JPH0645642A - スーパールミネッセントダイオード及びその製造方法 - Google Patents
スーパールミネッセントダイオード及びその製造方法Info
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- JPH0645642A JPH0645642A JP19439392A JP19439392A JPH0645642A JP H0645642 A JPH0645642 A JP H0645642A JP 19439392 A JP19439392 A JP 19439392A JP 19439392 A JP19439392 A JP 19439392A JP H0645642 A JPH0645642 A JP H0645642A
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- conductivity type
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/042—Superluminescent diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
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- Led Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高光出力動作時においてもレーザ発振が起こ
らず、安定に動作するスーパールミネッセントダイオー
ドおよびその製造方法を得ることを目的とする。 【構成】 前端面ａ1 から後端面ｂ1 に至る途中で途切
れたストライプ状の励起領域ｃ1 を設け、端面ｂ1 側に
非励起領域ｄ1 とｄ2 を設け、ｄ2 は活性層３内に不純
物を拡散して光の吸収係数を大きくし、端面ｂ1 側から
の実効的な光の反射を一層低減させる。 【効果】 非励起領域ｄ2 での光の吸収係数を大きくで
きるので、従来よりも高光出力動作時にもレーザ発振が
起こりにくく、安定に動作するスーパールミネッセント
ダイオードを得ることができる。
らず、安定に動作するスーパールミネッセントダイオー
ドおよびその製造方法を得ることを目的とする。 【構成】 前端面ａ1 から後端面ｂ1 に至る途中で途切
れたストライプ状の励起領域ｃ1 を設け、端面ｂ1 側に
非励起領域ｄ1 とｄ2 を設け、ｄ2 は活性層３内に不純
物を拡散して光の吸収係数を大きくし、端面ｂ1 側から
の実効的な光の反射を一層低減させる。 【効果】 非励起領域ｄ2 での光の吸収係数を大きくで
きるので、従来よりも高光出力動作時にもレーザ発振が
起こりにくく、安定に動作するスーパールミネッセント
ダイオードを得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はスーパールミネッセン
トダイオード（以下、ＳＬＤと称す）に関し、特に、高
光出力動作時にも安定に動作するＳＬＤに関するもので
ある。
トダイオード（以下、ＳＬＤと称す）に関し、特に、高
光出力動作時にも安定に動作するＳＬＤに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザと発光ダイオードの
中間に位置づけられるであろうＳＬＤが注目されてい
る。この発光デバイスは、発光ダイオードのようなブロ
ードなスペクトルの広がりを持ち、半導体レーザと同程
度の高い出力を持つ光を出射することが可能である。従
って、ＳＬＤは高出力で低コヒーレントな光を指向性よ
く取り出すことができるという利点がある。この利点を
生かして現在、航空機や船舶の時々刻々の位置情報を取
得して目的地へ導くための慣性航法装置の構成要素であ
るファイバ・ジャイロ用光源等に利用が進められてい
る。ＳＬＤの構造及び製造のポイントは、いかにレーザ
発振を抑え、自然放出光のスペクトル幅を広げ、その光
出力を高くするかにある。
中間に位置づけられるであろうＳＬＤが注目されてい
る。この発光デバイスは、発光ダイオードのようなブロ
ードなスペクトルの広がりを持ち、半導体レーザと同程
度の高い出力を持つ光を出射することが可能である。従
って、ＳＬＤは高出力で低コヒーレントな光を指向性よ
く取り出すことができるという利点がある。この利点を
生かして現在、航空機や船舶の時々刻々の位置情報を取
得して目的地へ導くための慣性航法装置の構成要素であ
るファイバ・ジャイロ用光源等に利用が進められてい
る。ＳＬＤの構造及び製造のポイントは、いかにレーザ
発振を抑え、自然放出光のスペクトル幅を広げ、その光
出力を高くするかにある。
【０００３】図６は従来の非励起吸収型ＳＬＤの斜視図
であり、図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板であり、ｎ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層２は基板１上に配置され、ア
ンドープＡｌＧａＡｓ活性層３はｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４
はアンドープＡｌＧａＡｓ活性層３上に配置され、ｎ型
ＧａＡｓキャップ層５はｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４
上に配置されている。また、該ｎ型ＧａＡｓキャップ層
５にはｐ型電極６が、上記基板１にはｎ型電極７がそれ
ぞれ配置されている。８は上記ｎ型ＧａＡｓキャップ層
５から上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４中まで達して
いる、上記アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３に電流注入
領域を形成するＺｎ拡散領域を示す。なおこのＺｎ拡散
領域は図７に示すように前端面ａに対して垂直に、かつ
前端面ａの始めから素子長に沿って後端面ｂに至る中央
で途切れている。なお、図７は図６の平面図である。
であり、図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板であり、ｎ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層２は基板１上に配置され、ア
ンドープＡｌＧａＡｓ活性層３はｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４
はアンドープＡｌＧａＡｓ活性層３上に配置され、ｎ型
ＧａＡｓキャップ層５はｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４
上に配置されている。また、該ｎ型ＧａＡｓキャップ層
５にはｐ型電極６が、上記基板１にはｎ型電極７がそれ
ぞれ配置されている。８は上記ｎ型ＧａＡｓキャップ層
５から上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４中まで達して
いる、上記アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３に電流注入
領域を形成するＺｎ拡散領域を示す。なおこのＺｎ拡散
領域は図７に示すように前端面ａに対して垂直に、かつ
前端面ａの始めから素子長に沿って後端面ｂに至る中央
で途切れている。なお、図７は図６の平面図である。
【０００４】次に動作について説明する。ＳＬＤのｐｎ
接合に対して順方向に、つまりｐ型電極６に正、ｎ型電
極７に負の電圧を印加すると、Ｚｎ拡散領域８直下の活
性層３の領域に電子と正孔が注入され、活性層３内で両
者の発光再結合が生じ、素子端面より自然放出光及び誘
導放出光が出射される。
接合に対して順方向に、つまりｐ型電極６に正、ｎ型電
極７に負の電圧を印加すると、Ｚｎ拡散領域８直下の活
性層３の領域に電子と正孔が注入され、活性層３内で両
者の発光再結合が生じ、素子端面より自然放出光及び誘
導放出光が出射される。
【０００５】この非励起吸収型ＳＬＤにおいて、図８は
活性層３内の励起領域ｃに発生する光の様子を示す図で
あり、例えば、素子内部のＺｎ拡散領域８直下の電流注
入領域、即ち、励起領域ｃで生じた、後端面ｂに対し垂
直の方向性を持つ光ｃ1 は垂直方向Ｄへ進んで行き、後
端面ｂで反射されて再び素子内部の励起領域ｃに戻った
とすると、ここで前端面ａに対し垂直の方向性を持つ光
ｃ2 と合成し、増幅されて前端面ａに達し、ここで再び
反射されて励起領域ｃに戻り、さらに干渉され増幅され
る。この反射，増幅を繰り返し、コヒーレントな光が発
