JPH0325990A - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
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- JPH0325990A JPH0325990A JP1161457A JP16145789A JPH0325990A JP H0325990 A JPH0325990 A JP H0325990A JP 1161457 A JP1161457 A JP 1161457A JP 16145789 A JP16145789 A JP 16145789A JP H0325990 A JPH0325990 A JP H0325990A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 6
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 abstract description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 6
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光半導体素子に関し、特に、ＩｎＰ基板上にエ
ピタキシャル或長されたヘテロ接合を持つ光半導体素子
に関する。
ピタキシャル或長されたヘテロ接合を持つ光半導体素子
に関する。
従来の光半導体素子は、ＩｎＰ基板と格子整合のとれる
混晶比をＩｎＧａＡｓＰの４元混晶で実現し、この４元
混晶を活性層としてＩｎＰのクラッド層により挟んでダ
ブルへテロ接合を構成することがほとんどであった。そ
の一例を第３図，第４図に示す。
混晶比をＩｎＧａＡｓＰの４元混晶で実現し、この４元
混晶を活性層としてＩｎＰのクラッド層により挟んでダ
ブルへテロ接合を構成することがほとんどであった。そ
の一例を第３図，第４図に示す。
上述した従来の光半導体素子は、第３図，第４図に示す
ように、ＩｎＰ基板１０，１．５そのものあるいはＩｎ
Ｐ基板の上に成長した同じＩｎＰのバッファ層９，１６
の上にＩ ｎＧａＡｓ Ｐ活性層７．１８を成長するこ
とになる。この時問題となるのはＩ ｎＧａＡｓＰ活性
層７，１８の結晶性である。即ち、ダブルへテロ接合を
持つ光半導体素子においては、活性層に注入キャリア及
び光が閉じ込められるため、活性層中の結晶欠陥は素子
の信頼性劣化に直接影響する。例えば第４図の如き発光
ダイオード（ Ｌ Ｅ Ｄ ）においてはダークライン
劣化となり光出力を低下させ、第３図の如き半導体レー
ザダイオード（ＬＤ）においては、発振閾値電流を上昇
させるという具合である。
ように、ＩｎＰ基板１０，１．５そのものあるいはＩｎ
Ｐ基板の上に成長した同じＩｎＰのバッファ層９，１６
の上にＩ ｎＧａＡｓ Ｐ活性層７．１８を成長するこ
とになる。この時問題となるのはＩ ｎＧａＡｓＰ活性
層７，１８の結晶性である。即ち、ダブルへテロ接合を
持つ光半導体素子においては、活性層に注入キャリア及
び光が閉じ込められるため、活性層中の結晶欠陥は素子
の信頼性劣化に直接影響する。例えば第４図の如き発光
ダイオード（ Ｌ Ｅ Ｄ ）においてはダークライン
劣化となり光出力を低下させ、第３図の如き半導体レー
ザダイオード（ＬＤ）においては、発振閾値電流を上昇
させるという具合である。
一般に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層の光半導体素子はＡＪ２
ＧａＡｓ活性層のものに比べ、このような劣化が起こり
にくい。これは一つには八１のような酸化しやすい元素
を含まないこともあるが、多元混晶の元素数が大きくな
ることで結晶格子の入り組みが生じ、欠陥が転位として
成長するのを抑制するからと言われている。然るに従来
のＩｎＰ系の光半導体素子の構成を見るに、活性層の直
下のＩｎＰ層の結晶性についてが問題である，ＩｎＰ基
板上に直接成長される場合も当然ながらＩｎＰバッファ
層を介する場合でも基板中の結晶欠陥がそのまま表面ま
で持ち込まれる可能性が高い。かかる理由により従来の
光半導体では通電による電流一光出力特性の劣化をひき
起こす割合が高いという問題があった。
ＧａＡｓ活性層のものに比べ、このような劣化が起こり
にくい。これは一つには八１のような酸化しやすい元素
を含まないこともあるが、多元混晶の元素数が大きくな
ることで結晶格子の入り組みが生じ、欠陥が転位として
成長するのを抑制するからと言われている。然るに従来
のＩｎＰ系の光半導体素子の構成を見るに、活性層の直
下のＩｎＰ層の結晶性についてが問題である，ＩｎＰ基
板上に直接成長される場合も当然ながらＩｎＰバッファ
層を介する場合でも基板中の結晶欠陥がそのまま表面ま
で持ち込まれる可能性が高い。かかる理由により従来の
光半導体では通電による電流一光出力特性の劣化をひき
起こす割合が高いという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決し、通電による劣化が
起らない信頼性の高い光半導体素子を提供することを目
的としている。
