JPS5893390A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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JPS5893390A
JPS5893390A JP56192578A JP19257881A JPS5893390A JP S5893390 A JPS5893390 A JP S5893390A JP 56192578 A JP56192578 A JP 56192578A JP 19257881 A JP19257881 A JP 19257881A JP S5893390 A JPS5893390 A JP S5893390A
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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】 （１）　　発明の技術分野 本発明は半導体発光素子の単体或いは組み合わせ或いは
前記半導体発光素子とＦＥＴまたは元トランジスター等
の半導体素子とを搭載した光半導体装置に関する。
（２）　　従来技術と問題点 従来の問題点を半導体発光素子の単体を用いて説明する
ことにする。この半導体発光素子としてインジウム・ガ
リウム・ヒ素自リン（ＩｎＧａＡｓＰＪ−インジウム・
リン（ＩｎＰＪ　ダプルヘテｃＩ接合構造のストライプ
原半導体レーザを挙げることにする。第１図は前記半導
体レーザの概略断面図であるＯｌはｎ形ＩｎＰ基板、２
はｎ形ＩｎＰバッファ層兼クラッド層、８はＩ　ｎ　Ｇ
　ａ人ｓＰ活性層、６はｐ形ＩｎＰクラッド層、６は二
酸化シリコン（１９ｉ０ｓ）Ｊａ縁性層、６はｐＨｍ極
、７はａｌｌｌＫｍをそれぞれ示している。
このような半導体レーザでは前記ｓｉｏ、絶縁性層６に
よって電流注入領域をストライプ状に形成してあり、ｍ
作としては５ｐ１１１１に極６に正、ｍ１ｌｌｉ電極に
負を印加し、活性層８にキャリアを注入し。
再結合によシ発光を得る０この光は活性層８の禁制帯幅
より大きい禁制帯幅を有し、活性／ｍ　Ｂの屈折率より
低い屈折率を有するクラッド層ｇ、会によって活性層８
に閉じ込められるが、ひとたびり起）は、ＩｎＰクラッ
ド層２．６ｆ；通って伝播する０このときＩｎＰ（Ｄ禁
制帯幅は活性層８のＩｎ　ＧａＡｓ　Ｐのそれよ）大き
いので禰ｅ４光は減員することなぐＩｎＰ結晶内を伝播
し％結晶外向での７レネル反射や素子に配置された電極
６．７で反射し、再び活性層８へ帰還する仁とになる。
この帰還光によシ半導体レーザ素子が被る影響は出力電
力でみた発振が不安定になるばかりでなく、発光放射パ
ターンが空間的に乱れたプ、また不安定となったシする
。＠”図は結晶の接合に垂直な発光放射パターンを示し
ておシ、ギザギザな曲線は帰還光が活性ノー８へ混入し
次ために生じる放射パターンの乱れを表わしている。こ
のような放射パターンの乱れはコヒーレンスを悪くシ、
例えば画像地理では分′ｓ能が低下するという問題を引
き起こす。
また同一基板上に形成された半導体発光素子の組み会わ
せ或いは半導体発光素子と元トランジスター、ＦＦ！Ｔ
等の半導体素子とを組み会わせた複合装置においては、
前述した前記半導体発光素子からの漏洩光が同一基板上
にｌ１ｆｌｌｌｌｌて設けられた牛導体発元素子或いは
元トランジスターｅ　Ｆ　ＨＴ等の半導体素子に雑音と
し捕えられ素子の動作を不安定にするという欠点がある
。
（３）発明の目的 本発明は上記従来の欠点を改善するために。
半導体発光素子の発元領成から漏れる漏洩光が。
自己の動作領域或いは前記半導体発光素子と同一基板上
に形成された光半導体素子の動作領域へ貫入しないよう
にした光半導体装置を提供することを目的とするもので
ある。
（４）発明のｍ成 本発明は、活性層と該活性層よ！Ｏ１！Ａ制帝幅が大き
く、かつ該活性層を上下から挾んだクラッド層とから成
る発光領域を有する光半導体装置において、前′記発元