生し、レーザ発振に至る。一旦、レーザ発振してしまう
と低コヒーレントな光を指向性よく取り出すことはでき
ない。このようなレーザ発振を防ぐために、ストライプ
状のＺｎ拡散領域８を短くし、励起領域ｃを除く端面ｂ
に至る非励起領域ｄを形成していわゆる非励起吸収型構
造としている。これは励起領域ｃで発生した光（端面ａ
で反射され励起領域ｃで増幅された光を含む）を非励起
領域ｄにおいて吸収しようとするものである。同図に示
すように後端面ｂに対し垂直の方向性を持つ光Ａは垂直
方向Ｂへ進んで行き、後端面ｂで反射されるが、非励起
領域ｄにより吸収され、再び素子内部の励起領域ｃに戻
ることはなく、素子端面より自然放出光及び誘導放出光
が出射される。
活性層３内の励起領域ｃに発生する光の様子を示す図で
あり、例えば、素子内部のＺｎ拡散領域８直下の電流注
入領域、即ち、励起領域ｃで生じた、後端面ｂに対し垂
直の方向性を持つ光ｃ1 は垂直方向Ｄへ進んで行き、後
端面ｂで反射されて再び素子内部の励起領域ｃに戻った
とすると、ここで前端面ａに対し垂直の方向性を持つ光
ｃ2 と合成し、増幅されて前端面ａに達し、ここで再び
反射されて励起領域ｃに戻り、さらに干渉され増幅され
る。この反射，増幅を繰り返し、コヒーレントな光が発
生し、レーザ発振に至る。一旦、レーザ発振してしまう
と低コヒーレントな光を指向性よく取り出すことはでき
ない。このようなレーザ発振を防ぐために、ストライプ
状のＺｎ拡散領域８を短くし、励起領域ｃを除く端面ｂ
に至る非励起領域ｄを形成していわゆる非励起吸収型構
造としている。これは励起領域ｃで発生した光（端面ａ
で反射され励起領域ｃで増幅された光を含む）を非励起
領域ｄにおいて吸収しようとするものである。同図に示
すように後端面ｂに対し垂直の方向性を持つ光Ａは垂直
方向Ｂへ進んで行き、後端面ｂで反射されるが、非励起
領域ｄにより吸収され、再び素子内部の励起領域ｃに戻
ることはなく、素子端面より自然放出光及び誘導放出光
が出射される。
【０００６】図９(a) は図９(b) に示す共振器長ｌ1 ＝
５００μｍ，Ｚｎ拡散領域長ｌ2 ＝２５０μｍ，Ｚｎ拡
散領域幅Ｗ＝５μｍの非励起吸収型ＳＬＤのスペクトル
形状を示す。
５００μｍ，Ｚｎ拡散領域長ｌ2 ＝２５０μｍ，Ｚｎ拡
散領域幅Ｗ＝５μｍの非励起吸収型ＳＬＤのスペクトル
形状を示す。
【０００７】従来の非励起吸収型ＳＬＤは以上のように
構成されているので、低光出力動作時、即ち５ｍＷ時に
は図９(a) に示すようなブロードなスペクトルが得られ
るが、高光出力動作時、即ち１０ｍＷ時には励起領域で
発光再結合により生じた光のエネルギー量が大きくな
り、図８の端面ａで反射され、励起領域ｃで増幅される
度合いが大きくなるため、非励起領域において吸収され
たとしても、十分に吸収されなくなり、端面に対して垂
直の方向性を持つ光の反射，増幅が繰り返され、図９
(a) に示すようにレーザ発振してしまうという問題点が
あった。
構成されているので、低光出力動作時、即ち５ｍＷ時に
は図９(a) に示すようなブロードなスペクトルが得られ
るが、高光出力動作時、即ち１０ｍＷ時には励起領域で
発光再結合により生じた光のエネルギー量が大きくな
り、図８の端面ａで反射され、励起領域ｃで増幅される
度合いが大きくなるため、非励起領域において吸収され
たとしても、十分に吸収されなくなり、端面に対して垂
直の方向性を持つ光の反射，増幅が繰り返され、図９
(a) に示すようにレーザ発振してしまうという問題点が
あった。
【０００８】そこで、このような問題点を解消するもの
として、特開平３−１６１８６号公報に示されたものが
ある。これを他の従来例として図１０に示す。これは図
１０に示すように、ｐ−ＧａＡｓ基板２１の表面にｐ−
Ａｌx1Ｇａ(1-X1)Ａｓクラッド層２２およびｐ−Ａｌx2
Ｇａ(1-X2)Ａｓ活性層２３と、ｎ−Ａｌx1Ｇａ(1-X1)Ａ
ｓクラッド層２４，ｎ−Ａｌx3Ｇａ(1-X3)Ａｓ層２５を
順次エピタキシャル成長して形成し、その後、後端面か
ら奥行きほぼ１／３を基板２１まで達するようエッチン
グ除去し、さらに、活性層２３より禁制帯幅の大きいｎ
−Ａｌx4Ｇａ(1-X4)Ａｓ層２６およびｎ−ＧａＡｓコン
タクト層２７を重ねてエピタキシャル成長し、その上面
に前端面から活性層２３より短いストライプを有するＵ
字状のＡｌ2 Ｏ 3絶縁膜２８を形成した後、上下両面に
電極２９，３０を形成し、さらに前後両端面に低反射率
コーティング膜３１および３２を施したものである。
として、特開平３−１６１８６号公報に示されたものが
ある。これを他の従来例として図１０に示す。これは図
１０に示すように、ｐ−ＧａＡｓ基板２１の表面にｐ−
Ａｌx1Ｇａ(1-X1)Ａｓクラッド層２２およびｐ−Ａｌx2
Ｇａ(1-X2)Ａｓ活性層２３と、ｎ−Ａｌx1Ｇａ(1-X1)Ａ
ｓクラッド層２４，ｎ−Ａｌx3Ｇａ(1-X3)Ａｓ層２５を
順次エピタキシャル成長して形成し、その後、後端面か
ら奥行きほぼ１／３を基板２１まで達するようエッチン
グ除去し、さらに、活性層２３より禁制帯幅の大きいｎ
−Ａｌx4Ｇａ(1-X4)Ａｓ層２６およびｎ−ＧａＡｓコン
タクト層２７を重ねてエピタキシャル成長し、その上面
に前端面から活性層２３より短いストライプを有するＵ
字状のＡｌ2 Ｏ 3絶縁膜２８を形成した後、上下両面に
電極２９，３０を形成し、さらに前後両端面に低反射率
コーティング膜３１および３２を施したものである。
【０００９】上記構成において、上下部電極２９，３０
にバイアス電圧を加えると、Ａｌ2Ｏ 3絶縁膜２８のな
いストライプ部２９ａに電流が注入され、この領域の活
性層２３で発光が始まり、さらに多くの電流を注入する
と利得を有する状態となって誘導放出光が発生する。本
構成では活性層２３とチップ後端面との間に活性層より
も禁制帯幅の大きいｎ−Ａｌx4Ｇａ(1-X4)Ａｓ層２６が
設けられているため、活性層２３中を後面側に向かって
進行する光波は、活性層の末端から活性層より禁制帯幅
の大きい半導体層２６中に放射され、該放射光はチップ
の後面で一部反射されて再び活性層中に戻ってくるが、
放射される際に広がって拡散されることとなり、活性層
中に導入する割合が極めて小さく、高光出力動作時でも
レーザ発振を抑制できる。
にバイアス電圧を加えると、Ａｌ2Ｏ 3絶縁膜２８のな
いストライプ部２９ａに電流が注入され、この領域の活
性層２３で発光が始まり、さらに多くの電流を注入する
と利得を有する状態となって誘導放出光が発生する。本
構成では活性層２３とチップ後端面との間に活性層より
も禁制帯幅の大きいｎ−Ａｌx4Ｇａ(1-X4)Ａｓ層２６が
設けられているため、活性層２３中を後面側に向かって
進行する光波は、活性層の末端から活性層より禁制帯幅
の大きい半導体層２６中に放射され、該放射光はチップ
の後面で一部反射されて再び活性層中に戻ってくるが、
放射される際に広がって拡散されることとなり、活性層
中に導入する割合が極めて小さく、高光出力動作時でも
レーザ発振を抑制できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、図７に
示した従来の非励起吸収型ＳＬＤでは、高光出力動作
時、端面に対して垂直の方向性を持つ光の反射，増幅が
繰り返され、レーザ発振してしまうという問題点があっ
た。
示した従来の非励起吸収型ＳＬＤでは、高光出力動作
時、端面に対して垂直の方向性を持つ光の反射，増幅が
繰り返され、レーザ発振してしまうという問題点があっ
た。
【００１１】また、図１０に示す他の従来例はこの問題
点を解決するものであるが、基板２１の表面にｐ−Ａｌ
x1Ｇａ(1-X1)Ａｓクラッド層２２，ｐ−Ａｌx2Ｇａ
(1-X2)Ａｓ活性層２３，ｎ−Ａｌx1Ｇａ(1-X1)Ａｓクラ
ッド層２４，ｎ−Ａｌx3Ｇａ(1-X3)Ａｓ層２５を積層し
て形成した後、後端面から奥行きほぼ１／３を基板まで
エッチング除去し、さらに、その除去部分に活性層２３
より禁制帯幅の大きいｎ−Ａｌx4Ｇａ(1-X4)Ａｓ層２６
およびｎ−ＧａＡｓコンタクト層２７を積層して形成し
ているため、２回のエピタキシャル工程を必要とし、製
造コストが高くなる上、再成長界面に劣化が生じやす
く、信頼性が大幅に低下するという問題点があった。
点を解決するものであるが、基板２１の表面にｐ−Ａｌ
x1Ｇａ(1-X1)Ａｓクラッド層２２，ｐ−Ａｌx2Ｇａ
(1-X2)Ａｓ活性層２３，ｎ−Ａｌx1Ｇａ(1-X1)Ａｓクラ
ッド層２４，ｎ−Ａｌx3Ｇａ(1-X3)Ａｓ層２５を積層し
て形成した後、後端面から奥行きほぼ１／３を基板まで
エッチング除去し、さらに、その除去部分に活性層２３
より禁制帯幅の大きいｎ−Ａｌx4Ｇａ(1-X4)Ａｓ層２６
およびｎ−ＧａＡｓコンタクト層２７を積層して形成し