起らない信頼性の高い光半導体素子を提供することを目
的としている。
本発明の光半導体素子はＩｎＰ基板上に成長される複数
のエピタキシャル層の中にＩ ｎＧａＡｓＰ組成である
活性層を含む光半導体素子において、活性層に隣接して
、基板と活性層の間にＩｎＧａＡｓＰ組成のバッファ層
を有することを特徴とする構成になっている。
のエピタキシャル層の中にＩ ｎＧａＡｓＰ組成である
活性層を含む光半導体素子において、活性層に隣接して
、基板と活性層の間にＩｎＧａＡｓＰ組成のバッファ層
を有することを特徴とする構成になっている。
本発明の光半導体素子は、ＩｎＰ基板とＩｎＧａＡｓＰ
活性層の間にＩｎＧａＡｓＰバッファ層があるため、こ
のＩｎ．ＧａＡｓＰのバッファ層により、基板から活性
領域への転位の貫通あるいは成長が阻止され、通電劣化
が低減し、信頼性の高い光半導体阻止となる。
活性層の間にＩｎＧａＡｓＰバッファ層があるため、こ
のＩｎ．ＧａＡｓＰのバッファ層により、基板から活性
領域への転位の貫通あるいは成長が阻止され、通電劣化
が低減し、信頼性の高い光半導体阻止となる。
〔実施例１〕
次に、本発明について図面を参照して説明する．第１図
は本発明による半導体レーザ（ＬＤ）の実施例である。
は本発明による半導体レーザ（ＬＤ）の実施例である。
同様の従来例を第３図に示し、両者を比べながら説明を
進める。このＬＤの構造はＤＣ−ＰＢＨ （ダブルヘテ
ローブレーナベリードへテロ〉構造と言われるもので、
ｎ型ＩｎＰ基板１０の上にｎ型ＩｎＰバッファ層９、ｎ
型ＩｎＧａＡｓＰバッファ層８、Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性
層７、ｐ型ＩｎＰクラッド層６を平坦に積層形成し（従
来例はｎ型ＩｎＧａＡｓＰバッファ層８はない）、この
積層構造に化学エッチングにより２本の溝を掘って活性
領域となるメサストライプ３０を形成した後、２回目の
エピタキシャル或長によりｐ型ＩｎＰブロック層５、ｎ
型ＩｎＰブロック層４、ｐ型ＩｎＰキャップ層３、ｐ型
ＩｎＧ ａ Ａ ｓ Ｐキャップ層２を順次形成してメ
サストライプを埋込んて製作される。
進める。このＬＤの構造はＤＣ−ＰＢＨ （ダブルヘテ
ローブレーナベリードへテロ〉構造と言われるもので、
ｎ型ＩｎＰ基板１０の上にｎ型ＩｎＰバッファ層９、ｎ
型ＩｎＧａＡｓＰバッファ層８、Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性
層７、ｐ型ＩｎＰクラッド層６を平坦に積層形成し（従
来例はｎ型ＩｎＧａＡｓＰバッファ層８はない）、この
積層構造に化学エッチングにより２本の溝を掘って活性
領域となるメサストライプ３０を形成した後、２回目の
エピタキシャル或長によりｐ型ＩｎＰブロック層５、ｎ
型ＩｎＰブロック層４、ｐ型ＩｎＰキャップ層３、ｐ型
ＩｎＧ ａ Ａ ｓ Ｐキャップ層２を順次形成してメ
サストライプを埋込んて製作される。
活性層７の組戒は波長１．３μｍの場合ＩｎＰとの格子
整合をとるためにＩ ｎ ｏ， ７６Ｇ ａ ６， ２
４Ａ ｓ Ｏ，，Ｐ ｏ４’ｌとなり、屈折率は３．５
１である。一方、ＩｎＰはバンドキャップ波長０，９２
ノｌｍ、屈折率は３．４０であり、第３図の従来例では
この両者が隣接してダブルへテロ接合を成していた。
整合をとるためにＩ ｎ ｏ， ７６Ｇ ａ ６， ２
４Ａ ｓ Ｏ，，Ｐ ｏ４’ｌとなり、屈折率は３．５
１である。一方、ＩｎＰはバンドキャップ波長０，９２
ノｌｍ、屈折率は３．４０であり、第３図の従来例では
この両者が隣接してダブルへテロ接合を成していた。
本発明によるＩｎＧａＡｓＰバッファ層８は組成比Ｉ
ｎｏ９３Ｇａｏ．ｏ７Ａｓｏ．ｘ６Ｐｏ．ａ４バンドギ
ャップ波長１．Ｑ７ｔｒｎのもので屈折率は３．４４と
なる。ここではｎ側のクラッド層とするため、Ｓｎをド
ーブし、Ｉ Ｘ １ ０ ！８ｃｍ−３の濃度とした。
ｎｏ９３Ｇａｏ．ｏ７Ａｓｏ．ｘ６Ｐｏ．ａ４バンドギ
ャップ波長１．Ｑ７ｔｒｎのもので屈折率は３．４４と
なる。ここではｎ側のクラッド層とするため、Ｓｎをド
ーブし、Ｉ Ｘ １ ０ ！８ｃｍ−３の濃度とした。
層の厚さ｛ま活性層７が０，１０μｍに対し、ｎ −Ｉ
ｎＧａＡｓＰバッフｙ Ｎ ８が０．３μｍである。
ｎＧａＡｓＰバッフｙ Ｎ ８が０．３μｍである。
このように製作したＬＤにおいてバッファ層以外同様の
構造である従来例に比べ約２倍程の寿命の改善を見るこ
とができる。
構造である従来例に比べ約２倍程の寿命の改善を見るこ
とができる。
〔実施例２〕
第２図は本発明による発光ダイオード（ Ｌ Ｅ Ｄ
）の実施例である。同様の従来例を第４図に示す。
）の実施例である。同様の従来例を第４図に示す。
これらはプレーナ型のＬＥＤであり、ｎ型ＩｎＰ基板１
５の上にｎ型ＩｎＰバッファ層１６、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐバッファ層１７、ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層１８、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１９、ｎ型１ｎＧａＡｓＰキャッ
