JP2000022273A - Semiconductor optical device having electrode in the vicinity of tightly jointed region and fabrication thereof - Google Patents
Semiconductor optical device having electrode in the vicinity of tightly jointed region and fabrication thereofInfo
- Publication number
- JP2000022273A JP2000022273A JP10201169A JP20116998A JP2000022273A JP 2000022273 A JP2000022273 A JP 2000022273A JP 10201169 A JP10201169 A JP 10201169A JP 20116998 A JP20116998 A JP 20116998A JP 2000022273 A JP2000022273 A JP 2000022273A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- optical device
- base
- semiconductor
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子な
どの半導体光デバイスに関し、特に電極の設け方に特徴
を持つ基板に垂直な方向に光を発する垂直共振器型面発
光半導体レーザなどの半導体光デバイス及びその製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical device such as a semiconductor light emitting device, and more particularly to a semiconductor device such as a vertical cavity surface emitting semiconductor laser which emits light in a direction perpendicular to a substrate characterized by the way of providing electrodes. The present invention relates to an optical device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】大容量の光通信や光インターコネクショ
ンを実現するために、複数のレーザ素子をアレイ状に配
置し、光情報を並列に伝送する研究が進められている。
アレイ化に適した発光デバイスとして、垂直共振器型面
発光半導体レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting
Laser:VCSEL)が注目されている。2. Description of the Related Art In order to realize large-capacity optical communication and optical interconnection, research is being carried out on arranging a plurality of laser elements in an array and transmitting optical information in parallel.
Vertical cavity surface emitting semiconductor lasers (Vertical Cavity Surface Emitting)
Laser: VCSEL) is attracting attention.
【0003】面発光半導体レーザは、上下2つの反射ミ
ラーで構成された共振器長数μmのファブリペロー共振
器であるのが一般的である。これの低しきい値化を実現
するために、発振波長において透明で、できるだけ反射
率の高い反射ミラーが要求され、通常、2種の屈折率の
異なる材料を1/4波長の厚さで交互に積層した多層膜
が面発光半導体レーザで用いられる。A surface emitting semiconductor laser is generally a Fabry-Perot resonator having a resonator length of several μm and comprising two upper and lower reflecting mirrors. In order to reduce the threshold, a reflecting mirror that is transparent at the oscillation wavelength and has as high a reflectivity as possible is required. Usually, two kinds of materials having different refractive indices are alternately formed with a thickness of 1/4 wavelength. Is used in a surface emitting semiconductor laser.
【0004】また、半導体材料の選択によって様々な波
長の面発光半導体レーザを構成することが可能である。
例えば、発振波長0.85μmや0.98μmのGaA
s系面発光半導体レーザと、発振波長1.3μmや1.
55μmのInP系面発光半導体レーザが良く知られて
いる。GaAs系の場合、ミラーとしてはGaAs基板
上にエピタキシャル成長が可能で発振波長に対して吸収
の少ないAlAs/(Al)GaAs多層膜を用いるの
が一般的である。一方、InP系の場合、InP基板上
にエピタキシャル成長が可能なInGaAsP/InP
では、発振波長に対して吸収の少ないという条件の下で
は、その屈折率差が非常に小さく高反射率が得にくいた
め、他の材料、例えばSiO2/Si多層膜やAl2O3
/Si多層膜などがミラーとして用いられている。ま
た、InP基板上に成長した活性層を含む半導体層上
に、GaAs基板上に成長したAlAs/(Al)Ga
As多層膜を直接接合して高反射率ミラーを形成すると
いった手法も知られている。Further, surface emitting semiconductor lasers having various wavelengths can be formed by selecting a semiconductor material.
For example, GaAs having an oscillation wavelength of 0.85 μm or 0.98 μm
An s-based surface emitting semiconductor laser and an oscillation wavelength of 1.3 μm or 1.
A 55 μm InP-based surface emitting semiconductor laser is well known. In the case of a GaAs-based mirror, an AlAs / (Al) GaAs multilayer film that can be epitaxially grown on a GaAs substrate and has a small absorption with respect to an oscillation wavelength is generally used as a mirror. On the other hand, in the case of the InP system, InGaAsP / InP capable of epitaxial growth on an InP substrate
Under the condition that absorption is small relative to the oscillation wavelength, the difference in the refractive index is very small and it is difficult to obtain a high reflectivity. Therefore, other materials such as a SiO 2 / Si multilayer film and Al 2 O 3
/ Si multilayer film or the like is used as a mirror. The AlAs / (Al) Ga grown on the GaAs substrate is formed on the semiconductor layer including the active layer grown on the InP substrate.
There is also known a method in which a high reflectivity mirror is formed by directly bonding As multilayer films.
【0005】このような面発光半導体レーザは、通常、
エピタキシャル成長した側に電流狭窄、光閉じ込めなど
の構造を設けており、アレイ化する場合は、エピタキシ
ャル成長した側に各素子独立に電極を設け、基板側を共
通電極とする場合が一般的である。[0005] Such a surface emitting semiconductor laser is generally used.
A structure such as current confinement or light confinement is provided on the side on which the epitaxial growth is performed. In the case of arraying, it is general that electrodes are independently provided on the side on which the epitaxial growth is performed and the substrate side is a common electrode.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のような面発光半導体レーザにおいては、例えば、In
P系の場合、活性層等を基板に成長した後に、エッチン
グ等で加工して蒸着やスパッタリングといった手法でS
iO2/Si多層膜やAl2O3/Si多層膜を成膜する
必要があり、工程が煩雑になるといった欠点がある。ま
た、AlAs/(Al)GaAs多層膜をInP基板上
に直接接合する場合は、小さい面積では有効であるが大
面積化が難しいという欠点がある。However, in such a surface emitting semiconductor laser, for example, In
In the case of P system, after an active layer or the like is grown on a substrate, it is processed by etching or the like, and S is formed by a method such as evaporation or sputtering.
It is necessary to form an iO 2 / Si multilayer film or an Al 2 O 3 / Si multilayer film, and there is a disadvantage that the process becomes complicated. In the case where an AlAs / (Al) GaAs multilayer film is directly bonded on an InP substrate, a small area is effective but a large area is difficult.
【0007】また、面発光半導体レーザにおいて、基板
の半導体材料と発振波長帯によっては基板を除去する必
要がある。例えば、GaAs基板を用いて発振波長0.
85μmの面発光半導体レーザを作製する場合、GaA
s基板はこの光に対して吸収が大きいため、基板側から
光を取り出すためには基板を除去する必要がある。その
他、InP基板を用いて発振波長1.3μmあるいは
1.55μmの面発光半導体レーザを作製する場合、I
nP基板を除去した後に誘電体からなる多層膜ミラーを
成膜する必要がある。そのため、面発光半導体レーザの
発光領域に応じて半導体基板をホール状にエッチングす
ることが行われている。このホール状エッチングを再現
性良く行うことは困難であり、さらには、ホール部にS
iO2/Si多層膜やAl2O3/Si多層膜といった多
層膜を再現性良く成膜することも難しく、歩留まりを下
げる要因となる。In a surface emitting semiconductor laser, it is necessary to remove the substrate depending on the semiconductor material and the oscillation wavelength band of the substrate. For example, an oscillating wavelength of 0.
When manufacturing a surface emitting semiconductor laser of 85 μm, GaAs
Since the s-substrate has a large absorption of this light, it is necessary to remove the substrate in order to extract light from the substrate side. In addition, when fabricating a surface emitting semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm using an InP substrate,
After removing the nP substrate, it is necessary to form a multilayer mirror made of a dielectric. Therefore, a semiconductor substrate is etched into a hole shape in accordance with a light emitting region of a surface emitting semiconductor laser. It is difficult to perform this hole-like etching with good reproducibility.
It is also difficult to form a multi-layer film such as an iO 2 / Si multi-layer film or an Al 2 O 3 / Si multi-layer film with good reproducibility, which causes a reduction in yield.
【0008】さらに、基板側を各素子の共通電極として
素子をアレイ化した場合、回りの素子からの電気的クロ
ストークによって素子の特性が影響を受けてしまうとい
う問題がある。また、例えば、マトリクス配線などの特
殊な配線には対応できず、汎用性が乏しい。Further, when elements are arrayed with the substrate side as a common electrode of each element, there is a problem that the characteristics of the elements are affected by electric crosstalk from surrounding elements. Further, for example, special wiring such as matrix wiring cannot be used, and versatility is poor.
【0009】この点においては、例えば、図17(特開
平9−223848号公報)に示す様に、光素子100
0(1000Aは受光素子、1000Bは面発光半導体
レーザ)を異種基板2000にボリイミド3000を用
いて貼り付け、各素子独立に電極1000C、1000
D、2000A、4000を設けるとともに、各光素子
を分離することによって電気的クロストークを低減する
タイプも提案されている。しかし、この例においても、
ポリイミド3000を用いているため、光素子の放熱性
が悪く、熱拡散のための金属等を間に設けるなどの特殊
な工夫が必要になるという欠点がある。また、この例
は、GaAs系の面発光半導体レーザを想定しており、
InP系の活性層付き基板にAlAs/(Al)GaA
s多層膜を接合するタイプの面発光半導体レーザに適応
することは難しい。In this respect, for example, as shown in FIG. 17 (JP-A-9-223848), the optical element 100
0 (1000A is a light receiving element, 1000B is a surface emitting semiconductor laser) is attached to a heterogeneous substrate 2000 using a polyimide 3000, and electrodes 1000C and 1000 are independently provided for each element.
D, 2000A, and 4000, and a type that reduces electrical crosstalk by separating each optical element has been proposed. However, in this example,
Since polyimide 3000 is used, the heat dissipation of the optical element is poor, and there is a disadvantage that a special device such as providing a metal or the like for heat diffusion is required. This example assumes a GaAs surface emitting semiconductor laser,
AlAs / (Al) GaAs on InP-based substrate with active layer
It is difficult to apply to a surface emitting semiconductor laser of a type in which an s multilayer film is bonded.
【0010】また、図18に示すような、面発光半導体
レーザをpnpあるいはnpnの3端子構造として、共
振器内に屈折率変調層を設け、その変調層に電流を注入
するか電圧を印加することによって屈折率や損失を制御
して、発振波長を変化させたり高速変調を行なったりす
る面発光半導体レーザも提案されている(特開平5−6
3301号公報など)。Further, as shown in FIG. 18, a surface emitting semiconductor laser has a three-terminal structure of pnp or npn, a refractive index modulation layer is provided in a resonator, and a current is injected or a voltage is applied to the modulation layer. A surface emitting semiconductor laser that changes the oscillation wavelength or performs high-speed modulation by controlling the refractive index and the loss by controlling the refractive index and the loss has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-6).
No. 3301).
【0011】しかしながら、このような面発光半導体レ
ーザにおいても、例えば、InP系の場合、上記した問
題点がある。さらに、同じく上記した様に、基板を除去
したり、基板をホール状にエッチングしたり、ホール部
に多層膜を成膜することなどに関して、問題がある。さ
らに、基板側を各素子の共通電極としてアレイ化した場
合、回りの素子からの電気的クロストークによって素子
の特性が影響を受けてしまうという問題がある。加え
て、注入電流をオン・オフして直接発振光の強度変調を
行なう場合、キャリアの出入りを伴うため、高速化に限
界がある。However, even in such a surface emitting semiconductor laser, for example, in the case of the InP type, there is a problem described above. Further, as described above, there are problems in removing the substrate, etching the substrate into a hole, forming a multilayer film in the hole, and the like. Further, when the substrate side is arrayed as a common electrode of each element, there is a problem that the characteristics of the elements are affected by electric crosstalk from surrounding elements. In addition, when directly modulating the intensity of the oscillating light by turning on / off the injection current, carriers are required to enter and exit, which limits the speedup.
【0012】さらに、図18のような波長可変面発光半
導体レーザにおいてはアレイ化することが考慮されてお
らず、基板1001(pnp構造の場合はp基板)側の
電極1015(pnp構造の場合はp電極)と中央の電
極1014(pnp構造の場合はn電極)が共に各素子
の共通電極となっていしまい、独立に制御することがで
きないという欠点がある。例えば分離溝を設けることに
よって各素子の中央の電極1014を分離したとして
も、基板1001を通じた回りの素子からの電気的クロ
ストークによって素子の特性が影響を受けてしまうこと
は避けられない。また、素子を安定に動作させるために
は3端子の内の共通電極である中央電極は接地しておい
た方がよいが、この場合は、基板1001側の電極を分
離しなければならず、構造的に困難である。さらに、こ
の例は、GaAs系の面発光半導体レーザを想定してお
り、InP系の活性層付き基板にAlAs/(Al)G
aAs多層膜を接合するタイプの面発光半導体レーザに
適応することは難しい。Further, in the wavelength tunable surface emitting semiconductor laser as shown in FIG. 18, it is not considered to form an array, and the electrode 1015 on the substrate 1001 (p substrate in the case of a pnp structure) (in the case of a pnp structure, Both the p-electrode and the central electrode 1014 (the n-electrode in the case of a pnp structure) are common electrodes for each element, and cannot be controlled independently. For example, even if the center electrode 1014 of each element is separated by providing a separation groove, it is inevitable that the characteristics of the element are affected by electric crosstalk from the surrounding elements through the substrate 1001. In addition, in order to operate the element stably, it is preferable that the central electrode, which is a common electrode among the three terminals, be grounded. In this case, the electrode on the substrate 1001 side must be separated. It is structurally difficult. Further, in this example, a GaAs surface emitting semiconductor laser is assumed, and an AlAs / (Al) G
It is difficult to adapt to a surface emitting semiconductor laser of a type in which an aAs multilayer film is bonded.