ているため、２回のエピタキシャル工程を必要とし、製
造コストが高くなる上、再成長界面に劣化が生じやす
く、信頼性が大幅に低下するという問題点があった。
【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、高光出力動作時にもレーザ発振
が起こりにくく安定に動作するＳＬＤを提供するととも
に、該ＳＬＤをより簡易で安価にしかも信頼性高く製造
する方法を提供することを目的とする。
ためになされたもので、高光出力動作時にもレーザ発振
が起こりにくく安定に動作するＳＬＤを提供するととも
に、該ＳＬＤをより簡易で安価にしかも信頼性高く製造
する方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係るＳＬＤ
は、基板上に配置された第１導電型のクラッド層，該第
１導電型と反対導電型の第２導電型のクラッド層及びこ
れらに挟まれたアンドープ活性層からなるダブルヘテロ
構造と、上記第２導電型クラッド層に形成された前端面
を始端として後端面に達しない長さを有するストライプ
状の第２導電型の拡散領域とを有し、該拡散領域を介し
て上記活性層内に電流を注入するものにおいて、上記電
流注入領域から所定距離だけ隔離した位置から後端面に
至るまでの範囲の少なくとも一部の領域に、活性層と上
記第１及び第２導電型のクラッド層の一部分に達する第
２あるいは第１導電型の拡散領域を有するものである。
は、基板上に配置された第１導電型のクラッド層，該第
１導電型と反対導電型の第２導電型のクラッド層及びこ
れらに挟まれたアンドープ活性層からなるダブルヘテロ
構造と、上記第２導電型クラッド層に形成された前端面
を始端として後端面に達しない長さを有するストライプ
状の第２導電型の拡散領域とを有し、該拡散領域を介し
て上記活性層内に電流を注入するものにおいて、上記電
流注入領域から所定距離だけ隔離した位置から後端面に
至るまでの範囲の少なくとも一部の領域に、活性層と上
記第１及び第２導電型のクラッド層の一部分に達する第
２あるいは第１導電型の拡散領域を有するものである。
【００１４】また、この発明に係るＳＬＤの製造方法
は、基板の表面上に第１導電型のクラッド層，アンドー
プ活性層，第２導電型のクラッド層，および第１導電型
のキャップ層を順次形成する工程、第１導電型のキャッ
プ層と第２導電型クラッド層の途中までの一部分を除去
する工程、上記除去後、残存している第１導電型キャッ
プ層中に第２導電型クラッド層に達するストライプ状の
第２導電型の拡散と、該拡散から所定距離だけ隔離した
位置から後端面に至るまでの範囲で第２導電型クラッド
層中にアンドープ活性層を通り第１導電型クラッド層に
達する第２あるいは第１導電型の拡散とを同時に行う工
程、上記拡散後、上記第１導電型のキャップ層上および
上記基板裏面上に電極を形成する工程とを有することを
特徴とするものである。
は、基板の表面上に第１導電型のクラッド層，アンドー
プ活性層，第２導電型のクラッド層，および第１導電型
のキャップ層を順次形成する工程、第１導電型のキャッ
プ層と第２導電型クラッド層の途中までの一部分を除去
する工程、上記除去後、残存している第１導電型キャッ
プ層中に第２導電型クラッド層に達するストライプ状の
第２導電型の拡散と、該拡散から所定距離だけ隔離した
位置から後端面に至るまでの範囲で第２導電型クラッド
層中にアンドープ活性層を通り第１導電型クラッド層に
達する第２あるいは第１導電型の拡散とを同時に行う工
程、上記拡散後、上記第１導電型のキャップ層上および
上記基板裏面上に電極を形成する工程とを有することを
特徴とするものである。
【００１５】
【作用】この発明におけるＳＬＤは、電流注入領域から
所定距離だけ隔離した位置から後端面に至るまでの範囲
の少なくとも一部の領域に、活性層と上記第１及び第２
導電型のクラッド層の一部分に達する第２あるいは第１
導電型の拡散領域を有するため、従来の非励起吸収型Ｓ
ＬＤの非励起吸収領域の活性層の一部分に不純物拡散領
域を有することとなり、励起領域の活性層のエネルギー
ギャップより吸収領域の活性層のエネルギーギャップが
小さくなり、等価的に非励起吸収領域の吸収係数が大き
くなるため、高光出力時にも後端面からの実効的な光の
反射は十分に低減でき、高光出力時でもレーザ発振が起
こりにくく、安定に動作するＳＬＤを得ることができ
る。
所定距離だけ隔離した位置から後端面に至るまでの範囲
の少なくとも一部の領域に、活性層と上記第１及び第２
導電型のクラッド層の一部分に達する第２あるいは第１
導電型の拡散領域を有するため、従来の非励起吸収型Ｓ
ＬＤの非励起吸収領域の活性層の一部分に不純物拡散領
域を有することとなり、励起領域の活性層のエネルギー
ギャップより吸収領域の活性層のエネルギーギャップが
小さくなり、等価的に非励起吸収領域の吸収係数が大き
くなるため、高光出力時にも後端面からの実効的な光の
反射は十分に低減でき、高光出力時でもレーザ発振が起
こりにくく、安定に動作するＳＬＤを得ることができ
る。
【００１６】さらに、この発明の製造方法は、第１導電
型のキャップ層と第２導電型のクラッド層の途中までの
一部分を除去し、励起領域の第２導電型クラッド層に達
するストライプ状の第２導電型の拡散と、該拡散から所
定距離だけ隔離した位置から後端面に至るまでの非励起
吸収領域の範囲で第２導電型クラッド層中にアンドープ
活性層を通り第１導電型クラッド層に達する第２あるい
は第１導電型の拡散とを同時に行うため、拡散工程を増
やすことなく非励起吸収領域の拡散領域の形成が行え、
また、拡散深さの制御も容易となる。
型のキャップ層と第２導電型のクラッド層の途中までの
一部分を除去し、励起領域の第２導電型クラッド層に達
するストライプ状の第２導電型の拡散と、該拡散から所
定距離だけ隔離した位置から後端面に至るまでの非励起
吸収領域の範囲で第２導電型クラッド層中にアンドープ
活性層を通り第１導電型クラッド層に達する第２あるい
は第１導電型の拡散とを同時に行うため、拡散工程を増
やすことなく非励起吸収領域の拡散領域の形成が行え、
また、拡散深さの制御も容易となる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１(a) は本発明の一実施例によるＳＬＤの断面
図、図１(b) はその斜視図、図２はその上面図である。
する。図１(a) は本発明の一実施例によるＳＬＤの断面
図、図１(b) はその斜視図、図２はその上面図である。
【００１８】図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板であ
り、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２は基板１上に配置さ
れ、アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３はｎ型ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層４はアンドープＡｌＧａＡｓ活性層３上に配置さ
れ、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５はｐ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層４上に配置されている。また、ｎ型ＧａＡｓキャ
ップ層５とｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途中までの
一部分が取り除かれ、残ったｎ型ＧａＡｓキャップ層５
上にはｐ型電極６が、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１にはｎ型
電極７がそれぞれ配置されている。８は上記ｎ型ＧａＡ
ｓキャップ層５から上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４
中まで達している、上記アンドープＡｌＧａＡｓ活性層
３に電流注入領域を形成するＺｎ拡散領域を示す。ま
た、９は上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４から上記ア
ンドープＡｌＧａＡｓ活性層３を通り、上記ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層２中まで達している、上記アンドープ
ＡｌＧａＡｓ活性層３に非励起拡散吸収領域を形成する
Ｚｎ拡散領域を示す。
り、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２は基板１上に配置さ
