FR2695261A1 - Laser émetteur en surface et son procédé de fabrication. - Google Patents

Laser émetteur en surface et son procédé de fabrication. Download PDF

Info

Publication number
FR2695261A1
FR2695261A1 FR9309860A FR9309860A FR2695261A1 FR 2695261 A1 FR2695261 A1 FR 2695261A1 FR 9309860 A FR9309860 A FR 9309860A FR 9309860 A FR9309860 A FR 9309860A FR 2695261 A1 FR2695261 A1 FR 2695261A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
layer
cladding layer
emitting laser
surface emitting
reflecting mirror
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.)
Granted
Application number
FR9309860A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2695261B1 (fr
Inventor
Shoji Hajime
Otsubo Koji
Ikeda Tatsurch
Matsuda Manabu
Ishikawa Hiroshi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of FR2695261A1 publication Critical patent/FR2695261A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2695261B1 publication Critical patent/FR2695261B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18341Intra-cavity contacts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3428Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Une couche de resserrement de courant (10) qui entoure une région de cavité verticale est formée dans une couche de gainage (13A) d'un laser émetteur en surface. La largeur de bande interdite du matériau qui forme cette couche de resserrement de courant est plus importante que la largeur de bande interdite d'un matériau qui forme la couche de gainage. En outre, la couche de resserrement de courant (10) et la couche de gainage (13A) sont constituées par des semiconducteurs et leurs types de conductivité sont différents l'un de l'autre. En outre, la surface supérieure de la couche de gainage qui recouvre la couche de resserrement de courant comporte une marche dans la périphérie de la région de cavité verticale.

Description

i La présente invention concerne un laser émetteur en
surface ainsi que son procédé de fabrication.
Dans un laser émetteur en surface, en tant que procédé permettant d'obtenir un courant de seuil bas, ( 1) un procédé de réduction de perte en augmentant la réflectivité d'un film réfléchissant et ( 2) un procédé d'amélioration du rendement d'injection de courant en resserrant une région o un courant circule de manière à rendre très petite une aire en coupe d'une couche active sont connus En général, une performance élevée
est obtenue en utilisant ces procédés de façon conjointe.
Selon un procédé de réalisation d'une réflectivité élevée,
des miroirs réflecteurs de Bragg sont prévus au-dessus et au-
dessous d'une cavité et une réflectivité très élevée peut être obtenue au moyen de ce procédé Le miroir réflecteur de Bragg est constitué par un film multicouche semiconducteur ou diélectrique. Un procédé qui suit est connu en tant que procédé typique
de resserrement d'un courant.
Tout d'abord, il existe un procédé qui consiste à enterrer une très petite cavité dans une couche semiconductrice, lequel procédé est rapporté dans Technical Digest de la 13 ème IEEE International Semiconductor Laser Conference, 24 septembre 1992, pages 212 213 En second lieu, il existe un procédé de formation d'une cavité verticale comportant une couche active moyennant une aire très petite en conformant un film semiconducteur et ces techniques sont décrites dans Applied
Physics Letters, vol 57, N O 16, 15 octobre 1990, pages 1605 -
1607 En troisième lieu, un procédé de formation d'une couche à valeur de résistance élevée au moyen d'une implantation d'ions d'hydrogène à l'intérieur d'une couche semiconductrice autour d'une cavité et en entourant la cavité par la couche à valeur de résistance élevée a été rapporté dans Technical Digest de la 13 ème IEEE International Semiconductor Laser Conference, 24
septembre 1992, pages 3 4.
Cependant, lorsqu'une cavité verticale est enterrée dans une couche semiconductrice, une technique hautement avancée dans laquelle une ouverture est formée dans une couche semiconductrice et dans laquelle une couche de gainage, une couche active ou autre sont laminées dedans moyennant une bonne capacité de contrôle est requise, et ceci abaisse le rendement. En outre, il est comparativement facile de former une cavité verticale d'un laser émetteur en surface au moyen d'une conformation à l'aide de techniques de gravure par voie sèche actuelles mais le côté de la couche active est endommagé par la gravure Il résulte de cela que des porteurs sont capturés par des défauts du cristal de la partie latérale de la couche active et non seulement les porteurs qui contribuent à l'émission sont réduits mais par ailleurs, une recombinaison sans émission est augmentée dans la couche active, ce qui conduit à un
abaissement du rendement d'émission.
En outre, bien que l'effet du resserrement de courant soit important dans un laser émetteur en surface comportant une structure qui soit telle qu'une cavité est entourée par une couche à valeur de résistance élevée formée par implantation ionique, la capacité de contrôle de la largeur de resserrement est détériorée par l'implantation ionique, ce qui aboutit à une
fiabilité médiocre.
Un objet de la présente invention consiste à proposer un laser émetteur en surface dans lequel le rendement est élevé, le rendement d'émission est élevé et le contrôle d'une région resserrée est facile ainsi qu'un procédé de fabrication de ce
même laser.
