JPH0821761B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPH0821761B2 JPH0821761B2 JP62298117A JP29811787A JPH0821761B2 JP H0821761 B2 JPH0821761 B2 JP H0821761B2 JP 62298117 A JP62298117 A JP 62298117A JP 29811787 A JP29811787 A JP 29811787A JP H0821761 B2 JPH0821761 B2 JP H0821761B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- insulating film
- strained superlattice
- crystal
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、互いに熱膨張係数の異なる半導体結晶と
絶縁膜，金属等の間に生じた内部応力および内部応力に
起因する欠陥の転位を緩和する半導体発光装置に関する
ものである。
絶縁膜，金属等の間に生じた内部応力および内部応力に
起因する欠陥の転位を緩和する半導体発光装置に関する
ものである。
第４図は従来の電極ストライプレーザ装置を示す断面
図である。この図で、１はｎ形GaAs基板（以下、単に基
板という。他の符号についても略称する）、２はｎ形Al
GaAs下クラッド層、３はｐ形GaAs活性層、４はｐ形AlGa
As上クラッド層、５はｐ形GaAsコンタクト層、７は絶縁
（SiO2）膜、８はｐ側電極、９はｎ側電極である。
図である。この図で、１はｎ形GaAs基板（以下、単に基
板という。他の符号についても略称する）、２はｎ形Al
GaAs下クラッド層、３はｐ形GaAs活性層、４はｐ形AlGa
As上クラッド層、５はｐ形GaAsコンタクト層、７は絶縁
（SiO2）膜、８はｐ側電極、９はｎ側電極である。
次に動作について説明する。
第４図に示す半導体レーザ装置において、ｐ側電極８
に（＋）,n側電極９に（−）となるように電圧を印加す
ると、電流はｐ側電極８→コンタクト層５→上クラッド
層４→活性層３→下クラッド層２→基板１を流れる。こ
の結果、活性層３に電子が注入され、電子とホールの再
結合により光が発生する。電流を増加すると電子注入が
増加し、再結合による光も増加する。電流がしきい値を
越えるとレーザ発振が始まり、レーザ光が装置外部に出
射される。
に（＋）,n側電極９に（−）となるように電圧を印加す
ると、電流はｐ側電極８→コンタクト層５→上クラッド
層４→活性層３→下クラッド層２→基板１を流れる。こ
の結果、活性層３に電子が注入され、電子とホールの再
結合により光が発生する。電流を増加すると電子注入が
増加し、再結合による光も増加する。電流がしきい値を
越えるとレーザ発振が始まり、レーザ光が装置外部に出
射される。
なお、絶縁膜７は、電流を狭い領域に狭窄し、局所的
に電流密度を上げることにより、より低いしきい値電流
でレーザ発振を生じせしめるという機能を具備してい
る。
に電流密度を上げることにより、より低いしきい値電流
でレーザ発振を生じせしめるという機能を具備してい
る。
従来の電極ストライプレーザ装置は、以上のように構
成されており、この種の電極ストライプレーザ装置にお
いては、絶縁膜７は電流の低しきい値化を図るためには
不可欠であった。ところが、絶縁膜７とGaAs結晶は熱膨
張係数が異なる。したがって、絶縁膜７の形成時の温度
が室温以上の場合は、絶縁膜７の形成跡、室温に戻す
と、絶縁膜７とGaAs結晶の間には熱膨張係数の相違によ
る応力が発生する。また、絶縁膜７を室温で形成したと
しても、高温エージング試験のように、半導体レーザを
室温以外の温度で使用すれば、同様に応力が発生する。
結晶中に応力がかかると、結晶中の欠陥・転位が活性化
され、点欠陥の放出吸収を繰り返しながら転位が伸長
し、転位網を形成する。転位が活性層３に到達すると、
転位は活性層３内では非発光領域となるため、しきい値
や動作電流の上昇を招く。活性層３内に転位網が発達す
ると、ついにはレーザ発振不可能の状態に陥る。したが
って、絶縁膜７を用いる構造の半導体レーザ装置では、
常に信頼性が問題点となっていた。
成されており、この種の電極ストライプレーザ装置にお
いては、絶縁膜７は電流の低しきい値化を図るためには
不可欠であった。ところが、絶縁膜７とGaAs結晶は熱膨
張係数が異なる。したがって、絶縁膜７の形成時の温度
が室温以上の場合は、絶縁膜７の形成跡、室温に戻す
と、絶縁膜７とGaAs結晶の間には熱膨張係数の相違によ
る応力が発生する。また、絶縁膜７を室温で形成したと
しても、高温エージング試験のように、半導体レーザを
室温以外の温度で使用すれば、同様に応力が発生する。
結晶中に応力がかかると、結晶中の欠陥・転位が活性化
され、点欠陥の放出吸収を繰り返しながら転位が伸長
し、転位網を形成する。転位が活性層３に到達すると、
転位は活性層３内では非発光領域となるため、しきい値
や動作電流の上昇を招く。活性層３内に転位網が発達す
ると、ついにはレーザ発振不可能の状態に陥る。したが
って、絶縁膜７を用いる構造の半導体レーザ装置では、
常に信頼性が問題点となっていた。
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、結晶上に絶縁膜のような結晶と異なる熱
膨張係数を有する膜を形成しても結晶の内部に応力や欠
陥・転位が到達しないような半導体装置を得ることを目
的とする。
されたもので、結晶上に絶縁膜のような結晶と異なる熱
