JPH0141261B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0141261B2 JPH0141261B2 JP56038957A JP3895781A JPH0141261B2 JP H0141261 B2 JPH0141261 B2 JP H0141261B2 JP 56038957 A JP56038957 A JP 56038957A JP 3895781 A JP3895781 A JP 3895781A JP H0141261 B2 JPH0141261 B2 JP H0141261B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- layer
- substrate
- flat
- growth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
- H01S5/1014—Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置に関するものである。
従来、溝を付けた基板上に結晶層を成長させ、
半導体素子を作製する方法は広く行なわれてい
る。その一例として半導体レーザーを第１図に示
す。一定の幅の溝１′を付けたｎ型GaAs基板１
上に第１層ｎ型Ga1-xAlxAsクラツド層２、第２
層ノンドープGa1-yAlyAs活性層３、第３層ｐ型
Ga1-xAlxAsクラツド層４、第４層ｎ型GaAs電流
制限層５を連続成長し、結晶表面よりストライプ
状に溝部直上で亜鉛拡散を形成６し、ｐ側オーミ
ツク電極７を設ける。又、基板側にｎ側オーミツ
ク電極８を形成して完成する。この構造をとるこ
とにより、溝部上の活性層３で発振し、溝部と平
坦部の間で活性層３内に有効屈折率差を設け導波
機構を付けることができ、発振した光は溝部上に
とじ込められ、発振横モードの安定化を行なつて
いる。
半導体素子を作製する方法は広く行なわれてい
る。その一例として半導体レーザーを第１図に示
す。一定の幅の溝１′を付けたｎ型GaAs基板１
上に第１層ｎ型Ga1-xAlxAsクラツド層２、第２
層ノンドープGa1-yAlyAs活性層３、第３層ｐ型
Ga1-xAlxAsクラツド層４、第４層ｎ型GaAs電流
制限層５を連続成長し、結晶表面よりストライプ
状に溝部直上で亜鉛拡散を形成６し、ｐ側オーミ
ツク電極７を設ける。又、基板側にｎ側オーミツ
ク電極８を形成して完成する。この構造をとるこ
とにより、溝部上の活性層３で発振し、溝部と平
坦部の間で活性層３内に有効屈折率差を設け導波
機構を付けることができ、発振した光は溝部上に
とじ込められ、発振横モードの安定化を行なつて
いる。
ところで、上記溝は一定の巾を有しており、溝
幅の変化した基板上に構成された半導体素子につ
いては皆無に等しい現状である。
幅の変化した基板上に構成された半導体素子につ
いては皆無に等しい現状である。
本発明は同一溝内で溝幅の変化した形状を有す
る溝を付けた基板上に結晶成長を行なつて得られ
る新しい形状の結晶層を利用した半導体素子を提
供するものである。
る溝を付けた基板上に結晶成長を行なつて得られ
る新しい形状の結晶層を利用した半導体素子を提
供するものである。
単結晶半導体基板９上にたとえば第２図ａのよ
うにテーパー状に幅の変化した溝９′を設ける。
その基板表面に液相エピタキシヤル法により結晶
成長を行なう。なお、以下に示す第２図ｂ，ｃ，
ｄにおいてＡ，ＢはそれぞれＡ，Ｂ方向から見た
図を示す。ところでこのように溝を有する基板の
上に結晶成長を行う場合、一般に、成長開始時の
溶液の過飽和度を小さくすれば、基板９の平坦部
における成長速度よりも溝９′のコーナー部のそ
れの方が大きくなり、溝部９′が成長結晶層１０
で埋まる傾向をを示す。（第２図ｂ）、すなわち溝
部９′が図のごとく幅の変化したものであつても、
全体が平坦な成長層１０を形成できる。一方、過
飽和度を大きくすれば、基板平坦部の成長速度が
増加し、溝部を埋めるためには第２図ｃのごとく
平坦部の成長層１０′を厚くしなければならない
という関係がある。すなわち、このことは成長層
を薄くすれば、溝のコーナー部とそれ以外の平坦
部（溝内の平坦部、溝外の平坦部）の厚さを変え
ることができることを意味する。
うにテーパー状に幅の変化した溝９′を設ける。
その基板表面に液相エピタキシヤル法により結晶
成長を行なう。なお、以下に示す第２図ｂ，ｃ，
ｄにおいてＡ，ＢはそれぞれＡ，Ｂ方向から見た
図を示す。ところでこのように溝を有する基板の
上に結晶成長を行う場合、一般に、成長開始時の
溶液の過飽和度を小さくすれば、基板９の平坦部
における成長速度よりも溝９′のコーナー部のそ
