JPS60154689A - 発光素子およびこれを用いた光通信装置 - Google Patents
発光素子およびこれを用いた光通信装置Info
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- JPS60154689A JPS60154689A JP59010008A JP1000884A JPS60154689A JP S60154689 A JPS60154689 A JP S60154689A JP 59010008 A JP59010008 A JP 59010008A JP 1000884 A JP1000884 A JP 1000884A JP S60154689 A JPS60154689 A JP S60154689A
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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
〔技術分野〕
不発明は発光素子およびこれを用いた光通信装置に関す
る。 〔背景技術〕 オーディオディスク、ビデオディスク、光;、11>
4g等における発光源として半導体レーザが使用されて
いる。 半導体レーザ電子(レーザチ、、ブ)の一つのqu造と
して、埋込みへテロ構造[BH; buried−he
tcr。 5tructure ] のレーザチ1..プが開発さ
ね、ている。 たと、えば、電子材料、1979年4月号、26〜28
貝には龜ん一〇a7VAs系のBH半導体レーザが、電
子材料、1979年12月号、58〜61頁および同誌
1983年打号9z 頁にけInP −1nGaAsP
系のB■)半導体レーザが記載されている。BHレーザ
チップの構造1d GaAs −GaAJ2As系によ
り”’C形成す+t 7;)可視光帯半導体レーザおよ
び1nP −1nGaAsP系によって形成される長波
長帯半導体レーザとも略同−47tt造となっている。 ところで、このB)1半尊困レーザば、たとえば長波長
帯半導体レーザπついて説明すると、レーザチップは第
1図に示すような構造となり、製造にあってはn形のI
nPの基板lを用いて形成される。すなわち、基板Jの
主面となる(10(J)結晶面上に液相エピタキシャル
法によって、II形11]Pからなろバッフ丁fず号2
、 InGaAsPからなる活性層3 、 I)形1
nPからなるクラッド層4.p形InGaAsP から
なるキャップ層5.が1μIl1前後の厚さで順次ノヒ
成される。その後、この多層成長層は常用のホトリソグ
ラフィによって5〜6μmの小のストライプ状に残るよ
う匠ブロムメタノール等のエツチング液によって除去さ
れる。ストライプ部分は結晶の<11o>軸方向に沿っ
て延在するように設けられる結果、活性層3.クラッド
層4.キャップ層5に亘る部分は断面形状が逆三角形と
なり、いわゆる逆メサ構造となる。また、この逆メサ構
造を形作る側面(説明の便宜上この面を逆メザ面と称1
′つ)は(111)結晶面となり、In原子が現われる
而となる。捷だ、活性層の@は結晶表面から活性層まで
の深さと、エツチング時にキヤ・ブ1※上に設けた絶縁
膜からなるマスクの幅のみによって決まり、工、・ヂン
ダ条件には左右さ幻ないため、再現性よく活性層部を制
御できる。なお、前記ストライプ部分の逆メサCM造の
下部は緩かな曲線を描く順メサ構造となるため、逆メサ
構造と順メサ構造(説明の便宜上全体をメサ状ダブルへ
テロ構造部(メサ部)6)との境が最も幅が狭いくぴれ
たネ、・り7となる。そして、活性層3はこのイ、リフ
部分の子方に形成さハている(′亀子材料、1979年
12月号58〜61j¥πおげろ、第1図および写真1
および同誌1983年4月号92頁図(7)参照)。 捷た、メサ上4ノチング後にはエツチングされて窪んだ
領域にはp形のInPからなるブロッキング層82口形
1nPからなる埋込層99口形1 nGaAsPからな
るギy =jブ層10が積層されてαみは埋め込まれる
。ブだ、メサ部6はクラ・ド層4の途中に迄達するよう
にZnが拡散され、p+のオーミックコンタクト層11
が設けられる。さらに、メサ部上および基板lの裏面に
はそれぞれ電極12゜13が設げられる。そして、基板
1は所定通りに分割されて数100μmのレーザテ・ツ
ブ14となる。なお1図中15は絶縁膜である。 一方半導体レーザ素子を光フアイバ通信の光源としてみ
た場合、前記文献にも記載されているように、動特性の
不安定な現象としての電流−光出力特性にも・げるキン
クの発生は、パルス応等波形において異常に大きな緩和
振動や雑音の発生に繋ったり、あるいは近視野像の移動
や遠視野像の偏向による光ファイバとの結合効率の低減
に繋ったりすることから、キンクの発生は防止しなけれ
ばなちない。 他方、半導体レーザの閾値電流(Ith)は活性層の幅
と厚さのみに依存することから、本出願人はメサ状ダブ
ルへテロ接合部における活性層の高さ位置は活性層の幅