Selon la présente invention, une couche de resserrement de courant constituée par un matériau présentant une largeur de bande interdite importante est prévue dans une couche de gainage d'un laser émetteur en surface et la région de la cavité
verticale est entourée par la couche de resserrement de courant.
Puisque la couche de resserrement de courant joue le rôle d'une barrière d'énergie, le courant qui traverse la couche de gainage
circule dans la cavité de façon concentrée.
Par conséquent, il devient non nécessaire d'appliquer une conformation à la région active pour obtenir le resserrement du courant et des défauts cristallins afférents à la conformation ne sont pas générés et l'abaissement du rendement d'émission du fait d'une recombinaison sans émission sur la partie latérale de la cavité disparaît pratiquement En outre, l'ouverture ménagée dans la couche de resserrement de courant afin d'appliquer un courant à la cavité peut être réalisée facilement au moyen d'un processus de masquage et son aire est contrôlée de façon stricte selon une dimension choisie En outre, puisque l'épaisseur de la couche de resserrement de courant est contrôlée moyennant une précision élevée au moyen de la croissance cristalline, un resserrement de courant hautement efficace est réalisé moyennant une reproductibilité élevée Le resserrement du courant devient davantage évident en faisant en sorte que les types de conduction de la couche de resserrement de courant et des couches situées au-dessus et au- dessous de celle-ci
diffèrent les uns des autres.
En outre, puisque l'indice de réfraction de la couche de resserrement de courant est rendu différent de l'indice de réfraction de la couche de gainage, la longueur de cavité de la cavité verticale elle-même entourée par la couche de resserrement de courant devient différente de la longueur de la cavité suivant la direction verticale de la couche qui l'entoure et l'oscillation de la cavité verticale devient aisée, ce qui stabilise l'oscillation En outre, cet effet devient davantage évident au moyen d'une telle structure dans laquelle la couche de gainage est laminée, depuis le dessus de la couche de resserrement de courant jusqu'à l'intérieur de l'ouverture, que dans le cas o une
marche est prévue autour de l'ouverture.
En outre, selon une autre invention, une partie située dans la région qui se trouve autour de la cavité dans le miroir réflecteur de Bragg, sur le côté supérieur, est ôtée et une électrode est formée au niveau de la partie ôtée Par conséquent, la valeur de résistance est réduite d'une valeur importante par comparaison avec une structure dans laquelle une électrode est formée de manière à être placée sur le miroir réflecteur de Bragg. En outre, selon encore une autre invention, puisqu'une couche semiconductrice d'arrêt de gravure est formée sous une couche semiconductrice qui devient une couche de resserrement de courant et sous le miroir réflecteur de Bragg, la couche semiconductrice qui forme la cavité ne devient jamais rugueuse, ce qui réduit la perte lorsqu'une ouverture est formée dans la couche de resserrement de courant ou lorsqu'une conformation
est appliquée au miroir réflecteur de Bragg.
En outre, puisque la couche d'arrêt de gravure située sous le miroir réflecteur de Bragg est rendue telle qu'elle présente une concentration en impureté élevée, la valeur de résistance de contact d'une électrode formée directement sur la couche d'arrêt de gravure devient faible et le rendement de l'injection de
courant est amélioré.
La présente invention sera mieux comprise à la lumière de
la description détaillée qui suit que l'on lira en relation avec les
dessins annexés parmi lesquels: les figures 1 (a) à 1 (e) sont des vues en coupe qui représentent un procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe qui représente une structure d'un laser émetteur en surface selon un second mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue en coupe qui représente une structure d'un laser émetteur en surface selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 4 est une vue en coupe qui représente une structure d'un laser émetteur en surface selon un quatrième
mode de réalisation de la présente invention.
(Premier mode de réalisation) Un procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface selon un premier mode de réalisation de la présente invention
est décrit ci-après.
Tout d'abord, comme représenté sur la figure 1 (a), une couche n-AI As 2 et une couche n-Ga As 3 sont laminées selon des épaisseurs respectives de 83,1 nm et de 69,6 nm sur un substrat n-Ga As 1 présentant une teneur en Si de 2 x 1018 cm-3 et une épaisseur de 100 lïm au moyen d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur d'organo-métallique (MOCVD) et un miroir réflecteur de Bragg semiconducteur 4 constitué par 28,5 paires comprenant chacune une couche n-AI As 2 et une couche n-Ga As 3 est formé au moyen de la formation d'un film en répétant le
procédé mentionné ci-avant Les teneurs en Si de la couche n-
Al As 2 et de la couche n-Ga As 3 dans le cas présent valent
respectivement 3 x 1018 cm-3.