【0013】このような課題に鑑み、本発明の目的は、
固相接合技術を用いて、生産性、歩留まりが良く、アレ
イ化に適した電極配置を持つ半導体光デバイス及びその
作製方法を提供することにある。In view of these problems, an object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a semiconductor optical device which has good productivity and yield and has an electrode arrangement suitable for arraying using a solid phase bonding technique, and a method for manufacturing the same.
【0014】[0014]
【課題を解決する手段および作用】上記目的を達成する
ため、本発明の半導体光デバイスは、活性層を含む少な
くとも1つの突起部と該突起部の近くに形成された第1
の接合部材を含む第1の基体、および、第2の基板と第
1の接合部材と対応する位置に設けられた第2の接合部
材を含む第2の基体からなり、突起部の最表面と第2の
基板の最表面とが電気的結合を達成する様に固相接合技
術を用いて密着結合し、かつ、第1、第2の接合部材同
士が接合するように、第1、第2の基体が接着され、更
に、突起部の最表面と第2の基板の最表面との密着結合
領域の付近の第2の基板の最表面上に突起部と電気的に
接続された電極が設けられていることを特徴とする。こ
こにおいて、接合部材は、塑性変形能を有する材料同士
の接合で基体同士に接合力を与え、これにより電気結
合、光学的結合などの機能的結合を上記密着結合領域で
達成するものならばどの様なもの(すなわち、金属など
の導電材料であるべきか否かを問わない)でもよいが、
上記電極などとの電気的接続関係を必要とされる場合に
は導電材料である必要がある。後で説明する実施例で示
す様に、絶縁層を必要箇所に形成して接合部材を全て導
電材料で形成すれば、製造過程が簡便化されることにな
る。In order to achieve the above object, a semiconductor optical device according to the present invention comprises at least one protrusion including an active layer and a first protrusion formed near the protrusion.
And a second substrate including a second substrate and a second bonding member provided at a position corresponding to the first bonding member. The first substrate includes a second substrate and a second bonding member provided at a position corresponding to the first bonding member. The first and second bonding members are tightly bonded to each other using a solid-state bonding technique so as to achieve electrical bonding with the outermost surface of the second substrate, and the first and second bonding members are bonded to each other. And an electrode electrically connected to the protrusion on the outermost surface of the second substrate in the vicinity of a tightly bonded region between the outermost surface of the protrusion and the uppermost surface of the second substrate. It is characterized by having been done. Here, the joining member gives a joining force to the bases by joining the materials having plastic deformability, and thereby, a functional coupling such as an electric coupling and an optical coupling can be achieved in the above-mentioned close coupling region. Something (ie, whether or not it should be a conductive material such as a metal) may be used,
When an electrical connection with the above-mentioned electrodes or the like is required, it is necessary to use a conductive material. As shown in an embodiment described later, if an insulating layer is formed at a necessary portion and all the joining members are formed of a conductive material, the manufacturing process is simplified.
【0015】上記構成によれば、機械的接合力は接合部
材に委ねるので、固相接合する面積は非常に小さくでき
てこの部分でのストレスは小さく確実に接合できるとと
もに、大面積化も可能となる。さらに、その回りに配置
された接合部材ないし金属同士の接合によってより強固
な接着が可能になり、裏面の基板除去等の加工が容易に
行える。さらに、アレイ化した場合に、各素子のp、n
配線を独立に設けることができる、すなわち、第2の基
板の裏面側に共通電極を設けなくてもよいので電気的ク
ロストークを抑えることができ、マトリクス配線のよう
な特殊な配線にも適応可能である。According to the above configuration, since the mechanical joining force is left to the joining member, the area for solid phase joining can be made very small, the stress at this portion is small, and the joining can be made surely and the area can be increased. Become. Furthermore, stronger bonding is enabled by bonding members or metal members arranged around the bonding member, and processing such as removal of the substrate on the back surface can be easily performed. Furthermore, when arrayed, p, n of each element
Wiring can be provided independently. In other words, since there is no need to provide a common electrode on the back side of the second substrate, electrical crosstalk can be suppressed and special wiring such as matrix wiring can be applied. It is.
【0016】以上の密着結合領域と電極配置を特徴とす
る基本構成の下に、より具体的には、以下の如き形態が
可能である。Under the basic structure characterized by the above-described tightly-bonded region and electrode arrangement, more specifically, the following forms are possible.
【0017】(1) 前記電極は、第2の基板の最表面
と突起部の最表面とを介して突起部と電気的に接続され
ている。この場合、第2の基板の最表面が、突起部と密
着結合する領域および前記電極が設けられている領域の
近傍において導電性であり、その他の領域において絶縁
性であり、該電極と突起部の最表面が第2の基板の該導
電性領域を介して電気的に接続されていたりする。この
場合の更なる具体例として、第1の基板(後から除去さ
れる場合が多い)と、第1の基板上に形成された活性層
を含む少なくとも1つの突起部と、該突起部の回りに形
成された第1の基板と電気的に絶縁された第1の金属
(接合部材)を含む第1の基体、および、第2の基板
と、第1の金属と対応する位置に設けられ第2の基板と
電気的に接続された第2の金属(接合部材)を含む第2
の基体からなり、該突起部の最表面と第2の基板の最表
面とが固相接合し、かつ、第1、第2の金属同士が接合
するように、第1、第2の基体が接着されている。さら
には、第2の基板の最表面が、該突起部と接合する領域
および第2の金属が設けられている領域の近傍において
導電性であり、その他の領域において絶縁性であり、第
2の金属(電極でもある)と該突起部の最表面が第2の
基板の導電性領域を介して電気的に接続されている。(1) The electrode is electrically connected to the projection via the outermost surface of the second substrate and the outermost surface of the projection. In this case, the outermost surface of the second substrate is conductive in the vicinity of the region where the protrusion is closely bonded to the protrusion and the region where the electrode is provided, and is insulative in other regions. May be electrically connected via the conductive region of the second substrate. As a further specific example in this case, a first substrate (often removed later), at least one protrusion including an active layer formed on the first substrate, and a periphery of the protrusion are provided. A first substrate including a first metal (joining member) electrically insulated from the first substrate formed on the first substrate; a second substrate; and a second substrate provided at a position corresponding to the first metal. A second metal (joining member) electrically connected to the second substrate
The first and second bases are formed such that the outermost surface of the projection and the outermost surface of the second substrate are solid-phase bonded, and the first and second metals are bonded to each other. Glued. Further, the outermost surface of the second substrate is conductive in the vicinity of the region bonded to the protrusion and the region where the second metal is provided, and is insulative in other regions. The metal (which is also an electrode) and the outermost surface of the protrusion are electrically connected via a conductive region of the second substrate.
【0018】また、この場合、第1の基体において、突
起部の形成された側と反対の側(上記第1の基板側)に
他の電極が設けられて、上記電極と該他の電極との間で
電流が注入される構成とできる。このとき、上記接合部
材は、充分な機械的接合力を与える材料であればよく、
導電体で形成される必要はない。In this case, another electrode is provided on the side of the first substrate opposite to the side on which the projection is formed (on the side of the first substrate), and the first electrode is connected to the other electrode. The current can be injected between the two. At this time, the joining member may be any material that provides a sufficient mechanical joining force,
It need not be formed of a conductor.
【0019】(2) 前記電極は、第1の基体を介して
突起部と電気的に接続されている。この場合、第1の接
合部材は導電体から成って第1の基体と電気的に接続さ
れ、第2の接合部材も同じく導電体から成って前記電極
と電気的に接続され、該電極は、第2の基板の最表面と
電気的に絶縁されて、第2の接合部材と第1の接合部材
を介して突起部と電気的に接続されていたりする。この
場合、他の電極は第2の基体の所望部分に接続されて第
2の基体の表面上にあってもよいし裏面上にあってもよ
い(裏面上にある場合、電気的クロストークの問題が生
じたり、或はこれを防ごうとすれば第2の基体の処理が
複雑になるなどのデメリットはある)。(2) The electrode is electrically connected to the protrusion via the first base. In this case, the first joining member is made of a conductor and is electrically connected to the first base, and the second joining member is also made of the conductor and is electrically connected to the electrode. It is electrically insulated from the outermost surface of the second substrate, and is electrically connected to the protrusion via the second joint member and the first joint member. In this case, the other electrode may be connected to a desired portion of the second base and may be on the front surface or on the back surface of the second base (if it is on the back surface, the electric crosstalk may be reduced). There are disadvantages such as a problem occurring or an attempt to prevent this would complicate the processing of the second substrate).
【0020】(3) 第1の基体において、第1の接合
部材とは別に、突起部の付近に、第1の基体と電気的に
接続された導電体である第3の接合部材が形成されてお
り、第2の基体において、第2の接合部材とは別に、第
3の接合部材と対応する位置に第2の基板と電気的に絶
縁された導電体である第4の接合部材が形成されてお
り、第3、第4の接合部材同士も接合するように、第
1、第2の基体が接着されており、更に、突起部の最表
面と第2の基板の最表面との密着結合領域の付近の第2
の基板の最表面上に他の電極が設けられていて、前記電
極は、第2の基板の最表面と突起部の最表面とを介して
突起部と電気的に接続されているが第1の基体とは電気
的に絶縁されており、前記他の電極は、第2の基板と電
気的に絶縁されているが、突起部とは、導電体である第
3の接合部材と第4の接合部材を介して、電気的に接続
されている。この構成によれば、第1の基体の裏面側の
配線が不要になり、p、n配線をともに第2の基体の表
面に、接合前に予めパターニング等によって形成してお
くことが可能となる。素子の特性が安定化され、配線が
容易でアレイ化に適した半導体発光素子などを提供でき
る。(3) In the first base, a third bonding member, which is a conductor electrically connected to the first base, is formed near the protrusion, separately from the first bonding member. In the second base, a fourth bonding member, which is a conductor electrically insulated from the second substrate, is formed at a position corresponding to the third bonding member separately from the second bonding member. The first and second substrates are bonded so that the third and fourth bonding members are also bonded to each other, and further, the close contact between the outermost surface of the protrusion and the outermost surface of the second substrate is performed. Second near the coupling region
Another electrode is provided on the outermost surface of the substrate, and the electrode is electrically connected to the projection via the outermost surface of the second substrate and the uppermost surface of the projection, but the first electrode The other electrode is electrically insulated from the second substrate, and the other electrode is electrically insulated from the second substrate. They are electrically connected via a joining member. According to this configuration, the wiring on the back surface side of the first base is unnecessary, and both the p and n wirings can be formed in advance on the surface of the second base by patterning or the like before bonding. . It is possible to provide a semiconductor light emitting element or the like in which the characteristics of the element are stabilized, wiring is easy, and the array is suitable.
【0021】ここで、第2の基板の最表面が、突起部と
密着結合する領域および前記電極が設けられている領域
の近傍において導電性であり、前記他の電極が設けられ
た領域を含むその他の領域において絶縁性である形態を
取り得る。Here, the outermost surface of the second substrate is electrically conductive in the vicinity of the region where the electrode is provided and the region where the second substrate is in close contact with the projection, and includes the region where the other electrode is provided. Other regions may be insulative.