れ、アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３はｎ型ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層４はアンドープＡｌＧａＡｓ活性層３上に配置さ
れ、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５はｐ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層４上に配置されている。また、ｎ型ＧａＡｓキャ
ップ層５とｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途中までの
一部分が取り除かれ、残ったｎ型ＧａＡｓキャップ層５
上にはｐ型電極６が、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１にはｎ型
電極７がそれぞれ配置されている。８は上記ｎ型ＧａＡ
ｓキャップ層５から上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４
中まで達している、上記アンドープＡｌＧａＡｓ活性層
３に電流注入領域を形成するＺｎ拡散領域を示す。ま
た、９は上記ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４から上記ア
ンドープＡｌＧａＡｓ活性層３を通り、上記ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層２中まで達している、上記アンドープ
ＡｌＧａＡｓ活性層３に非励起拡散吸収領域を形成する
Ｚｎ拡散領域を示す。
【００１９】次に本実施例の製造方法を図３(a) ないし
図３(d) を用いて説明する。まず、図３(a) に示すよう
に、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法等の結晶成長方法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板１表面上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２，アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３，ｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層４，ｎ型ＧａＡｓキャップ層５
をそれぞれ膜厚１．５μｍ，０．０８〜０．１μｍ，
１．５μｍ，１μｍ程度結晶成長させ、その後、図３
(b) に示すようにｎ型ＧａＡＳキャップ層５の表面上に
前端面から奥行きおよそ１／２を覆うようにレジスト１
５を設け、該レジスト１５をマスクとしてｎ型ＧａＡｓ
キャップ層５およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途
中までの一部分をエッチング除去する。本実施例では酒
石酸と過酸化水素水の５対１混合液をエッチャントとし
て用い、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５表面からおよそ１．
５μｍをエッチング除去している。
図３(d) を用いて説明する。まず、図３(a) に示すよう
に、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法等の結晶成長方法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板１表面上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２，アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３，ｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層４，ｎ型ＧａＡｓキャップ層５
をそれぞれ膜厚１．５μｍ，０．０８〜０．１μｍ，
１．５μｍ，１μｍ程度結晶成長させ、その後、図３
(b) に示すようにｎ型ＧａＡＳキャップ層５の表面上に
前端面から奥行きおよそ１／２を覆うようにレジスト１
５を設け、該レジスト１５をマスクとしてｎ型ＧａＡｓ
キャップ層５およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途
中までの一部分をエッチング除去する。本実施例では酒
石酸と過酸化水素水の５対１混合液をエッチャントとし
て用い、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５表面からおよそ１．
５μｍをエッチング除去している。
【００２０】次に、図３(c) に示すように、レジスト１
５を除去した後、全面にＺｎＯ膜をスパッタ等の方法で
成膜し、写真製版およびエッチング技術を用いてＺｎの
拡散を行うべき領域上にパターン形成し、その後、全面
にＳｉＯ2 膜１７，ＳｉＮ膜１８を設け、これらを保護
膜として６５０度〜７００度に加熱し、熱拡散によりＺ
ｎを半導体層内に１．５μｍ程度の深さに導入する。こ
れにより、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５からｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層４の途中まで達する幅５μｍ〜１０μ
ｍ，長さ２００μｍ〜２５０μｍのストライプ状のＺｎ
拡散領域８を形成するとともに、該拡散領域８から所定
距離隔てた位置から後端面に至るまでの範囲内で、ｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層４からアンドープＡｌＧａＡｓ
活性層３を通りｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の途中ま
で達するＺｎ拡散領域９を形成する。
５を除去した後、全面にＺｎＯ膜をスパッタ等の方法で
成膜し、写真製版およびエッチング技術を用いてＺｎの
拡散を行うべき領域上にパターン形成し、その後、全面
にＳｉＯ2 膜１７，ＳｉＮ膜１８を設け、これらを保護
膜として６５０度〜７００度に加熱し、熱拡散によりＺ
ｎを半導体層内に１．５μｍ程度の深さに導入する。こ
れにより、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５からｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層４の途中まで達する幅５μｍ〜１０μ
ｍ，長さ２００μｍ〜２５０μｍのストライプ状のＺｎ
拡散領域８を形成するとともに、該拡散領域８から所定
距離隔てた位置から後端面に至るまでの範囲内で、ｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層４からアンドープＡｌＧａＡｓ
活性層３を通りｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の途中ま
で達するＺｎ拡散領域９を形成する。
【００２１】これらの拡散領域の形成後、図３(d) に示
すようにＺｎＯ膜１６およびＳｉＯ2 膜１７，ＳｉＮ膜
１８を除去し、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５上にｐ型電極
６、基板１の裏面上にｎ型電極７を形成し、本素子を完
成する。
すようにＺｎＯ膜１６およびＳｉＯ2 膜１７，ＳｉＮ膜
１８を除去し、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５上にｐ型電極
６、基板１の裏面上にｎ型電極７を形成し、本素子を完
成する。
【００２２】次に本実施例の動作について説明する。Ｓ
ＬＤのｐｎ接合に対して順方向に、つまりｐ型電極６に
正、ｎ型電極７に負の電圧を印加すると、Ｚｎ拡散領域
８直下の活性層３の領域に電子と正孔が注入され、活性
層３内で両者の発光再結合が生じ、素子端面より自然放
出光及び誘導放出光が出射される。
ＬＤのｐｎ接合に対して順方向に、つまりｐ型電極６に
正、ｎ型電極７に負の電圧を印加すると、Ｚｎ拡散領域
８直下の活性層３の領域に電子と正孔が注入され、活性
層３内で両者の発光再結合が生じ、素子端面より自然放
出光及び誘導放出光が出射される。
【００２３】本実施例によるＳＬＤにおいて、図４に活
性層３内の励起領域ｃ1 に発生する光の様子を示す。図
において、上記励起領域ｃ1 を除く領域は電流が注入さ
れない領域、ｄ1 ，ｄ2 は吸収作用を有する非励起領域
である。ここで、ｄ1 は活性層３が拡散されていない領