膨張係数を有する膜を形成しても結晶の内部に応力や欠
陥・転位が到達しないような半導体装置を得ることを目
的とする。
この発明の半導体発光装置に係る第１の発明は、半導
体結晶と、この半導体結晶とは異なる熱膨張係数を有す
る物質からなる絶縁膜又は金属層とが接着して構成され
る半導体装置において、前記絶縁膜又は金属層に接する
側の前記半導体結晶の表面に、互いに格子定数の異なる
２種類以上の薄層で構成された歪超格子層を形成するよ
うにしたものであり、その第２の発明は、第１の発明に
おいて、歪超格子層を形成する半導体結晶の表面が、半
導体装置の表面側であるようにしたものであり、その第
３の発明は、第1,2の発明において絶縁膜又は金属層に
接する側の表面に歪超格子層を形成する半導体結晶がコ
ンタクト層であるようにしたものである。
体結晶と、この半導体結晶とは異なる熱膨張係数を有す
る物質からなる絶縁膜又は金属層とが接着して構成され
る半導体装置において、前記絶縁膜又は金属層に接する
側の前記半導体結晶の表面に、互いに格子定数の異なる
２種類以上の薄層で構成された歪超格子層を形成するよ
うにしたものであり、その第２の発明は、第１の発明に
おいて、歪超格子層を形成する半導体結晶の表面が、半
導体装置の表面側であるようにしたものであり、その第
３の発明は、第1,2の発明において絶縁膜又は金属層に
接する側の表面に歪超格子層を形成する半導体結晶がコ
ンタクト層であるようにしたものである。
この発明においては、半導体結晶と、この半導体結晶
とは熱膨張係数の異なる物質からなる膜が接着される半
導体結晶の表面に、歪超格子層を形成したことから、熱
膨張係数の異なる物質からなる膜との接着によって生じ
る応力は歪超格子層によって緩和されるので、結晶内部
には伝わらない。また、もし歪超格子層と接着する物質
との界面で応力による欠陥の転位が発生しても歪超格子
層内では転位は歪超格子層を形成する各層の面内に伸長
するという性質があるため、歪超格子層より下部に転位
は伸長しない。
とは熱膨張係数の異なる物質からなる膜が接着される半
導体結晶の表面に、歪超格子層を形成したことから、熱
膨張係数の異なる物質からなる膜との接着によって生じ
る応力は歪超格子層によって緩和されるので、結晶内部
には伝わらない。また、もし歪超格子層と接着する物質
との界面で応力による欠陥の転位が発生しても歪超格子
層内では転位は歪超格子層を形成する各層の面内に伸長
するという性質があるため、歪超格子層より下部に転位
は伸長しない。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第１図（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例を示す半
導体レーザ装置の断面図および部分拡大断面図である。
導体レーザ装置の断面図および部分拡大断面図である。
第１図において、第４図と同一符号は同じものを示
し、６は前記絶縁膜７が接するコンタクト層５の最表面
に形成した歪超格子層である。この歪超格子層６は、互
いに異なる２種類以上の薄層を交互に積層させて構成さ
れている。
し、６は前記絶縁膜７が接するコンタクト層５の最表面
に形成した歪超格子層である。この歪超格子層６は、互
いに異なる２種類以上の薄層を交互に積層させて構成さ
れている。
まず、歪超格子層６の機能について説明する。
一般に異種物質のヘテロ接合においては、双方の層の
間に格子不整合があると層中に内部応力が発生する。層
厚が大きくなると内部応力が弾性限界を越えて、格子不
整合による転位が発生する。ところが、歪超格子層６で
は各層の層厚が薄いために格子不整合による歪は発生し
ない。この様相を第２図について説明する。
間に格子不整合があると層中に内部応力が発生する。層
厚が大きくなると内部応力が弾性限界を越えて、格子不
整合による転位が発生する。ところが、歪超格子層６で
は各層の層厚が薄いために格子不整合による歪は発生し
ない。この様相を第２図について説明する。
第２図は歪超格子層6a,6bの２種の層で構成される歪
超格子層６の内部応力の状態を示した図である。図中の
矢印は応力の大きさと方向を示し、点線はそれぞれの層
がバルクの場合に占有する位置を示す。歪超格子層6a,6
bの各層は内部応力によって相互に伸び縮みして格子不
整合が吸収される。
超格子層６の内部応力の状態を示した図である。図中の
矢印は応力の大きさと方向を示し、点線はそれぞれの層
がバルクの場合に占有する位置を示す。歪超格子層6a,6
bの各層は内部応力によって相互に伸び縮みして格子不
整合が吸収される。
この歪超格子層６に接して絶縁膜７のような熱膨張係
数の違いにより結晶に内部応力を加える層が形成される
と、歪超格子層６は第３図に示すように、歪超格子層６
内の内部応力が変化して絶縁膜７によって加えられた内
部応力を緩和する。この結果、絶縁膜７によって加えら
れた内部応力は結晶内部には伝わらない。また、歪超格
子層６は貫通転位を止めるという性質がある。これを以
下に説明する。
数の違いにより結晶に内部応力を加える層が形成される
と、歪超格子層６は第３図に示すように、歪超格子層６
内の内部応力が変化して絶縁膜７によって加えられた内
部応力を緩和する。この結果、絶縁膜７によって加えら
れた内部応力は結晶内部には伝わらない。また、歪超格
子層６は貫通転位を止めるという性質がある。これを以
下に説明する。
GaAsやInP等の光デバイスでよく用いられる結晶にお
いては、転位は（111）面に沿って伸長する。（100）面
の結晶基板を用いた場合は転位は基板の面に対して55゜
傾いている面内で上昇・下降運動を繰り返す。したがっ