【0022】(4) 共振器中に活性層および屈折率変
調層を有し、活性層に電流注入を行なうことが可能な構
造、かつ、活性層への電流注入とは独立に屈折率変調層
への電流注入あるいは電圧印加を行なうことが可能な構
造を備えていて、第1の基体は、屈折率変調層と、活性
層を含む少なくとも1つの突起部と、突起部の近くに形
成され第1の基体と電気的に絶縁された第1の接合部材
と、突起部の近くに形成され第1の基体と電気的に接続
された導電体から成る第3の接合部材とを含み、第2の
基体は、第2の基板と、第1の接合部材と対応する位置
であって前記電極上に設けられた第2の接合部材と、第
3の接合部材と対応する位置に設けられ第2の基板と電
気的に絶縁された導電体から成る第4の接合部材と、第
4の接合部材と電気的に接続されているが第2の基板と
電気的に絶縁されて第2の基板の最表面上に設けられた
他の電極とを含み、第1、第2の接合部材同士、およ
び、第3、第4の接合部材同士が接合するように、第
1、第2の基体が接着されており、更に、第1の基体に
おいて、密着結合領域と反対側の面に更なる他の電極を
有し、前記電極と前記他の電極を用いて活性層に電流注
入を行ない、前記他の電極と前記更なる他の電極を用い
て屈折率変調層に電流注入あるいは電圧印加を行なう。
これにより、固相接合技術を用いて、素子の特性が安定
化され、生産性、歩留まりが良く、アレイ化に適した、
波長可変かつ高速変調が可能な半導体レーザなどを提供
できる。(4) A structure having an active layer and a refractive index modulation layer in a resonator, capable of injecting current into the active layer, and a refractive index modulation layer independent of current injection into the active layer. And a structure capable of injecting a current or applying a voltage to the first substrate, wherein the first base is formed near the protrusion, at least one protrusion including the refractive index modulation layer, the active layer, and the second base. A first joining member electrically insulated from the first base, and a third joining member formed of a conductor formed near the protrusion and electrically connected to the first base; The second base member is provided at a position corresponding to the second substrate and the first bonding member and at a position corresponding to the second bonding member provided on the electrode and the third bonding member. A fourth joining member made of a conductor electrically insulated from the first joining member; Electrically connected but electrically insulated from the second substrate and provided with another electrode provided on the outermost surface of the second substrate, the first and second joining members, and 3. The first and second substrates are bonded so that the fourth and fourth bonding members are bonded to each other, and further another electrode is formed on the surface of the first substrate opposite to the tightly bonded region. A current is injected into the active layer using the electrode and the other electrode, and a current is injected or a voltage is applied to the refractive index modulation layer using the other electrode and the further electrode.
As a result, using solid-state bonding technology, the characteristics of the device are stabilized, and the productivity and yield are good.
It is possible to provide a semiconductor laser or the like capable of performing wavelength modulation and high-speed modulation.
【0023】より具体的には、、第1の基板(後で除去
される場合が多い)と、屈折率変調層と、活性層を含む
少なくとも1つの突起部と、該突起部の回りに形成され
第1の基板と電気的に絶縁された第1の金属と、該突起
部の回りに形成され第1の基板と電気的に接続された第
3の金属を含む第1の基体、および、第2の基板と、第
1の金属と対応する位置に設けられ第2の基板と電気的
に接続された第2の金属と、第3の金属と対応する位置
に設けられ第2の基板と電気的に絶縁された第4の金属
を含む第2の基体からなり、該突起部の最表面と第2の
基板の最表面とが固相接合し、かつ、第1、第2の金属
同士、および、第3、第4の金属同士が接合するよう
に、第1、第2の基体が接着されており、第1、第2の
金属は第1の電極(上記電極)として機能し、第3、第
4の金属は第2の電極(上記他の電極)として機能し、
第1の基体において、接着面と反対側の面に第3の電極
(上記更なる他の電極)を有し、第1の電極と第2の電
極を用いて該活性層に電流注入を行ない、第2の電極と
第3の電極を用いて該屈折率変調層に電流注入あるいは
電圧印加を行なう。More specifically, a first substrate (often removed later), a refractive index modulation layer, at least one protrusion including an active layer, and a formation around the protrusion are provided. A first metal electrically insulated from the first substrate, a first base formed around the protrusion, and including a third metal electrically connected to the first substrate; and A second substrate, a second metal provided at a position corresponding to the first metal and electrically connected to the second substrate, and a second substrate provided at a position corresponding to the third metal. A second base including a fourth metal that is electrically insulated; the outermost surface of the projection and the outermost surface of the second substrate are solid-phase bonded to each other; , And the first and second substrates are bonded so that the third and fourth metals are bonded to each other, and the first and second metals are connected to the first electrode ( Serial electrode) as a function, the third, fourth metal functions as the second electrode (the other electrode),
The first substrate has a third electrode (the above-mentioned further electrode) on a surface opposite to the bonding surface, and current is injected into the active layer using the first electrode and the second electrode. Current injection or voltage is applied to the refractive index modulation layer using the second electrode and the third electrode.
【0024】これらの構成により、アレイ化した場合
に、各素子の3端子の電極を独立に設けることができ、
第2の基板の裏面側に共通電極を設けなくてもよくて電
気的クロストークを抑えることができ、活性層への電流
注入のためのp、n配線をともに第2の基体の表面に、
接合前に予めパターニング等によって形成しておくこと
が可能となる。また、各素子において、活性層への電流
注入とは独立に屈折率変調層に電流注入あるいは電圧印
加を行なうことにより波長制御、高速変調が可能とな
る。With these configurations, when arrayed, three terminal electrodes of each element can be provided independently.
It is not necessary to provide a common electrode on the back side of the second substrate, so that electrical crosstalk can be suppressed. Both p and n wirings for current injection into the active layer are provided on the surface of the second base,
It can be formed beforehand by patterning or the like before joining. In each element, wavelength control and high-speed modulation can be performed by performing current injection or voltage application to the refractive index modulation layer independently of current injection to the active layer.
【0025】ここにおいて、活性層および屈折率変調層
を挟むように2つの多層反射膜が存在すれば、基板面に
垂直な方向に共振器を構成できて面発光半導体レーザと
して発振可能とできる。また、第1の基体において、屈
折率変調層を挟んで突起部がある側と反対側に半導体多
層反射膜を設けて垂直共振器を形成してもよい。特にG
aAs系の面発光半導体レーザに適応可能である。ま
た、半導体多層反射膜の一部が屈折率変調層となってい
てもよい。これにより、共振器長を小さくできて、より
低しきい値の面発光半導体レーザを提供できる。また、
前記他の電極ないし第2の電極が電気的に接地されてい
てもよい。素子内での電気的クロストークを低減でき、
素子の駆動が容易になる。また、屈折率変調層が多重量
子井戸構造になっていてもよい。屈折率の変化が容易に
なり、より効果的に波長可変、高速変調を行なえる。Here, if there are two multilayer reflective films so as to sandwich the active layer and the refractive index modulation layer, a resonator can be formed in a direction perpendicular to the substrate surface, and oscillation can be performed as a surface emitting semiconductor laser. In the first base, a vertical cavity may be formed by providing a semiconductor multilayer reflective film on the opposite side of the refractive index modulation layer from the side where the protrusion is located. Especially G
It is applicable to an aAs-based surface emitting semiconductor laser. Further, a part of the semiconductor multilayer reflection film may be a refractive index modulation layer. Thereby, the cavity length can be reduced, and a surface emitting semiconductor laser with a lower threshold can be provided. Also,
The other electrode or the second electrode may be electrically grounded. Reduces electrical crosstalk within the device,
The driving of the element becomes easy. Further, the refractive index modulation layer may have a multiple quantum well structure. The refractive index can be easily changed, and wavelength tuning and high-speed modulation can be performed more effectively.
【0026】(5) 活性層を挟むように2つの多層反
射膜が形成されており、面発光半導体レーザとして発振
可能である。この場合、第2の基板の最表面もしくは最
表面近傍に半導体多層反射膜が形成されていれば、接合
時に、電流注入構造の形成と同時にに垂直共振器が形成
できる。特にInP系の面発光半導体レーザに適応可能
である。突起部の最表面もしくは最表面近傍に半導体多
層反射膜が形成されていても、接合時に電流注入構造が
形成できる。特にGaAs系の面発光半導体レーザに適
応可能である。また、第1の基体において、活性層を挟
んで突起部がある側と反対側に半導体多層反射膜を設け
て垂直共振器を形成してもよい。特にGaAs系の面発
光半導体レーザに適応可能である。(5) Two multilayer reflective films are formed so as to sandwich the active layer, and can oscillate as a surface emitting semiconductor laser. In this case, if the semiconductor multilayer reflective film is formed on or near the outermost surface of the second substrate, a vertical resonator can be formed at the same time as the current injection structure is formed at the time of bonding. In particular, it is applicable to an InP-based surface emitting semiconductor laser. Even if the semiconductor multilayer reflective film is formed on or near the outermost surface of the projection, a current injection structure can be formed at the time of bonding. In particular, it is applicable to a GaAs surface emitting semiconductor laser. In the first base, a vertical cavity may be formed by providing a semiconductor multilayer reflective film on the side opposite to the side where the protrusion is located across the active layer. In particular, it is applicable to a GaAs surface emitting semiconductor laser.
【0027】また、第1の基体において、活性層を挟ん
で突起部がある側と反対側に誘電体多層反射膜を形成し
てもよい。第1の基体において、第1の基板を除去し、
除去により現れた半導体面に誘電体多層反射膜を形成す
ることで、垂直共振器を形成する。特にInP系の面発
光半導体レーザに適応可能である。In the first substrate, a dielectric multilayer reflective film may be formed on the opposite side of the active layer from the side where the protrusion is located. Removing the first substrate from the first substrate;
A vertical resonator is formed by forming a dielectric multilayer reflective film on the semiconductor surface that appears after the removal. In particular, it is applicable to an InP-based surface emitting semiconductor laser.
【0028】(6) 前記相対する第1、第2の接合部
材の少なくとも一方、相対する第3、第4の接合部材の
少なくとも一方が櫛形の凹凸を有している。これによ
り、接合部の機械的接合強度を向上させた半導体光デバ
イスを提供できる。既に述べた様に、接合部材は好適に
は金属などの導電体であり、この場合、接合部材及び電
極が全て金属であれば、作製プロセスが簡易となる。(6) At least one of the first and second joining members facing each other and at least one of the third and fourth joining members facing each other have comb-shaped irregularities. Thereby, it is possible to provide a semiconductor optical device in which the mechanical bonding strength of the bonding portion is improved. As described above, the joining member is preferably a conductor such as a metal. In this case, if the joining member and the electrodes are all metal, the manufacturing process is simplified.
【0029】(7) 前記活性層、屈折率変調層を含む
半導体層は、通常、第1の基板上に形成される。第1の
基板は、多くは最終的に全面的に除去される。(7) The semiconductor layer including the active layer and the refractive index modulation layer is usually formed on a first substrate. The first substrate is often eventually completely removed.
【0030】(8) 第1の基体において、半導体光デ
バイスとして機能しない部分の第1の基板、および活性
層、屈折率変調層を含む半導体層が除去されている。こ
れにより、各素子間の電気的クロストークを低減でき、
アレイ化したときの各素子の特性をより安定化させた半
導体光デバイスを提供できる。(8) In the first base, the portion of the first substrate that does not function as a semiconductor optical device and the semiconductor layer including the active layer and the refractive index modulation layer are removed. As a result, electrical crosstalk between each element can be reduced,
It is possible to provide a semiconductor optical device in which the characteristics of each element in an array are more stabilized.
【0031】この場合、第1の基体において、複数の半
導体光デバイスの間に絶縁物が埋め込まれていれば、よ
り低しきい値で、構造的に丈夫で、配線が容易で、アレ
イ化したときの各素子の特性をより安定化させた、生産
性の良い半導体光デバイスを提供できる。更に、各素子
間の電気的クロストークを低減できるとともに、立体的
な配線を形成することが可能となり、また、誘電体多層
反射膜を形成する場合にはその有効面積を大きくするこ
とができ、精度良い位置合わせが不要になるとともに反
射率の向上が可能となる上記目的を達成するため、上記
の半導体光デバイスの作製方法は、第1の基板上に活性
層を含む半導体層を形成し、半導体層に活性層を含む少
なくとも1つの突起部を形成し、突起部の近くに第1の
接合部材を設けて第1の基体を作り、第2の基板上に電
極を形成すると共に第1の接合部材と対応する位置に第
2の接合部材を設けて第2の基体を作り、、突起部の最
表面と第2の基板の最表面とが電気的結合を達成する様
に密着結合し、かつ、第1、第2の接合部材同士が接合
するように、第1、第2の基体を接着することを特徴と
する。この製造方法により、固相接合技術を用いて、生
産性、歩留まりが良く上記構造の半導体光デバイスを作
製できる。In this case, if the insulator is buried between the plurality of semiconductor optical devices in the first base, the threshold value is lower, the structure is robust, the wiring is easy, and the first substrate is arrayed. It is possible to provide a semiconductor optical device with high productivity in which the characteristics of each element at the time are more stabilized. Further, it is possible to reduce the electric crosstalk between the elements, to form a three-dimensional wiring, and to increase the effective area when forming a dielectric multilayer reflective film, In order to achieve the above object of eliminating the need for precise alignment and improving the reflectance, the method for manufacturing a semiconductor optical device includes forming a semiconductor layer including an active layer on a first substrate; At least one protrusion including an active layer is formed on the semiconductor layer, a first bonding member is provided near the protrusion to form a first base, an electrode is formed on a second substrate, and a first substrate is formed. A second joining member is provided at a position corresponding to the joining member to form a second base, and the outermost surface of the protrusion and the outermost surface of the second substrate are tightly joined so as to achieve electrical coupling, And the first and second joining members are joined together. Sea urchin, the first, characterized by bonding a second substrate. According to this manufacturing method, a semiconductor optical device having the above structure can be manufactured with good productivity and yield by using the solid phase bonding technique.