域であり、ｄ2 は活性層３が拡散されている領域であ
る。
性層３内の励起領域ｃ1 に発生する光の様子を示す。図
において、上記励起領域ｃ1 を除く領域は電流が注入さ
れない領域、ｄ1 ，ｄ2 は吸収作用を有する非励起領域
である。ここで、ｄ1 は活性層３が拡散されていない領
域であり、ｄ2 は活性層３が拡散されている領域であ
る。
【００２４】この非励起吸収領域ｄ1 及び非励起拡散吸
収領域ｄ2 の吸収作用により、（前）後端面に対して垂
直の方向性を持つ光Ｅ1 の反射光Ｅ2 は吸収され、反
射，増幅の繰り返しが少なくなる。この結果、高光出力
動作時においてもレーザ発振が起こらず、ブロードなス
ペクトルを得ることができる。
収領域ｄ2 の吸収作用により、（前）後端面に対して垂
直の方向性を持つ光Ｅ1 の反射光Ｅ2 は吸収され、反
射，増幅の繰り返しが少なくなる。この結果、高光出力
動作時においてもレーザ発振が起こらず、ブロードなス
ペクトルを得ることができる。
【００２５】ここで、非励起吸収領域ｄ1 及び非励起拡
散吸収領域ｄ2 が励起領域ｃ1 で発生した光を吸収する
機構について説明する。図５(a) ，図５(b) ，及び図５
(c)はそれぞれ励起領域ｃ1 ，非励起吸収領域ｄ1 及び
非励起拡散吸収領域ｄ2 の活性層３のエネルギーバンド
ダイアグラムを示している。図において、ＥC は伝導帯
１０下端のエネルギーを示し、ＥV は価電子帯１１上端
のエネルギーを示し、ＥA は拡散した不純物（本実施例
ではＺｎ）によるアクセプタレベルのエネルギーを示
す。なお、λは励起領域ｃ1 で生じる発光再結合で生成
された光の波長であり、λ1 ，λ2 は各々非励起吸収領
域ｄ1 及び非励起拡散吸収領域ｄ2 で生じる光の吸収に
おいて吸収される光の波長である。
散吸収領域ｄ2 が励起領域ｃ1 で発生した光を吸収する
機構について説明する。図５(a) ，図５(b) ，及び図５
(c)はそれぞれ励起領域ｃ1 ，非励起吸収領域ｄ1 及び
非励起拡散吸収領域ｄ2 の活性層３のエネルギーバンド
ダイアグラムを示している。図において、ＥC は伝導帯
１０下端のエネルギーを示し、ＥV は価電子帯１１上端
のエネルギーを示し、ＥA は拡散した不純物（本実施例
ではＺｎ）によるアクセプタレベルのエネルギーを示
す。なお、λは励起領域ｃ1 で生じる発光再結合で生成
された光の波長であり、λ1 ，λ2 は各々非励起吸収領
域ｄ1 及び非励起拡散吸収領域ｄ2 で生じる光の吸収に
おいて吸収される光の波長である。
【００２６】図５(a) に示すように励起領域ｃ1 では電
流が注入されているため、伝導帯１０には電子１３が価
電子帯１１にはホール１４が蓄積される。蓄積された電
子１３，ホール１４は図中の斜線で示されている。励起
領域ｃ1 における発光再結合は伝導帯１０における電子
１３の分布のピークから価電子帯１１におけるホール１
４の分布のピーク間で生じる遷移、即ちλの波長を有す
る光の発光再結合が最も支配的で、λを中心にブロード
な波長広がりを有する発光再結合が生じる。
流が注入されているため、伝導帯１０には電子１３が価
電子帯１１にはホール１４が蓄積される。蓄積された電
子１３，ホール１４は図中の斜線で示されている。励起
領域ｃ1 における発光再結合は伝導帯１０における電子
１３の分布のピークから価電子帯１１におけるホール１
４の分布のピーク間で生じる遷移、即ちλの波長を有す
る光の発光再結合が最も支配的で、λを中心にブロード
な波長広がりを有する発光再結合が生じる。
【００２７】一方、図５(b) ，図５(c) に示すように非
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では電流が注入されないため、伝導
帯１０には電子１３が、価電子帯１１及びアクセプタレ
ベル１２にはホール１４がほとんどたまっていない。即
ち、価電子帯１１及びアクセプタレベル１２には電子１
３が詰まっており、伝導帯１０には電子１２はほとんど
ない。光の吸収は光によって価電子帯１１及びアクセプ
タレベル１２の電子１３が伝導帯１０に上がる現象であ
る。従って、伝導帯１０に電子１３が少ないほど、価電
子帯１１及びアクセプタレベル１２に電子１３が多いほ
ど光の吸収の度合いは大きくなる。非励起領域ｄ1 ，ｄ
2 ではバンドギャップエネルギー、即ちｄ1 では伝導帯
１０下端と価電子帯１１上端のエネルギー差以上の、ｄ
2 では伝導帯１０下端とアクセプタレベル１２上端のエ
ネルギー差以上のエネルギーの光を吸収する。励起領域
ｃ1 で発生する光のエネルギーは、伝導帯１０下端と価
電子帯１１上端のエネルギー差より必ず大きいので、非
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では光は吸収される。
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では電流が注入されないため、伝導
帯１０には電子１３が、価電子帯１１及びアクセプタレ
ベル１２にはホール１４がほとんどたまっていない。即
ち、価電子帯１１及びアクセプタレベル１２には電子１
３が詰まっており、伝導帯１０には電子１２はほとんど
ない。光の吸収は光によって価電子帯１１及びアクセプ
タレベル１２の電子１３が伝導帯１０に上がる現象であ
る。従って、伝導帯１０に電子１３が少ないほど、価電
子帯１１及びアクセプタレベル１２に電子１３が多いほ
ど光の吸収の度合いは大きくなる。非励起領域ｄ1 ，ｄ
2 ではバンドギャップエネルギー、即ちｄ1 では伝導帯
１０下端と価電子帯１１上端のエネルギー差以上の、ｄ
2 では伝導帯１０下端とアクセプタレベル１２上端のエ
ネルギー差以上のエネルギーの光を吸収する。励起領域
ｃ1 で発生する光のエネルギーは、伝導帯１０下端と価
電子帯１１上端のエネルギー差より必ず大きいので、非
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では光は吸収される。
【００２８】次に、この非励起領域ｄ1 ，ｄ2 での光の
吸収の度合いについて説明する。R.A.Smith 著の「セミ
コンダクターズ」（1959, Cambridge at the Universit
y Press)によれば、バンドギャップエネルギーＥｇ近傍
の光子エネルギーＥの光に対して、吸収係数α0 は、
吸収の度合いについて説明する。R.A.Smith 著の「セミ
コンダクターズ」（1959, Cambridge at the Universit
y Press)によれば、バンドギャップエネルギーＥｇ近傍
の光子エネルギーＥの光に対して、吸収係数α0 は、
【００２９】
【数１】 で表わされる。従って、非励起領域ｄ1 ，ｄ各々の吸収
係数をα1 ，α2 とすると、
係数をα1 ，α2 とすると、
【００３０】
【数２】 で表わされる。
【００３１】これから、α1 ＜α2 であることがわか
り、即ち非励起領域ｄ1 とｄ2 では、ｄ2 の方が光の吸
収の度合いが大きいことがわかる。
り、即ち非励起領域ｄ1 とｄ2 では、ｄ2 の方が光の吸
収の度合いが大きいことがわかる。
【００３２】このように、上記実施例では、前端面ａ1
から後端面ｂ1 に至る途中で途切れたストライプを設
け、後端面ｂ1 側に非励起領域ｄ1 ，ｄ2 を設け、特に
ｄ2 は活性層内に不純物を拡散し、吸収係数を大きくし
たので、端面ａ1 ，ｂ1 に対し垂直の方向性を持つ光の
反射，増幅の繰り返しが少なくなり、後端面からの実効
的な反射が減少され、高光出力動作時にもレーザ発振が
起こりにくく、安定に動作するＳＬＤを得ることができ
る。
から後端面ｂ1 に至る途中で途切れたストライプを設
け、後端面ｂ1 側に非励起領域ｄ1 ，ｄ2 を設け、特に
ｄ2 は活性層内に不純物を拡散し、吸収係数を大きくし
たので、端面ａ1 ，ｂ1 に対し垂直の方向性を持つ光の
反射，増幅の繰り返しが少なくなり、後端面からの実効
的な反射が減少され、高光出力動作時にもレーザ発振が
起こりにくく、安定に動作するＳＬＤを得ることができ
る。
【００３３】また、本実施例では非励起領域ｄ2 へのｐ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層４からアンドープＡｌＧａＡ
ｓ活性層３を通りｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の途中
まで達するＺｎの拡散と、励起領域ｃ1 へのｎ型ＧａＡ
ｓキャップ層５からｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途
中まで達するストライプ状のＺｎの拡散とを同時に行う
ため、非励起領域ｄ2 形成のための拡散工程を増やすこ