プ層２０，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１を順次エ
ピタキシャル成長し〈従来例はｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ
バッファ層１−７はない〉、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層２０をブロック層として、Ｚｎ拡散領域２５をｐ型
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１からｐ型ＩｎＰクラット
層１９まで貫通させ、電流狭窄をしているものである。
５の上にｎ型ＩｎＰバッファ層１６、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐバッファ層１７、ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層１８、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１９、ｎ型１ｎＧａＡｓＰキャッ
プ層２０，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１を順次エ
ピタキシャル成長し〈従来例はｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ
バッファ層１−７はない〉、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層２０をブロック層として、Ｚｎ拡散領域２５をｐ型
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１からｐ型ＩｎＰクラット
層１９まで貫通させ、電流狭窄をしているものである。
光出力の取出効率を上げるため、光射窓は化学エッチン
グによりモノリシックレンズ１２が形或され、この部分
にＳ ｉ Ｎｘの無反射コーティング１３が被膜形戒さ
れている。
グによりモノリシックレンズ１２が形或され、この部分
にＳ ｉ Ｎｘの無反射コーティング１３が被膜形戒さ
れている。
Ｌ Ｄでの実施例同様、活性層］８の波長は１．３μｍ
．ｎ型ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１７のバンドギャップ
波長は１μｍとし、それぞれの厚さは０．５μｍおよび
０．３μｍとした．こちらも実施例１と同じく寿命の改
善を確認している，〔発明の効果〕 以上説明したよう｛こ、本発明は、ＩｎＰ基板上に成長
されるＩｎＧａＡｓＰ活性層の下敷としてＩｎＧａＡｓ
Ｐのバッファ層を設けたので、基板からの転位の導入の
割合を低減し、通電劣化を抑制し、光半導体素子の信頼
性を向上できる効果がある。
．ｎ型ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１７のバンドギャップ
波長は１μｍとし、それぞれの厚さは０．５μｍおよび
０．３μｍとした．こちらも実施例１と同じく寿命の改
善を確認している，〔発明の効果〕 以上説明したよう｛こ、本発明は、ＩｎＰ基板上に成長
されるＩｎＧａＡｓＰ活性層の下敷としてＩｎＧａＡｓ
Ｐのバッファ層を設けたので、基板からの転位の導入の
割合を低減し、通電劣化を抑制し、光半導体素子の信頼
性を向上できる効果がある。
面図、第２図は本発明による発光ダイオードの実施例の
縦断面図、第３図は従来の半導体レーザの縦断面図、第
４図は従来の発光ダイオードの縦断面図である。
縦断面図、第３図は従来の半導体レーザの縦断面図、第
４図は従来の発光ダイオードの縦断面図である。
２・・・ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓＰキャップ層、３・・・ｐ
型ＩｎＰキャップ層、４・・・ｎ型ＩｎＰブロック層、
５．，、ｐ型ＩｎＰブロック層、６−ｐ型ＩｎＰクラッ
ド層、７・・・Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層、８・・・ｎ型
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層、９−ｎ型ＩｎＰバッファ層
、１０・・・ｎ型１ｎＰ基板、１２・・・モノリシック
レンズ、１３・・・無反射コーティング、１５・・・ｎ
型丁ｎＰ基板、１６・・・ｎ型ＩｎＰバッファ層、１．
７ ・−ｎ型Ｉ ｎＧａＡｓＰバッファ層、１． ８
＝− Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１ ９ −＝ ｐ
型ＩｎＰクラッド層、２０・・・ｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓ Ｐキャップ層、２ ］・Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層、２ ５ ・・・Ｚｎ拡敗領域。
型ＩｎＰキャップ層、４・・・ｎ型ＩｎＰブロック層、
５．，、ｐ型ＩｎＰブロック層、６−ｐ型ＩｎＰクラッ