て、従来の絶縁膜とGaAs結晶の界面での内部応力によっ
て生じた転位は（110）面からみた場合、あたかも下方
に伸長するかのように挙動する。
いては、転位は（111）面に沿って伸長する。（100）面
の結晶基板を用いた場合は転位は基板の面に対して55゜
傾いている面内で上昇・下降運動を繰り返す。したがっ
て、従来の絶縁膜とGaAs結晶の界面での内部応力によっ
て生じた転位は（110）面からみた場合、あたかも下方
に伸長するかのように挙動する。
歪超格子層６においては、歪超格子層６を構成する２
種類の層のヘテロ界面では格子定数の違いに起因する内
部応力が働いている。一般に、転位の挙動はヘテロ界面
での内部応力に強く影響され、界面近傍の内部応力が大
きい領域では、転位は界面を貫通するよりもむしろ界面
に平行に伸長する傾向がある。したがって、何十層もの
層を積層させることにより形成された歪超格子層６にお
いては転位は容易に貫通することはできない。したがっ
て、絶縁膜７と歪超格子層６の界面で生じた転位が結晶
内部にまで伸長する可能性はほとんどない。
種類の層のヘテロ界面では格子定数の違いに起因する内
部応力が働いている。一般に、転位の挙動はヘテロ界面
での内部応力に強く影響され、界面近傍の内部応力が大
きい領域では、転位は界面を貫通するよりもむしろ界面
に平行に伸長する傾向がある。したがって、何十層もの
層を積層させることにより形成された歪超格子層６にお
いては転位は容易に貫通することはできない。したがっ
て、絶縁膜７と歪超格子層６の界面で生じた転位が結晶
内部にまで伸長する可能性はほとんどない。
以上のように、歪超格子層６のために結晶内部の活性
層３には内部応力や転位の影響を受けないので、信頼性
に優れた半導体レーザ装置を得ることができる。
層３には内部応力や転位の影響を受けないので、信頼性
に優れた半導体レーザ装置を得ることができる。
なお、上記実施例では絶縁膜７と半導体レーザ装置の
場合のみについて示したが、半導体結晶が、この半導体
結晶と熱膨張率が異なる物質からなる膜と接着する場
合、例えば半導体レーザ装置をヒートシンクに接着する
場合等にも適用できる。
場合のみについて示したが、半導体結晶が、この半導体
結晶と熱膨張率が異なる物質からなる膜と接着する場
合、例えば半導体レーザ装置をヒートシンクに接着する
場合等にも適用できる。
また、半導体レーザ装置に限らず、熱膨張率の異なる
物質に接着するような半導体結晶からなる半導体装置す
べてに適用可能である。
物質に接着するような半導体結晶からなる半導体装置す
べてに適用可能である。
さらに、上記実施例ではGaAs結晶のみについて示した
が、他の歪超格子層を形成しうるすべての結晶で構成さ
れる半導体装置について適用できる。
が、他の歪超格子層を形成しうるすべての結晶で構成さ
れる半導体装置について適用できる。
以上説明したように、この発明は、半導体結晶と熱膨
張係数の異なる物質からなる絶縁膜又は金属層に接する
半導体結晶の表面に、互いに格子定数の異なる２種類以
上の薄層で構成された歪超格子層を形成したので、半導
体結晶に熱膨張係数の異なる物質を接着しても、この物
質に接した歪超格子層により内部応力が緩和されるとと
もに、半導体結晶に接着する物質と歪超格子層の界面で
転位が発生しても歪超格子層を貫通できないため、結晶
内部に内部応力や転位が伝わらず、信頼性に優れた半導
体装置が得られるという効果がある。
張係数の異なる物質からなる絶縁膜又は金属層に接する
半導体結晶の表面に、互いに格子定数の異なる２種類以
上の薄層で構成された歪超格子層を形成したので、半導
体結晶に熱膨張係数の異なる物質を接着しても、この物
質に接した歪超格子層により内部応力が緩和されるとと
もに、半導体結晶に接着する物質と歪超格子層の界面で
転位が発生しても歪超格子層を貫通できないため、結晶
内部に内部応力や転位が伝わらず、信頼性に優れた半導
体装置が得られるという効果がある。
第１図（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例を示す半導
体レーザ装置の断面図および部分拡大断面図、第２図は
絶縁膜がない場合の歪超格子層の内部応力の様相を示す
図、第３図は絶縁膜が歪超格子層に接している場合の内
部応力の様相を示す図、第４図は従来の電極ストライプ
レーザ装置の断面図である。 図において、１は基板、２は下クラッド層、３は活性
層、４は上クラッド層、５はコンタクト層、６は歪超格
子層、７は絶縁膜、８はｐ側電極、９はｎ側電極であ
る。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
体レーザ装置の断面図および部分拡大断面図、第２図は
絶縁膜がない場合の歪超格子層の内部応力の様相を示す
図、第３図は絶縁膜が歪超格子層に接している場合の内
部応力の様相を示す図、第４図は従来の電極ストライプ
レーザ装置の断面図である。 図において、１は基板、２は下クラッド層、３は活性
層、４は上クラッド層、５はコンタクト層、６は歪超格
子層、７は絶縁膜、８はｐ側電極、９はｎ側電極であ
る。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体結晶と、この半導体結晶とは異なる
熱膨張係数を有する物質からなる絶縁膜又は金属層とが
接着して構成される半導体装置において、前記絶縁膜又
は金属層に接する側の前記半導体結晶の表面に、互いに
格子定数の異なる２種類以上の薄層で構成された歪超格
子層を形成したことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】歪超格子層を形成する半導体結晶の表面