を決定するための単なるパラメータと考えていた。 そこで1本出願人は活性層の位置をネック部分の上方に
位置するようKしてBHレーザチップを製造している。 しかし、このBHレーザチヅブは活性層位置1幅、ネ・
ツク幅等の111す御が離しく、所定値から外れ、キン
クを発生するものが多々生産され歩留が低くなるという
問題が生じるということが本出願人によってあきらかと
さ第1た。 このため1本出願人は活性層幅を所望幅域(たとえば1
.1〜1.9μmの幅)K高歩留に生産できるよう圧、
ネ・り幅を0.9〜1.5μrnにし、力・つ0.15
μmの厚さを有する活性層の中心における位置を、ネ、
・りよりもクラ、・ド層側KO,5μIn寄った位置か
らネックよりもバ・ソファ1腎側[(1,2μm寄った
位置に亘る範囲内に位置させる技術を開発した。 しかし、このような構造のV−ザチ、、ブは閾電流値(
Ith)が大幅に大きくなるものが多発した。 そこで、この不良解析を行なったところ、つぎのよ5な
事実が本発明者によってあきらかとされた。 すなわち、本発明者等は活性層位置は活性層幅を決める
パラメータにすぎないものと考えていた。 このため、メサ部の側面の傾斜が急である逆メサ部にお
ける厚さく高さ)変位に対する横方向の変位は順メサ部
よりは小さいため、活性層幅を高精度に制御するには、
活性層はネックよりもいくぶんクラ1.ド層側に片寄る
ように設計することが望しいと考え、活性層位置はクラ
、・ド層側(プラス側と称ス。)に0.5μm、バッフ
下層側(マイナス側と称す。)に0.2μmという範囲
に位置させることを製造規格としていた。 しかし、実際には第2図のグラフで示すように、活性層
がプラス側になると急激1CIthが増大することがわ
かった。同グラフは縦軸に室温における閾電流(Ith
)C単位mA)を、横軸にネ、Vりに対する活性層位置
(活性層の中心部における位置)〔単位μm〕をとった
ものである。破線は活性層位置がその幅を決めるパラメ
ータにスキない場合の理論値による直線であるが、同グ
ラフに示すように、実際にはネックからマイナス側に進
むにつれて閾電流値は低くなり、−0,3μmの位置で
Ithは最小の約24mAを示し、その後は徐々KIt
hけ高くなる。そして、活性層位置が−0,6〜−〇、
7π至る位WtKbける’thがネ、・・り位置におけ
ろ’thと略同じ程度となり、そのIHl(d 32〜
33+11Aとなる。甘だ、活性層位置がプラスになる
と、急激に1thは増大し、使用に耐えなくなることが
わがる。 この理論と実測との相異は第3図に示すよ5VC1活性
層の位置がネックに対してプラス側にある場合は、レー
ザダイオード16Vc並列にリークパス17が存在する
と推定される。そこで、本発明者ンま活性層位置とI−
V特性の関係を!I、!il査した結果、第4図に示す
ように、I−V特性がリーキーになっており、上記推定
を裏付けている。 ところで、活性層位置の正負の違いは、活性IIイの両
側が逆メサ部のエツチングによって形成された逆メサ部
あるいは1順メサ部のエツチングによって形成された順
メザ面に現われるが否7J1の違いである。−万、ネ1
.りに近接した順メザ面部分は燐(PJの原子が現われ
る(111)面であり、逆メサ部はIn原子が現われる
(i i i )面である。したがって、燐TPJの原
子が現われる(1!1)面にあっては、界面の接合が良
好で、Inの原子が現われる(111)面にあっては界
面の接合が不完全であり、リークバスが発生すると考え
られる。 そこで、本発明者は活性層位置なネ、7りの下(マイナ
ス側)K位置させることによって、閾itt流値の低減
が達成できることに気がつき本発明を成した。 〔発明の目的〕 本発明の目的は閾電流値が低い発光素子を提供すること
にある。 本発明の他の目的は発光素子の與造歩留が高くなる発光
素子を提供することにある。 本発明の他の目的は駆動′電流が低くヵ・っ安定した発
光素子を内蔵することにより、安定した信頼度の高い光
通信が可能となる光通信装置を提供することにある。 本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面力)らあきらかになるで
あろう。 〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。 すなわち、本発明の発光素子は、レーザ光を端面から発
光する活性層の側面が界面状態が不安定となる逆メサ部
に現われないようにメサ状ダブルへテロ構造部のネック
の下に設けていることから、洩れ電流の低減を図ること
ができ、閾電流値の低下を達成できる。この結果、駆動
電流も小さくなり、素子の発熱も少なくなって、安定し
たレーザ発光が行なえるようになる。したがって、電流
−光出力特性におけるキンク(突起)の発生が防止でき
ることから、光通信装置にこのレーザチ、7ブを組み込
めば、雑音の発生防止、光ファイバとの光結合の安定化