【0032】この作製方法において、第2の基板の最表
面が、突起部と密着結合する領域および前記電極が設け
られた領域の近傍において導電性を有する様に形成さ
れ、該電極と突起部の最表面が第2の基板の該導電性領
域を介して電気的に接続されている様にしてもよい。In this manufacturing method, the outermost surface of the second substrate is formed so as to have conductivity in the vicinity of the region where the second substrate is in close contact with the projection and the region where the electrode is provided. The outermost surface may be electrically connected via the conductive region of the second substrate.
【0033】また、第1の接合部材は導電体から成って
第1の基体と電気的に接続され、第2の接合部材は導電
体から成って前記電極と電気的に接続され、該電極は、
第2の基板の最表面と電気的に絶縁されて、第2の接合
部材と第1の接合部材を介して突起部と電気的に接続さ
れている様にしてもよい。The first joint member is made of a conductor and is electrically connected to the first base, and the second joint member is made of a conductor and is electrically connected to the electrode. ,
You may make it electrically insulated from the outermost surface of a 2nd board | substrate, and may be electrically connected to a protrusion part via a 2nd joining member and a 1st joining member.
【0034】また、第1の基体の作製において、第1の
接合部材とは別に、突起部の付近に、第1の基体と電気
的に接続された導電体である第3の接合部材が形成さ
れ、第2の基体の作製において、第2の接合部材とは別
に、突起部の最表面と第2の基板の最表面との密着結合
領域の付近の第2の基板の最表面上に第2の基体と電気
的に絶縁されて他の電極が設けられると共に、第3の接
合部材と対応する位置であって該他の電極上に第2の基
板と電気的に絶縁された導電体である第4の接合部材が
形成され、第3、第4の接合部材同士も接合するよう
に、第1、第2の基体が接着され、前記電極は、第2の
基板の最表面と突起部の最表面とを介して突起部と電気
的に接続しているが第1の基体とは電気的に絶縁され、
前記他の電極は、第2の基板と電気的に絶縁されている
が、突起部とは、導電体である第3の接合部材と第4の
接合部材を介して、電気的に接続している様にしてもよ
い。In the manufacture of the first base, a third bonding member, which is a conductor electrically connected to the first base, is formed in the vicinity of the projection separately from the first bonding member. Then, in the manufacture of the second base, separately from the second bonding member, the second surface is formed on the outermost surface of the second substrate in the vicinity of the tightly bonded region between the outermost surface of the projection and the uppermost surface of the second substrate. Another electrode is provided electrically insulated from the second substrate, and a conductor electrically insulated from the second substrate on the other electrode at a position corresponding to the third bonding member. A fourth joining member is formed, the first and second substrates are adhered so that the third and fourth joining members are joined to each other, and the electrode is connected to the outermost surface of the second substrate and the projection. Electrically connected to the projection through the outermost surface of the first base, but is electrically insulated from the first base,
The other electrode is electrically insulated from the second substrate, but is electrically connected to the protrusion via a third and fourth bonding members, which are conductors. You may be.
【0035】2つの具体例を用いて本発明の原理、特徴
を以下により詳細に説明する。図1、図2、図3、図4
に図示の面発光レーザを用いて説明する。図2に示す第
1の基体において、p−InP基板11上に、厚さ0.
2μmのp−InGaAsエッチストップ層13、厚さ
2.0μmのp−InPスペーサ層15、厚さ0.7μ
mのInGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm)
のバルク活性層17、厚さ1.0μmのn−InPスペ
ーサ層19を順次成長し、発光領域のまわりをRIBE
法などでスペーサ層15が露出するまでドーナツ状にエ
ッチングして活性層17を含んだ円柱状の半導体突起2
1を形成する(これにより、活性層領域が狭くできて、
電流狭窄できる)。絶縁膜23で半導体突起21の最表
面を除いて埋め込む。次に、半導体突起21を取り囲む
ようにリング状の金属層25を形成し、さらに、電界め
っき法等の方法を用いて半導体突起21を取り囲むよう
に、櫛形の凹凸を有する金属突起27を形成する。この
金属突起27は半導体突起21と同等の高さになるよう
にしておく。The principle and features of the present invention will be described in more detail below using two specific examples. 1, 2, 3, and 4
This will be described using the surface emitting laser shown in FIG. In the first base shown in FIG.
2 μm p-InGaAs etch stop layer 13, 2.0 μm thick p-InP spacer layer 15, 0.7 μm thickness
m of InGaAsP (band gap wavelength: 1.3 μm)
Bulk active layer 17 and an n-InP spacer layer 19 having a thickness of 1.0 μm are sequentially grown, and RIBE is formed around the light emitting region.
The columnar semiconductor projection 2 including the active layer 17 is etched by doughnut-shaped etching until the spacer layer 15 is exposed.
1 (this makes the active layer area narrower,
Current can be constricted). The insulating film 23 is buried except for the outermost surface of the semiconductor protrusion 21. Next, a ring-shaped metal layer 25 is formed so as to surround the semiconductor protrusion 21, and further, a metal protrusion 27 having comb-shaped unevenness is formed so as to surround the semiconductor protrusion 21 by using a method such as an electrolytic plating method. . The metal projection 27 is set to have the same height as the semiconductor projection 21.
【0036】次に、図3に示す第2の基体において、絶
縁性GaAs基板51にi−GaAs/i−AlAsか
らなる多層反射膜53およびn−GaAs/n−AlG
aAsからなる多層反射膜55をエピタキシャル成長す
る。さらに、所定領域に不純物イオンを注入して絶縁領
域57を形成し、表面の、後に第1の基体と接着する領
域の表面近傍にのみ導電性を有する基板を形成する。さ
らに、所定領域にリング状の金属層59を形成する。こ
の金属層59は、後に形成する金属突起61の密着性を
良くするとともに、半導体層に電流を注入するためのn
側の電極としても機能している。図には示していない
が、金属層59はパッドを備えた配線に接続されてい
る。Next, in the second substrate shown in FIG. 3, a multilayer reflective film 53 made of i-GaAs / i-AlAs and an n-GaAs / n-AlG
A multilayer reflective film 55 made of aAs is epitaxially grown. Further, an insulating region 57 is formed by implanting impurity ions into a predetermined region, and a substrate having conductivity is formed only on the surface, in the vicinity of the surface of a region to be bonded to the first base later. Further, a ring-shaped metal layer 59 is formed in a predetermined region. The metal layer 59 improves the adhesiveness of a metal projection 61 to be formed later, and is used for injecting a current into the semiconductor layer.
It also functions as the side electrode. Although not shown, the metal layer 59 is connected to a wiring having a pad.
【0037】続いて、電界めっき法等の方法を用いて、
第1の基体上の金属突起27と対応する位置に櫛形の凹
凸を有する金属突起61を形成する。金属突起61は、
第1の基体の半導体突起21と同等の高さになるように
しておく。Subsequently, using a method such as an electrolytic plating method,
A metal projection 61 having comb-shaped irregularities is formed at a position corresponding to the metal projection 27 on the first base. The metal protrusion 61
The height is set to be equal to the height of the semiconductor protrusion 21 of the first base.
【0038】このように作製した第1、第2の基体を以
下のように貼り付ける。まず、第1、第2の基体上に形
成した金属突起27、61の凹凸が噛み合うように位置
合わせを行ない、両側から荷重を印加して半導体突起2
1の最表面と第2の基体の最表面を密着させた後、水素
雰囲気中で300℃程度まで加熱してこの部分での固相
接合を行なう。この時、金属突起27、61は加圧の際
に塑性変形を生じ、変形により現れた金属同士が接着す
るため、より強固な接着を得ることができる。The first and second substrates thus manufactured are attached as follows. First, the metal projections 27 and 61 formed on the first and second substrates are aligned so that the projections and depressions of the metal projections 27 and 61 are engaged with each other.
After the outermost surface of the first substrate and the outermost surface of the second substrate are brought into close contact with each other, they are heated to about 300 ° C. in a hydrogen atmosphere to perform solid-state bonding at this portion. At this time, the metal projections 27 and 61 undergo plastic deformation upon pressurization, and the metals appearing due to the deformation are bonded to each other, so that stronger bonding can be obtained.
【0039】次に、エッチストップ層13が露出するま
で基板11を除去し、デバイスとして機能しない半導体
層をRIEなどの方法で除去する。さらにp側の電極7
1を形成した後、発光領域に合わせてエッチストップ層
を除去して、誘電体多層反射膜73を成膜する。Next, the substrate 11 is removed until the etch stop layer 13 is exposed, and the semiconductor layer that does not function as a device is removed by a method such as RIE. Furthermore, the p-side electrode 7
After forming 1, the etch stop layer is removed in accordance with the light emitting region, and a dielectric multilayer reflective film 73 is formed.
【0040】従来の異種半導体同士の直接接合では、熱
膨張係数の違いによるストレスなどにより大面積で強固
な接合を得ることに困難であった。しかし、本発明で
は、半導体同士が接合する面積は小さいのでストレスは
小さく、また、金属接合も付加することによって、より
強固な接着を得ることができ、大面積化が可能となる。
さらに、接着状態が良好であることから、その後の裏面
の基板除去においても全面にわたってエッチングするこ
とができるので、ホール状エッチングする場合に比べ、
工程が簡単で歩留まりが向上する。さらにエッチング等
のプロセスも容易に行なうことができる。In the conventional direct bonding between different kinds of semiconductors, it is difficult to obtain a large-area and strong bonding due to stress caused by a difference in thermal expansion coefficient. However, in the present invention, since the area where the semiconductors are bonded to each other is small, the stress is small. Further, by adding metal bonding, stronger bonding can be obtained, and the area can be increased.
Furthermore, since the bonding state is good, since the entire surface can be etched even when the substrate on the back surface is removed thereafter, compared to the case where hole-shaped etching is performed,
The process is simple and the yield is improved. Further, processes such as etching can be easily performed.
【0041】また、半導体同士は固相接合によって接合
しているので、活性層から発生した熱も効果的に第2の
基体側に放熱させることができる。Further, since the semiconductors are joined by solid-phase joining, heat generated from the active layer can be effectively radiated to the second base.
【0042】また、接合に用いた金属突起も電極として
用いることで、第2の基体側に設けた配線から活性層に
電流を注入することが可能となり、アレイ化したときに
第2の基板の裏面側に共通電極を設けることなく、各素
子のp、n配線を独立に設けることができる。さらに、
第2の基体の最上面の一部にのみ導電領域を設け、その
他の領域を絶縁性とすることで、各素子間の電気的クロ
ストークを抑えることも可能である。Also, by using the metal projections used for bonding as electrodes, current can be injected into the active layer from the wiring provided on the second substrate side. The p and n wirings of each element can be provided independently without providing a common electrode on the back surface side. further,
By providing a conductive region only on a part of the uppermost surface of the second base and making the other region insulating, it is also possible to suppress electrical crosstalk between the elements.
【0043】次に、屈折率変調層を持つ面発光半導体レ
ーザを例にとり、図10、図11、図12、図13を用
いて説明する。第1の基体において、n−InP基板5
11上に、n−InGaAsエッチストップ層513、
n−InPスペーサ層514、多重量子井戸構造の屈折
率変調層515、p−InPスペーサ層516、InG
aAsP(バンドギャップ波長1.3μm)バルク活性
層517、n−InPスペーサ層519を順次成長し、
発光領域のまわりをRIBE法などでスペーサ層16が
露出するまでドーナツ状にエッチングして活性層を含ん
だ円柱状の半導体突起521を形成し、絶縁膜523で
半導体突起521の最表面およびスペーサ層516の一
部を除いて埋め込む。次に、半導体突起521を取り囲
むように一部が途切れたリング状の金属層525、52
6を形成する。金属層526は半導体層に電流を注入す
るためのp側の電極としても機能している。さらに、櫛
形の凹凸を有する金属突起527、528を形成する。Next, a surface emitting semiconductor laser having a refractive index modulation layer will be described as an example with reference to FIGS. 10, 11, 12, and 13. FIG. In the first base, an n-InP substrate 5
11, an n-InGaAs etch stop layer 513,
n-InP spacer layer 514, refractive index modulation layer 515 having a multiple quantum well structure, p-InP spacer layer 516, InG
aAsP (band gap wavelength 1.3 μm) bulk active layer 517 and n-InP spacer layer 519 are sequentially grown,
The periphery of the light emitting region is etched into a donut shape by RIBE or the like until the spacer layer 16 is exposed to form a columnar semiconductor projection 521 including an active layer. The insulating film 523 forms the outermost surface of the semiconductor projection 521 and the spacer layer. Embed except part of 516. Next, ring-shaped metal layers 525 and 52 partially cut off so as to surround the semiconductor protrusion 521.
6 is formed. The metal layer 526 also functions as a p-side electrode for injecting current into the semiconductor layer. Further, metal projections 527 and 528 having comb-like irregularities are formed.
