DE60126205T2 - Oberflächenemittierender Laser zur Ausstrahlung mehrerer Wellenlängen und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Oberflächenemittierender Laser zur Ausstrahlung mehrerer Wellenlängen und zugehöriges Herstellungsverfahren Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine oberflächenemittierende Laseranordnung, die Laserstrahlen in eine Richtung senkrecht zu einem Substrat emittieren kann und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Allgemein emittiert ein oberflächenemittierender Laser einen Laserstrahl in eine Richtung, die normal zu den Oberflächen von abgeschiedenen Halbleitermaterialschichten ist, was sich von einem kantenemittierenden Laser unterscheidet Ebenso wird, da der oberflächenemittierende Laser einen kreisförmigen Strahl emittiert, anderes als der kantenemittierende Laser, kein optisches System benötigt, um die Querschnittsgestalt eines emittierten Strahls zu korrigieren. Ebenso kann der oberflächenemittierende Laser in einer kompakten Größe hergestellt werden und eine Vielzahl von oberflächenemittierenden Lasern kann auf einem einzigen Halbleitersubstrat integriert werden, was somit eine zweidimensionale Anordnung möglich macht. Als ein Ergebnis besitzt der oberflächenemittierende Laser einen weiten Bereich von optischen Anwendungsfeldern wie elektronische Rechner, audiovisuelle Geräte, Laserdrucker, Laserscanner, medizinisches Gerät und Kommunikationsgeräte.
  • Bezogen auf 1 enthält ein konventioneller oberflächenemittierender Laser ein Substrat 10, einen unteren Reflektor 12, eine aktive Schicht 14 und einen oberen Reflektor 16, die der Reihe nach auf dem Substrat 10 abgeschieden sind.
  • Das Substrat 10 ist aus einem Halbleitermaterial wie Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphid (InP) einschließlich eines vorgegebenen Fremdatoms, zum Beispiel eines Fremdatoms des N-Typs ausgebildet. Die unteren und oberen Reflektoren 12 und 16 sind verteilte Bragg-Reflektoren (DBRs), die durch abwechselnde Abscheidung von Paaren von Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet werden. Das heißt der untere Reflektor 12 wird auf dem Substrat 10 ausgebildet und wird mit dem gleichen Typ von Fremdatom wie dem des Substrats 10 ausgebildet, zum Beispiel N-Typ AlxGa1-xAs und AlAs werden abwechselnd abgeschieden. Der obere Reflektor 16 wird aus dem gleichen Halbleitermaterial wie dem des unteren Reflektors 12 hergestellt und enthält ein Halbleitermaterial mit dem entgegengesetzten Typ an Ladungsträgern wie der untere Reflektor 12. Zum Beispiel P-Typ AlxGa1-xAs und AlAs werden abwechselnd abgeschieden. Die aktive Schicht 14 besitzt eine Einzel- oder Mehrfach-Quantum-Well-Struktur oder eine Supergitter-Struktur als ein Gebiet zur Erzeugung eines Lichtstrahls, wenn ein Energieübergang erzeugt wird auf Grund einer Rekombination von Elektronen und Löchern. Eine obere Elektrode 23 mit einem Fenster 23a ist auf der obenliegenden Fläche des oberen Reflektors 16 vorgesehen und eine untere Elektrode 21 ist auf der Bodenfläche des Substrats 10 vorgesehen.
  • Ebenfalls wird, um den Ausstoß an Licht L, das durch das Fenster 23a emittiert wird zu erhöhen ein Abschnitt 18 mit hohem Widerstand durch Injektion von Protonen in den oberen Reflektor 16 mit Ausnahme einer Zone unter dem Fenster 23a ausgebildet. Dementsprechend begrenzt der Abschnitt 18 mit hohem Widerstand den Fluss an Löchern, so dass ein Laseroszillieren nur in der Zone unter dem Fenster 23a erzeugt wird.
  • Bei dem oberflächenemittierenden Laser mit der obigen Struktur wird die Wellenlänge eines Laserstrahls durch die Materialien der oberen und unteren Reflektoren 16 und 12, die Struktur der Abschaltung und die Struktur der aktiven Schicht bestimmt Somit ist es, wenn der oberflächenemittierende Laser in einem einzigen Prozess mit einem einzigen Substrat hergestellt wird schwierig den oberflächenemittierenden Laser in Arrayform herzustellen, um so Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlänge zu emittieren.