ができ、信頼度の高い光通信が達成できる。 〔実施例〕 第5図〜第1O図は本発明の一実施例によるBHレーザ
チ・ツブの製造における各製造工程でのワーク等の断面
図である。また、第11図は同し−ザチ・ツブを箱型の
パリケージに組み込んだ例であり、光通信用発信装肘(
発光電子装置)の断面図である。 最初fレーザチップブの構造をその製造段階を追うこと
によ−〕て説明する。 この実施例のレーザチップを製造するには、最初に第5
図に示されるようなウェハ(半導体薄板)18が用意さ
れる。ウェハ18は厚さ200μIl1前後の不純物n
度が5XIQ18atσns・σI〕のn形のInP
からなる基板1と、この基板lの主面となる(100)
結晶面上にエピタキシャル成長された多層成長層とから
なっている。すなわち、多層成長層は下層力・ら上層に
向って、ロー形のInPからなるバ、ッフ丁層2 、
InGaAsPからなる活性層3、p形のInp71I
sらなるクラッド層4.p形のInGaAsPからなる
キャップ層5とからなっている。 前記活性層3は上下面にヘテロ接合を有しダブルへテロ
接合を構成するとともに、活性層3は0.15μmの厚
さとなり、他の層は1μm以下から2firn程度に及
ぶ麿さとなっている。 つぎに、第6図に示すように、このウェハ■8の主面に
は平行&C幅が5〜6μm程度の帯状のSin、膜等か
らなるマスク19が複数J[り成される。 そ
る。 〔背景技術〕 オーディオディスク、ビデオディスク、光;、11>
4g等における発光源として半導体レーザが使用されて
いる。 半導体レーザ電子(レーザチ、、ブ)の一つのqu造と
して、埋込みへテロ構造[BH; buried−he
tcr。 5tructure ] のレーザチ1..プが開発さ
ね、ている。 たと、えば、電子材料、1979年4月号、26〜28
貝には龜ん一〇a7VAs系のBH半導体レーザが、電
子材料、1979年12月号、58〜61頁および同誌
1983年打号9z 頁にけInP −1nGaAsP
系のB■)半導体レーザが記載されている。BHレーザ
チップの構造1d GaAs −GaAJ2As系によ
り”’C形成す+t 7;)可視光帯半導体レーザおよ
び1nP −1nGaAsP系によって形成される長波
長帯半導体レーザとも略同−47tt造となっている。 ところで、このB)1半尊困レーザば、たとえば長波長
帯半導体レーザπついて説明すると、レーザチップは第
1図に示すような構造となり、製造にあってはn形のI
nPの基板lを用いて形成される。すなわち、基板Jの
主面となる(10(J)結晶面上に液相エピタキシャル
法によって、II形11]Pからなろバッフ丁fず号2
、 InGaAsPからなる活性層3 、 I)形1
nPからなるクラッド層4.p形InGaAsP から
なるキャップ層5.が1μIl1前後の厚さで順次ノヒ
成される。その後、この多層成長層は常用のホトリソグ
ラフィによって5〜6μmの小のストライプ状に残るよ
う匠ブロムメタノール等のエツチング液によって除去さ
れる。ストライプ部分は結晶の<11o>軸方向に沿っ
て延在するように設けられる結果、活性層3.クラッド
層4.キャップ層5に亘る部分は断面形状が逆三角形と
なり、いわゆる逆メサ構造となる。また、この逆メサ構
造を形作る側面(説明の便宜上この面を逆メザ面と称1
′つ)は(111)結晶面となり、In原子が現われる
而となる。捷だ、活性層の@は結晶表面から活性層まで
の深さと、エツチング時にキヤ・ブ1※上に設けた絶縁
膜からなるマスクの幅のみによって決まり、工、・ヂン
ダ条件には左右さ幻ないため、再現性よく活性層部を制
御できる。なお、前記ストライプ部分の逆メサCM造の
下部は緩かな曲線を描く順メサ構造となるため、逆メサ
構造と順メサ構造(説明の便宜上全体をメサ状ダブルへ
テロ構造部(メサ部)6)との境が最も幅が狭いくぴれ
たネ、・り7となる。そして、活性層3はこのイ、リフ
部分の子方に形成さハている(′亀子材料、1979年
12月号58〜61j¥πおげろ、第1図および写真1
および同誌1983年4月号92頁図(7)参照)。 捷た、メサ上4ノチング後にはエツチングされて窪んだ
領域にはp形のInPからなるブロッキング層82口形
1nPからなる埋込層99口形1 nGaAsPからな
るギy =jブ層10が積層されてαみは埋め込まれる
。ブだ、メサ部6はクラ・ド層4の途中に迄達するよう
にZnが拡散され、p+のオーミックコンタクト層11
が設けられる。さらに、メサ部上および基板lの裏面に
はそれぞれ電極12゜13が設げられる。そして、基板
1は所定通りに分割されて数100μmのレーザテ・ツ
ブ14となる。なお1図中15は絶縁膜である。 一方半導体レーザ素子を光フアイバ通信の光源としてみ
た場合、前記文献にも記載されているように、動特性の
不安定な現象としての電流−光出力特性にも・げるキン
クの発生は、パルス応等波形において異常に大きな緩和
振動や雑音の発生に繋ったり、あるいは近視野像の移動
や遠視野像の偏向による光ファイバとの結合効率の低減
