペロ一型半導体
レーナ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−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７Ｇが
、メサ部７１にお１プる発光層としての半導体層６５と
、その両側面からマス１〜ランスボー１へ領域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、発光層とじての半導体層６５において発光して
Ｉｎられる光が、電極層７６によって無視できない迅で
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Ｊ３いて背られる光を、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Ｃ得ることができくＥい、という欠点を
右していた。 よって、本発明は、上述した欠点のない、新規へ光半導
体装置を提案せんとするしのである。

【課題を解決するだめの手段】

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
半導体ウェファをイーし、イし−Ｃ１■その半導体ウェ
ファに、上記半ｉｉす体積病体側から、ストライブ状に
延良し口つ上記発光層としての半導体層の深さ位置を超
えた深さを有ケる溝が、その！Ｍ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のメサ部またはその上側層を除去し
ている第３のメサ部どの間にに配溝を橋架して紙長して
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または第３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右する。 ［作用・効果］ 本発明による光半導体装置によれば、第１のメリ゛部の
崖導体積層体の最上層に電気的に連結されているが第２
または第３のメサ部に電気的に連結していない電極層を
有するのＣ１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℃−の半導体層にＪ
３いて発光が１９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１９られるが、この場合、
電極層が第２または第３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または第３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くいる電極層に、電源を、容易
に連結Ｊることができるとともに、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＋Ｊ部の発光層としでの半導体Ｉ
ＺＩ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中経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または第３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ｂ　ｉｉ１′
１の全幅または一部幅を介して対向しているので、第１
のメサ部の発光層ど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（こ生しない
ので、第１のメサ部の発光層としての半導体層において
１ｑられる光を、高い効率ぐ得ることができる。 ［実施例１］ 次に、第１図を伴って、ファブリペロ−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−型半導体し−リ“に適用さ
れた本発明による光半導体装置は、次に述べる構成を右
する。 すなわち、例えばｎ型を右し且つ例えばｌｎＰ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Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ
　Ａ　Ｓ　Ｐ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Ｉｎｐ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′Ｃ″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ェ
ファ１を有する。 そして、イの半導体ウェファ１に、半導体積層体３側か
ら、ストライプ状に延長し■つ発光層としての半導体ｆ
：４５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■つ１１Ｓ１２を隔ててメυ部２
０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ける窓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２
０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の旧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どメサ部２１との間に満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
導体層であるキシツブ層としての半導体層７と絶縁層３
１の′１５３２を通じてオーミックに電気的に連結して
いるが、メサδ１１２１と絶縁ＶＪ３１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、Ａミックに連結して形成
されている。 なお、半導体ウェファ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−の反射端面（図示せず）を右している。 以上が、ファブリペロ−型半導体レーγ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。 このような構成を右す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−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（８成を右し、そして、電
極層３５が、メサ部２０のキｔ７ツ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２
２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ＩＩｌ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；ホした従来の７アブリペロ一型半導体レ
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
リ八日−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・〕に２μｍ以下の幅狭に形成Ｊることがで
さることがら、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リ゛光が、
光ファイバーとの結合にどっ（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図に示づ）７ブリペ１］−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１１１１１面ど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−Ｃいるので、メυ部２０の発光層としての半導体層
５において発光してＩＨノられる光が、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、３４１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ｌ］−型半導体し−リ“を
構成している光半導体装置の場合に比し、高い効率でｊ
９ることかＣ゛さ、よって、レーザ光を、第４図で前ｊ
ホした従来の７７ブリペロ一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。 ［実施例２］ 次に、第２図を伴って、ファブリペロ−型半導体レー１
１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−ｒ：ｆ号
をｆ−Ｊシ詳細説明を省略リ−る。 第２図に示すファプリへ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２ｏ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］・ランスポー１・領域７２及び
７３に準じた、マストランスボー１〜領域３７及び３８
によって置換されていることを除いく、第１図Ｃ上述し
たファブリペロ−型半導体レーデ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右する。 以上が、ファブリペロ−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ベ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Ｊ：る光半導体装置と
同様の構成を右し、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１
−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ぐ、メサ部２０の発光層としての半
導体層５ｃ発光して（ワられる光を、第５図で前述した
ノア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、効果的に開じ込めることがで
きるので、ファブリペロ−の反ＱＪ　ｌｉ面から外部に
ｌｌｌｉ則されるレーデ光を、第５図で前ｊホした従来
のファブリペロ−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（ｑることができるとと
もに、第１図ひ前述した〕７ブリペロ一型半導体レーザ
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以下の幅狭にし一ζ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τ青られる光が、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ぐ外部
に放射され、それでいて、電極層３５によつでメサ部２
０の発光層としての半導体層において発光して１９られ
る光が実質的に吸収されないのＣル−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。

【実施例３】 次に、第３図を伴ってファブリペロ−型半導体レーｔア
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
詳細説明を省略する。 第３図に示すファブリペロ−型半導体レーデに適用され
た本発明による光半導体装置は、電極層３５によって橋
架されでいる溝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＋ＷＬ　３ｆｉしたファブリペロ−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
同様の構成を右する。 以上が、フッ２ブリペロ一型半導体レー！ｆ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。 このような構成を右覆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゛Ｑ前述したファ
ブリペロ−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ぐ、詳細説明は省略
するが、第１図で前述したファブリペロ−型半導体レー
ザ。 に適用された本発明による先手ｉ？、１体装置の場合と
同様の優れた作用効宋が得られる。 しかしながら、第３図に示すファブリペロ−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、満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−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、誘雷物
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Ｍｉ　シたファブリペロ−型
半導体レーデに適用された本発明にＪ：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、［述においては、）７ブリペロ一型半導体レーデ
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右するファ
ブリペロ−型半導体レーザに適用された光半導体装置に
おいで、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
のメ号部上に電１ニ層３５を、絶縁層３１を介して延長
ざゼ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しでき、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ケることもできる。 また、上述においては、ファブリペロ−型半導体レーザ
に適用した場合について述べたが、ノアプリペロー型半
導体し−リ゛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との秤々の半導体
レーザにも適用することもでき、ざらには、発光ダイオ
ードにも適用することかでき、その池、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。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、ファブリペロ−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ず路線的斜視図であ
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
ブリベロー型半導体し−１アを示す路線的斜視図である
。 １・・・・・・・・・・・・・・・半導体−クエファ２
・・・・・・・・・・・・・・・半導体基板３・・・・
・・・・・・・・・・・半導体ｆｒｉ層体４〜７・・・
・・・・・・半導体層 １１．１２・・・・・・溝 ２０１２１．２２ ・・・・・・・・・・・・・・・メサ部３１・・・・・
・・・・・・・・・・絶縁層３２・・・・・・・・・・
・・・・・窓３５．３６・・・・・・電極層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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ェファを有し、 上記半導体ウェファに、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のメサ部また はその上側層を除去している第３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ま
   たは第３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。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光半導体装置において
   、 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。 ３、特許請求の範囲第１項記載の光半導体装置において
   、 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
   によつて充填され、 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。