れの方が大きくなり、溝部９′が成長結晶層１０
で埋まる傾向をを示す。（第２図ｂ）、すなわち溝
部９′が図のごとく幅の変化したものであつても、
全体が平坦な成長層１０を形成できる。一方、過
飽和度を大きくすれば、基板平坦部の成長速度が
増加し、溝部を埋めるためには第２図ｃのごとく
平坦部の成長層１０′を厚くしなければならない
という関係がある。すなわち、このことは成長層
を薄くすれば、溝のコーナー部とそれ以外の平坦
部（溝内の平坦部、溝外の平坦部）の厚さを変え
ることができることを意味する。
また、溝９′の深さ、幅等によつても、平坦部
と溝９′のコーナー部上での成長層の厚さを変え
ることができる。
と溝９′のコーナー部上での成長層の厚さを変え
ることができる。
このような特徴を利用することにより、第２図
ｄに示すような形状の結晶層１０″を得ることが
できる。すなわち、第２図ｄの構造は、溝９′の
巾の狭いXY側では成長層１０″は平坦で、巾の
広いX′Y′側で溝９′のコーナー部では厚く、溝
９′内の平坦部および溝９′外の平坦部では薄い成
長層１０″を形成したものである。
ｄに示すような形状の結晶層１０″を得ることが
できる。すなわち、第２図ｄの構造は、溝９′の
巾の狭いXY側では成長層１０″は平坦で、巾の
広いX′Y′側で溝９′のコーナー部では厚く、溝
９′内の平坦部および溝９′外の平坦部では薄い成
長層１０″を形成したものである。
この新しい形成をもつた基板上への結晶成長と
それを利用して作製できる本発明の実施例の半導
体素子について具体的に以下に説明する。以下に
GaAsを基板としてGaAs，Ga1-xAlxAsの結晶成
長を行ない、半導体素子としてここでは簡単な光
導波路について示す。
それを利用して作製できる本発明の実施例の半導
体素子について具体的に以下に説明する。以下に
GaAsを基板としてGaAs，Ga1-xAlxAsの結晶成
長を行ない、半導体素子としてここでは簡単な光
導波路について示す。
ｎ型GaAs結晶基板９（100）面上に第２図ａ
に示すように幅の変化している溝９′を形成する。
溝９′のエツジの片方は＜011＞方向にとり、他方
はそれに対して30゜かたむける。溝９′の深さは
1.5μmである。この基板９上に液相エピタキシヤ
ル法によりたとえばｎ型のCa0.65Al0.35As11、ノ
ンドープのGaAs12を連続成長する。
に示すように幅の変化している溝９′を形成する。
溝９′のエツジの片方は＜011＞方向にとり、他方
はそれに対して30゜かたむける。溝９′の深さは
1.5μmである。この基板９上に液相エピタキシヤ
ル法によりたとえばｎ型のCa0.65Al0.35As11、ノ
ンドープのGaAs12を連続成長する。
成長開始時の過飽和度を６℃と大きくし、成長
開始温度750℃、冷却速度0.5℃／分で成長する
と、第３図に示すように、平坦部の成長速度が大
きくなり、溝９′が埋めつくされず、第１層ｎ型
GaAlAsよりなる２１の表面が平坦にならない。
このため、GaAsよりなる第２層２２は溝幅の狭
い方で平坦で、溝幅の広い方でななめになつた形
状が得られる。第１層２１の平坦部２１′での膜
厚は0.5μm、溝幅の広い側の溝コーナー部の段差
の部分２１″で約1μmであり、第２層２２は平坦
部２２′で0.5μm、段差部の傾斜した部分２２″で
0.6μmと平坦部２２″より厚く成長できる。
開始温度750℃、冷却速度0.5℃／分で成長する
と、第３図に示すように、平坦部の成長速度が大
きくなり、溝９′が埋めつくされず、第１層ｎ型
GaAlAsよりなる２１の表面が平坦にならない。
このため、GaAsよりなる第２層２２は溝幅の狭
い方で平坦で、溝幅の広い方でななめになつた形
状が得られる。第１層２１の平坦部２１′での膜
厚は0.5μm、溝幅の広い側の溝コーナー部の段差
の部分２１″で約1μmであり、第２層２２は平坦
部２２′で0.5μm、段差部の傾斜した部分２２″で
0.6μmと平坦部２２″より厚く成長できる。
したがつて、第２層GaAs２２の傾斜した部分
２２″はその両側より厚くなつているので、その
部分に光を閉じ込めることができ、光導波路が形
成できる。
２２″はその両側より厚くなつているので、その
部分に光を閉じ込めることができ、光導波路が形
成できる。
第３図に示した構造において、幅の狭いXY側
では層２２は横方向に屈折率分布が形成され、
点々を施した部分に光が伝搬する。そして、幅の
広いX′Y′側では２１″の部分が厚く２１′の部分
が薄いため２１″の実効屈折率が高く、光はXY
側に対応したX′側の２２″の部分に閉じ込められ
る。すなわち、第３図に示すごとく、入射された
光l4は層２２を進行していくにつれて光は横方向
に広がらず、傾斜部分２２″に閉じ込められここ