に繋ったりすることから、キンクの発生は防止しなけれ
ばなちない。 他方、半導体レーザの閾値電流(Ith)は活性層の幅
と厚さのみに依存することから、本出願人はメサ状ダブ
ルへテロ接合部における活性層の高さ位置は活性層の幅
を決定するための単なるパラメータと考えていた。 そこで1本出願人は活性層の位置をネック部分の上方に
位置するようKしてBHレーザチップを製造している。 しかし、このBHレーザチヅブは活性層位置1幅、ネ・
ツク幅等の111す御が離しく、所定値から外れ、キン
クを発生するものが多々生産され歩留が低くなるという
問題が生じるということが本出願人によってあきらかと
さ第1た。 このため1本出願人は活性層幅を所望幅域(たとえば1
.1〜1.9μmの幅)K高歩留に生産できるよう圧、
ネ・り幅を0.9〜1.5μrnにし、力・つ0.15
μmの厚さを有する活性層の中心における位置を、ネ、
・りよりもクラ、・ド層側KO,5μIn寄った位置か
らネックよりもバ・ソファ1腎側[(1,2μm寄った
位置に亘る範囲内に位置させる技術を開発した。 しかし、このような構造のV−ザチ、、ブは閾電流値(
Ith)が大幅に大きくなるものが多発した。 そこで、この不良解析を行なったところ、つぎのよ5な
事実が本発明者によってあきらかとされた。 すなわち、本発明者等は活性層位置は活性層幅を決める
パラメータにすぎないものと考えていた。 このため、メサ部の側面の傾斜が急である逆メサ部にお
ける厚さく高さ)変位に対する横方向の変位は順メサ部
よりは小さいため、活性層幅を高精度に制御するには、
活性層はネックよりもいくぶんクラ1.ド層側に片寄る
ように設計することが望しいと考え、活性層位置はクラ
、・ド層側(プラス側と称ス。)に0.5μm、バッフ
下層側(マイナス側と称す。)に0.2μmという範囲
に位置させることを製造規格としていた。 しかし、実際には第2図のグラフで示すように、活性層
がプラス側になると急激1CIthが増大することがわ
かった。同グラフは縦軸に室温における閾電流(Ith
)C単位mA)を、横軸にネ、Vりに対する活性層位置
(活性層の中心部における位置)〔単位μm〕をとった
ものである。破線は活性層位置がその幅を決めるパラメ
ータにスキない場合の理論値による直線であるが、同グ
ラフに示すように、実際にはネックからマイナス側に進
むにつれて閾電流値は低くなり、−0,3μmの位置で
Ithは最小の約24mAを示し、その後は徐々KIt
hけ高くなる。そして、活性層位置が−0,6〜−〇、
7π至る位WtKbける’thがネ、・・り位置におけ
ろ’thと略同じ程度となり、そのIHl(d 32〜
33+11Aとなる。甘だ、活性層位置がプラスになる
と、急激に1thは増大し、使用に耐えなくなることが
わがる。 この理論と実測との相異は第3図に示すよ5VC1活性
層の位置がネックに対してプラス側にある場合は、レー
ザダイオード16Vc並列にリークパス17が存在する
と推定される。そこで、本発明者ンま活性層位置とI−
V特性の関係を!I、!il査した結果、第4図に示す
ように、I−V特性がリーキーになっており、上記推定
を裏付けている。 ところで、活性層位置の正負の違いは、活性IIイの両
側が逆メサ部のエツチングによって形成された逆メサ部
あるいは1順メサ部のエツチングによって形成された順
メザ面に現われるが否7J1の違いである。−万、ネ1
.りに近接した順メザ面部分は燐(PJの原子が現われ
る(111)面であり、逆メサ部はIn原子が現われる
(i i i )面である。したがって、燐TPJの原
子が現われる(1!1)面にあっては、界面の接合が良
好で、Inの原子が現われる(111)面にあっては界
面の接合が不完全であり、リークバスが発生すると考え
られる。 そこで、本発明者は活性層位置なネ、7りの下(マイナ
ス側)K位置させることによって、閾itt流値の低減
が達成できることに気がつき本発明を成した。 〔発明の目的〕 本発明の目的は閾電流値が低い発光素子を提供すること
にある。 本発明の他の目的は発光素子の與造歩留が高くなる発光
素子を提供することにある。 本発明の他の目的は駆動′電流が低くヵ・っ安定した発
光素子を内蔵することにより、安定した信頼度の高い光
通信が可能となる光通信装置を提供することにある。 本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面力)らあきらかになるで
あろう。 〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。 すなわち、本発明の発光素子は、レーザ光を端面から発
光する活性層の側面が界面状態が不安定となる逆メサ部
に現われないようにメサ状ダブルへテロ構造部のネック
の下に設けていることから、洩れ電流の低減を図ること
ができ、閾電流値の低下を達成できる。この結果、駆動
電流も小さくなり、素子の発熱も少なくなって、安定し
たレーザ発光が行なえるようになる。したがって、電流