【0044】第2の基体において、絶縁性GaAs基板
551にi−GaAs/i−AlAsからなる多層反射
膜553およびn−GaAs/n−AlGaAsからな
る多層反射膜555をエピタキシャル成長する。さら
に、所定領域に不純物イオンを注入して絶縁領域557
を形成し、表面の、後に第1の基体と接着する領域の表
面近傍にのみ導電性を有する基板を形成する。さらに、
所定領域に、一部が途切れたリング状の金属層559、
560を形成する。金属層559は活性層に電流を注入
するためのn側の電極としても機能している。On the second substrate, a multilayer reflective film 553 made of i-GaAs / i-AlAs and a multilayer reflective film 555 made of n-GaAs / n-AlGaAs are epitaxially grown on an insulating GaAs substrate 551. Further, impurity ions are implanted into predetermined regions to form insulating regions 557.
Is formed, and a substrate having conductivity is formed only in the vicinity of the surface of a surface to be bonded to the first base later. further,
In a predetermined area, a ring-shaped metal layer 559 partially cut off,
560 is formed. The metal layer 559 also functions as an n-side electrode for injecting current into the active layer.
【0045】続いて、第1の基体上の金属突起527、
528と対応する位置に櫛形の凹凸を有する金属突起5
61、562を形成する。Subsequently, the metal projection 527 on the first base,
Metal projection 5 having comb-shaped irregularities at positions corresponding to 528
61 and 562 are formed.
【0046】このように作製した第1、第2の基体を貼
り付ける。次に、エッチストップ層513が露出するま
で基板511を除去し、デバイスとして機能しない半導
体層をRIEなどの方法で除去する。さらにn側の電極
571を形成した後、発光領域に合わせてエッチストッ
プ層を除去して、誘電体多層反射膜573を成膜する。The first and second substrates thus manufactured are attached. Next, the substrate 511 is removed until the etch stop layer 513 is exposed, and a semiconductor layer that does not function as a device is removed by a method such as RIE. Further, after forming the n-side electrode 571, the etch stop layer is removed in accordance with the light emitting region, and the dielectric multilayer reflective film 573 is formed.
【0047】金属層559、560を用いて活性層への
電流注入を行なうことによって、レーザ発振させること
ができる。さらに、それとは独立に、金属層560と電
極571を用いて屈折率変調層に電圧印加あるいは電流
注入を行なうことによってこの層の屈折率を制御するこ
とができる。したがって、共振器の共振波長を制御する
ことが可能となり、発振波長を制御できる。また、共振
器損失を制御することでしきい値を制御することができ
るので、キャリアの出入りを伴うことなく発振状態と停
止状態を切り替えることができ、高速変調が可能とな
る。Laser oscillation can be achieved by injecting current into the active layer using the metal layers 559 and 560. Furthermore, independently of this, the refractive index of this layer can be controlled by applying a voltage or injecting a current to the refractive index modulation layer using the metal layer 560 and the electrode 571. Therefore, the resonance wavelength of the resonator can be controlled, and the oscillation wavelength can be controlled. Further, since the threshold value can be controlled by controlling the resonator loss, it is possible to switch between the oscillation state and the stop state without involving the entrance and exit of carriers, and high-speed modulation can be performed.
【0048】上記の具体例と同様な効果が達成できると
共に、各素子の3端子を独立に制御できるので、アレイ
化が容易であり、第2の基体の最上面の一部にのみ導電
領域を設け、その他の領域を絶縁性とすることで、各素
子間の電気的クロストークを抑えることも可能となり、
アレイ化した各素子の3端子の中央電極を接地させてお
いても問題ない。The same effect as that of the above-described embodiment can be achieved, and since the three terminals of each element can be controlled independently, arraying is easy, and a conductive region is formed only on a part of the uppermost surface of the second base. By providing and insulating other regions, it is also possible to suppress electrical crosstalk between each element,
There is no problem if the central electrodes of the three terminals of each element in the array are grounded.
【0049】[0049]
【発明の実施の形態】以下に具体的な実施例を用いて発
明の実施の形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to specific examples.
【0050】第1の実施例 図1、図2、図3、図4を用いて本発明を面発光半導体
レーザに応用した第1の実施例を説明する。図1は本発
明による面発光半導体レーザの断面図、図2、図3、図
4は作製工程を説明する図であり、図2、図3において
は断面図と共に上面図も合わせて記載してある。 First Embodiment A first embodiment in which the present invention is applied to a surface emitting semiconductor laser will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3 and 4. FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser according to the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are views for explaining a manufacturing process. In FIGS. is there.
【0051】まず、図2を用いて第1の基体について説
明する。p−InP基板11上に、厚さ0.2μmのp
−InGaAsエッチストップ層13、厚さ2.0μm
のp−InPスペーサ層15、厚さ0.7μmのInG
aAsP(バンドギャップ波長1.3μm)のバルク活
性層17、厚さ1.0μmのn−InPスペーサ層19
を順次成長する(図2(a))。成長手段は、例えばM
OCVD、MBE、CBE等の方法で行う。First, the first base will be described with reference to FIG. On a p-InP substrate 11, a 0.2 μm thick p
-InGaAs etch stop layer 13, thickness 2.0 μm
P-InP spacer layer 15, 0.7 μm thick InG
aAsP (1.3 μm band gap wavelength) bulk active layer 17, 1.0 μm thick n-InP spacer layer 19
Are sequentially grown (FIG. 2A). The growth means is, for example, M
This is performed by a method such as OCVD, MBE, and CBE.
【0052】さらに、発光領域の周りをRIBE法など
でスペーサ層15が露出するまでドーナツ状にエッチン
グして、活性層17を含んだ円柱状の半導体突起21を
形成する(図2(b−1)、(b−2))。発光領域は
例えば直径20μmの円形とする。さらに、厚さ0.2
μmのSiNxなどの絶縁膜23で半導体突起21の最
表面を除いて埋め込む(図2(c−1)、(c−
2))。図2には示していないが、絶縁膜23で埋め込
む前に、電流を効果的に閉じ込めるために活性層17を
径15μm程度まで硫酸系エッチャントで選択ウエット
エッチングしてもよい。Further, the periphery of the light emitting region is etched in a donut shape by RIBE or the like until the spacer layer 15 is exposed, thereby forming a columnar semiconductor projection 21 including the active layer 17 (FIG. 2 (b-1)). ), (B-2)). The light emitting region is, for example, a circle having a diameter of 20 μm. Furthermore, thickness 0.2
The semiconductor projection 21 is buried with an insulating film 23 such as SiN x having a thickness of μm except for the outermost surface (FIG. 2 (c-1), FIG.
2)). Although not shown in FIG. 2, before embedding with the insulating film 23, the active layer 17 may be selectively wet-etched with a sulfuric acid-based etchant to a diameter of about 15 μm in order to effectively confine the current.
【0053】次に、半導体突起21を取り囲むようにリ
ング状のCr/Auからなる金属層25を形成する(図
2(d−1)、(d−2))。この金属層25は、後に
形成する金属突起27の絶縁層23への密着性を良くす
るために形成しているのものであり、厚さは0.1μm
程度でよい。Next, a ring-shaped metal layer 25 made of Cr / Au is formed so as to surround the semiconductor protrusion 21 (FIGS. 2 (d-1) and 2 (d-2)). The metal layer 25 is formed to improve the adhesion of the metal projection 27 formed later to the insulating layer 23, and has a thickness of 0.1 μm.
Degree is fine.
【0054】続いて、電界めっき法等の方法を用いて半
導体突起21を取り囲むように、櫛形の凹凸を有するA
uからなる金属突起27を形成する(図2(e−1)、
(e−2))。この金属突起27は半導体突起21と同
等の高さになるようにしておく。以上で、第1の基体の
貼り付け面側の加工を終了する。Subsequently, A having a comb-like unevenness is formed so as to surround the semiconductor projection 21 by using a method such as an electrolytic plating method.
u (FIG. 2 (e-1)).
(E-2)). The metal projection 27 is set to have the same height as the semiconductor projection 21. This completes the processing of the first base body on the side to which the first base is attached.
【0055】図3を用いて、第2の基体について説明す
る。絶縁性GaAs基板51上に、i−GaAs/i−
AlAs 20周期からなる多層反射膜53およびn−
GaAs/n−AlGaAs 5周期からなる多層反射
膜55をエピタキシャル成長する(図3(a))。さら
に、所定領域に不純物イオンを注入して絶縁領域57を
形成する(図3(b−1)、(b−2))。この結果、
表面の、後に第1の基体と接着する領域の表面近傍にの
み、導電性を有する基板が形成できる。The second base will be described with reference to FIG. On the insulating GaAs substrate 51, i-GaAs / i-
The multilayer reflection film 53 composed of 20 cycles of AlAs and n-
A multilayer reflective film 55 having five periods of GaAs / n-AlGaAs is epitaxially grown (FIG. 3A). Further, impurity ions are implanted into predetermined regions to form insulating regions 57 (FIGS. 3B-1 and B-2). As a result,
A conductive substrate can be formed only on the surface, in the vicinity of the surface of a region to be bonded to the first base later.
【0056】次に、所定領域にAuGe/Auからなる
リング状の金属層59を形成する(図3(c−1)、
(c−2))。この金属層59は、後に形成する金属突
起61の密着性を良くするとともに、半導体層に電流を
注入するためのn側の電極としても機能している。図3
には示していないが、金属層59はパッドを備えた配線
に接続されている。Next, a ring-shaped metal layer 59 made of AuGe / Au is formed in a predetermined region (FIG. 3C-1).
(C-2)). The metal layer 59 improves the adhesion of a metal projection 61 to be formed later, and also functions as an n-side electrode for injecting a current into the semiconductor layer. FIG.
Although not shown, the metal layer 59 is connected to a wiring having a pad.
【0057】続いて、電界めっき法等の方法を用いて、
第1の基体上の金属突起27と対応する位置に櫛形の凹
凸を有するAuからなる金属突起61を形成する(図3
(d−1)、(d−2))。金属突起61は、第1の基
体の半導体突起21と同等の高さになるようにしてお
く。Subsequently, using a method such as an electrolytic plating method,
A metal projection 61 made of Au having comb-shaped irregularities is formed at a position corresponding to the metal projection 27 on the first base (FIG. 3).
(D-1), (d-2)). The metal projection 61 is set to have the same height as the semiconductor projection 21 of the first base.
【0058】図4を用いて、第1、第2の基体の貼り付
けおよび第1の基体の裏面側の工程について説明する。
第1の基体は上記の工程で作製したものを上下反転させ
てある。第1の基体については、その後の基板除去を簡
単にするために100μm程度まで予め基板11を研磨
しておいてもよい。Referring to FIG. 4, the steps of attaching the first and second substrates and processes on the back side of the first substrate will be described.
As the first base, the one manufactured in the above process is turned upside down. As for the first base, the substrate 11 may be polished in advance to about 100 μm in order to simplify the subsequent removal of the substrate.
【0059】まず、第1、第2の基体上に形成した金属
突起27、61の凹凸が噛み合うように位置合わせを行
ない(図4(a)左側)、上下両側から荷重を印加して
半導体突起21の最表面と第2の基体の最表面を密着さ
せた後、水素雰囲気中で300℃程度まで加熱してこの
部分での固相接合を行なう(図4(a)右側)。この固
相接合で電気的結合と光学的結合が達成される。両表面
は共に平面である必要はなく、例えば、一方の面に複数
の溝が形成されていて密着結合面積が小さくされていて
もよい。First, the metal projections 27 and 61 formed on the first and second substrates are aligned with each other so as to engage with the projections and depressions (FIG. 4A, left side). After the outermost surface of the substrate 21 and the outermost surface of the second substrate are brought into close contact with each other, they are heated to about 300 ° C. in a hydrogen atmosphere to perform solid-state bonding at this portion (FIG. 4A, right side). Electrical coupling and optical coupling are achieved by this solid-state bonding. Both surfaces need not be flat, and for example, a plurality of grooves may be formed on one surface to reduce the tightly bonded area.
【0060】この時、金属突起27、61は加圧の際に
塑性変形を生じ、変形により現れた金属同士が接着する
ため、より強固な接着を得ることができる。At this time, the metal projections 27 and 61 undergo plastic deformation upon pressurization, and the metals appearing due to the deformation are bonded to each other, so that stronger bonding can be obtained.
【0061】次に、塩酸系エッチャントを用いて、エッ
チストップ層13が露出するまで基板11を除去し(図
4(b))、デバイスとして機能しない半導体層をRI
Eなどの方法で除去する(図4(c))。このとき、全
面に亙ってエッチングすることができるので、ホール状
エッチングする場合に比べ、工程が簡単で歩留まりが向
上する。Next, the substrate 11 is removed using a hydrochloric acid-based etchant until the etch stop layer 13 is exposed (FIG. 4B).
E or the like (FIG. 4C). At this time, since etching can be performed over the entire surface, the process is simpler and the yield is improved as compared with the case of performing hole-shaped etching.