領域の少なくとも片側に元を吸収する吸収層を積層し九
ものである０ 発元領域のＪことも片側に設けることによＩ記発光領域
からの漏洩光を前記吸収層で吸収できるたゆ、該洩元が
自己の発光領域或いは同一基板上に設けられた光半導体
素子の動作領域へ混入することを防止するこメができる
。
（５）発明の実施例 以下本発明実施例を図面を用いて詳述する０＃Ｉｓ図は
不実施例におけるＩｎＧａＡｓＰ　−ＩｎＰダブルへテ
ロ接合構造のストライプ型半導体レーザの概略断面図を
示すものである。
半導体基板８はｎ形Ｉｎｋ、９はｎ形ＩｎＰバッフ７層
、ｌＯはｎ形ＩａＧａＡｓＰ吸収層、１−１はｎ形Ｉｎ
Ｐクラッド層、１２はＩｎＧａＡａＰ活性層、１８はｐ
形ＩｎＰクラッド層％１４はｐ形ＩｎＧａＡｓＰ吸収層
、１５はｓｔｏ、、ｐ縁性層、１ｇはチタン（Ｔｉ）。
白金ＣＰｔ）、金（Ａｕ）の三層からなるｐ側電極。
ｌ？は金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）とニッケル（Ｎ＋）
の二層からなるｎ側電極をそれぞれ示している。
吸収層１（１１＊は活性層ｉｓを上下から挾んだクラッ
ド層１１．１８からなる半導体層を更に上下から挾み込
んで配置されている。
自形的な各層厚はバッファ層が６μｍ、クラッド層１１
．１ａが１．５Ｉ１ｍ、活性層１Ｂが０．１５ＩＩｍ。
絶縁性層がｌｐｍである。
吸収係数が籠、層厚がｄを有する結晶層に光強度が■０
の元を入射すると、該結Ｉ＆＆ｌｊ−を通過したときの
光強［ＩはＩ　＝　Ｉ　６　ｅ−“ｄの式を満たす・従
りペ て＄ｄ〉ｌとすればＩ≦Ｉｇｅ−１とな）光強度をかな
りｌｆ減できることになる０そこで活性層１８での発光
波長ｔ−１，１１ｐｍとし、吸収端波長を１．４　ｐ　
ｍとすれば吸収層１０．１４での吸収係数ははぼ１ｏ４
１−１以上となり、該吸収層１’ｏ、１４の層厚を１μ
ｍにすればαｄ≧ｌの条件を満九すことがり馳となる。
動作はｐｉｆ！ｌｌｔ極１　＠、に正、ｎ側電極１７に
負を印〃口し、絶縁性層１６によって電ｆＩＬをストラ
イプ状の領域に絞って活性層１ｍに注入し、再結合によ
シ発光を得る０活性層１ｍに注入された電流は縦方向に
対し、て隣接する活性ｊ＠　ｌ　Ｂよシ禁制帯幅の大き
いり２ラド層１１．１８によ）１＆を活性層１ｍ内に完
全に閉じ込められる０十分な注入電流によって損失に利
得が打ち勝った時、活性層１ｍからレーザ光が生じる・
この元は屈折卓の低いり２ラド層１１１１Ｂによ）活性
層内に閉じ込められるが１元は完全に活性層１Ｂ内に閉
じ込めることはできず、前述した理由、即ちクラッド層
１１．１１への元のしみ出し及び活性層１８とクラッド
層１１．１１１界向での元の散乱による漏洩光が活性層
１２から流出し伝播する。しかしながら、本実施例の装
置においては吸収層１０．１４が設けられているため電
極１６．１７方向へ伝播する前記漏洩光は前記吸収層１
０．１４を通過する。このとき、前記漏洩光の光強ｆを
■。とすると、ａｄ≧ｌよシ＠記吸収層１ｏｅｌ＋を通
過したときの光強［Ｉは工≦Ｉｇｅ−’Ｊなる。この吸
収層１ｏ、ｌ＊を通過した元は、結晶界面でのフレネル
反射や電極１ｓ＊１７による反射によって帰還光となっ
て再び吸収層１４）１１４を通過するが、該吸収層１０
゜１４の通過後の光強度Ｉ′はＩ′≦ＩＯｅ−２となる
。
このようにして吸収７４１Ｇ、１４を設けることＫよっ
て活性７ｄｌｓｉへ帰還する元の強直を約１桁以上低減
できるので、出力電力でみた発振を安定にし、発光放射
パターンが空間的に乱れるのを防ぎかつ安定にすること
ができる。第４図は不実施例の装置における結晶の接置
に画［ヰ発元放射パターンを示しておシ、吸収層１０．
１４が設けられたことによシ禰洩元が活性層８へ帰還す
る麓を低減できるため放射パターンの乱れは生じていな
い。
次に本＠明の他の実施例を紹介することにする〇第５図
は同一基板上に半導体レーザを７レイ化したときの装置
の断面図である。
図面において、１８はｎ形ＩｎＰ基板％１９はｎ形Ｉｎ