−光出力特性におけるキンク(突起)の発生が防止でき
ることから、光通信装置にこのレーザチ、7ブを組み込
めば、雑音の発生防止、光ファイバとの光結合の安定化
ができ、信頼度の高い光通信が達成できる。 〔実施例〕 第5図〜第1O図は本発明の一実施例によるBHレーザ
チ・ツブの製造における各製造工程でのワーク等の断面
図である。また、第11図は同し−ザチ・ツブを箱型の
パリケージに組み込んだ例であり、光通信用発信装肘(
発光電子装置)の断面図である。 最初fレーザチップブの構造をその製造段階を追うこと
によ−〕て説明する。 この実施例のレーザチップを製造するには、最初に第5
図に示されるようなウェハ(半導体薄板)18が用意さ
れる。ウェハ18は厚さ200μIl1前後の不純物n
度が5XIQ18atσns・σI〕のn形のInP
からなる基板1と、この基板lの主面となる(100)
結晶面上にエピタキシャル成長された多層成長層とから
なっている。すなわち、多層成長層は下層力・ら上層に
向って、ロー形のInPからなるバ、ッフ丁層2 、
InGaAsPからなる活性層3、p形のInp71I
sらなるクラッド層4.p形のInGaAsPからなる
キャップ層5とからなっている。 前記活性層3は上下面にヘテロ接合を有しダブルへテロ
接合を構成するとともに、活性層3は0.15μmの厚
さとなり、他の層は1μm以下から2firn程度に及
ぶ麿さとなっている。 つぎに、第6図に示すように、このウェハ■8の主面に
は平行&C幅が5〜6μm程度の帯状のSin、膜等か
らなるマスク19が複数J[り成される。 そ
【−て、マスク19から露出する半2:l、”、体層
はプロメタノール等の工、X+チンダ液によって工、ノ
チンダされる。エツチングは特に限定はされないが基板
10表層部に迄達する。このエツチングはバ、・ノフ了
層2の途中深さで終了するようKl−てもよい。 前記マスク]9は結晶の(110>軸方向に沿って設け
られていることから、マスク19の下部に残留するメサ
状ダブルへテロ構造部(メサ部)6のキャリプ層5.ク
ラッド層4に亘る部分は断面形状が逆三月形となり、逆
メサ部となる。また、バリフ了層2および基板lの上層
部分は上部から下部に放物線を描くような順メザ樽造と
なる。また、逆メサ部の逆メサ面は1n原子が露出する
(111)結晶面となり、順メサ部の」二端部分のメサ
面はP(燐)の原子が露出する(111)面となる。そ
して、逆メサ部と順メサ部との境にはメサ状ダブルへテ
ロ構造部6で最も細くくびれたネック7を生じる。そし
て、この実施例ではネック幅はたとえば0.9〜1.5
μmとなるように形成される。すなわち、逆メサ面は結
晶の(111)面となることから、各層の寸法およびマ
スク幅をあらかじめ設定することによって再現性よく形
成できる。また、0,15μmの厚さを有する活性層3
はクラッド層4に対する面(」二面)がネック7の高さ
よりも低く(マイナス)となっている。すなわち、活性
層3の位置は第2図のグラフからして、たとえば、零か
ら−0,6μmの位置(活性層の中心高さにおける位置
)となるようにする。この結果、この方法によって製造
されるレーザチップは、閾電流値(Ith)が24=3
0mA程度の低い値となる。この結果、活性層3の幅は
最大でも2μm以下となる。 つぎに、ウェハ18の主面はマスク19を除去された後
、第7図に示すよ5[1工、ノチングによって窪んだ領
域にp形のInP からなるプロリキング層3.n形の
InPからなる埋込層9.n形のInGaAsP から
なるキャップ層IOが順次液相エピタキシャル法によっ
て埋め込1れる。 つぎπ、第8図に示すよ5に、ウェハ18の=JE面は
メサ部6の上面が露主するようにマスク20が形成され
た後、Znが拡散される。マスク20ばCVD−PSG
膜等の絶縁膜あるいは絶縁膜および絶縁膜をバターニン
グする際使用されたホトレジスト膜の2層構菫等でもよ
し・。このZn拡散によって、メサ部6にはクラッド層
4の途中深さに迄達するp+形のオーミ、・クコンタク
ト層11が形成される。 つぎに、第9図に示すように、マスク20が除去され、
ウェハ18の主面側には下層がCr、上層がAuからな
る電極12が形成される。また、ウェハ18は下面の基
板部分がエツチングされる。 そして、基板1の厚さが100μm程度となったウェハ
18の裏面にはAuQeNi 、 Pd 、 Auと順
次蒸着が行なわれ、もう一つの電極13が形成される。 つぎに、ウェハ18Fi所望状態に分断され、第1O図
に示さり、るようなりHレーザチップ14が多数興造さ
れる。 こσ)ようなレーザチップ14は発光波長が1.3/1
m帯であること1ハへ、第1.1図で示すように、光通
信用の発信装置21π光源として組み込捷れる。すなわ
ち1発信装置は金属製のステム22の窪み底中火の台座
部23にレーザチ、ノブ14をサブマウント24を介し
て固定した構造となっている。jだ、ステム22の周壁
にはファイバーガイド25が11通され鑞材26によっ