  • Auch wurde bei Anwendungsfeldern eines Halbleiterlasers, der in der Lage ist Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlänge zu emittieren, wie kompatible optische Aufnehmer für DVD-Spieler, die auch CDs lesen können und Kommunikationsgeräte, bei denen die Wellenlängen zur Übertragung und zum Empfang unterschiedlich sind, eine Struktur vorgeschlagen, bei der oberflächenemittierende Laser, die hergestellt wurden, um erwünschten Wellenlängen zu entsprechen auf ein zusätzliches Substrat aufgebracht wurden. Die obige Struktur besitzt jedoch ein Problem dahingehend, dass sie einen großen optischen Ausrichtungsfehler besitzt auf Grund eines Fehlers bei der Kombination von entsprechenden oberflächenemittierenden Lasern.
  • Die europäische Patentanmeldung EP 08018860 , Kai Yang, Yuxin Zhou, Huang X D, Hains C P, Julian Cheng ("Monolithic oxide-confined multiple-wavelength vertical-cavitiy surface-emitting laser arrays with a 57-nm wavelength grading range using an oxidized upper Bragg mirror" IEEE Photonics Technology Letters), Wipiejewski T, Ko J, Thibeault B J, Coldren L A ("Multiple wavelength vertical-cavity laser array employing molecular beam epitaxy regrowth" Electronics Letters) und Koyama F, Mukaihara T, Hayashi Y, Ohnoki N, Hatori N, Iga K ("Two-dimensional multiwavelength surface emitting laser arrays fabricated by nonplanar MOCVD" Electronics Letters) legen auch Verfahren zur Herstellung von oberflächenemittierenden Laseranordnungen zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen auf einem einzigen Substrat offen.
  • Mit Hinsicht darauf die obigen Probleme zu lösen oder zu reduzieren ist es ein Ziel von Ausführungen der vorliegenden Erfindung eine oberflächenemittierende Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen zu liefern, die direkt auf einem einzigen Substrat so ausgebildet ist, dass ein optischer Ausrichtungsfehler reduziert wird und die Herstellung der Anordnung einfach gemacht wird sowie ein Herstellungsverfahren derselben.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegen Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer oberflächenemittierenden Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehrerer Wellenlängen geliefert, das folgende Schritte umfasst: Ausbildung eines ersten oberflächenemittierenden Lasers zur Emission von Licht mit einer ersten Wellenlänge durch sequenzielle Abscheidung eines ersten unteren Reflektors, ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der gleichen Art an Fremdatomen aber unterschiedlichen Brechungsindizes, einer ersten aktiven Schicht und eines ersten oberen Reflektors, ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der entgegengesetzten Art an Fremdatomen im Vergleich zu dem ersten unteren Reflektor und mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf einem vorbereiteten Substrat; teilweise Entfernung des ersten oberen Reflektors, der ersten aktiven Schicht und der ersten unteren Reflexionsschicht durch Ätzen; Ausbildung eines Schutzfilms auf der äußeren Oberfläche des ersten oberflächenemittierenden Lasers; Ausbildung eines zweiten oberflächenemittierenden Lasers zur Emission von Licht mit einer zweiten Wellenlänge durch sequenzielle Abscheidung eines zweiten unteren Reflektors, ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der gleichen Art an Fremdatomen aber unterschiedlichen Brechungsindizes, einer zweiten aktiven Schicht und eines zweiten oberen Reflektors, ausgebildet durch abwech selnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der entgegengesetzten Art an Fremdatomen im Vergleich zu dem zweiten unteren Reflektor und mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf dem Substrat und dem Schutzfilm; Entfernung des zweiten unteren Reflektors, der zweiten aktiven Schicht und der zweiten oberen Reflexionsschicht, ausgebildet auf obenliegenden Oberflächenabschnitten des Schutzfilms durch Ätzen; und Entfernen von verbleibenden Abschnitten des Schutzfilms und Ausbildung von ersten und zweiten oberen Elektroden auf jeweils obenliegenden Oberflächen der ersten und zweiten oberen Reflexionsschichten und einer unteren Elektrode auf einer Bodenfläche des Substrats.
  • Bevorzugt wird der Schutzfilm ausgebildet aus einem Material, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Siliziumnitrid und Siliziumoxid besteht.
  • Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner einen Schritt der Ausbildung von ersten und zweiten Abschnitten mit hohem Widerstand, durch Injektion von Protonen in einen Teil der ersten und zweiten oberen Reflektoren bevor die ersten und zweiten oberen Elektroden ausgebildet werden.
  • Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen wie Ausführungen derselben ausgeführt werden können, wird nun Bezug genommen durch ein Beispiel auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen in denen:
  • 1 eine Schnittansicht ist, die einen konventionellen oberflächenemittierenden Lasers zeigt;
  • 2 eine Schnittansicht ist, welche eine oberflächenemittierende Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen zeigt, hergestellt in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
  • 3A bis 3F Schnittansichten sind, welche die oberflächenemittierende Laseranordnung bei fortschreitenden Stufen der Vollendung zeigen, zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des oberflächenemittierenden Lasers zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Bezogen auf 2 enthält eine oberflächenemittierende Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen, die in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann ein Substrat 30 und erste und zweite oberflächenemittierende Laser, die zur Emission von Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen λ1 und λ2 auf dem Substrat 30 vorgesehen sind. Ebenso wird eine untere Elektrode 35 auf der Bodenfläche des Substrats 30 ausgebildet Die ersten und zweiten oberen Elektroden 47 und 57 sind jeweils auf den obenliegenden Flächen der ersten und zweiten oberflächenemittierenden Laser ausgebildet. Hier besitzen die ersten und zweiten oberen Elektroden 47 und 57 jeweils erste und zweite Fenster 47a und 57a.
  • Das Substrat 30 ist aus einem Halbleitermaterial wie Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphid (InP) einschließlich eines Fremdatoms des N-Typs ausgebildet.
  • Der erste oberflächenemittierende Laser emittiert einen Laserstrahl mit der ersten Wellenlänge λ1 und enthält einen ersten unteren Reflektor 41, eine erste aktive Schicht 43 und einen ersten oberen Reflektor 45, die der Reihe nach von dem Substrat 30 ausgehend abgeschieden werden. Der erste untere Reflektor 41 ist ein verteilter Bragg-Reflektor (DBR), der durch abwechselnde Abscheidung von Paaren von Halbleiterschichten, die mit einem Fremdatom dotiert sind und verschiedene Brechungsindizes besitzen ausgebildet wird. Der erste untere Reflektor 41 wird durch abwechselnde Abscheidung von N-Typ
    AlxGa1-xAs und AlAs, welche dasselbe Fremdatom besitzen wie das Substrat 30 ausgebildet. Der erste obere Reflektor 45 ist ein DBR, der durch abwechselnde Abscheidung von Paaren von Halbleitermaterialien ausgebildet wird, die mit einem Fremdatom dotiert sind und verschiedene Brechungsindizes sowie den entgegengesetzten Typ an Fremdatomen bezüglich des ersten unteren Reflektors 41 besitzen, zum Beispiel P-Typ
    AlxGa1-xAs und AlAs.
  • Die erste aktive Schicht 43 besitzt eine Einzel- oder Mehrfach-Quantum-Well-Struktur oder eine Supergitter-Struktur. Die erste aktive Schicht 43 ist ein Gebiet, in dem, wenn Strom an die erste obere Elektrode 47 und die untere Elektrode 35 angelegt wird, Löcher und Elektronen, jeweils erzeugt durch den ersten oberen Reflektor 45 und den ers ten unteren Reflektor 41 rekombiniert werden. Die erste aktive Schicht 43 emittiert einen Laserstrahl, der von dem Energieübergang entsprechend der Kombination der Elektronen und Löcher herrührt. Um den Ausstoß an Licht mit der ersten Wellenlänge λ1, das durch das erste Fenster 47a emittiert wird zu verbessern ist es ferner vorzuziehen, einen ersten Abschnitt 46 mit hohem Widerstand durch Injektion von Protonen in den ersten oberen Reflektor 45 mit Ausnahme einer Zone unter dem Fenster 47a vorzuzehen. Somit wird, da der Fluss des Stroms durch den ersten Abschnitt 46 mit hohem Widerstand begrenzt ist Licht nur von der Stelle unter dem ersten Fenster 47a emittiert. In diesem Fall kann der erste Abschnitt 46 mit hohem Widerstand durch einen Oxidationsprozess statt durch das oben erwähnte Protoneninjektionsverfahren hergestellt werden. Die Wellenlänge des Lichts, das von dem ersten oberflächenemittierenden Laser emittiert wird, wird durch die Struktur des ersten oberen Reflektors 46 und des ersten unteren Reflektors 41 und die Struktur der ersten aktiven Schicht 43 bestimmt.
