JPS63216396A - 半導体発光素子 - 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〕 本発明はエツチングにより共振器端面を削り出して作製
する半導体発光素子に関し、特に信頼性を高めた半導体
発光素子を提供するものでおる。

（従来の技術〕 近年光通信や光情報分野の発展には著しいものがあり、
それらの実用化は急速に進展してい′る。こうした中で
信号の媒体であるレーザーの光源としては指向性や単色
性に優れた半導体発光素子が不可欠なものとなっている
。

上記半導体発光素子（以下単に発光素子と記す）を作製
する際に、該素子のレーザー共振器端面、即ち発光素子
内で発生するレーザーの反射面であって、レーザーの出
力方向に直交する面を形成する時には通常は結晶の襞間
面をそのまま共振器端面（以下反射面と記す）として用
いている。しかも襞間という単純な操作で得られるため
、盛んに利用されている。

この襞間面を反射面として利用する発光素子は該素子を
単体で用いる限りは何ら問題はない。

しかし、上記襞間面では結晶が断絶しているため、この
ような発光素子にディテクターや駆動用回路等信の光機
能デバイスを一体に集積させることはできない。従って
発光素子を基にして光集積回路や光集積デバイスを構成
するには襞間以外の方法でレーザー反射面をつくる必要
がある。

これに対処するために、従来から襞間面でない面をエツ
チングにより平坦に削り出して反射面とする方法が行な
われている。一般的なエツチングの方法には化学反応を
利用する化学エツチングと励起状態の分子、原子又はイ
オン等の低温プラズマを利用するドライエツチングとが
あるが、化学エツチングはエツチング速度が結晶面の方
向や結晶の種類により異なってしまい、このままでは反
射面として使うのには不適当である。一方ドライエツチ
ングはエツチングの選択性が小さく歩留り及び再現性に
優れ、良好な微細加工性を有するため、集積化に最も適
した反射面の形成方法である。

発光素子にはＩｎＰ系や（３ａＡｓ系があり、その構造
は異なった種類で格子定数の等しい半導体結晶同士を同
じ結晶方位で接合させたヘテロ接合が２箇所存在するダ
ブルへテロ構造が一般的である。例えばＩｎＰ系ではＩ
ｎＰ単結晶基板上にＩｎＰ単結晶のクラッド層を成長さ
せ、その上にＩｎＧａＡｓＰ単結晶の活性層及びＩｎＰ
単結晶のクラッド層を順に成長させた多層構造となって
いる。このように積層した結晶を襞間等の方法により切
り出し、電極を形成して発光素子とする。該素子に電圧
を印加することにより、各単結晶の積層方向と直交する
方向にレーザーが発せられる。

（発明が解決しようとする問題点） ドライエツチングによりレーザーの反射面を形成して、
発光素子を作製した場合、該反射面はドライエツチング
の実施中に低温プラズマにより過度の物理的ダメージを
受けたり使用雰囲気中の酸素、水分又は他の不純物の吸
着により化学的変質を受けたりする。一方発光素子を構
成する活性層はレーザー発振を行なっている部位である
が反射面に露出する活性層が上記のような損傷を受けた
場合はレーザーの発振状態の不安定性が増大し、寿命が
短くなる等信頼性の低下が問題となっていた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、信頼性の高い半導
体発光素子を開発したもので、エツチングにより反射面
を対向して形成する発光素子において、該反射面内側に
非励起領域を設けることを特徴とするものである。

（作　用） 上記のような非励起領域を形成するには、エツチングに
よりレーザーの反射面を削り出す時に又は該反射面を削
り出した後に活性層だけを選択エツチングによりわずか
に深くエツチングして凹状の溝を形成させ、しかる後質
量輸送法により該溝を挟んで両側に突出したクラッド層
から結晶を構成する原子を凹状の溝に輸送し、クラッド
層と同じ結晶を形成させ、表面の凹凸をなくして新たな
反射面とすればよい。

（実施例） 本発明の一実施例としてレーザー波長１．３μｍのＩ　
ｒｌＧａＡｓ　Ｐ／　Ｉ　ｒｌ　Ｐ半導体発光素子を第
１図（イ）、（ロ）、（ハ）に示す。先ず第１図（イ）
に示すようにｎ型−ＩｎＰ単結晶基板（１）上に該基板
（１）と同じ結晶方位でｎ型−ＩｎＰ単結晶クラッド層
（２）を成長させ、該クラッド層（２）の上にＩｎＧａ
ＡＳＰ単結晶活性層（３）をヘテロ接合を形成するよう
に結晶成長させ、ざらに該活性層（３）の上にｐ型−Ｉ
ｎＰ単結晶クラッド層（４）　、　ｐ型−ＧａＩｎＡｓ
Ｐキャップ層（４゛）を同じくヘテロ接合を形成するよ
うに結晶成長させた後、該キャップ層（４°）表面にＴ
ｉ０ｚ膜をエツチングのマスク材（５）として施し、そ
の後該マスク材（５）のエツチングパターンによりマス
ク材（５）の形成面をエツチングにより削り出した。し
かるｉ多層　１２−Ａｒガスによる低温プラズマを用い
たドライエツチングにより反射面（６）、　（７）を各
層の方向と直交する方向で襞間面以外の対向する面に形
成した。

次に第１図（ロ）に示すように上記反射面（６）、　（
７）に露出している活性層（３）を選択エツチングによ
り、わずかに削り取った後、この半導体結晶（８）をＰ
Ｈ３雰囲気中にて６００　’Ｃに加熱し、質量輸送現象
により活性層（３）両側のクララド層（２）、　（４）
から１ｎ及びＰ＠選択エツチングされた活性層の溝部に
輸送し、第１図（ハ）に示すようにＩｎＰ単結晶を形成
して非励起領域（９Ｌ（９“）を設け、端面、即ち反射
面（６）、　（７）を平坦化する。その後マスク材（５
）を除去し、基板（１）側及びその反対側に電極（１０
）、　（１１）を形成した。

このように作製した半導体発光素子のレーザー反射面の
活性層にはレーザー発振に寄与しない非励起領域が形成
されていることが確められｌこ。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば半導体発光素子にあけるレー
ザー反射面の損傷の影響を除去でき信頼性の高いレーザ
ーを得ることができる等工業上顕著な効果を奏するもの
でおる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）、（ハ）は本発明の一実施例を示
すもので、（イ）は単結晶を層状に成長させた側断面図
、（ロ）は活性層を選択エツチングした状態を示す側断
面図、（ハ）は最終製品を示す側断面図である。 １・・・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板 ２・・・・・・・・ｎ型ＩｎＰクラッド層３・・・・・
・・・Ｉ　ｎＧａＡＳＰ活性層４・・・・・・・・ｐ型
１ｎＰクラッド層４°・・・・・・・・ｐ型ＧａＩｎＡ
ＳＰキャップ層５・・・・・・・・マスク材 ６．７・・・・・・反射面 ８・・・・・・・・半導体発光素子 ９．９°・・・・・・非励起領域 ｔｏ、　ｉｉ・・・・電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エッチングにより共振器端面を対向して形成する半導体
   発光素子において、該共振器端面内側に非励起領域或い
   はレーザの発振波長に対し透明となる窓領域を設けるこ
   とを特徴とする半導体発光素子。