JPS61242091A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPS61242091A
JPS61242091A JP60083743A JP8374385A JPS61242091A JP S61242091 A JPS61242091 A JP S61242091A JP 60083743 A JP60083743 A JP 60083743A JP 8374385 A JP8374385 A JP 8374385A JP S61242091 A JPS61242091 A JP S61242091A
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inp
active layer
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Seiji Onaka
清司 大仲
Atsushi Shibata
淳 柴田
Yoichi Sasai
佐々井　洋一
Ichiro Nakao
中尾　一郎
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光電子集積回路等への応用が可能な埋込型半導
体発光素子に関する。
従来の技術 半導体レーザは光通信、光ディスクなどの光源として現
在使用されておシ、今後、光電子集積回路などへの応用
展界も期待されている。しかし、通常の半導体レーザは
へき開面を共振器として用いているためチップの一辺の
長さが共振器長によって制約され、他の素子を集積化す
るのは困難である。また、エツチングにより共振器を形
成するし一ザの開発も進められているが現状において満
足な共振器は得られていない。
従来の半導体レーザの一例として埋込型半導体レーザの
構造を第３図に示す。第３図において２１はｎ型ＩｎＰ
基板、２２はｎ凰ＩｎＰクラッド層、２３はＩ　ｎＧａ
Ａｓ　Ｐ活性層、２４はｐ型ＩｎＰクラッド層、２５は
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ　コアタクト層、２６はｐ型ＩｎＰ
ブロック層、２７はｎ型ＩｎＰＭ層１，２８はＡ　ｕ　
／Ｚ　ｎ電極、２９はＡｕ／Ｓｎ電極である。このよう
な従来の埋込型半導体レーザは次のような特２長がある
。
（７）　ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３の周囲が屈折率の低
いＩｎＰで取り囲まれているので光が閉じ込められ、低
いしきい電流値でレーザ発振する。
（イ）　ＩｎＧａＡｓＰ　Ｐ活性層２３よりもｐ型Ｉ　
ｎＧａＡｓ　Ｐコンタクト層のほうが幅広いのでＡ　ｕ
／Ｚ　ｎ電極２．８とのコンタクト抵抗が下げられる。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような従来の埋込型半導体レーザには次の
ような問題点がある。
プ　逆メサ形状の形成において形状の再現性がない。す
なわち、ＩｎＱａＡｓｐ活性層２３０幅はｐ型ＩｎＧａ
Ａｓ　Ｐ　コンタクト層２５０幅とｐ型ＩｎＰクラッド
層２４の厚さとによって決定され、ｐ型ＩｎＰクラッド
層２４の厚さがばらついた場合、ＩｎＧａＡｓＰ活性層
２３の幅がばらつくことになり特性不良の原因となる。
（イ）逆メサ形状ｆ　ｐ　’ｌＪＩ　Ｉｎ　Ｐプロ２ク
層２６とｎ型ＩｎＰ郡■２７とで埋込む結晶成長におい
て、Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層２３の側面が熱損傷を受
け、発光効率の低下やリーク電流の増加の原因となる０ （つ）　ストライプ方向が＜０１１）方向すなわち共振
器面が（０１１）面であるため化学エツチングによるエ
ツチングミラーの形成ができない。
問題点を解決するための手段 本発明は以上のような問題点を解決するために層の上に
形成された前記活性層よりも幅の広い第２クラッド層が
埋込層により埋込まれている構成を有するものである。
作　　用 本発明は上述のような構成により、活性層の幅の制御が
容易で埋込層の結晶成長時における活性層の側面の熱損
傷が少ない埋込型半導体レーザを提供するものである。
また、ストライブ方向を＜０１１＞方向に形成するとエ
ツチングミラーを持つレーザを構成することができ、光
集積回路の一素子としての応用が期待できる。
実施例 第２図に本発明の一実施例を構成するための製造工程を
示す。（１００）面を主面とする半絶縁性ＩｎＰ基板１
の表面にｎ型ＩｎＰ第１クラッド層２（厚さｔ＝１μｍ
、キャリア密度ＮＤ−ＮＡ＝　５Ｘ１０　　ｃｍ　　）
　、　ＩｎＧａＡｓＰ活性層３　（発ｉ波長λｑ＝１．
３μｍ　＋　ｔ　＝ｏ、１μｍ）　＋　ｐｍ−ＩｎＰ第
２クラッド層４（ｔ＝１μｍ　、ＮＡ−ＮＤ＝５×１０
１７ｆｆｉ−３）。