Puis comme représenté sur la figure 1 (b), une couche de gainage n-AI 0, 2 Ga 0,8 As 5 présentant une teneur en Si de 2 x 1018 cm-3 et une épaisseur de 130 nm, une couche barrière en Ga As 6 présentant une épaisseur de 10 nm, une couche de puits quantique unique en In 02 Ga 08 As 7 présentant une épaisseur de 8 nm, une couche barrière en Ga As 8 présentant une épaisseur de nm et une couche de gainage p-AI 02 Ga O o 8 As 9 présentant une teneur en Zn de 3 x 1018 cm-3 et une épaisseur de 130 nm sont respectivement laminées et une couche de resserrement de courant n-ln Ga P 10 présentant une teneur en Si de 2 x 1018 cm-3
est en outre formée selon une épaisseur de 200 nm.
Puis comme représenté sur la figure 1 (c), une conformation est appliquée à la couche de resserrement de courant 10 en utilisant de l'acide chlorhydrique en tant qu'agent de gravure et en utilisant un masque 11 constitué par du Si O 2, d'o la formation d'une ouverture 12 qui devient une voie d'injection de courant Dans le cas présent, la vitesse de gravure pour la couche de gainage p-AIO 2 Ga O 8 As 9 est très faible, ce qui fait que celle-ci est produite sélectivement et que la gravure est arrêtée moyennant une capacité de contrôle élevée après que l'ouverture 12 est formée.
Puis comme représenté sur la figure 1 (d), une couche p-
AIO,2 Gao,8 As 13 présentant une teneur en Zn de 3 x 1018 cm-3
est obtenue par croissance à plat sur la couche de gainage p-
AI 0,2 Gao,8 As 9 et sur la couche de resserrement de courant 10 en se canalisant du fait de l'ouverture 12, ce qui augmente l'épaisseur de la couche de gainage 9 Dans le cas présent, l'épaisseur de la couche p-AI 02 Ga O,8 As 13 dans l'ouverture 12
est établie à 578 nm.
Moyennant cela, l'épaisseur totale depuis la couche de gainage n-AI 02 Ga O,8 As 5 jusqu'à la couche p-AIO 2 Ga O 8 As supérieure (couche de gainage) 13 devient égale à trois fois une demie longueur d'onde, c'està-dire N (entier) fois X/2 et la position centrale suivant la direction d'épaisseur de film de la couche active de puits quantique unique est située à 0,5 fois la longueur d'onde, c'est-à-dire à M (M est un entier inférieur à N)
fois X/2 depuis la surface inférieure de la couche n-
AIO,2 Ga O,8 As Moyennant cela, l'amplitude d'une onde stationnaire optionnelle devient la plus grande dans la couche active de puits quantique unique et la couche active de puits quantique unique 7 est positionnée à l'endroit o la lumière est
la plus intense.
Ensuite, une couche p-AI As 14 et une couche p-Ga As 15 sont obtenues par croissance selon des épaisseurs respectives de 83,1 nm et de 69,6 nm et ces couches sont laminées de façon répétée selon 23 paires en alternance de manière à former un miroir réflecteur de Bragg semiconducteur 16 sur le côté supérieur Ces couches contiennent du Zn selon une concentration de 3 x 1018 cm-3 En outre, puisque le p-AI As s'oxyde facilement, la couche p-Ga As 15 est formée en tant que couche
supérieure.
Puis une conformation est appliquée au miroir réflecteur de Bragg 16 sur le côté supérieur au moyen d'un procédé de gravure par voie sèche tel qu'un procédé RIBE (gravure par faisceau ionique réactive) représenté sur la figure 1 (e) en utilisant un gaz du système chlore avec du Si O 2 (non représenté) en tant que masque pour ainsi laisser le miroir réflecteur de Bragg 16 seulement immédiatement au-dessus de l'ouverture 12
ainsi que selon une petite circonférence autour.
Ensuite, un film métallique conformé en trois couches de Ti/Pt/Au est formé sur la couche p-AIO 2 Ga O 8 As 13 autour du miroir réflecteur de Bragg 16 sur le côté supérieur et une électrode de côté p 17 est formée autour du miroir réflecteur de Bragg en appliquant une conformation au film métallique En outre, une électrode de côté N 19 constituée par de l'Au Ge/Au conformée en pastille munie d'un trou 18 en une position située au-dessous de l'ouverture 12 est formée sur la surface
inférieure du substrat en Ga As 1.
Moyennant cela, un laser émetteur en surface est terminé.
Sa cavité est constituée par une couche semiconductrice longitudinale située dans la région d'ouverture entourée par la
couche de resserrement de courant 10.