て気密的にステム22に固定さJl、’−Cいろ。この
フYイバーガイド25πはファイバケーブル27が挿入
されている。 捷だ、フrイバケーブル27の内端753分はジャケッ
トを剥がさハてコアとクラ・ドカ・F】なる光ファイバ
28となり、レーザチップブ14に対面)−、レーザ光
を光フアイバ28内に取り込むようになっている。′ま
た、光ファイバ28の先端部分は固定材29VCよって
レーザチ・114に対する位置が変動しないようVCな
っている。また、光ファイバ28とファイバーガイド2
5とは鑞材3oで気密封止さ第1、光ファイバを伝わっ
て水分がステム22内π入らないように配慮されている
。 −力、ステム22の他側IIFはモニタファイバケーブ
ル31が貫通固定され、内端の光ファイ・く32をレー
ザチップブ14の他のレーザ光出射面に対峙すせている
。このモニタファイバ・ケーブル31およびモニタ光フ
ァイバ32は鑞材33゜34によってステム22内を気
密に維持するようになっている。寸だ、ステム22の渾
み部分は金属製のキヤ、ツブ35によって気密封止され
ている。 このような発信装置21は図示しないリード間に所定の
成用が印加されることKより、レーザチ、・ブ14から
レーザ光を発光する。レーザ光は光ファイバ28を媒体
として所望箇所に伝送される。 また、レーザ光の光出力は常時モニタ光ファイバ32に
よってモニタされ、光出力が一定と7よるように制御さ
れる。 〔効 果〕 (1) 本発明のBHレーザチ・・ブは活性層の位置が
メサ状ダブルへテロ措造部のネ、ツク位置よりもマイナ
スの位置にあり、活性層の側面が界面が不完全であると
考えられるInが現われる。(111)面に対面しない
ため、また、活性層の幅が2μm以下と狭く形成されて
いることかIl:)、閾電流値(’tb)は24〜30
mAと低くなり、横モード発振が安定し、電流−光出力
特性におけるキンクの発生が防止できるとともに近視野
像の移動、遠視野像の偏光が防止できる。 (21本発明のレーザチップは活性層位置がネックの下
に設けられていることがら、その識別が容易であるため
、チ、・ブ選別、中間検査の際の目安となり、作業性が
向上する。 (3) 本発明のL/−ザチ、ツブは■thが小さいこ
とから駆動磁流が低くなり、チ・・ブの発熱量も低く抑
えられるため、温度特性が向上し、光出力の向上。 スクリーニング歩留の向上が達成できる。 (4) 上記(31より、温度特性が向上するため、素
子の長寿命化が図れる。 (5)上記(1)〜(4)力・ら特性の優れたレーザチ
ップのコスト低減が図れる。 (6) 本発明の「/−ザチップを組み込んだ光通信装
置は閾′亀流値が低く、駆動′電流が小さいことがら、
キックの発生、近視野像の移動、遠視野像の偏光も防止
できるため、最小の使用電力で雑音発生や光ファイバと
の光結合効率の低下をも防止できるため、信頼度が高く
安定した光通信ができることになる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。 〔利用分野〕 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である長波長帯半導体レー
ザ技術に適用した場合について説明しまたが、それに限
定されるものではなく、たとえば、GaAs −GaA
l!、As系による可視光B Hv−ザ、光IC等の発
光電子装置にも適用できる。
はプロメタノール等の工、X+チンダ液によって工、ノ
チンダされる。エツチングは特に限定はされないが基板
10表層部に迄達する。このエツチングはバ、・ノフ了
層2の途中深さで終了するようKl−てもよい。 前記マスク]9は結晶の(110>軸方向に沿って設け
られていることから、マスク19の下部に残留するメサ
状ダブルへテロ構造部(メサ部)6のキャリプ層5.ク
ラッド層4に亘る部分は断面形状が逆三月形となり、逆
メサ部となる。また、バリフ了層2および基板lの上層
部分は上部から下部に放物線を描くような順メザ樽造と
なる。また、逆メサ部の逆メサ面は1n原子が露出する
(111)結晶面となり、順メサ部の」二端部分のメサ
面はP(燐)の原子が露出する(111)面となる。そ
して、逆メサ部と順メサ部との境にはメサ状ダブルへテ
ロ構造部6で最も細くくびれたネック7を生じる。そし
て、この実施例ではネック幅はたとえば0.9〜1.5
μmとなるように形成される。すなわち、逆メサ面は結
晶の(111)面となることから、各層の寸法およびマ
スク幅をあらかじめ設定することによって再現性よく形
成できる。また、0,15μmの厚さを有する活性層3
はクラッド層4に対する面(」二面)がネック7の高さ
よりも低く(マイナス)となっている。すなわち、活性
層3の位置は第2図のグラフからして、たとえば、零か
ら−0,6μmの位置(活性層の中心高さにおける位置
)となるようにする。この結果、この方法によって製造
されるレーザチップは、閾電流値(Ith)が24=3
0mA程度の低い値となる。この結果、活性層3の幅は