から放出される。この第３図に示した導波路構造
を用いると、入射光と出射光の偏波面を変化させ
ることができ、使用状態が多様化されレーザー素
子との一体化、光ICの集積化等に好都合である。
では層２２は横方向に屈折率分布が形成され、
点々を施した部分に光が伝搬する。そして、幅の
広いX′Y′側では２１″の部分が厚く２１′の部分
が薄いため２１″の実効屈折率が高く、光はXY
側に対応したX′側の２２″の部分に閉じ込められ
る。すなわち、第３図に示すごとく、入射された
光l4は層２２を進行していくにつれて光は横方向
に広がらず、傾斜部分２２″に閉じ込められここ
から放出される。この第３図に示した導波路構造
を用いると、入射光と出射光の偏波面を変化させ
ることができ、使用状態が多様化されレーザー素
子との一体化、光ICの集積化等に好都合である。
このように、第３図に示した光導波路は溝９′
の幅の狭いところと広いところとでねじれている
ため、成長層に平行に偏向した光を入射させる
と、もとの入射光に対し、偏向方向が変化した光
が得られる特長を有している。
の幅の狭いところと広いところとでねじれている
ため、成長層に平行に偏向した光を入射させる
と、もとの入射光に対し、偏向方向が変化した光
が得られる特長を有している。
以上の例は、溝幅がテーパー状に変化している
半導体基板を用いたGaAs，Ga1-xAlxAs系の具体
例を示したが、これに限らず、幅が段階状に変化
しているものでもよく、また他の材料を用いても
基板よりも屈折率の大きい結晶を表面が平坦にな
るように成長すれば溝幅の変化した光導波路が形
成できる。また、以上は光デバイスについて示し
たが、それ以外のデバイス作製においても広く利
用できる。
半導体基板を用いたGaAs，Ga1-xAlxAs系の具体
例を示したが、これに限らず、幅が段階状に変化
しているものでもよく、また他の材料を用いても
基板よりも屈折率の大きい結晶を表面が平坦にな
るように成長すれば溝幅の変化した光導波路が形
成できる。また、以上は光デバイスについて示し
たが、それ以外のデバイス作製においても広く利
用できる。
以上のように、本発明はすぐれた特性を有する
半導体素子の実現に大きく寄与するものであり、
光素子等の利用にすぐれた効果をもたらすもので
ある。
半導体素子の実現に大きく寄与するものであり、
光素子等の利用にすぐれた効果をもたらすもので
ある。
第１図は溝を付けた基板上に構成された従来の
半導体レーザーの断面図、第２図ａは溝幅の変化
した溝を有する本発明に用いる基板の一例の斜視
図、第２図ｂ〜ｄは上記基板に成長を行なつた断
面図でＡ，Ｂは第２図ａのＡ，Ｂ方向からの断面
図、第３図は上記基板上に２つの結晶層を成長し
た断面図でＡ，Ｂは同Ａ，Ｂ方向の断面図であ
る。 ９……ｎ型GaAs基板、１０，１０′，１０″…
…ノンドープGaAs層、２１……ｎ型Ga1-xAlxAs
層、２２……ノンドープGaAs層。
半導体レーザーの断面図、第２図ａは溝幅の変化
した溝を有する本発明に用いる基板の一例の斜視
図、第２図ｂ〜ｄは上記基板に成長を行なつた断
面図でＡ，Ｂは第２図ａのＡ，Ｂ方向からの断面
図、第３図は上記基板上に２つの結晶層を成長し
た断面図でＡ，Ｂは同Ａ，Ｂ方向の断面図であ
る。 ９……ｎ型GaAs基板、１０，１０′，１０″…
…ノンドープGaAs層、２１……ｎ型Ga1-xAlxAs
層、２２……ノンドープGaAs層。
Claims (1)
- １ 半導体基板の表面に溝幅が溝方向に対し非対
称に、かつ、テーパー状に変化している溝が形成
され、前記半導体基板上光導波層となるに結晶層
が形成され、前記結晶層は前記溝の幅の広い側に
おいて溝のコーナー部で前記基板側に湾曲してい
ることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56038957A JPS57153488A (en) | 1981-03-17 | 1981-03-17 | Semiconductor device |
| US06/357,086 US4520485A (en) | 1981-03-17 | 1982-03-11 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56038957A JPS57153488A (en) | 1981-03-17 | 1981-03-17 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57153488A JPS57153488A (en) | 1982-09-22 |