Lorsqu'un tel laser émetteur en surface est commandé, un courant est appliqué depuis l'électrode de côté p 17 jusqu'à l'électrode de côté N 19 afin de générer une oscillation de manière à émettre une lumière au travers du trou 18 de l'électrode de type N 19 Dans le cas présent, de l'ln Ga P qui forme la couche de resserrement de courant 10 est un matériau qui présente une largeur de bande interdite plus importante que celle de l'AI Ga As qui forme la couche de gainage 9 autour et il joue le rôle d'une couche barrière d'énergie et en outre, l'ouverture 12 est formée dans la voie de courant Par conséquent, le courant injecté depuis l'électrode de côté p 17 circule au travers de l'ouverture 12 tout en étant resserré, ce qui permet d'obtenir un courant de seuil faible En outre, puisque la couche de resserrement de courant 10 est constituée selon un type p et puisque les couches de gainage supérieure et inférieure 9 et 13 sont constituées selon un type n, un effet de resserrement de courant au moyen de la jonction npn est ajouté, ce qui augmente l'effet de la concentration du courant qui circule depuis l'électrode de côté p 17 jusqu'à la cavité verticale. Moyennant ce qui précède, aucun défaut cristallin n'est produit sur la partie latérale de la couche active 7 et le rendement d'émission n'est pas notablement abaissé du fait d'une recombinaison sans émission ou autre sur la partie latérale En outre, l'ouverture 12 peut être réalisée facilement au moyen d'un procédé de masquage dont l'aire peut être contrôlée de façon stricte selon une dimension souhaitée et l'épaisseur de la couche de resserrement de courant 10 est contrôlée moyennant une capacité de contrôle élevée au moyen de la croissance cristalline Ainsi, un resserrement de courant hautement
efficace peut être réalisé moyennant une reproductibilité élevée.
En outre, puisque l'indice de réfraction de la couche de resserrement de courant 10 est supérieur à l'indice de réfraction des couches de gainage 9 et 13 présentant la composition décrite ci-avant, la longueur de cavité de la cavité verticale structurée au moyen des couches situées dans l'ouverture 12 et au-dessus et au-dessous de celle-ci devient plus courte que la longueur de cavité d'une cavité parasite formée par la couche de resserrement de courant 10 et par les couches situées au- dessus et au-dessous de celle-ci Il résulte de cela qu'une oscillation de la cavité verticale située dans la région entourée par la couche de resserrement de courant 10 devient plus aisée, ce qui
stabilise l'oscillation.
En outre, dans une structure dans laquelle une partie du miroir réflecteur de Bragg supérieur 16 est ôtée et o l'électrode de côté p 17 est formée autour, la valeur de résistance d'élément est notablement réduite et la
consommation d'énergie est limitée.
Maintenant, si l'on suppose que la longueur d'onde d'oscillation d'une couche semiconductrice vaut I 0, que la longueur d'onde Xde la lumière qui se propage dans la couche semiconductrice devient X = X 0/n (n: indice de réfraction de la couche semiconductrice) et si l'on suppose que les épaisseurs de film de la couche n-Ga As 3 et de la couche n-AI As 2 valent respectivement X/4, la période devient X/2 et une onde stationnaire présentant la longueur d'onde X est formée par les miroirs réflecteurs de Bragg 4 et 16 Par conséquent, lorsque les couches n-AI As 2 et 14 et les couches n-Ga As 3 et 15 sont formées selon l'épaisseur de film mentionnée ci-avant, le miroir réflecteur de Bragg 4 fonctionne moyennant une bonne sélectivité pour la longueur d'onde de 980 nm et la longueur d'onde d'oscillation du laser à semiconducteur devient égale à
0,98,m.
En outre, les raisons pour lesquelles la couche en Al As 2 et la couche en Ga As 3 qui constituent le miroir réflecteur de Bragg 4 sur le côté inférieur sont formées selon 28,5 paires sans qu'elles soient formées selon un nombre entier de paires sont constituées par le fait qu'il s'agit de rendre la barrière d'énergie haute de manière à réguler la phase en formant la couche supérieure du miroir réflecteur de Bragg 4 avec la couche n-AI As 2 ainsi que par le fait qu'il s'agit de rendre la barrière d'énergie autour de la couche active 7 haute de manière à
améliorer le confinement des électrons.
En outre, la couche active mentionnée ci-avant 7 est formée par un unique puits quantique mais un puits quantique multiple peut être formé en formant le Ga As et l'ln Ga As en alternance selon une pluralité de couches En outre, les nombres de couches des miroirs réflecteurs de Bragg mentionnés ci-avant 4 et 16 ne sont pas respectivement limités à 28,5 paires et à 23 paires. (Second mode de réalisation) Lorsque la couche p-AIO 2 Gao 8 As 13 qui constitue la couche de gainage sur le côté supérieur est formée, la surface supérieure est rendue plane dans le premier mode de réalisation mais la couche 13 peut également être formée de manière à présenter une épaisseur pratiquement uniforme le long du sommet de la couche de resserrement de courant 10 et à l'intérieur de l'ouverture 12. Puisqu'une marche est produite au voisinage de l'ouverture 12 dans la couche p-AIO 2 Ga O 8 As 13 A moyennant une telle structure, la différence entre la longueur de cavité de la cavité verticale formée dans la région selon la direction verticale qui traverse l'ouverture 12 et la longueur de cavité de la cavité structurée au moyen de la couche semiconductrice qui l'entoure devient plus importante Il résulte de cela que l'oscillation de la
cavité verticale est davantage stabilisée.