【0062】さらに、Cr/Auからなるp側の電極7
1を形成した後、硫酸系エッチャントを用いて発光領域
に合わせてエッチストップ層13を除去して、Al2O3
/Si 8周期からなる多層反射膜73を成膜する(図
4(d))。Further, a p-side electrode 7 made of Cr / Au
1 is formed, the etch stop layer 13 is removed in accordance with the light emitting region using a sulfuric acid-based etchant, and Al 2 O 3
A multilayer reflective film 73 consisting of 8 cycles of / Si is formed (FIG. 4D).
【0063】従来の異種半導体同士の直接接合では、熱
膨張係数の違いによるストレスなどにより大面積で強固
な接合を得ることに困難であった。しかし、本実施例で
は、半導体同士が接合する面積は小さいのでストレスは
小さく、また、金属接合も付加することによって、より
強固な接着を得ることができ、大面積化が可能となっ
た。さらに、接着状態が良好であることから、その後の
裏面除去等のプロセスも容易に行なうことができた。ま
た、活性層17から発生した熱も効果的に第2の基体側
に放熱させることができた。In the conventional direct bonding between different kinds of semiconductors, it is difficult to obtain a large-area and strong bonding due to stress caused by a difference in thermal expansion coefficient. However, in the present embodiment, since the area where the semiconductors are bonded to each other is small, the stress is small, and by adding metal bonding, stronger bonding can be obtained, and the area can be increased. Furthermore, since the bonding state was good, subsequent processes such as removal of the back surface could be easily performed. Further, the heat generated from the active layer 17 was also effectively dissipated to the second base.
【0064】また、接合に用いた金属突起27、61も
電極として用いることで、第2の基体側に設けた配線か
ら活性層17に電流を注入することが可能となり、アレ
イ化したときに第2の基板51の裏面側に共通電極を設
けることなく、各素子のp、n配線を独立に設けること
ができた。さらに、第2の基体の最上面の一部にのみ導
電領域を設け、その他の領域57を絶縁性とすること
で、各素子間の電気的クロストークを抑えることができ
た。Also, by using the metal protrusions 27 and 61 used for bonding as electrodes, it becomes possible to inject current into the active layer 17 from the wiring provided on the side of the second base, and to form an array when forming an array. The p and n wirings of each element could be provided independently without providing a common electrode on the back side of the second substrate 51. Further, by providing a conductive region only on a part of the uppermost surface of the second base and making the other region 57 insulative, electric crosstalk between the elements could be suppressed.
【0065】このような方法を用いて、10×10の面
発光半導体レーザアレイを作製したところ、しきい値や
波長、パワなどの特性のばらつきは殆どなかった。ま
た、或る素子において、近接する素子を複数駆動して
も、素子特性の変動はなかった。When a 10 × 10 surface emitting semiconductor laser array was manufactured by using such a method, there was almost no variation in characteristics such as threshold voltage, wavelength, and power. Further, in a certain element, even when a plurality of adjacent elements were driven, there was no change in element characteristics.
【0066】本実施例において、金属突起の密着を良く
するために用いた金属は上記した材料に限定されるもの
ではなく、例えばTi/Pt/Auなどを用いてもよ
い。さらに、金属突起27、61に用いる材料としてA
uに限ったものではなく、例えばAl、In、Sn、Z
n、Pbやその化合物であってもよい。さらに、第1の
基体、第2の基体ともに櫛形の凹凸を有する金属突起2
7、61を形成したが、接合強度が得られる形であれば
どのようなものでもよく、例えば一方が櫛形凹凸で他方
は平板状にしてもよく、また、半径方向に沿って凹凸を
設けてもよい。In the present embodiment, the metal used for improving the adhesion of the metal projection is not limited to the above-mentioned materials, and for example, Ti / Pt / Au may be used. Further, as a material used for the metal projections 27 and 61, A
u, for example, Al, In, Sn, Z
It may be n, Pb or a compound thereof. Further, both the first base and the second base have metal projections 2 having comb-shaped irregularities.
7 and 61 are formed, but any shape may be used as long as bonding strength can be obtained. For example, one may have a comb-shaped unevenness and the other may have a flat plate shape. Is also good.
【0067】また、接合を水素雰囲気中で行なったが、
これに限ったものではなく、アルゴンガスや窒素ガス、
またはその混合ガスを用いてもよい。また、第1の基体
の裏面加工の順番として、図4の(c)と(b)を入れ
替えたりしてもよい。さらに、活性層17として、バル
クではなくMQW構造のものを用いてもよく、n−In
P基板を用いてレーザの作製を行ってもよい。加えて、
多層反射膜73は、Al2O3/Siに限ったものではな
く、例えば、SiO2/Si、MgO/Siであっても
よい。The bonding was performed in a hydrogen atmosphere.
Not limited to this, argon gas, nitrogen gas,
Alternatively, a mixed gas thereof may be used. Further, as the order of processing the back surface of the first base, (c) and (b) of FIG. 4 may be exchanged. Further, the active layer 17 may have an MQW structure instead of a bulk.
The laser may be manufactured using a P substrate. in addition,
The multilayer reflective film 73 is not limited to Al 2 O 3 / Si, but may be, for example, SiO 2 / Si or MgO / Si.
【0068】第2の実施例 図5を用いて本発明を面発光半導体レーザに応用した第
2の実施例を説明する。図5(a)は本実施例による面
発光半導体レーザの断面図である。構造は殆ど第1の実
施例と同様であり、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。図5において、図1と同一の部分には同じ番号を付
けてある。 Second Embodiment A second embodiment in which the present invention is applied to a surface emitting semiconductor laser will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a sectional view of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment. The structure is almost the same as that of the first embodiment, and a detailed description of overlapping parts will be omitted. 5, the same parts as those in FIG. 1 are given the same numbers.
【0069】本実施例では、第1の基体における各素子
の間をポリイミドなどの絶縁物101で埋め込み、電極
171を絶縁物101にかかるように形成し、さらに、
Al2O3/Siからなる誘電体多層反射膜173を電極
171にかかるような形で成膜していることが特徴であ
る。In this embodiment, the space between the elements on the first base is buried with an insulator 101 such as polyimide, and the electrode 171 is formed so as to cover the insulator 101.
It is characterized in that a dielectric multilayer reflective film 173 made of Al 2 O 3 / Si is formed so as to cover the electrode 171.
【0070】本実施例では次のような利点がある。 (1)配線に汎用性を持たせることができる。第1の実
施例においては、p側の電極71は空間的に浮いた位置
にあるため、各素子毎にワイヤボンディングなどの手法
で配線を行なわなければならない。しかし、本実施例に
おいては、絶縁物101で埋め込んだ表面上にパターニ
ングすることによって、電極171を、例えば、引き出
しパッド付きの配線に接続させることができ、より配線
が容易になり、生産性が向上する。さらには、n側の電
極59とp側の電極171が絶縁物101を挟んで分離
されているので、図5の様に立体的な配線が可能とな
り、例えば各デバイスに対するマトリクス配線などは容
易に形成することができる(図5(b)参照)。The present embodiment has the following advantages. (1) Wiring can be made versatile. In the first embodiment, since the p-side electrode 71 is at a spatially floating position, wiring must be performed for each element by a method such as wire bonding. However, in this embodiment, by patterning the surface buried with the insulator 101, the electrode 171 can be connected to, for example, a wiring with a lead-out pad, which facilitates wiring and improves productivity. improves. Further, since the n-side electrode 59 and the p-side electrode 171 are separated with the insulator 101 interposed therebetween, a three-dimensional wiring as shown in FIG. 5 is possible. For example, matrix wiring for each device can be easily performed. It can be formed (see FIG. 5B).
【0071】(2)誘電体多層反射膜173の面積を大
きくでき、これにより、生産性向上、低しきい値化が可
能となる。本実施例においては、電極171は配線に接
続されているので、電極171の上部や絶縁物101の
上部までかかるように誘電体多層反射膜173を形成し
てもよい。そのため、微小パターンを精度良く位置合わ
せすることが不要となり、歩留まり、生産性が向上す
る。さらに、誘電体多層反射膜171の有効面積が大き
くなるので、反射率を向上させることができ、低しきい
値化が可能となる。(2) The area of the dielectric multilayer reflective film 173 can be increased, thereby improving the productivity and lowering the threshold value. In this embodiment, since the electrode 171 is connected to the wiring, the dielectric multilayer reflective film 173 may be formed so as to extend over the electrode 171 and the insulator 101. Therefore, it is not necessary to precisely position the minute pattern, and the yield and productivity are improved. Further, since the effective area of the dielectric multilayer reflective film 171 is increased, the reflectance can be improved, and the threshold can be reduced.
【0072】(3)より確実に素子間の分離ができるの
で、電気的なクロストークを低減できる。(3) Since separation between elements can be performed more reliably, electric crosstalk can be reduced.
【0073】(4)絶縁物101を補強材として機能さ
せることができるので、構造的により強固なものにでき
る。(4) Since the insulator 101 can function as a reinforcing material, the structure can be made stronger.
【0074】その他の効果等は第1の実施例と同様であ
る。本実施例において、多層反射膜173は、Al2O3
/Siに限ったものではなく、例えば、SiO2/S
i、MgO/Siであってもよい。The other effects are the same as in the first embodiment. In this embodiment, the multilayer reflective film 173 is made of Al 2 O 3
/ Si is not limited to, for example, SiO 2 / S
i, MgO / Si.
【0075】第3の実施例 図6、図7、図8を用いて本発明を面発光半導体レーザ
に応用した第3の実施例を説明する。図6は本実施例に
よる面発光半導体レーザの断面図、図7、図8は作製工
程を説明する図であり、図7、図8においては断面図と
共に上面図も合わせて記載してある。第1の実施例と同
一の部分には同じ番号を付けてある。 Third Embodiment A third embodiment in which the present invention is applied to a surface emitting semiconductor laser will be described with reference to FIGS. 6, 7 and 8. FIG. 6 is a cross-sectional view of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment, and FIGS. 7 and 8 are views for explaining the manufacturing process. FIGS. 7 and 8 show the cross-sectional view and the top view together. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0076】まず、図7を用いて第1の基体について説
明する。図7(a)、(b)の工程は第1の実施例の図
2(a)、(b)と同様であり、説明は省略する。First, the first base will be described with reference to FIG. The steps of FIGS. 7A and 7B are the same as those of FIGS. 2A and 2B of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0077】続いて、厚さ0.2μmのSiNxなどの
絶縁膜223で、半導体突起21の最表面およびスペー
サ層15の一部を除いて、埋め込む(図7(c−1)、
(c−2))。Subsequently, an insulating film 223 such as SiN x having a thickness of 0.2 μm is buried except for the outermost surface of the semiconductor protrusion 21 and a part of the spacer layer 15 (FIG. 7C-1).
(C-2)).
【0078】次に、半導体突起21を取り囲むように、
一部が途切れたリング状のTi/Pt/Auからなる金
属層225、226を形成する(図7(d−1)、(d
−2))。この金属層225、226は、後に形成する
金属突起227、228の密着性を良くするために形成
しているのものであり、厚さは0.1μm程度でよい。
また、金属層226は半導体層に電流を注入するための
p側の電極としても機能している。Next, so as to surround the semiconductor protrusion 21,
The metal layers 225 and 226 made of Ti / Pt / Au having a partly interrupted ring shape are formed (FIGS. 7D-1 and 7D-1).
-2)). The metal layers 225 and 226 are formed to improve the adhesion of metal projections 227 and 228 to be formed later, and may have a thickness of about 0.1 μm.
The metal layer 226 also functions as a p-side electrode for injecting a current into the semiconductor layer.
【0079】続いて、電界めっき法等の方法を用いて半
導体突起21を取り囲むように、櫛形の凹凸を有するA
uからなる金属突起227および228を同時に形成す
る(図7(e−1)、(e−2))。この金属突起22
7、228は半導体突起21と同等の高さになるように
しておく。絶縁膜223の有無で若干高さが異なること
になるが、半導体突起が2μm程度であるのに対し、絶
縁膜223は薄いので、接合において問題はない。図7
中では便宜上金属突起227、228と半導体突起21
の高さをそろえて示している。Subsequently, A having a comb-like unevenness is formed so as to surround the semiconductor protrusion 21 by using a method such as an electrolytic plating method.
The metal projections 227 and 228 made of u are simultaneously formed (FIGS. 7E-1 and 7E-2). This metal projection 22
7 and 228 are set to have the same height as the semiconductor protrusion 21. Although the height differs slightly depending on the presence or absence of the insulating film 223, there is no problem in bonding because the semiconductor protrusion is about 2 μm and the insulating film 223 is thin. FIG.
Among them, metal protrusions 227 and 228 and semiconductor protrusion 21 are provided for convenience.
Are shown at the same height.