  • Der zweite oberflächenemittierende Laser emittiert einen Laserstrahl mit der zweiten Wellenlänge λ2 und enthält einen zweiten unteren Reflektor 51, eine zweite aktive Schicht 53 und einen zweiten oberen Reflektor 55, die der Reihe nach von dem Substrat aus abgeschieden werden. Der zweite untere Reflektor 51 ist ein verteilter Bragg-Reflektor (DBR), der durch abwechselnde Abscheidung von Paaren von Halbleiterschichten, die mit einem Fremdatom dotiert sind und verschiedene Brechungsindizes besitzen ausgebildet wird. Der zweite obere Reflektor 55 ist auch ein DBR, der durch abwechselnde Abscheidung von Paaren von Halbleiterschichten ausgebildet wird, die mit einem Fremdatom dotiert sind und verschiedene Brechungsindizes sowie den entgegengesetzten Typ an Halbleiter bezüglich des zweiten unteren Reflektors 51 besitzen.
  • Die zweite aktive Schicht 53 ist ein Gebiet, in dem Löcher und Elektronen, erzeugt jeweils durch den zweiten oberen Reflektor 55 und den zweiten unteren Reflektor 51 rekombiniert werden, wenn Strom an die zweite obere Elektrode 57 und die untere Elektrode 35 angelegt wird. Ein Laserstrahl wird von der zweiten aktiven Schicht 53 erzeugt, der von dem Energieübergang entsprechend der Kombination von Elektronen und Löchern herrührt. Um den Ausstoß an Licht mit der zweiten Wellenlänge λ2, das durch das zweite Fenster 57a emittiert wird zu verbessern, ist ein zweiter Abschnitt 56 mit hohem Widerstand durch Injektion von Protonen in den zweiten oberen Reflektor 55 mit Ausnahme einer Zone unter dem zweiten Fenster 57a vorzugsweise vorgesehen. Da der zweite Abschnitt 56 mit hohem Widerstand den Fluss des Stroms begrenzt, wird Licht nur von der Stelle unter dem zweiten Fenster 57a erzeugt und emittiert. Hier kann der zweite Abschnitt 56 mit hohem Widerstand durch einen Oxidationsprozess statt dem oben erwähnten Protoneninjektionsverfahren hergestellt werden. Die Wellenlänge des Lichts, das von dem zweiten oberflächenemittierenden Laser mit der obigen Struktur emittiert wird, wird durch die Strukturen des zweiten oberen Reflektors 55 und des zweiten unteren Reflektors 51 und die Struktur der zweiten aktiven Schicht 53 bestimmt Auch werden die Höhen des zweiten oberen Reflektors 55, des zweiten unteren Reflektors 51 und der zweiten aktiven Schicht 53 so festgesetzt, dass sie sich von denen des ersten oberflächenemittierenden Lasers unterscheiden.
  • Das Verfahren der Herstellung der oberflächenemittierenden Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen mit der obigen Struktur wird mit Bezug auf die 3A bis 3F beschrieben.
  • Bezogen auf 3A wird ein Substrat 30 hergestellt und ein erster oberflächenemittierenden Laser mit einer Struktur, die geeignet ist zur Emission von Licht mit der ersten Wellenlänge λ1 wird auf dem Substrat 30 ausgebildet. Der erste oberflächenemittierende Laser wird gebildet durch Abscheidung des ersten unteren Reflektors 41, der ersten aktiven Schicht 43 und des ersten oberen Reflektors 45 der Reihe nach auf dem Substrat 30. Der erste untere Reflektor 41 wird durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit dem gleichen Typ an Fremdatomen, aber mit unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet, während der erste obere Reflektor 45 durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes und mit dem entgegengesetzten Typ an Fremdatom bezogen auf den ersten unteren Reflektor 41 ausgebildet. Hier wird der erste oberflächenemittierende Laser hergestellt durch Aufwachsen eines erwünschten Halbleitermaterials auf dem Substrat 30 durch ein Epitaxieverfahren unter Verwendung von Geräten aus der Halbleitertechnik wie metallorganische, chemische Gasphasenabscheidungs (MOCVD)-Geräte oder Molekularstrahl-Epitaxie (MBE)-Geräte. Hier kann, statt mit dem Epitaxieverfahren der erste obere Reflektor 45 als ein dielektrischer Spiegel aus einem dielektrischen Material wie SiO2 oder TiO2 hergestellt werden.