En outre, la planéité de la surface supérieure de la couche p-AIO 2 Ga O 8 As 13 A qui devient la couche de gainage peut être contrôlée en faisant varier la température de croissance et le débit d'écoulement du gaz lorsque la couche est formée au moyen
du procédé MOCVD.
(Troisième mode de réalisation) Dans les modes de réalisation mentionnés ci-avant, l'électrode p 17 est prévue autour du miroir réflecteur de Bragg 16 sur le côté le plus éloigné du substrat en Ga As 1 mais une électrode p 21 peut également être formée directement dessus sans appliquer une conformation au miroir réflecteur de Bragg 16 Dans le cas présent, bien que la valeur de résistance entre l'électrode p 21 et l'électrode N 19 soit augmentée par le miroir réflecteur de Bragg 16, on a pour avantage que le procédé de
fabrication devient simple.
(Quatrième mode de réalisation) La couche de resserrement de courant 10 est formée directement sur la couche de gainage p-AIO 2 Ga 0, 8 As 9 puis l'ouverture 12 est formée selon le mode de réalisation mentionné ci-avant mais une couche d'arrêt de gravure p-Ga As 22 présentant une teneur en Zn de 3 x 1018 cm-3 peut être interposée selon une épaisseur de plusieurs nm jusqu'à 10 nm, 1 1 laquelle présente une photo-absorption faible entre la couche de gainage p-AIO,2 Ga O,8 As 9 et la couche de resserrement de courant 10 En outre, une couche p-Ga As 23 présentant une épaisseur de film de 69,6 nm et dopée au Zn selon une concentration élevée ( 1 x 1018 cm-3) peut être interposée entre le miroir réflecteur de Bragg 16 sur le côté supérieur de la
couche p-AI 02 Gao,8 As 13, dessous.
Puisque le Ga As est plus dur à graver au moyen de l'acide chlorhydrique que l'AI Ga As, l'opération de contrôle de gravure lorsque la conformation est mise en oeuvre pour la couche de resserrement de courant 10 et pour le miroir réflecteur de Bragg
16 est encore réduite En outre, en relation avec la couche p-
Ga As 23 présentant une concentration en impureté élevée, la valeur de résistance de contact de l'électrode de côté p 17 est réduite et une oxydation de la couche p-Al 2 Ga O 8 As 13 située sur la couche de resserrement de courant 10 est empêchée En outre, puisque l'épaisseur de film de la couche p-Ga As 23 qui présente une concentration en impureté élevée vaut 69,6 nm, une
partie du miroir réflecteur de Bragg 16 est formée.
(Autres modes de réalisation) Le miroir réflecteur de Bragg 16 situé sur le côté supérieur est constitué par un film multicouche semiconducteur composite selon le mode de réalisation mentionné ci-avant mais il est également possible de le former au moyen d'un film multicouche diélectrique constitué par exemple par du Si O 2 et
par du Si.
En outre, un matériau du système In Ga As/Ga As a été décrit dans le mode de réalisation mentionné ci-avant mais il est également possible de mettre en oeuvre la présente invention en utilisant un matériau du système Ga As/AI Ga As ou du système In Ga As/ln Ga As P.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1 Laser émetteur en surface caractérisé en ce qu'il comprend: un premier miroir réflecteur de Bragg ( 4) constitué par un film multicouche semiconducteur formé sur un substrat semiconducteur ( 1); une première couche de gainage ( 5) formée sur ledit premier miroir réflecteur de Bragg ( 4); une couche de région active ( 6, 7, 8) formée sur ladite première couche de gainage ( 5); une seconde couche de gainage ( 9) formée au-dessus de ladite couche de région active; une couche de resserrement de courant ( 10) formée dans ladite seconde couche de gainage et constituée par un matériau semiconducteur présentant une largeur de bande interdite plus importante que celle de ladite couche de région active et que celle de ladite seconde couche de gainage; une ouverture ( 12) formée dans ladite couche de resserrement de courant; une troisième couche de gainage ( 13) formée sur ladite ouverture de ladite couche de resserrement de courant; et un second miroir réflecteur de Bragg ( 16) constitué par un
film multicouches formé sur ladite troisième couche de gainage.
2 Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface supérieure de ladite troisième couche de gainage ( 13) comporte une marche entre la région située au-dessus de ladite couche de resserrement de courant
( 10) et la région située au-dessus de ladite ouverture ( 12).
3 Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de région active ( 6, 7, 8)
présente une structure de puits quantique unique.
4 Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de région active ( 6, 7, 8)
présente une structure de puits quantique multiple.
Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second miroir réflecteur de Bragg ( 16) est constitué par un film qui est soit un film multicouche
semiconducteur soit un film multicouche diélectrique.