Ｐバッファ層、ｇｏはｎ形ＩｎＧａＡｉＰ　１ｌｌｋ収
層、２１は。形１ｎＰクラ、ド層、ａｍはＩｎＧｉＡｓ
Ｐ活性層、２８はｐ形ＩｎＰクラッド層、ｊＩ４はｎ形
ＩａＧ１Ａ＠Ｐ吸収層、２５はｎ形ＩｎＰＭ、　Ｂ　６
はｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層、８７はプロトン照射による高
抵抗領域、８８は亜鉛（Ｚａ）またはカドミウム（Ｏｄ
）の拡歓による電流路、８９はＳｔＯ，絶縁性層、８Ｑ
はｐ側電極、８ｉはｎ側電極をそれぞれ示しているＯ 活性層ＳＳはｎ形りラッド層Ｂｌ内に埋め込まれ、吸収
層２０はそれぞれの活性層ｚ２の閾で凸状の形状をとっ
ている０また、高抵抗領域ｓ７と：１ 電流路３８はｐ形りラッ、、、、ド！ｇ８に達する深さ
まで照射或いは拡畝されていて＋！６抵抗領域ｓ７は一
々の半導体レーザを電気的に分離しているＯ本夷胤例の
制作はｎ１１１Ｉ１１１礁８１に負、谷の半導体レーザ
のｐＨｌ［極８０に正を印加し、電流を電流路２８を通
して活性層ｚ２に注入し、レーザ光ｔ−発振させる０こ
の元は屈折率の低いクラッド層２１　＃　２　Ｂによっ
て縦横方間に閉じ込められるが、従来の問題点である活
性層ｇｇからの漏洩光、特に結晶の捩合に対して平行方
向に漏洩した元は、ｆ４接した半導体Ｖ−ザの活性層２
２に入シ該牛導捧Ｖ−ザに雑音として捕えられる０しか
しながら４：実施例では活性層と活性層の閾に凸形状を
有する吸収層２０が設けられているため、結晶の接置に
対して平行方向に漏洩した元はＲＴＪ記吸収層２０で奴
収嘔れ、ｍｄした半導体Ｖ−ザの活性ノーへ入り込む元
の電１ｍ和し、低クロストークを可能にする。まｆｃ＃
１性層ａｍとクラッド層２１・２８とからなる半導体）
−に上下から挾む吸収層２０．ハに１ってｌｌ５Ｉｔｈ
ｉｌｌｏ−会に対して画直方向に漏洩した元は制御吸収
ｊ＠　１１０　ｍ　Ｂ　４に吸収され、自己の活性層及
び傭の活性層への混入を低減できる〇更に不発−の他の
ＪＡＩ／ＩＡ例を紹介することにする０４８ｗＩＪは同
−基板上に半導体レーザとフォトトランジスターとを設
けた装置の断面図である。
図面において８ｚはｎ形ＩｏＰ基板、８８はｎ形ＩａＧ
ａＡｓＰ吸収層、８鳴はｎ形ＩｎＰ層、８６はｐ形Ｉｎ
Ｐ層％８６はｎ結ＩｎＰクラッド層、８７はｐ形もしく
はｎ形ＩｎＧａＡ謳Ｐ活性層、８８はｐ形ＩｎＰクラッ
ド層、８９はｐ形ＩｏＧａＡｓＰ層、４０はレーザのｐ
側電極、４１はフォトトランジスターのコレクタまたは
エミッタ電極、４ｇはｎ１ｌｌｌ電極をそれぞれ示して
いる。
レーザ発振領域に当たる活性層８７は７字型の溝の中に
形成され、半導体レーザの電流路は＠記Ｖ字形の溝の外
に設けられたｐ形ＩａＰ層８５とｎ形ＩｎＰ層８６のｐ
　−ｎ逆バイアスによって電流が阻止され、前記Ｖ字型
の溝の内部のみに電流を絞ることができる０また半導体
レーデとフォトトランジスターを電気的に分離するため
、該レーザと該トランジスターの間にｎ形ＩｎＰ／ＩＩ
ｇ　ｋｌ　４に遅ｆｂ深さの溝を形成する０なお％ａｔ
＃ｌ１ｔ−吸収層８８に達する深さまで形成するとより
効果的である。
この装置ではフォトトランジスター形成領域のｐ形Ｉｎ
Ｐ層８５７／（光−８を照射することＫよ〕一つのチッ
プで受は取った数ｐＷの元を＃ｍＷのレーザ元に増幅し
て送シ出すことができ１元中継器として用いることが可
能である。このとき、このフォトトランジスターが受光
することのできる光の波長はペースを形成する半導体層
の禁制帯幅に相肖する波長よシも短ＩＩｉ艮の元である
。従って、本実施例ではｎ　−ｐ　−ｎ形構造の半導体
層がＩｎＰで形成されているので、ＩｎＰの波長より短
波員の元。
例えばガリウム・アルミニウムーヒＪｌ（Ｇａ、Ａ□＃
ンの元を受光することができる０また目的に応じてペー
スのＩｎＰをＩｎＧａＡｓＰとし、禁制帯幅を小さくし
て受光できる元の波員軛囲を広くすることができる。
本実施例の装置には本発明である吸収層８Ｂが配置され