【0080】図8を用いて、第2の基体について説明す
る。図8(a)の工程は第1の実施例の図3(a)と同
様であり、説明は省略する。続いて、所定領域に不純物
イオンを注入して絶縁領域257を形成する(図8(b
−1)、(b−2))。この結果、表面の、後に第1の
基体と接着する領域の表面近傍にのみ導電性を有し、金
属突起228に対応する部分は絶縁性となる基板が形成
できる。The second base will be described with reference to FIG. The process of FIG. 8A is the same as that of FIG. 3A of the first embodiment, and the description is omitted. Subsequently, impurity ions are implanted into predetermined regions to form insulating regions 257 (FIG. 8B
-1), (b-2)). As a result, it is possible to form a substrate having conductivity only in the vicinity of the surface of a region to be bonded to the first base later, and a portion corresponding to the metal projection 228 becomes insulative.
【0081】次に、所定領域に、Ti/Pt/Auから
なる一部が途切れたリング状の金属層259、260を
形成する。この金属層259、260は後に形成する金
属突起261、262の密着性を良くするために形成し
ているのものである。また、金属層259は半導体層に
電流を注入するためのn側の電極としても機能してい
る。図8には示していないが、金属膜259、260は
パッドを備えた配線(第2の基体上に形成されている)
に接続されている。Next, ring-shaped metal layers 259 and 260 made of Ti / Pt / Au are formed in predetermined regions. The metal layers 259 and 260 are formed to improve the adhesion of metal projections 261 and 262 to be formed later. The metal layer 259 also functions as an n-side electrode for injecting a current into the semiconductor layer. Although not shown in FIG. 8, the metal films 259 and 260 are provided with pads (formed on the second base).
It is connected to the.
【0082】続いて、電界めっき法等の方法を用いて、
第1の基体上の金属突起227、228と対応する位置
に、櫛形の凹凸を有するAuからなる金属突起261、
262を形成する。金属突起261、262は、第1の
基体の半導体突起21と同等の高さになるようにしてお
く。Subsequently, using a method such as an electrolytic plating method,
At a position corresponding to the metal protrusions 227 and 228 on the first base, a metal protrusion 261 made of Au having comb-shaped unevenness is provided.
262 are formed. The metal protrusions 261 and 262 are set to have the same height as the semiconductor protrusion 21 of the first base.
【0083】貼り付けおよび第1の基体の裏面側の工程
については、第1の実施例と同様であり説明は省略す
る。ただし、p側の電極226は既に形成してあるので
必要ない。本実施例においては、第1の実施例と異な
り、接合に用いた金属突起を2つの領域に分離し、一方
をp電極(金属層226、金属突起228、金属層26
0、金属突起262)、他方をn電極259として用い
ている。そのため、予め、第2の基体上にp、n双方の
配線パターンを形成しておくことができ、配線が容易に
なり生産性が向上する。さらに、図6には示していない
が、適当な絶縁層を挟んで立体的な配線パターンを形成
しておけば、例えば、マトリクス配線のような特殊な配
線にも容易に適応でき、汎用性が増す。The steps of sticking and the back side of the first base are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. However, the p-side electrode 226 is not necessary because it has already been formed. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the metal protrusion used for bonding is separated into two regions, and one of the regions is connected to a p-electrode (metal layer 226, metal protrusion 228, metal layer 26).
0, metal projection 262) and the other is used as n-electrode 259. Therefore, both the p and n wiring patterns can be formed on the second base in advance, and the wiring is facilitated and the productivity is improved. Furthermore, although not shown in FIG. 6, if a three-dimensional wiring pattern is formed with an appropriate insulating layer interposed therebetween, for example, special wiring such as matrix wiring can be easily applied, and versatility can be improved. Increase.
【0084】その他の効果等は第1の実施例と同様であ
る。第2の実施例に示したように、さらに、ポリイミド
等の絶縁物で各素子の間を埋め込んでおいても勿論よ
い。Other effects and the like are the same as in the first embodiment. As shown in the second embodiment, it is a matter of course that the space between the elements can be buried with an insulator such as polyimide.
【0085】第4の実施例 上記の第1、第2、第3の実施例においては、InP基
板を用いた例について示したが、GaAs基板を用いる
ことも可能である。第4の実施例はこの様な例に関わ
り、図9を用いて、本発明を面発光半導体レーザに応用
した第4の実施例を説明する。図9は本実施例による面
発光半導体レーザの断面図である。 Fourth Embodiment In the first, second, and third embodiments described above, an example using an InP substrate has been described, but a GaAs substrate may be used. The fourth embodiment relates to such an example, and a fourth embodiment in which the present invention is applied to a surface emitting semiconductor laser will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a sectional view of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment.
【0086】まず、第1の基体について以下に説明す
る。p−GaAs基板(図9中においては後に除去され
るため記されていない)上に、p−AIAs/p−Al
0.1Ga0.9As 25周期からなる半導体多層反射膜3
01、p−Al0.6Ga0.4Asスペーサ層303、In
0.3Ga0.7As/GaAsからなる量子井戸構造の活性
層305(バンドギャップ波長0.85μm)、n−A
l0.6Ga0.4Asスペーサ層307、n−Al0.1Ga
0.9As/n−AlAsからなる半導体多層反射膜30
9を順次成長する。成長手段は、上記と同じく、例えば
MOCVD、MBE、CBE等の方法で行う。活性層3
05とスペーサ層303、307を合わせた屈折率を考
慮した光学的な厚さが1波長になるように、各層の膜厚
が設定されている。First, the first base will be described below. On a p-GaAs substrate (not shown in FIG. 9 because it will be removed later), p-AlAs / p-Al
Semiconductor multilayer reflective film 3 consisting of 25 periods of 0.1 Ga 0.9 As
01, p-Al 0.6 Ga 0.4 As spacer layer 303, In
Active layer 305 having a quantum well structure of 0.3 Ga 0.7 As / GaAs (bandgap wavelength 0.85 μm), n-A
l 0.6 Ga 0.4 As spacer layer 307, n-Al 0.1 Ga
Semiconductor multilayer reflective film 30 made of 0.9 As / n-AlAs
9 is grown sequentially. The growth is performed by a method such as MOCVD, MBE, CBE, or the like, as described above. Active layer 3
The film thickness of each layer is set so that the optical thickness of one layer taking into account the refractive index of the spacer 05 and the spacer layers 303 and 307 is one wavelength.
【0087】さらに、発光領域の周りをRIBE法など
で半導体多層膜301が露出するまでドーナツ状にエッ
チングして、活性層305を含んだ円柱状の半導体突起
321を形成する。発光領域は例えば直径20μmの円
形とする。さらに、厚さ0.2μmのSiNxなどの絶
縁膜323で、半導体突起321の最表面を除いて、埋
め込む。Further, the periphery of the light emitting region is etched in a donut shape by the RIBE method or the like until the semiconductor multilayer film 301 is exposed, thereby forming a columnar semiconductor protrusion 321 including the active layer 305. The light emitting region is, for example, a circle having a diameter of 20 μm. Further, the semiconductor projection 321 is buried with an insulating film 323 such as SiN x having a thickness of 0.2 μm except for the outermost surface.
【0088】次に、半導体突起321を取り囲むよう
に、リング状のTt/Pt/Auからなる金属層325
を形成する。この金属層325は、後に形成する金属突
起327の密着性を良くするために形成しているのもの
であり、厚さは0.1μm程度でよい。Next, a ring-shaped metal layer 325 made of Tt / Pt / Au is formed so as to surround the semiconductor protrusion 321.
To form The metal layer 325 is formed to improve the adhesion of the metal projection 327 to be formed later, and may have a thickness of about 0.1 μm.
【0089】続いて、電界めっき法等の方法を用いて半
導体突起321を取り囲むように、櫛形の凹凸を有する
Auからなる金属突起327を形成する。この金属突起
327は半導体突起321と同等の高さになるようにし
ておく。以上で、第1の基体の貼り付け面側の加工を終
了する。Subsequently, a metal projection 327 made of Au having comb-shaped unevenness is formed so as to surround the semiconductor projection 321 by using a method such as an electrolytic plating method. The metal projection 327 is set to have the same height as the semiconductor projection 321. This completes the processing of the first base body on the side to which the first base is attached.
【0090】次に第2の基体について説明する。絶縁性
Si基板351の最表面の所定部分に、イオン注入によ
りn極性の導電領域353を形成し、後に第1の基体と
接着する領域の表面近傍にのみ導電性を有する基板を形
成する。Next, the second base will be described. An n-polarity conductive region 353 is formed by ion implantation at a predetermined portion on the outermost surface of the insulating Si substrate 351, and a substrate having conductivity only near the surface of a region to be bonded to the first base is formed.
【0091】次に、所定領域にTi/Pt/Auからな
るリング状の金属層359を形成する。この金属層35
9は、後に形成する金属突起361の密着性を良くする
とともに、半導体層に電流を注入するためのn側の電極
としても機能している。図9には示していないが、金属
層359はパッドを備えた配線(絶縁性Si基板351
上に形成されている)に接続されている。Next, a ring-shaped metal layer 359 made of Ti / Pt / Au is formed in a predetermined region. This metal layer 35
Reference numeral 9 improves the adhesion of a metal projection 361 to be formed later, and also functions as an n-side electrode for injecting current into the semiconductor layer. Although not shown in FIG. 9, the metal layer 359 is a wiring provided with pads (insulating Si substrate 351).
(Formed above).
【0092】続いて、電界めっき法等の方法を用いて、
第1の基体上の金属突起327と対応する位置に、櫛形
の凹凸を有するAuからなる金属突起361を形成す
る。金属突起361は、第1の基体の半導体突起321
と同等の高さになるようにしておく。Subsequently, using a method such as an electroplating method,
At a position corresponding to the metal protrusion 327 on the first base, a metal protrusion 361 made of Au having comb-shaped unevenness is formed. The metal protrusion 361 is the semiconductor protrusion 321 of the first base.
It should be the same height as.
【0093】貼り付け工程については第1の実施例と同
様であり、説明は省略する。貼り付け後、GaAs基板
をアンモニア系のエッチャントでエッチングし、半導体
多層反射膜301の第1層のAIAsを塩酸系エッチャ
ントでエッチングして、発光領域以外の一部分にTi/
Pt/Auからなるn電極371を成膜する。The attaching step is the same as in the first embodiment, and the description is omitted. After the attachment, the GaAs substrate is etched with an ammonia-based etchant, and the AIAs of the first layer of the semiconductor multilayer reflective film 301 is etched with a hydrochloric acid-based etchant.
An n-electrode 371 made of Pt / Au is formed.
【0094】本実施例における面発光半導体レーザにお
いて、発振波長に対してGaAs基板は不透明であるの
で除去する必要があるが、ホール状エッチングすること
なく、第2の基体を支持基板としてGaAs基板(図9
中表示なし)を全面に亙って除去できるので、工程が簡
単で歩留まりが向上する。In the surface emitting semiconductor laser of this embodiment, the GaAs substrate is opaque to the oscillation wavelength and needs to be removed. However, without performing hole etching, the GaAs substrate (the second substrate is used as a supporting substrate). FIG.
Can be removed over the entire surface, so that the process is simple and the yield is improved.
【0095】また、熱伝導性の良いSi基板351に貼
り付けを行なっているので、活性層305から発生した
熱も効果的に第2の基体側に放熱させることができた。Further, since the bonding is performed on the Si substrate 351 having good thermal conductivity, the heat generated from the active layer 305 can be effectively radiated to the second base.
【0096】第1の実施例と同様、接合に用いた金属突
起も電極として用いることで、第2の基体側に設けた配
線から活性層305に電流を注入することが可能とな
り、複数素子をアレイ化したときに、第2の基体の裏面
側に共通電極を設けることなく各素子のp、n配線を独
立に設けることができた。さらに、第2の基体の最上面
の一部にのみ導電領域353を設け、その他の領域を絶
縁性とすることで、各素子間の電気的クロストークを抑
えることができた。この様な方法を用いて、10×10
の面発光半導体レーザアレイを作製したところ、しきい
値や波長、パワなどの特性のばらつきは殆どなかった。
また、或る素子において、近接する素子を複数駆動して
も、素子特性の変動はなかった。As in the first embodiment, by using the metal projection used for bonding as an electrode, a current can be injected from the wiring provided on the second substrate side to the active layer 305, and a plurality of elements can be used. When arrayed, p and n wirings of each element could be provided independently without providing a common electrode on the back side of the second base. Furthermore, by providing the conductive region 353 only on a part of the uppermost surface of the second base and making the other region insulating, it was possible to suppress electrical crosstalk between the elements. Using such a method, 10 × 10
When the surface emitting semiconductor laser array was manufactured, there was almost no variation in characteristics such as threshold value, wavelength, and power.
Further, in a certain element, even when a plurality of adjacent elements were driven, there was no change in element characteristics.
【0097】本実施例において、活性層305として、
バルク構造のものを用いてもよく、p型ではなくn−G
aAs基板を用いてレーザの作製を行ってもよい。In this embodiment, as the active layer 305,
Bulk structures may be used, and n-G
The laser may be manufactured using an aAs substrate.