6 Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première couche de gainage ( 5) est constituée par un semiconducteur d'un premier type de conductivité et ladite couche de resserrement de courant ( 10) est constituée par un semiconducteur d'un second type de conductivité. 7 Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second miroir réflecteur de Bragg ( 16) est situé à la verticale au-dessus de ladite ouverture ( 12) et une première électrode ( 17) est formée sur la surface
supérieure de ladite seconde couche de gainage autour.
8 Laser émetteur en surface selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une couche conductrice contenant des impuretés est interposée entre ladite première électrode ( 17) et
ladite seconde couche de gainage ( 9).
9 Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seconde électrode ( 19) conformée en anneau est formée en une partie correspondant à une région qui entoure ladite ouverture ( 12) sur le côté inférieur dudit substrat
semiconducteur ( 1).
Laser émetteur en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat semiconducteur ( 1) est constitué par du Ga As, ledit premier miroir réflecteur de Bragg ( 4) est constitué par un film multicouche dans lequel du Al As et du Ga As sont laminés en alternance, ladite première couche de gainage ( 5) est constituée par du Al Ga As, ladite couche de région active ( 6, 7, 8) est constituée par une couche de puits quantique comportant une couche barrière en Ga As et une couche de puits en In Ga As, ladite seconde couche de gainage ( 9) est constituée par du Al Ga As, ladite couche de resserrement de courant ( 10) est constituée par du In Ga P et ledit second miroir réflecteur de Bragg ( 16) est constitué par un film multicouche dans lequel du Al As et du Ga As sont laminés en alternance. 11 Procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface caractérisé en ce qu'il comprend: la formation d'un premier miroir réflecteur de Bragg en laminant un film multicouche semiconducteur sur un substrat semiconducteur; la lamination d'une première couche de gainage sur ledit premier miroir réflecteur de Bragg; la formation d'une couche de région active sur ladite première couche de gainage; la lamination d'une seconde couche de gainage au- dessus de ladite couche de région active; la formation d'une couche de resserrement de courant présentant une largeur de bande interdite plus importante que celle de ladite couche de région active et que celle de ladite seconde couche de gainage et constituée par un matériau qui est gravé sélectivement par rapport à ladite seconde couche de gainage; la formation d'une ouverture qui devient une voie de courant en appliquant une conformation à ladite couche de resserrement de courant; la formation d'une troisième couche de gainage sur ladite couche de resserrement de courant et sur ladite seconde couche de gainage mises à nu au niveau de ladite ouverture; et la formation d'un film multicouche constituant ledit second miroir réflecteur de Bragg sur ladite troisième couche de gainage. 12 Procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une couche d'arrêt de gravure est interposée entre ladite seconde couche de
gainage et ladite couche de resserrement de courant.
13 Procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit second miroir réflecteur de Bragg est constitué par un film qui est soit un film multicouche semiconducteur soit un film multicouche diélectrique. 14 Procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après la lamination dudit film multicouche constituant ledit second miroir réflecteur de Bragg, un procédé d'application d'une conformation audit film multicouche de manière à ce qu'il subsiste immédiatement au-dessus de ladite ouverture et un procédé de formation d'une première électrode connectée à la surface supérieure de ladite troisième couche de gainage autour
dudit film multicouche appliqué avec conformation.
15 Procédé de fabrication d'un laser émetteur en surface selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'une couche semiconductrice d'arrêt de gravure présentant une teneur en impureté élevée et une épaisseur de film qui vaut 1/4 de longueur d'onde est interposée entre ledit film multicouche qui constitue ledit second miroir réflecteur de Bragg et ladite
seconde couche de gainage.
FR9309860A 1992-08-12 1993-08-11 Laser émetteur en surface et son procédé de fabrication. Expired - Fee Related FR2695261B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4215233A JPH0669585A (ja) 1992-08-12 1992-08-12 面発光半導体レーザ及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2695261A1 true FR2695261A1 (fr) 1994-03-04
FR2695261B1 FR2695261B1 (fr) 1995-01-27

Family

ID=16668922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9309860A Expired - Fee Related FR2695261B1 (fr) 1992-08-12 1993-08-11 Laser émetteur en surface et son procédé de fabrication.