最大でも2μm以下となる。 つぎに、ウェハ18の主面はマスク19を除去された後
、第7図に示すよ5[1工、ノチングによって窪んだ領
域にp形のInP からなるプロリキング層3.n形の
InPからなる埋込層9.n形のInGaAsP から
なるキャップ層IOが順次液相エピタキシャル法によっ
て埋め込1れる。 つぎπ、第8図に示すよ5に、ウェハ18の=JE面は
メサ部6の上面が露主するようにマスク20が形成され
た後、Znが拡散される。マスク20ばCVD−PSG
膜等の絶縁膜あるいは絶縁膜および絶縁膜をバターニン
グする際使用されたホトレジスト膜の2層構菫等でもよ
し・。このZn拡散によって、メサ部6にはクラッド層
4の途中深さに迄達するp+形のオーミ、・クコンタク
ト層11が形成される。 つぎに、第9図に示すように、マスク20が除去され、
ウェハ18の主面側には下層がCr、上層がAuからな
る電極12が形成される。また、ウェハ18は下面の基
板部分がエツチングされる。 そして、基板1の厚さが100μm程度となったウェハ
18の裏面にはAuQeNi 、 Pd 、 Auと順
次蒸着が行なわれ、もう一つの電極13が形成される。 つぎに、ウェハ18Fi所望状態に分断され、第1O図
に示さり、るようなりHレーザチップ14が多数興造さ
れる。 こσ)ようなレーザチップ14は発光波長が1.3/1
m帯であること1ハへ、第1.1図で示すように、光通
信用の発信装置21π光源として組み込捷れる。すなわ
ち1発信装置は金属製のステム22の窪み底中火の台座
部23にレーザチ、ノブ14をサブマウント24を介し
て固定した構造となっている。jだ、ステム22の周壁
にはファイバーガイド25が11通され鑞材26によっ
て気密的にステム22に固定さJl、’−Cいろ。この
フYイバーガイド25πはファイバケーブル27が挿入
されている。 捷だ、フrイバケーブル27の内端753分はジャケッ
トを剥がさハてコアとクラ・ドカ・F】なる光ファイバ
28となり、レーザチップブ14に対面)−、レーザ光
を光フアイバ28内に取り込むようになっている。′ま
た、光ファイバ28の先端部分は固定材29VCよって
レーザチ・114に対する位置が変動しないようVCな
っている。また、光ファイバ28とファイバーガイド2
5とは鑞材3oで気密封止さ第1、光ファイバを伝わっ
て水分がステム22内π入らないように配慮されている
。 −力、ステム22の他側IIFはモニタファイバケーブ
ル31が貫通固定され、内端の光ファイ・く32をレー
ザチップブ14の他のレーザ光出射面に対峙すせている
。このモニタファイバ・ケーブル31およびモニタ光フ
ァイバ32は鑞材33゜34によってステム22内を気
密に維持するようになっている。寸だ、ステム22の渾
み部分は金属製のキヤ、ツブ35によって気密封止され
ている。 このような発信装置21は図示しないリード間に所定の
成用が印加されることKより、レーザチ、・ブ14から
レーザ光を発光する。レーザ光は光ファイバ28を媒体
として所望箇所に伝送される。 また、レーザ光の光出力は常時モニタ光ファイバ32に
よってモニタされ、光出力が一定と7よるように制御さ
れる。 〔効 果〕 (1) 本発明のBHレーザチ・・ブは活性層の位置が
メサ状ダブルへテロ措造部のネ、ツク位置よりもマイナ
スの位置にあり、活性層の側面が界面が不完全であると
考えられるInが現われる。(111)面に対面しない
ため、また、活性層の幅が2μm以下と狭く形成されて
いることかIl:)、閾電流値(’tb)は24〜30
mAと低くなり、横モード発振が安定し、電流−光出力
特性におけるキンクの発生が防止できるとともに近視野
像の移動、遠視野像の偏光が防止できる。 (21本発明のレーザチップは活性層位置がネックの下
に設けられていることがら、その識別が容易であるため
、チ、・ブ選別、中間検査の際の目安となり、作業性が
向上する。 (3) 本発明のL/−ザチ、ツブは■thが小さいこ
とから駆動磁流が低くなり、チ・・ブの発熱量も低く抑
えられるため、温度特性が向上し、光出力の向上。 スクリーニング歩留の向上が達成できる。 (4) 上記(31より、温度特性が向上するため、素
子の長寿命化が図れる。 (5)上記(1)〜(4)力・ら特性の優れたレーザチ
ップのコスト低減が図れる。 (6) 本発明の「/−ザチップを組み込んだ光通信装
置は閾′亀流値が低く、駆動′電流が小さいことがら、
キックの発生、近視野像の移動、遠視野像の偏光も防止
できるため、最小の使用電力で雑音発生や光ファイバと
の光結合効率の低下をも防止できるため、信頼度が高く
安定した光通信ができることになる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。 〔利用分野〕 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である長波長帯半導体レー
ザ技術に適用した場合について説明しまたが、それに限