ＩｎＧａＡｇ　Ｐ　　キャップ層６（λｇ＝１．１　μ
ｒｎ　、　ｔ＝０．１μｍ）を液相エピタキシャル法（
ＬＰＥ法）によシ順次結晶成長し、さらに表面にＳｉ３
Ｎ４　　膜６を形成し、たとえば２μｍ幅で＜ｏｌＴ＞
方向のストライプ状のパターンにエツチング加工すると
第２図（ａ）に示すようになる。次に、Ｓｉ３Ｎ４膜６
をマスクとしてＩｎＧａＡｓ　Ｐ　キャップ層６をたと
えばＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２０＝１：１：６ノ混合
液で選択エツチングし、さらにＩｎＧａＡｓ　Ｐ　キャ
ップ層６をマスクとしてｐ型ＩｎＰ第２クラッド層４を
たとえばＨＯ２：Ｈ３Ｐ０４＝１：４の混合液で選択エ
ツチングすると第２図（ｂ）に示すような形状になる。
ここで、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層４の下端の幅Ｗａを
測定しておく。次に、Ｓｉ３Ｎ４膜６を除去し、たとえ
ば、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２ｏ２ニーρ＝１：１：５ノ混合液
でＩ　ｎＧａＡｇ　Ｐ活性層３を選択エツチングする。
このときＩｎＧａＡｓＰ　キャップ層５も同時に除去さ
れ、第２図（ａ）に示すような形状になる。Ｉ　ｎＧａ
ＡＢＰ活性層３の幅ＷＡはＷｅと選択エツチングの時間
によって決定される。たとえばＷｃ＝４μｍであったと
すると選択エツチングを３０分間行なうことによりＷＡ
　＝２μｍに形成することができる。
次に、この上にｎ型ＩｎＰ埋込層７　（ｔ　＝　１．１
．４＋ｍ、。
Ｎｐ−ＮＡ　＝　５　Ｘ　１０　ｃｍ　　）をＩ、ＰＥ
法により結晶成長すると第２図（ｄ）に示すようにＩｎ
ＧａＡａ　Ｐ活性層３とｐ型ＩｎＰ第２クラッド層４と
が埋込まれ、ｎ型ＩｎＰ埋込層７の表面は完全に平担に
なる。この結晶成長において、基板の表面はすべてエツ
チングされた結晶表面であるため損傷がなく、結晶成長
が再現性良く行なわれ、ｎ型ＩｎＰ埋込層７との界面も
良好なものが得られる。また、Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ活性
層３の側面Ｅ（第２図（Ｃ））はサイドエツチングされ
た凹みの中にあるので熱損傷を受けにくく、ＩｎＧａＡ
ｓ　Ｐ活性層３の側面の結晶性も良好な状態でｎ型Ｉｎ
Ｐ埋込層７が結晶成長する。次にｐｍＩｎＰ第２クラッ
ド層４の片側に接するようにｐ型拡散層８を、たとえば
封管法でＺｎを選択拡散することによって形成する。
さらに、ｐ型拡散層８およびｎ型ＩｎＰ埋込層７例の埋
込型半導体レーザが完成する０ このレーザで、ｐ型拡散層８の形成に際し、ｐ型拡散層
８が半絶縁性ＩｎＰ基板１に到達するようにすると、ｐ
ｎ面積が減少し、すなわち接合容量が減少し、レーザ素
子の高速動作が可能になる。
また、本実施例ではＩｎＧａＡｇ　Ｐ活性層３の上には
電極が形成されていないので電極の合金化やマイグレー
ションによるＩ　ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層３の劣化の発生
が押えられる。
また、本実施例において、第２図（ａ）のＳｉ３Ｎ４膜
６のストライプの長さを有限の長さにしておくと、Ｉ　
ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層３およびｐ型ＩｎＰ第２クラッド
層４のストライプの端部にもｎ型ＩｎＰ埋込層が形成さ
れる。そこで、Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層３の端部の外
側で、たとえば５１３Ｎ４膜などをエラチンことかでき
る。このエツチングミラー１１の形式に際し、エツチン
グをＩｎＧａＡｓ活性層３の端部の外側で行なうためエ
ツチングされる領域はすべてＩｎＰであ択完全に平坦な
エツチングミラー面が形成される。また、エツチングミ
ラー１１の面はすべて同一導電型であるため、エツチン
グミラー１１の面に保護膜や反射膜を形成しても接合リ
ークの増加につながる要因はないので電気的にも安定で
ある。
なお、本実施例において、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層４
のかわりにｎｆｉＩｎＰ第２クラッド層を用い、ｐ型拡
散層８を、Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ活性層３の片側に接する
ように形成しても本発明の特徴を損なうことがないこと
はもちろんである。
また、本実施例の説明ではストライプを〈０１１〉方向
に形成した場合について述べたが、〈０１１〉方向にス
トライプを形成した場合について牛導体レーザがでさる
。