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5373520A (fr)
JP (1) JPH0669585A (fr)
FR (1) FR2695261B1 (fr)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3766976B2 (ja) * 1994-01-20 2006-04-19 セイコーエプソン株式会社 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法
JPH0846283A (ja) * 1994-07-28 1996-02-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザの製造方法
US5978401A (en) * 1995-10-25 1999-11-02 Honeywell Inc. Monolithic vertical cavity surface emitting laser and resonant cavity photodetector transceiver
JPH09232631A (ja) * 1996-02-27 1997-09-05 Sumitomo Chem Co Ltd 3−5族化合物半導体発光素子
US5956362A (en) * 1996-02-27 1999-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method of etching
US5774487A (en) * 1996-10-16 1998-06-30 Honeywell Inc. Filamented multi-wavelength vertical-cavity surface emitting laser
US5835521A (en) * 1997-02-10 1998-11-10 Motorola, Inc. Long wavelength light emitting vertical cavity surface emitting laser and method of fabrication
US7065124B2 (en) 2000-11-28 2006-06-20 Finlsar Corporation Electron affinity engineered VCSELs
US6905900B1 (en) 2000-11-28 2005-06-14 Finisar Corporation Versatile method and system for single mode VCSELs
US6990135B2 (en) 2002-10-28 2006-01-24 Finisar Corporation Distributed bragg reflector for optoelectronic device
US6727520B2 (en) * 2000-12-29 2004-04-27 Honeywell International Inc. Spatially modulated reflector for an optoelectronic device
US6782027B2 (en) 2000-12-29 2004-08-24 Finisar Corporation Resonant reflector for use with optoelectronic devices
US6836501B2 (en) * 2000-12-29 2004-12-28 Finisar Corporation Resonant reflector for increased wavelength and polarization control
TWI227799B (en) 2000-12-29 2005-02-11 Honeywell Int Inc Resonant reflector for increased wavelength and polarization control
US6606199B2 (en) 2001-10-10 2003-08-12 Honeywell International Inc. Graded thickness optical element and method of manufacture therefor
JP2002185043A (ja) * 2001-10-19 2002-06-28 Sumitomo Chem Co Ltd 3−5族化合物半導体発光素子の製造方法
US6965626B2 (en) 2002-09-03 2005-11-15 Finisar Corporation Single mode VCSEL
US6813293B2 (en) 2002-11-21 2004-11-02 Finisar Corporation Long wavelength VCSEL with tunnel junction, and implant
US7298942B2 (en) 2003-06-06 2007-11-20 Finisar Corporation Pluggable optical optic system having a lens fiber stop
US7433381B2 (en) 2003-06-25 2008-10-07 Finisar Corporation InP based long wavelength VCSEL
US7054345B2 (en) 2003-06-27 2006-05-30 Finisar Corporation Enhanced lateral oxidation
US7075962B2 (en) 2003-06-27 2006-07-11 Finisar Corporation VCSEL having thermal management
US7277461B2 (en) 2003-06-27 2007-10-02 Finisar Corporation Dielectric VCSEL gain guide
US6961489B2 (en) 2003-06-30 2005-11-01 Finisar Corporation High speed optical system
US7149383B2 (en) 2003-06-30 2006-12-12 Finisar Corporation Optical system with reduced back reflection
US7210857B2 (en) 2003-07-16 2007-05-01 Finisar Corporation Optical coupling system
US6887801B2 (en) 2003-07-18 2005-05-03 Finisar Corporation Edge bead control method and apparatus
US7031363B2 (en) 2003-10-29 2006-04-18 Finisar Corporation Long wavelength VCSEL device processing
WO2005067113A1 (fr) * 2004-01-07 2005-07-21 Hamamatsu Photonics K.K. Dispositif photoemetteur a semi-conducteur et son procede de fabrication
JP4116587B2 (ja) * 2004-04-13 2008-07-09 浜松ホトニクス株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
US7920612B2 (en) 2004-08-31 2011-04-05 Finisar Corporation Light emitting semiconductor device having an electrical confinement barrier near the active region
US7596165B2 (en) 2004-08-31 2009-09-29 Finisar Corporation Distributed Bragg Reflector for optoelectronic device
US7829912B2 (en) 2006-07-31 2010-11-09 Finisar Corporation Efficient carrier injection in a semiconductor device
JP4943052B2 (ja) * 2006-04-27 2012-05-30 株式会社リコー 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置及び光通信システム
US8031752B1 (en) 2007-04-16 2011-10-04 Finisar Corporation VCSEL optimized for high speed data
JP2010236642A (ja) 2009-03-31 2010-10-21 Denso Corp コネクタ
US8216405B2 (en) * 2009-05-28 2012-07-10 Microsoft Corporation Making an optic with a cladding
WO2018031582A1 (fr) * 2016-08-08 2018-02-15 Finisar Corporation Vcsel planarisé gravé
WO2021038680A1 (fr) * 2019-08-26 2021-03-04 日本電信電話株式会社 Laser à émission par la surface et son procédé de production

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0142845A2 (fr) * 1983-11-18 1985-05-29 Sharp Kabushiki Kaisha Procédé de fabrication d'un dispositif laser à semi-conducteur
JPH01319983A (ja) * 1988-06-22 1989-12-26 Canon Inc 面発光型半導対レーザ素子
JPH0252486A (ja) * 1988-08-17 1990-02-22 Res Dev Corp Of Japan 面発光型半導体レーザの製造方法