定されるものではなく、たとえば、GaAs −GaA
l!、As系による可視光B Hv−ザ、光IC等の発
光電子装置にも適用できる。
第1図は従来のBHレーザチップの断面図、第2図は活
性層位置変化における閾電流の相関を示すグラフ。 第3図はダブルへテロ接合部における等価回路図。 第4図はV−1特性を示すグラフ。 第5図は本発明によるBHレーザチップの製造に用いる
ウェハの断面図、 第6図は同じ(’BHレーザチ、ツブ典造におけるメサ
エ、ソチングが施されたウェハの断面図、第7図は同じ
く埋込み成長処理が施されたウェハの断面図、 第8図は同じくオーミ・ツクコンタクト層が形成された
ウェハの断面図、 第9図は同じく電極が設けられたウェハの断面図、 第」0図は同じ(BHレーザチ、ツブの断面図、第11
図は本発明によるBHレーザチ、ツブを組み込んだ光通
信用の発信装置(発光電子装置)の断面図である。 1・・・基板、2・・・バタフγ層、3・・・活性層、
4・・クラ・ソド層、5・・・キャップ層、6・・・メ
サ状ダブルヘテロ構造部(メサ部)、7・・ネ・り、8
・・プロ・ソキンダ層、9・・埋込層、10・・キャッ
プ層、11・・オーミックコンタクト層、12.13−
・電極% 14・・レーザチッグ、15・・絶縁膜、1
6・・レーザダイオード、17・・リークパス、18・
・・ウェハ、19 、2 (1・・・マスク、21・・
発振装置、22・・ステム、23・・・台座部、24・
・ザブマクント、25・・ファイバガイド、26・・鑞
材、27・・ファイバケーブル、2B・・・光ファイバ
、29・・固定材、30・・・鑞材、31・・モニタフ
ァイバケーブル、32・・・光ファイバ、33.34・
・鑞材、35・・・キャップ〇 第 1 図 第 2 図 第 3 図 三か1−14稙運CIL冗) 第 4 図 第 51.4 / 第 6 図 第 7 図 第 8 図 11J 第 9 図 、17r、’) ぴ 2 第10凶 第11図 (( 2)″ 2!
性層位置変化における閾電流の相関を示すグラフ。 第3図はダブルへテロ接合部における等価回路図。 第4図はV−1特性を示すグラフ。 第5図は本発明によるBHレーザチップの製造に用いる
ウェハの断面図、 第6図は同じ(’BHレーザチ、ツブ典造におけるメサ
エ、ソチングが施されたウェハの断面図、第7図は同じ
く埋込み成長処理が施されたウェハの断面図、 第8図は同じくオーミ・ツクコンタクト層が形成された
ウェハの断面図、 第9図は同じく電極が設けられたウェハの断面図、 第」0図は同じ(BHレーザチ、ツブの断面図、第11
図は本発明によるBHレーザチ、ツブを組み込んだ光通
信用の発信装置(発光電子装置)の断面図である。 1・・・基板、2・・・バタフγ層、3・・・活性層、
4・・クラ・ソド層、5・・・キャップ層、6・・・メ
サ状ダブルヘテロ構造部(メサ部)、7・・ネ・り、8
・・プロ・ソキンダ層、9・・埋込層、10・・キャッ
プ層、11・・オーミックコンタクト層、12.13−
・電極% 14・・レーザチッグ、15・・絶縁膜、1
6・・レーザダイオード、17・・リークパス、18・
・・ウェハ、19 、2 (1・・・マスク、21・・
発振装置、22・・ステム、23・・・台座部、24・
・ザブマクント、25・・ファイバガイド、26・・鑞
材、27・・ファイバケーブル、2B・・・光ファイバ
、29・・固定材、30・・・鑞材、31・・モニタフ
ァイバケーブル、32・・・光ファイバ、33.34・
・鑞材、35・・・キャップ〇 第 1 図 第 2 図 第 3 図 三か1−14稙運CIL冗) 第 4 図 第 51.4 / 第 6 図 第 7 図 第 8 図 11J 第 9 図 、17r、’) ぴ 2 第10凶 第11図 (( 2)″ 2!
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 上部が逆三角形状の逆メサ部、下部が順メサ部と
なりかつその界面が最もくびれたネ9.Jりとなり、か
つ中層匠そ幻ぞれ上下面かへテロ接合となる活性層を有
するメサ状ダブルへテロ構造部を有する発光素子であっ
て、前記活性層はその側面が逆メサ部の逆メサ而に接し
ないように活性層の上面はネ・ツクよりも低くかつネ、
yりに近接した位置に配設されていることを特徴とする
発光素子。 2、 上部が逆三角形状の逆メサ部、下部が順メサ部と
なりかつその界面が最もくびれだネックとなり、かつ中
層にそれぞれ上下面かへテロ接合となる活性層を有する
メサ状ダブルへテロ構造部を有する発光素子であって、
前記活性層はその側面が逆メサ部の逆メサ而に接しない
ように活性層の上面はネ・・りよりも低くかつネ、・り
に近接した位置に配設された発光素子を発光源としたこ
とを特徴とする光通信装置。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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