、　また、半絶縁性ＩｎＰ基板のがわりにｎ型あるいは
ｐ型のＩｎＰ基板を用いた場合についても、ｐｎ接合の
面積は増加するものの活性層幅の制御性が良く埋込層と
の界面の良好な埋込型半導体レーザができる。
また、本発明はＧａＡｊ！Ａｓレーザ、Ｉ　ｎＧａＡＲ
Ｐ　レーザなど他の半導体レーザにも応用が可能である
。
発明の効果 本発明は上述したように活性層幅の制御性が良く、埋込
層との界面が良好な半導体レーザが得られるものであり
、特性が安定し、信頼性の高い埋込型半導体レーザが得
られるという効果がある。
また、エツチングミラーの形成も可能であり、将来の光
電子集積回路への応用も可能である０
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例における半導体発光素子の断
面図、第２図は同実施例素子を実現するだめの製造方法
を説明するための図、第３図は従来の埋込型半導体レー
ザの断面図である。 １・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・・・・・ｎ
型ＩｎＰ第１クラッド層、３・・・・・・ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、４・山・・ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層、７・
・・・・・ｎ型ＩｎＰ埋込層、８・・・・・・ｐ型拡散
層、１１・・・・・・エツチングミラー〇 第１図 へ　　　　　　　　　　　　　　　　へ〜　　　　　　
α　　　　　　　　　　　　　　　　４ｃ、＋１

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）平坦な一方導電型第１クラッド層の表面にストラ
    イプ状に形成された発光層となる活性層および前記活性
    層の上に形成された前記活性層よりも幅の広い他方導電
    型第２クラッド層が一方導電型埋込層により埋込まれて
    いることを特徴とする半導体発光素子。
  2. （２）一方導電型第１クラッド層が半絶縁性基板の表面
    に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の半導体発光素子。
  3. （３）他方導電型第２クラッド層の片側に接するように
    他方導電型の不純物拡散層が形成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体発
    光素子。
  4. （４）他方導電型第２クラッド層のかわりに一方導電型
    の第２クラッド層を用い、活性層の片側に接するように
    他方導電型の不純物拡散層が形成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
    半導体発光素子。
  5. （５）（１００）面を主面とする一方導電型ＩｎＰ第１
    クラッド層の表面に〈０１＠１＠〉方向に定められた長
    さのストライプ状に形成された発光層となるＩｎＧａＡ
    ｓＰ活性層および前記活性層の上に形成された前記活性
    層よりも幅の広い他方導電型ＩｎＰ第２クラッド層が一
    方導電型ＩｎＰ埋込層により埋込まれていて、前記スト
    ライプ状の活性層のストライプの端部の外側にエッチン
    グミラーが形成されていることを特徴とする半導体発光
    素子。
  6. （６）一方導電型ＩｎＰ第１クラッド層が半絶縁性Ｉｎ
    Ｐ基板の表面に形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第５項記載の半導体発光素子。
  7. （７）他方導電型ＩｎＰ第２クラッド層の片側に接する
    ように他方の導電型の不純物拡散層が形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項又は第６項記載の
    半導体発光素子。
  8. （８）他方導電型ＩｎＰ第２クラッド層のかわりに一方
    導電型の第２クラッド層を用い、ＩｎＧａＡｓＰ活性層
    の片側に接するように他方導電型の不純物拡散層が形成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項又は
    第６項記載の半導体発光素子。
  9. （９）エッチングミラーが一方導電型第１ＩｎＰクラッ
    ド層および一方導電型ＩｎＰ埋込層の内部に形成されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第５項、第６項、
    第７項又は第８項記載の半導体発光素子。
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