  • Als Nächstes wird ein Teil des ersten oberflächenemittierenden Lasers entfernt, so dass ein Teil der obenliegenden Fläche des Substrats 30 offengelegt werden kann. Ein zweiter oberflächenemittierender Laser zur Emission von Licht mit der zweiten Wellenlänge λ2 wird auf dem freigelegten Gebiet ausgebildet. Das heißt bezogen auf 3B, es wird eine erste Ätzmaske 61 mit einem vorgegebenen Muster auf dem ersten oberen Reflektor 45 angebracht Dann werden durch eine Durchführung von Ätzen zum Beispiel durch ein Trockenätzverfahren Teile des ersten oberen Reflektors 45, der ersten aktiven Schicht 43 und des ersten unteren Reflektors 41, angeordnet in einem vorgegebenen Gebiet, entfernt.
  • Als Nächstes wird, wie in 3C zeigt, nachdem die erste Ätzmaske 61 entfernt wurde ein Schutzfilm 63 für ein Umschließen des ersten oberflächenemittierenden Lasers ausgebildet. Der Schutzfilm 63 besteht aus Siliziumnitrid oder aus Siliziumoxid. Der Schutzfilm 63 wird verwendet, um eine Entfernung eines überflüssigen Abschnitts zu erleichtern, der auf der obenliegenden Fläche des ersten oberflächenemittierenden Lasers aufwächst, wenn ein zweiter oberflächenemittierender Laser in einem Prozess ausgebildet wird, der später beschrieben wird und auch, um den ersten oberflächenemittierenden Laser zu schützen, wenn sein Wachstum in einem folgenden Prozess abgeschlossen wird.
  • Dann wird, wie in 3D gezeigt der zweite oberflächenemittierende Laser auf dem Substrat 30 und dem Schutzfilm 63 ausgebildet. Der zweite oberflächenemittierende Laser zur Emission von Licht mit der zweiten Wellenlänge λ2 wird durch Abscheidung des zweiten unteren Reflektors 51, der zweiten aktiven Schicht 53 und des zweiten oberen Reflektors 55 der eine Reihe nach auf dem Substrat 30 ausgebildet Der zweite untere Reflektor 51 wird durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit dem gleichen Typ an Fremdatomen, aber mit unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet, während der zweite obere Reflektor 55 durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes und mit dem entgegengesetzten Typ an Fremdatomen im Vergleich zu dem zweiten unteren Reflektor 51 ausgebildet wird. Der zweite oberflächenemittierende Laser wird bevorzugt aufgewachsen durch das Epitaxieverfahren mit den gleichen Geräten aus der Halbleitertechnik, wie sie für den ersten oberflächenemittierenden Laser verwendet wurden. Als Nächstes wird eine zweite Ätzmaske 67 zum Teil auf der obenliegenden Fläche des zweiten oberen Reflektors 55 vorgesehen, wie in 3D gezeigt ist, so dass der verbleibende Abschnitt mit Ausnahme des Teils des zweiten oberflächenemittierenden Lasers, der in der Nachbarschaft des ersten oberflächenemittierenden Lasers ausgebildet ist entfernt werden kann.
  • Wie in 3E gezeigt wird der verbleibende zweite oberflächenemittierende Laser mit Ausnahme eines Gebietes unter der zweiten Ätzmaske 67 durch Ätzen entfernt. Dann wird der Schutzfilm 63 entfernt.
  • Zum Schluss werden, wie in 3F gezeigt, nachdem die zweite Ätzmaske entfernt wurde die ersten und zweiten oberen Elektroden 47 und 57, auf denen die ersten und zweiten Fenster 47a und 57a zur Emission von Licht vorgesehen sind, auf den obenliegenden Flächen der ersten und zweiten oberen Reflektoren 45 und 55 ausgebildet. Die untere Elektrode 35 ist auf der Bodenfläche des Substrats 30 ausgebildet und somit ist der oberflächenemittierende Laser zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen vollständig hergestellt.