US5038356A (en) * 1989-12-04 1991-08-06 Trw Inc. Vertical-cavity surface-emitting diode laser
JPH04115588A (ja) * 1990-09-05 1992-04-16 Nec Corp 半導体レーザ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2596195B2 (ja) * 1990-08-20 1997-04-02 日本電気株式会社 垂直共振器型面入出力光電融合素子
US5237581A (en) * 1990-11-14 1993-08-17 Nec Corporation Semiconductor multilayer reflector and light emitting device with the same
US5208820A (en) * 1991-01-08 1993-05-04 Nec Corporation Optical device with low-resistive multi-level reflecting structure
US5226053A (en) * 1991-12-27 1993-07-06 At&T Bell Laboratories Light emitting diode

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0142845A2 (fr) * 1983-11-18 1985-05-29 Sharp Kabushiki Kaisha Procédé de fabrication d'un dispositif laser à semi-conducteur
JPH01319983A (ja) * 1988-06-22 1989-12-26 Canon Inc 面発光型半導対レーザ素子
JPH0252486A (ja) * 1988-08-17 1990-02-22 Res Dev Corp Of Japan 面発光型半導体レーザの製造方法
US5038356A (en) * 1989-12-04 1991-08-06 Trw Inc. Vertical-cavity surface-emitting diode laser
JPH04115588A (ja) * 1990-09-05 1992-04-16 Nec Corp 半導体レーザ

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C. LEI ET AL.: "ZnSe/CaF2 Quarter-Wave Bragg Reflector for the Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 69, no. 11, 1 June 1991 (1991-06-01), NEW YORK, US, pages 7430 - 7434, XP000234138 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 14, no. 130 (E - 901) 12 March 1990 (1990-03-12) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 14, no. 218 (E - 925) 9 May 1990 (1990-05-09) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 16, no. 364 (E - 1244) 6 August 1992 (1992-08-06) *
R.S.GEELS, L.A. COLDREN: "Submilliamp Threshold Vertical-Cavity Laser Diodes", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 57, no. 16, 15 October 1990 (1990-10-15), NEW YORK, US, pages 1605 - 1607, XP000163152 *

Also Published As

Publication number Publication date
US5373520A (en) 1994-12-13
JPH0669585A (ja) 1994-03-11
FR2695261B1 (fr) 1995-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2695261A1 (fr) Laser émetteur en surface et son procédé de fabrication.
EP0829934B1 (fr) Procédé de fabrication d'un composant optoélectronique à semiconducteur et composant ou matrice de composants fabriqués selon ce procédé
EP2617069B1 (fr) Dispositif optoélectronique à base de nanofils pour l'émission de lumière
EP0236189B1 (fr) Structure semi-conductrice monolithique d'un transistor bipolaire à hétérojonction et d'un laser
EP0782228B1 (fr) Procédé de fabrication d'un laser semi-conducteur à émission par la surface
EP0765014B1 (fr) Composant d'émission laser à cavité verticale à émission par la surface à une longeur d'onde comprise entre 1,3 et 1,5 micromètre et procédé pour sa réalisation
FR2727791A1 (fr) Dispositif a semi-conducteur optique et procede de fabrication de celui-ci
EP0869593A1 (fr) Laser semiconducteur à émission de surface
FR2964796A1 (fr) Dispositif optoelectronique a base de nanofils pour l'emission de lumiere
FR2555370A1 (fr) Dispositif semi-conducteur servant a engendrer du rayonnement electromagnetique
FR2743945A1 (fr) Laser a semi-conducteur et procede de fabrication d'un tel laser
EP2504895B1 (fr) Systeme d'emission laser, heterostructure et zone active a sous-puits quantiques couples, utilisation pour une emission laser a 1,55 micrometres
FR2736211A1 (fr) Procede de fabrication de dispositifs a semi-conducteur a haute resistance, pour couches d'arret de courant
EP0437385B1 (fr) Structure à semiconducteurs pour composant optoélectronique
EP0045678A2 (fr) Source laser à jonction semiconductrice utilisant des diodes Schottky, et procédé de fabrication
EP0232662B1 (fr) Structure semi-conductrice monolithique d'un laser et d'un transistor à effet de champ et son procédé de fabrication
FR2750804A1 (fr) Procede de fabrication d'un laser a emission par la surface
FR2733636A1 (fr) Laser semiconducteur a heterojonction double assurant un confinement de lumiere ameliore
FR2731302A1 (fr) Laser a semi-conducteur et procede de fabrication de celui-ci
FR2562339A1 (fr) Procede de realisation d'un miroir de laser a semi-conducteur, par usinage ionique
FR2774517A1 (fr) Laser a cavite verticale oxyde par pre-fusion et a plaquettes liees
FR2675634A1 (fr) Dispositif optoelectronique a tres faible capacite parasite.
FR2724068A1 (fr) Dispositif laser a semi-conducteur et procede de fabrication du dispositif laser a semi-conducteur
EP0129477A1 (fr) Transistor bipolaire à double hétérojonction compatible avec des composants optoélectroniques pour l'intégration monolithique
FR2485823A1 (fr) Laser semi-conducteur

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20110502