ド層、７・・・Ｉ ｎＧａＡｓＰ活性層、８・・・ｎ型
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層、９−ｎ型ＩｎＰバッファ層
、１０・・・ｎ型１ｎＰ基板、１２・・・モノリシック
レンズ、１３・・・無反射コーティング、１５・・・ｎ
型丁ｎＰ基板、１６・・・ｎ型ＩｎＰバッファ層、１．
７ ・−ｎ型Ｉ ｎＧａＡｓＰバッファ層、１． ８
＝− Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１ ９ −＝ ｐ
型ＩｎＰクラッド層、２０・・・ｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓ Ｐキャップ層、２ ］・Ｐ型Ｉ ｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層、２ ５ ・・・Ｚｎ拡敗領域。
Claims (1)
- ＩｎＰ基板上に成長される複数のエピタキシャル層の中
にＩｎＧａＡｓＰの組成である活性層を含む光半導体素
子において、前記ＩｎＧａＡｓＰ活性層に隣接して前記
基板と前記ＩｎＧａＡｓＰ活性層の間にＩｎＧａＡｓＰ
組成のバッファ層を有することを特徴とする光半導体素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161457A JPH0325990A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1161457A JPH0325990A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 光半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0325990A true JPH0325990A (ja) | 1991-02-04 |
Family
ID=15735474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1161457A Pending JPH0325990A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0325990A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1037342A3 (en) * | 1999-03-08 | 2001-12-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and fabrication method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291190A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63152193A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS63229795A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP1161457A patent/JPH0325990A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62291190A (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-17 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63152193A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS63229795A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-26 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1037342A3 (en) * | 1999-03-08 | 2001-12-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and fabrication method thereof |
| US6625189B1 (en) | 1999-03-08 | 2003-09-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and fabrication method thereof |
| US6933159B2 (en) | 1999-03-08 | 2005-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fabrication method of a semiconductor laser device |
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