が、半導体装置の表面側であ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装置。 - 【請求項３】絶縁膜又は金属層に接する側の表面に歪超
格子層を形成する半導体結晶がコンタクト層であること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項
記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62298117A JPH0821761B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62298117A JPH0821761B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01138779A JPH01138779A (ja) | 1989-05-31 |
| JPH0821761B2 true JPH0821761B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17855391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62298117A Expired - Lifetime JPH0821761B2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821761B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS617674A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Nec Corp | ３／５族化合物半導体発光素子 |
| JPH0632340B2 (ja) * | 1985-02-07 | 1994-04-27 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| JPS61189621A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | Sharp Corp | 化合物半導体装置 |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP62298117A patent/JPH0821761B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01138779A (ja) | 1989-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6249534B1 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
| KR100599362B1 (ko) | 릿지 도파로형 반도체 레이저 | |
| JPH07297476A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH01243597A (ja) | 半導体装置及び半導体発光装置 | |
| JPH1051070A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2718342B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP4583058B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP4288030B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物４元材料系を用いた半導体構造体 | |
| KR102256590B1 (ko) | 발광 다이오드 | |
| JPH07202340A (ja) | 可視光半導体レーザ | |
| JP2007012688A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPS61284987A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JPH0821761B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JPH11340573A5 (ja) | ||
| JP2641484B2 (ja) | 半導体素子 | |
| JPS6258557B2 (ja) | ||
| JP3634538B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法および半導体レーザ装置 | |
| KR100253933B1 (ko) | 반도체장치 및 그 제조방법 | |
| JPH07321409A (ja) | 半導体レーザー素子 | |
| JPH0550873B2 (ja) | ||
| JPH1084170A (ja) | 量子井戸半導体レーザ素子 | |
| JP3315378B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH1140890A (ja) | 低抵抗窒化ガリウム系発光素子およびその製造方法 | |
| JP2848615B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH06350193A (ja) | 半導体レーザ素子 |