| JPH0141261B2 true JPH0141261B2 (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=12539659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56038957A Granted JPS57153488A (en) | 1981-03-17 | 1981-03-17 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57153488A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3276917D1 (en) * | 1982-12-27 | 1987-09-10 | Ibm | Light waveguide with a submicron aperture, method for manufacturing the waveguide and application of the waveguide in an optical memory |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2205728C3 (de) * | 1972-02-08 | 1979-01-04 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Aus einem mehrschichtigen Halbleiterkörper bestehendes optisches Bauelement |
| JPS55150288A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-22 | Sony Corp | Semiconductor laser |
-
1981
- 1981-03-17 JP JP56038957A patent/JPS57153488A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57153488A (en) | 1982-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1192977A (en) | Constricted double heterostructure semiconductor laser | |
| JPS6318877B2 (ja) | ||
| US4835788A (en) | Distributed feedback semiconductor laser | |
| JPS621296A (ja) | 多端子型半導体レ−ザ素子 | |
| JPH0141261B2 (ja) | ||
| JPH0552676B2 (ja) | ||
| US4520485A (en) | Semiconductor device | |
| JPS5834988A (ja) | 半導体レ−ザの製造方法 | |
| JPH03227086A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPS63124484A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| US4691320A (en) | Semiconductor structure and devices | |
| JPH046113B2 (ja) | ||
| JP4024319B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPS6062177A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPS599990A (ja) | 半導体レ−ザの製造方法 | |
| JPS5882585A (ja) | 半導体レ−ザの製造方法 | |
| JPS58178583A (ja) | 半導体レ−ザ− | |
| JPS6117157B2 (ja) | ||
| JPH0642576B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPS59222984A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPS6136719B2 (ja) | ||
| JPH05315701A (ja) | 光半導体装置 | |
| JPS6316692A (ja) | 分布帰還形半導体レ−ザ | |
| JPS6221286A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPS6354234B2 (ja) |