ているが、該吸収層８８が配置されてないときには次の
ような問題が生じる。つまシ、発光領域、即ちＶ字型の
溝内の活性層８７から漏れる漏洩光が基板８８及びａｓ
Ｉｎｐ層８会中全８会中てフォトトランジスターの受元
慎職、即ちｐ形ＩｎＰｆｉ８５に雑音という形で入シ、
前記受光領域での感度を低下させるため１強度の強い元
を信号とする必要がある。
本実施例によれば吸収層８Ｂを施けることにより、活性
層８７からの漏洩光が該吸収層８８を通ることによって
前記漏洩光の光の装置を小さくし、受光領域へ入る雑音
量を低減することでフォトトランジスターの感度を向上
することができる０（６）発明の効果 本発明によれば、半導体発光素子の発光領域から漏れる
漏洩光が自己の動作領域或いは前記半導体発光素子と同
一基板上に形成された（リトランジスタ、ＦＢ’ｒ等の
動作領域へ混入する量を低減でき高安定な光半導体装置
を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
４、工あや。”ｆ−４’ｋ　Ｖ　−ｆ（２）１．１４８
図は従来の半導体Ｖ−ザにおける結晶の績酋に―値な発
光放射パターンを示した図ｓ　ｉｌｉ’図は本Ｊｉｋ明
の一実施例における半導体Ｖ−ザの概略断面図、第６図
は第８図の装置における結晶の綴付に垂直な発光放射パ
ターンを示した図、第６図は同一基板上に半導体レーザ
をアレイ化したときの装置の漿略断面図、第６図は同−
基板上に半導体レーザとフォトトランジスターとを配置
した装置の概略的断面図である。 ２＊４．１１．１Ｌ２１．２８　　　ＩｎＰタラッドノ
ーａ、Ｈｓｅｌａｌｌ、８７　　　　　　　ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層６＃１ｌｆｚｌ？５８０１８ｉ４０ｅ４１．
４ｇ　　電極１０　＃　ｌ　４　＃　Ｂ　Ｏｅ　Ｎ　４
　＊　８　ｕ　　　　ＩｎＧａＡｓＰ吸収層２８　　　
　電流路 ２９　　　　　　　高抵抗領域 ｊ１４ｅ８６　　　　　ｎ形ＩｎＰ層 ８６　　　　　　　　ｐ形ＩｎＰＪｉｇを　Ｉ　目 ス 等　２　目 茅　３　目 １′／ 芽　４　旧 ｆ 蔓　６Ｉ２１１

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性ノーと該活性層より禁制帯幅が大きく、かつ該活性
    層を上下から挾んだクラッド層とから成る発光領域を有
    する光半導体装置において、前記発光領域の少なくとも
    片１１１に元を吸収する吸収層を積層したことを特徴と
    する光半導体装置０
JP56192578A 1981-11-30 1981-11-30 光半導体装置 Granted JPS5893390A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56192578A JPS5893390A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 光半導体装置
EP82402152A EP0080945B1 (en) 1981-11-30 1982-11-26 Optical semiconductor device
DE8282402152T DE3280183D1 (de) 1981-11-30 1982-11-26 Optische halbleiteranordnung.
US06/445,045 US4607368A (en) 1981-11-30 1982-11-29 Optical semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56192578A JPS5893390A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 光半導体装置

Publications (2)

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