となく容易に形成でき、拡散の深さの制御も容易とな
り、信頼性にすぐれたものが得られる。
型ＡｌＧａＡｓクラッド層４からアンドープＡｌＧａＡ
ｓ活性層３を通りｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の途中
まで達するＺｎの拡散と、励起領域ｃ1 へのｎ型ＧａＡ
ｓキャップ層５からｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途
中まで達するストライプ状のＺｎの拡散とを同時に行う
ため、非励起領域ｄ2 形成のための拡散工程を増やすこ
となく容易に形成でき、拡散の深さの制御も容易とな
り、信頼性にすぐれたものが得られる。
【００３４】なお、上記実施例では固相拡散によりＺｎ
拡散領域８，９を形成したが、これはＳｉＮマスクを用
いた気相拡散あるいはイオンインプランテーション等の
方法により形成してもよい。
拡散領域８，９を形成したが、これはＳｉＮマスクを用
いた気相拡散あるいはイオンインプランテーション等の
方法により形成してもよい。
【００３５】なお、上記実施例では、上記活性層拡散領
域９のｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明した
が、ＳｉやＳｅをｎ型の不純物として用いてもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
域９のｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明した
が、ＳｉやＳｅをｎ型の不純物として用いてもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
【００３６】また、上記実施例では、上記拡散領域８の
ｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明したが、上記
各層の導電型を反転させて上記拡散領域８にｎ型の不純
物としてＳｉやＳｅを用いてもよく、さらに上記活性層
拡散領域９の不純物はｐ型としてＺｎを用いてもｎ型不
純物としてＳｉやＳｅを用いてもよく、各層のキャリア
濃度を適当に選ぶことにより、上記実施例と同様の効果
を奏する。
ｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明したが、上記
各層の導電型を反転させて上記拡散領域８にｎ型の不純
物としてＳｉやＳｅを用いてもよく、さらに上記活性層
拡散領域９の不純物はｐ型としてＺｎを用いてもｎ型不
純物としてＳｉやＳｅを用いてもよく、各層のキャリア
濃度を適当に選ぶことにより、上記実施例と同様の効果
を奏する。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、この発明によるＳＬＤに
よれば、前端面から後端面に至る途中で途切れたストラ
イプを設け、後端面側に非励起領域を設け、その一部の
活性層内に不純物を拡散し、吸収係数を大きくしたの
で、後端面からの実効的な反射が減少され、高光出力動
作時にもレーザ発振が起こりにくく、安定に動作するＳ
ＬＤを得られる効果がある。
よれば、前端面から後端面に至る途中で途切れたストラ
イプを設け、後端面側に非励起領域を設け、その一部の
活性層内に不純物を拡散し、吸収係数を大きくしたの
で、後端面からの実効的な反射が減少され、高光出力動
作時にもレーザ発振が起こりにくく、安定に動作するＳ
ＬＤを得られる効果がある。
【００３８】また、この発明の製造方法によれば、非励
起領域の活性層内への拡散と、励起領域の電流注入領域
を形成するための拡散とを同時に行うため、拡散工程を
増やすことなく非励起拡散領域を容易に形成でき、拡散
深さの制御も容易となり、信頼性に優れたものが安価に
得られる効果がある。
起領域の活性層内への拡散と、励起領域の電流注入領域
を形成するための拡散とを同時に行うため、拡散工程を
増やすことなく非励起拡散領域を容易に形成でき、拡散
深さの制御も容易となり、信頼性に優れたものが安価に
得られる効果がある。
【図１】この発明の一実施例によるＳＬＤの断面図およ
び斜視図である。
び斜視図である。
【図２】この発明の一実施例によるＳＬＤの上面図であ
る。
る。
【図３】この発明の一実施例によるＳＬＤの製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図４】この発明の一実施例によるＳＬＤの活性層内の
励起領域に発生する光の様子を説明する図である。
励起領域に発生する光の様子を説明する図である。
【図５】この発明の一実施例によるＳＬＤの励起領域，
非励起吸収領域，及び非励起拡散吸収領域における活性
層のエネルギーバンドグラム図である。
非励起吸収領域，及び非励起拡散吸収領域における活性
層のエネルギーバンドグラム図である。
【図６】従来の非励起吸収型ＳＬＤの構造図である。
【図７】従来の非励起吸収型ＳＬＤの上面図である。
【図８】従来の非励起吸収型ＳＬＤの活性層内の励起領
域に発生する光の様子を説明する図である。
域に発生する光の様子を説明する図である。
【図９】従来の非励起吸収型ＳＬＤのスペクトル図であ
る。
る。
【図１０】他の従来のＳＬＤの構造図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 ３ アンドープＡｌＧａＡｓ活性層 ４ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層 ５ ｎ型ＧａＡｓキャップ層 ６ ｐ型電極 ７ ｎ型電極 ８ Ｚｎ拡散領域 ９ Ｚｎ拡散領域 １０ 伝導帯 １１ 価電子帯 １２ アクセプタレベル １３ 電子 １４ ホール ａ1 前端面 ｂ1 後端面 ｃ1 励起領域 ｄ1 非励起領域 ｄ2 非励起拡散領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係るＳＬＤ
は、基板上に配置された第１導電型のクラッド層，該第
１導電型と反対導電型の第２導電型のクラッド層，及び
これらに挟まれたアンドープ活性層からなるダブルヘテ
ロ構造と、上記第２導電型クラッド層に形成された前端
面を始端として後端面に達しない長さを有するストライ
プ状の第２導電型の拡散領域とを有し、該拡散領域を介
して上記活性層内に電流を注入するものにおいて、該拡
散領域により形成される電流注入領域から所定距離だけ
隔離した位置から後端面に至るまでの範囲の少なくとも
一部の領域に、活性層と上記第２導電型のクラッド層を
貫通し、上記第１導電型の クラッド層に達する第２ある
いは第１導電型の拡散領域を有するものである。
は、基板上に配置された第１導電型のクラッド層，該第
１導電型と反対導電型の第２導電型のクラッド層，及び
これらに挟まれたアンドープ活性層からなるダブルヘテ
ロ構造と、上記第２導電型クラッド層に形成された前端
面を始端として後端面に達しない長さを有するストライ
プ状の第２導電型の拡散領域とを有し、該拡散領域を介
して上記活性層内に電流を注入するものにおいて、該拡
散領域により形成される電流注入領域から所定距離だけ
隔離した位置から後端面に至るまでの範囲の少なくとも
一部の領域に、活性層と上記第２導電型のクラッド層を
貫通し、上記第１導電型の クラッド層に達する第２ある
いは第１導電型の拡散領域を有するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】次に本実施例の製造方法を図３(a) ないし
図３(d) を用いて説明する。まず、図３(a) に示すよう
に、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法等の結晶成長方法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板１表面上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２，アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３，ｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層４，ｎ型ＧａＡｓキャップ層５
をそれぞれ膜厚１．５μｍ，０．０８〜０．１μｍ，
１．５μｍ，１μｍ程度結晶成長させ、その後、図３
(b) に示すようにｎ型ＧａＡｓキャップ層５の表面上に
前端面から奥行きおよそ１／２を覆うようにレジスト１
５を設け、該レジスト１５をマスクとしてｎ型ＧａＡｓ
キャップ層５およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途