  • Bevorzugt wird ein Schritt zur teilweisen Ausbildung der ersten und zweiten Abschnitte 46 und 56 mit hohem Widerstand durch den Protoneninjektionsprozess oder den Oxidationsprozess in jedem der ersten und zweiten oberen Reflektoren 45 und 55 durchgeführt, bevor die ersten und zweiten oberen Elektroden 47 und 57 ausgebildet werden.
  • Wie oben beschrieben ist bei der oberflächenemittierenden Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen, die in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, eine optische Ausrichtung leicht zu erreichen verglichen mit einem Verfahren, bei dem oberflächenemittierende Laser hergestellt durch einen zusätzlichen Prozess auf ein Substrat aufgebracht werden, da Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen gleichzeitig von einem einzigen Substrat emittiert werden kann. Auch ist, da die ersten und zweiten oberflächenemittierenden Laser in aufeinander folgenden Prozessen hergestellt werden der Herstellungsprozess davon einfach.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenemittierenden Laseranordnung zur Ausstrahlung von mehreren Wellenlängen, das folgende Schritte umfasst: Ausbildung eines ersten oberflächenemittierenden Lasers zur Emission von Licht mit einer ersten Wellenlänge durch sequenzielle Abscheidung eines ersten unteren Reflektors (41), ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der gleichen Art an Fremdatomen aber unterschiedlichen Brechungsindizes, einer ersten aktiven Schicht (43) und eines ersten oberen Reflektors (45), ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der entgegengesetzten Art an Fremdatomen im Vergleich zu dem ersten unteren Reflektor und mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf einem vorbereiteten Substrat (30); teilweise Entfernung des ersten oberen Reflektors (45), der ersten aktiven Schicht (43) und der ersten unteren Reflexionsschicht (41) durch Ätzen; Ausbildung eines Schutzfilms (63) auf der äußeren Oberfläche des ersten oberflächenemittierenden Lasers; Ausbildung eines zweiten oberflächenemittierenden Lasers zur Emission von Licht mit einer zweiten Wellenlänge durch sequenzielle Abscheidung eines zweiten unteren Reflektors (51), ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der gleichen Art an Fremdatomen aber unterschiedlichen Brechungsindizes, einer zweiten aktiven Schicht (53) und eines zweiten oberen Reflektors (55), ausgebildet durch abwechselnde Abscheidung von zwei Halbleitermaterialschichten mit der entgegengesetzten Art an Fremdatomen im Vergleich zu dem zweiten unteren Reflektor und mit unterschiedlichen Brechungsindizes auf dem Substrat (30) und dem Schutzfilm (63); Entfernung des zweiten unteren Reflektors (55), der zweiten aktiven Schicht (53) und der zweiten oberen Reflexionsschicht (51), ausgebildet auf obenliegenden Oberflächenabschnitten des Schutzfilms durch Ätzen; und Entfernen von verbleibenden Abschnitten des Schutzfilms (63) und Ausbildung von ersten und zweiten oberen Elektroden (47, 57) auf jeweils obenliegenden Oberflächen der ersten und zweiten oberen Reflexionsschichten (41, 51) und einer unteren Elektrode (35) auf einer Bodenfläche des Substrats (30).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schutzfilm (63) ausgebildet wird aus einem Material, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Siliziumnitrid und Siliziumoxid besteht
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Schritt der Ausbildung von ersten und zweiten Abschnitten (46, 56) mit hohem Widerstand umfasst, durch Injektion von Protonen in einen Teil der ersten und zweiten oberen Reflektoren (45, 55) bevor die ersten und zweiten oberen Elektroden (47, 57) ausgebildet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002331074A1 (en) * 2001-08-13 2003-03-03 Honeywell International Inc. Providing photonic control over wafer borne semiconductor devices
JP4537658B2 (ja) * 2002-02-22 2010-09-01 株式会社リコー 面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を用いた面発光レーザアレイ、電子写真システム、面発光レーザモジュール、光通信システム、光インターコネクションシステム、および面発光レーザ素子の製造方法
US8205385B2 (en) * 2003-06-20 2012-06-26 Konvin Associates Ltd. Dual panel system for controlling the passage of light through architectural structures