中までの一部分をエッチング除去する。本実施例では酒
石酸と過酸化水素水の５対１混合液をエッチャントとし
て用い、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５表面からおよそ１．
５μｍをエッチング除去している。
図３(d) を用いて説明する。まず、図３(a) に示すよう
に、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法等の結晶成長方法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板１表面上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２，アンドープＡｌＧａＡｓ活性層３，ｐ型
ＡｌＧａＡｓクラッド層４，ｎ型ＧａＡｓキャップ層５
をそれぞれ膜厚１．５μｍ，０．０８〜０．１μｍ，
１．５μｍ，１μｍ程度結晶成長させ、その後、図３
(b) に示すようにｎ型ＧａＡｓキャップ層５の表面上に
前端面から奥行きおよそ１／２を覆うようにレジスト１
５を設け、該レジスト１５をマスクとしてｎ型ＧａＡｓ
キャップ層５およびｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４の途
中までの一部分をエッチング除去する。本実施例では酒
石酸と過酸化水素水の５対１混合液をエッチャントとし
て用い、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５表面からおよそ１．
５μｍをエッチング除去している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】次に、図３(c) に示すように、レジスト１
５を除去した後、全面にＺｎＯ膜をスパッタ等の方法で
成膜し、写真製版およびエッチング技術を用いてＺｎの
拡散を行うべき領域上にパターン形成し、その後、全面
にＳｉＯ2 膜１７，ＳｉＮ膜１８を設け、これらを保護
膜として６５０度〜７００度に加熱し、熱拡散によりＺ
ｎを半導体層内に１．５μｍ程度の深さに導入する。こ
れにより、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５からｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層４の途中まで達する幅５μｍ〜１０μ
ｍ，長さ２００μｍ〜２５０μｍのストライプ状のＺｎ
拡散領域８を形成し、同時に、該拡散領域８から所定距
離隔てた位置から後端面に至るまでの範囲内で、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層４からアンドープＡｌＧａＡｓ活
性層３を通りｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の途中まで
達するＺｎ拡散領域９を形成する。
５を除去した後、全面にＺｎＯ膜をスパッタ等の方法で
成膜し、写真製版およびエッチング技術を用いてＺｎの
拡散を行うべき領域上にパターン形成し、その後、全面
にＳｉＯ2 膜１７，ＳｉＮ膜１８を設け、これらを保護
膜として６５０度〜７００度に加熱し、熱拡散によりＺ
ｎを半導体層内に１．５μｍ程度の深さに導入する。こ
れにより、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５からｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層４の途中まで達する幅５μｍ〜１０μ
ｍ，長さ２００μｍ〜２５０μｍのストライプ状のＺｎ
拡散領域８を形成し、同時に、該拡散領域８から所定距
離隔てた位置から後端面に至るまでの範囲内で、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層４からアンドープＡｌＧａＡｓ活
性層３を通りｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２の途中まで
達するＺｎ拡散領域９を形成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】本実施例によるＳＬＤにおいて、図４に活
性層３内の励起領域ｃ1 に発生する光の様子を示す。図
において、上記励起領域ｃ1 を除く領域は電流が注入さ
れない領域、ｄ1 ，ｄ2 は吸収作用を有する非励起領域
である。ここで、ｄ1 は活性層３中にＺｎが拡散されて
いない領域であり、ｄ2 は活性層３中にＺｎが拡散され
ている領域である。
性層３内の励起領域ｃ1 に発生する光の様子を示す。図
において、上記励起領域ｃ1 を除く領域は電流が注入さ
れない領域、ｄ1 ，ｄ2 は吸収作用を有する非励起領域
である。ここで、ｄ1 は活性層３中にＺｎが拡散されて
いない領域であり、ｄ2 は活性層３中にＺｎが拡散され
ている領域である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】ここで、非励起吸収領域ｄ1 及び非励起拡
散吸収領域ｄ2 が励起領域ｃ1 で発生した光を吸収する
機構について説明する。図５(a) ，図５(b) ，及び図５
(c)はそれぞれ励起領域ｃ1 ，非励起吸収領域ｄ1 及び
非励起拡散吸収領域ｄ2 の活性層３のエネルギーバンド
ダイアグラムを示している。図において、ＥC は伝導帯
１０下端のエネルギーを示し、ＥV は価電子帯１１上端
のエネルギーを示し、ＥA は拡散した不純物（本実施例
ではＺｎ）によるアクセプタレベル１２のエネルギーを
示す。なお、λは励起領域ｃ1 で生じる発光再結合で生
成された光の波長であり、λ1 ，λ2 は各々非励起吸収
領域ｄ1 及び非励起拡散吸収領域ｄ2 で生じる光の吸収
において吸収される光の波長である。
散吸収領域ｄ2 が励起領域ｃ1 で発生した光を吸収する
機構について説明する。図５(a) ，図５(b) ，及び図５
(c)はそれぞれ励起領域ｃ1 ，非励起吸収領域ｄ1 及び
非励起拡散吸収領域ｄ2 の活性層３のエネルギーバンド
ダイアグラムを示している。図において、ＥC は伝導帯
１０下端のエネルギーを示し、ＥV は価電子帯１１上端
のエネルギーを示し、ＥA は拡散した不純物（本実施例
ではＺｎ）によるアクセプタレベル１２のエネルギーを
示す。なお、λは励起領域ｃ1 で生じる発光再結合で生
成された光の波長であり、λ1 ，λ2 は各々非励起吸収
領域ｄ1 及び非励起拡散吸収領域ｄ2 で生じる光の吸収
において吸収される光の波長である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】一方、図５(b) ，図５(c) に示すように非
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では電流が注入されないため、伝導
帯１０には電子１３が、価電子帯１１及びアクセプタレ
ベル１２にはホール１４がほとんどたまっていない。即
ち、価電子帯１１及びアクセプタレベル１２には電子１
３が詰まっており、伝導帯１０には電子１３はほとんど
ない。光の吸収は光によって価電子帯１１及びアクセプ
タレベル１２の電子１３が伝導帯１０に上がる現象であ
る。従って、伝導帯１０に電子１３が少ないほど、価電
子帯１１及びアクセプタレベル１２に電子１３が多いほ
ど光の吸収の度合いは大きくなる。非励起領域ｄ1 ，ｄ
2 ではバンドギャップエネルギー、即ちｄ1 では伝導帯
１０下端と価電子帯１１上端のエネルギー差以上の、ｄ
2 では伝導帯１０下端とアクセプタレベル１２上端のエ
ネルギー差以上のエネルギーの光を吸収する。励起領域
ｃ1 で発生する光のエネルギーは、伝導帯１０下端と価
電子帯１１上端のエネルギー差より必ず大きいので、非
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では光は吸収される。
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では電流が注入されないため、伝導
帯１０には電子１３が、価電子帯１１及びアクセプタレ
ベル１２にはホール１４がほとんどたまっていない。即
ち、価電子帯１１及びアクセプタレベル１２には電子１
３が詰まっており、伝導帯１０には電子１３はほとんど
ない。光の吸収は光によって価電子帯１１及びアクセプ
タレベル１２の電子１３が伝導帯１０に上がる現象であ
る。従って、伝導帯１０に電子１３が少ないほど、価電
子帯１１及びアクセプタレベル１２に電子１３が多いほ
ど光の吸収の度合いは大きくなる。非励起領域ｄ1 ，ｄ
2 ではバンドギャップエネルギー、即ちｄ1 では伝導帯
１０下端と価電子帯１１上端のエネルギー差以上の、ｄ
2 では伝導帯１０下端とアクセプタレベル１２上端のエ
ネルギー差以上のエネルギーの光を吸収する。励起領域
ｃ1 で発生する光のエネルギーは、伝導帯１０下端と価
電子帯１１上端のエネルギー差より必ず大きいので、非
励起領域ｄ1 ，ｄ2 では光は吸収される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】また、上記実施例では、上記活性層拡散領
域９のｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明した
が、ＳｉやＳｅをｎ型の不純物として用いてもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
域９のｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明した
が、ＳｉやＳｅをｎ型の不純物として用いてもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】また、上記実施例では、上記拡散領域８の
ｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明したが、上記
各層の導電型を反転させて上記拡散領域８にｎ型の不純
物としてＳｉやＳｅを用いてもよく、さらに上記活性層
拡散領域９の不純物は、上記のようにｐ型としてＺｎを
用いても、あるいはｎ型不純物としてＳｉやＳｅを用い
てもよく、各層のキャリア濃度を適当に選ぶことによ
り、上記実施例と同様の効果を奏する。
ｐ型の不純物としてＺｎを例にとって説明したが、上記
各層の導電型を反転させて上記拡散領域８にｎ型の不純
物としてＳｉやＳｅを用いてもよく、さらに上記活性層
拡散領域９の不純物は、上記のようにｐ型としてＺｎを
用いても、あるいはｎ型不純物としてＳｉやＳｅを用い
てもよく、各層のキャリア濃度を適当に選ぶことによ
り、上記実施例と同様の効果を奏する。
フロントページの続き (72)発明者 大村 悦司 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社光・マイクロ波デバイス研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に配置された第１導電型のクラッ
ド層，該第１導電型と反対導電型の第２導電型のクラッ
ド層及びこれらに挟まれたアンドープ活性層からなるダ
ブルヘテロ構造と、上記第２導電型クラッド層に形成さ
れた前端面を始端として後端面に達しない長さを有する
ストライプ状の第２導電型の拡散領域とを有し、該拡散
領域を介して上記活性層内に電流を注入するスーパール
ミネッセントダイオードにおいて、 上記電流注入領域から所定距離だけ隔離した位置から後
端面に至るまでの範囲の少なくとも一部の領域の、上記
活性層と上記第１及び第２導電型のクラッド層の一部分
に形成された、第２あるいは第１導電型の拡散領域を有
することを特徴とするスーパールミネッセントダイオー
ド。 - 【請求項２】 基板の表面上に第１導電型のクラッド
層，アンドープ活性層，第２導電型のクラッド層，およ
び第１導電型のキャップ層を順次形成する第１の工程
と、 上記第１導電型のキャップ層と第２導電型クラッド層の
途中までの一部分を除去する第２の工程と、 上記除去後、残存している第１導電型キャップ層中に第
２導電型クラッド層に達するストライプ状の第２導電型
の拡散と、該拡散から所定距離だけ隔離した位置から後
端面に至るまでの範囲で第２導電型クラッド層中にアン
ドープ活性層を通り第１導電型クラッド層に達する第２
あるいは第１導電型の拡散とを同時に行う第３の工程
と、 上記拡散後、上記第１導電型のキャップ層上および上記
基板裏面上に電極を形成する第４の工程とを含むことを
特徴とするスーパールミネッセントダイオードの製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19439392A JPH0645642A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | スーパールミネッセントダイオード及びその製造方法 |
| US08/084,952 US5357124A (en) | 1992-07-22 | 1993-07-02 | Superluminescent diode with stripe shaped doped region |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19439392A JPH0645642A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | スーパールミネッセントダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645642A true JPH0645642A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16323852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19439392A Pending JPH0645642A (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | スーパールミネッセントダイオード及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5357124A (ja) |
| JP (1) | JPH0645642A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6184542B1 (en) | 1998-06-16 | 2001-02-06 | Princeton Lightwave | Superluminescent diode and optical amplifier with extended bandwidth |
| US7050222B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-05-23 | Covega, Inc. | Methods and devices for high power, depolarized superluminescent diodes |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0750807B2 (ja) * | 1984-03-28 | 1995-05-31 | 東北大学長 | 接合型半導体発光素子 |
| JPH0682863B2 (ja) * | 1987-12-02 | 1994-10-19 | 日本電信電話株式会社 | 発光ダイオード |
| JPH0277174A (ja) * | 1988-06-10 | 1990-03-16 | Toshiba Corp | 端面放射型発光ダイオード |
| JPH02150079A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | スーパールミネッセントダイオード |
| JP2724384B2 (ja) * | 1989-05-29 | 1998-03-09 | 日本電信電話株式会社 | 半導体発光ダイオード |
| JPH0316186A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スーパルミネッセントダイオード |
| JPH04296067A (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-20 | Mitsubishi Precision Co Ltd | スーパー・ルミネッセント・ダイオード |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP19439392A patent/JPH0645642A/ja active Pending
-
1993
- 1993-07-02 US US08/084,952 patent/US5357124A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5357124A (en) | 1994-10-18 |
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