US7281353B2 (en) * 2003-06-20 2007-10-16 Konvin Associates Ltd. Dual panel system for controlling the passage of light through architectural structures
US7218660B2 (en) * 2003-10-27 2007-05-15 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Single-mode vertical cavity surface emitting lasers and methods of making the same
JP2005150472A (ja) * 2003-11-17 2005-06-09 Alps Electric Co Ltd 波長可変光源及びその製造方法
US7058106B2 (en) * 2003-12-10 2006-06-06 Widjaja Wilson H Screenable moisture-passivated planar index-guided VCSEL
EP1706894B1 (de) * 2004-01-20 2012-05-23 Binoptics Corporation Integrierte photonische bauelemente
US7310358B2 (en) * 2004-12-17 2007-12-18 Palo Alto Research Center Incorporated Semiconductor lasers
US7579204B2 (en) * 2005-01-26 2009-08-25 Sony Corporation Method of production of semiconductor light emission device and method of production of light emission apparatus
JP2006313875A (ja) * 2005-04-08 2006-11-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置
WO2006135819A2 (en) * 2005-06-10 2006-12-21 Cpi International Inc. Method and apparatus for selective solar control
US20070163732A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Konvin Associates Ltd. Method and device for controlling the passage of radiant energy into architectural structures
JP4985100B2 (ja) * 2007-05-28 2012-07-25 ソニー株式会社 多波長レーザ、光ピックアップ装置および光ディスク装置
US9231368B2 (en) 2012-11-30 2016-01-05 Thorlabs Quantum Electronics, Inc. Passive waveguide structure with alternating GaInAs/AlInAs layers for mid-infrared optoelectronic devices
CA2892581A1 (en) 2012-11-30 2014-06-05 Thorlabs Quantum Electronics, Inc. Multiwavelength quantum cascade laser via growth of different active and passive cores
WO2016195695A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Monolithic wdm vcsels with spatially varying gain peak and fabry perot wavelength
CN106887788B (zh) * 2017-04-27 2019-07-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种垂直腔面发射激光器及其制作方法
CN111435781B (zh) * 2019-01-15 2022-03-18 中国科学院半导体研究所 垂直腔面发射半导体激光器结构
EP3739700B8 (de) * 2019-05-16 2021-09-29 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences Oberflächenemittierender laser mit vertikalen hohlräumen
US11936163B2 (en) 2020-08-24 2024-03-19 Changchun Institute Of Optics, Fine Mechanics And Physics Radiation emitter
EP4007092B1 (de) * 2020-11-30 2023-05-24 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences Strahlungsemitter

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63227089A (ja) * 1987-03-17 1988-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多波長半導体レ−ザの製造方法
JPH042189A (ja) * 1990-04-18 1992-01-07 Nec Corp 面発光半導体レーザ
JPH06302901A (ja) * 1993-04-12 1994-10-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光パルス発生制御素子
JPH07312462A (ja) * 1994-03-24 1995-11-28 Mitsubishi Electric Corp 面発光レーザダイオードの製造方法,及び面発光レーザダイオード
US5729563A (en) * 1994-07-07 1998-03-17 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for optically and thermally isolating surface emitting laser diodes
JPH09312462A (ja) * 1996-05-21 1997-12-02 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 電気回路の形成方法
US5699375A (en) * 1996-07-08 1997-12-16 Xerox Corporation Multiple wavelength, surface emitting laser with broad bandwidth distributed Bragg reflectors
JPH10233559A (ja) * 1997-02-20 1998-09-02 Canon Inc 半導体レーザ装置、その作製方法およびそれを用いた光通信方式
JPH10270799A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Sanyo Electric Co Ltd 発光素子
US6021146A (en) * 1997-09-15 2000-02-01 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser for high power single mode operation and method of fabrication
JP2000011417A (ja) * 1998-06-26 2000-01-14 Toshiba Corp 半導体レーザアレイ及びその製造方法、光集積ユニット、光ピックアップ並びに光ディスク駆動装置
US6560262B1 (en) * 1999-01-26 2003-05-06 Triquint Technology Holding Co. Vertical cavity surface emitting laser array and a process for making same
US6546035B2 (en) * 2000-02-29 2003-04-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser diode array and method of fabricating the same
JP4002189B2 (ja) * 2003-01-06 2007-10-31 大日本スクリーン製造株式会社 基板搬送装置

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Publication number Publication date
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JP3464204B2 (ja) 2003-11-05
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EP1182758A3 (de) 2004-05-12

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