【0098】さらに、第2の基体の主体である基板35
1としてはSiに限ったものではなく、例えばAlNな
どを用いてもよい。熱伝導性が良いことが望ましいこと
は言うまでもない。また、SOI(semiconductor on i
nsulator)基板などを用いてもよい。この場合、絶縁層
が存在しているので、より効果的に各素子間の電気的ク
ロストークを抑えることができる。Further, the substrate 35 which is the main body of the second base is
1 is not limited to Si, and for example, AlN or the like may be used. Needless to say, good thermal conductivity is desirable. Also, SOI (semiconductor on i
(nsulator) substrate or the like may be used. In this case, since the insulating layer is present, electrical crosstalk between the elements can be more effectively suppressed.
【0099】GaAs基板を用いた本実施例において
も、第2の実施例のように絶縁物で素子間を埋め込んだ
り、第3の実施例のようにp、n双方の電極を第2の基
体側から取り出す構成にしても勿論よい。Also in this embodiment using a GaAs substrate, the elements are buried with an insulator as in the second embodiment, or both the p and n electrodes are connected to the second substrate as in the third embodiment. Of course, it may be configured to be taken out from the side.
【0100】以上の第1乃至第4の実施例では、面発光
半導体レーザについて示してきたが、端面発光型レーザ
やLED、受光素子などの半導体光デバイスにおいても
同様の構造が適用できる。この場合、図1の例で説明す
れば、図1を共振器方向に垂直な断面と考え、多層反射
膜53、73を省略し、電極59、71はリング状では
なく共振器方向にストライプ状に伸びている構造とすれ
ばよい。また、各層は共振器方向に伸びている様にす
る。例えば、共振器方向の両端面を劈開面とすればファ
ブリ−ペロ型となり、共振器方向に分布反射器を形成す
れば分布帰還型となる。In the above-described first to fourth embodiments, the surface emitting semiconductor laser has been described. However, the same structure can be applied to a semiconductor optical device such as an edge emitting laser, an LED, and a light receiving element. In this case, referring to the example of FIG. 1, considering FIG. 1 as a cross section perpendicular to the resonator direction, the multilayer reflective films 53 and 73 are omitted, and the electrodes 59 and 71 are not ring-shaped but stripe-shaped in the resonator direction. The structure may be extended. Each layer extends in the resonator direction. For example, a Fabry-Perot type is formed when both end faces in the resonator direction are cleaved surfaces, and a distributed feedback type is formed when a distributed reflector is formed in the resonator direction.
【0101】LEDの場合は、多層反射膜は一方の多層
反射膜のみでよく、これにより多層反射膜の垂直方向の
膜厚で規定される特定の波長について指向性の良いLE
Dが実現できる。多層反射膜を持つ受光素子は波長につ
いて非常に選択性の強い受光素子となる。In the case of an LED, only one of the multilayer reflective films may be used as the multilayer reflective film, and thus, an LE having good directivity at a specific wavelength defined by the film thickness in the vertical direction of the multilayer reflective film is obtained.
D can be realized. A light receiving element having a multilayer reflective film is a light receiving element having extremely high selectivity with respect to wavelength.
【0102】第5の実施例 図10、図11、図12、図13を用いて本発明を屈折
率変調層を有する3電極の面発光半導体レーザに応用し
た第5の実施例を説明する。図10は本実施例による面
発光半導体レーザの断面図、図11、図12、図13は
作製工程を説明する図であり、図11、図12において
は断面図と共に上面図も合わせて記載してある。 Fifth Embodiment A fifth embodiment in which the present invention is applied to a three-electrode surface-emitting semiconductor laser having a refractive index modulation layer will be described with reference to FIGS. 10, 11, 12, and 13. FIG. 10 is a cross-sectional view of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment, and FIGS. 11, 12, and 13 are diagrams for explaining a manufacturing process. In FIGS. It is.
【0103】まず、図11を用いて第1の基体について
説明する。n−InP基板511上に、厚さ0.2μm
のn−InGaAsエッチストップ層513、厚さ0.
4μmのn−InPスペーサ層514、厚さ0.3μm
のInGaAsP/InP多重量子井戸構造(バンドギ
ャップ波長1.15μmの屈折率変調層515、厚さ
0.8μmのp−InPスペーサ層516、厚さ0.7
μmのInGaAsP(バンドギャップ波長1.3μ
m)のバルク活性層517、厚さ1.0μmのn−In
Pスペーサ層519を順次成長する(図11(a))。
成長手段は、上記の同じく例えばMOCVD、MBE、
CBE等の方法で行なう。First, the first base will be described with reference to FIG. 0.2 μm thick on n-InP substrate 511
N-InGaAs etch stop layer 513 with a thickness of 0.
4 μm n-InP spacer layer 514, 0.3 μm thickness
InGaAsP / InP multiple quantum well structure (refractive index modulation layer 515 having a band gap wavelength of 1.15 μm, p-InP spacer layer 516 having a thickness of 0.8 μm, thickness of 0.7
μm InGaAsP (bandgap wavelength 1.3 μm)
m) bulk active layer 517, 1.0 μm thick n-In
A P spacer layer 519 is sequentially grown (FIG. 11A).
The growth means may be, for example, MOCVD, MBE,
This is performed by a method such as CBE.
【0104】さらに、発光領域のまわりをRIBE法な
どでスペーサ層516が露出するまでドーナツ状にエッ
チングして活性層517を含んだ円柱状の半導体突起5
21を形成する(図11(b−1)、(b−2))。発
光領域は例えば直径20μmの円形とする。さらに、厚
さ0.2μmのSiNxなどの絶縁膜523で半導体突
起521の最表面およびスペーサ層516の一部を除い
て埋め込む(図11(c−1)、(c−2))。図11
には示していないが、絶縁膜523で埋め込む前に電流
を効果的に閉じ込めるため活性層517を径15μm程
度まで硫酸系エッチャントで選択ウエットエッチングし
てもよい。Further, the periphery of the light emitting region is etched in a donut shape by RIBE or the like until the spacer layer 516 is exposed, and the columnar semiconductor protrusion 5 including the active layer 517 is etched.
21 (FIGS. 11 (b-1) and 11 (b-2)). The light emitting region is, for example, a circle having a diameter of 20 μm. Further, an insulating film 523 such as SiN x having a thickness of 0.2 μm is buried except for the outermost surface of the semiconductor protrusion 521 and a part of the spacer layer 516 (FIGS. 11C-1 and 11C-2). FIG.
Although not shown in the figure, the active layer 517 may be selectively wet-etched with a sulfuric acid-based etchant to a diameter of about 15 μm in order to effectively confine the current before embedding with the insulating film 523.
【0105】次に、半導体突起521を取り囲むよう
に、一部が途切れたリング状のTi/Pt/Auからな
る金属層525、526を形成する(図11(d−
1)、(d−2))。この金属層525は後に形成する
金属突起527の密着性を良くするために形成している
ものであり、厚さは0.1μm程度でよい。また、金属
層526は半導体層に電流を注入するためのp側の電極
としても機能している。Next, metal layers 525 and 526 made of Ti / Pt / Au are formed so as to partially surround the semiconductor protrusion 521 (FIG. 11 (d-)).
1), (d-2)). The metal layer 525 is formed to improve the adhesion of the metal projection 527 formed later, and may have a thickness of about 0.1 μm. Further, the metal layer 526 also functions as a p-side electrode for injecting current into the semiconductor layer.
【0106】続いて、電界めっき法等の方法を用いて半
導体突起521を取り囲むように、櫛形の凹凸を有する
Auからなる金属突起527、528を同時に形成する
(図11(e−1)、(e−2))。この金属突起52
7、528は半導体突起521と同等の高さになるよう
にしておく。絶縁膜523の有無で若干高さが異なるこ
とになるが、半導体突起521が2μm程度であるのに
対し、絶縁膜523は薄いので接合において問題はな
い。図11中では便宜上金属突起と半導体突起の高さを
揃えて示している。以上で、第1の基体の貼り付け面側
の加工を終了する。Subsequently, metal projections 527 and 528 made of Au having comb-shaped unevenness are simultaneously formed so as to surround the semiconductor projection 521 by using a method such as an electroplating method (FIG. 11E-1). e-2)). This metal projection 52
7 and 528 are set to have the same height as the semiconductor protrusion 521. Although the height slightly differs depending on the presence or absence of the insulating film 523, there is no problem in bonding since the semiconductor protrusion 521 is about 2 μm and the insulating film 523 is thin. In FIG. 11, the height of the metal projection and the height of the semiconductor projection are shown for convenience. This completes the processing of the first base body on the side to which the first base is attached.
【0107】図12を用いて、第2の基体について説明
する。絶縁性GaAs基板551にi−GaAs/i−
AlAs 20周期からなる多層反射膜553およびn
−GaAs/n−AIGaAs 5周期からなる多層反
射膜555をエピタキシャル成長する(図12
(a))。さらに、所定領域に不純物イオンを注入して
絶縁領域557を形成する(図12(b−1)、(b−
2))。この結果、表面の、後に第1の基体と接着する
領域の表面近傍にのみ導電性を有し、金属突起528に
対応する部分は絶縁性となる基板が形成できる。Referring to FIG. 12, the second base will be described. The insulating GaAs substrate 551 has i-GaAs / i-
Multilayer reflective film 553 composed of 20 cycles of AlAs and n
-GaAs / n-AIGaAs A multilayer reflective film 555 having five periods is epitaxially grown (FIG. 12).
(A)). Further, an insulating region 557 is formed by implanting impurity ions into a predetermined region (FIGS. 12B-1 and 12B-2).
2)). As a result, a substrate can be formed that has conductivity only in the vicinity of the surface of the surface, which is to be bonded to the first base later, and that has a portion corresponding to the metal projection 528.
【0108】次に、所定領域にTi/Pt/Auからな
る一部が途切れたリング状の金属層559、560を形
成する(図12(c−1)、(c−2))。この金属層
559、560は後に形成する金属突起561、562
の密着性を良くするために形成しているのものである。
また、金属層559は半導体層に電流を注入するための
n側の電極としても機能している。図12には示してい
ないが、金属膜559、560はパッドを備えた配線に
接続されている。Next, ring-shaped metal layers 559 and 560 of Ti / Pt / Au are formed in predetermined regions (FIG. 12 (c-1), (c-2)). The metal layers 559 and 560 are formed on metal projections 561 and 562 to be formed later.
Are formed in order to improve the adhesion.
Further, the metal layer 559 also functions as an n-side electrode for injecting current into the semiconductor layer. Although not shown in FIG. 12, the metal films 559 and 560 are connected to wiring having pads.
【0109】続いて、電界めっき法等の方法を用いて、
第1の基体上の金属突起527、528と対応する位置
に櫛形の凹凸を有するAuからなる金属突起561、5
62を形成する(図12(d−1)、(d−2))。金
属突起561、562は、第1の基体の半導体突起52
1と同等の高さになるようにしておく。Subsequently, using a method such as an electrolytic plating method,
Metal protrusions 561 and 5 made of Au having comb-shaped irregularities at positions corresponding to metal protrusions 527 and 528 on the first base.
62 are formed (FIGS. 12 (d-1) and (d-2)). The metal protrusions 561 and 562 are formed on the semiconductor protrusion 52 of the first base.
It should be the same height as 1.
【0110】図13を用いて、貼り付けおよび第1の基
体の裏面側の工程について説明する。第1の基体は上記
の工程で作製したものを上下反転させてある。第1の基
体については、その後の基板除去を簡単にするために1
00μm程度まで予め基板511を研磨しておいてもよ
い。With reference to FIG. 13, the steps of sticking and the back side of the first base will be described. As the first base, the one manufactured in the above process is turned upside down. For the first substrate, 1 is used to simplify subsequent substrate removal.
The substrate 511 may be polished in advance to about 00 μm.
【0111】まず、第1、第2の基体上に形成した金属
突起527、561および金属突起528、562の凹
凸が噛み合うように位置合わせを行ない(図13(a)
左)、上下両側から荷重を印加して半導体突起521の
最表面と第2の基体の最表面を密着させた後、水素雰囲
気中で300℃程度まで加熱してこの部分での固相接合
を行なう(図13(a)右)。この時、金属突起52
7、561、528、562は加圧の際に塑性変形を生
じ、変形により現れた金属同士が接着するため、より強
固な接着を得ることができる。First, the metal projections 527 and 561 and the metal projections 528 and 562 formed on the first and second substrates are aligned with each other so as to engage with each other (FIG. 13A).
Left), a load is applied from both the upper and lower sides to bring the outermost surface of the semiconductor protrusion 521 into close contact with the outermost surface of the second base, and then heated to about 300 ° C. in a hydrogen atmosphere to perform solid-state bonding at this portion. (FIG. 13A, right). At this time, the metal protrusion 52
7, 561, 528, and 562 undergo plastic deformation at the time of pressurization, and the metals appearing due to the deformation are bonded to each other, so that stronger bonding can be obtained.
【0112】次に、塩酸系エッチャントを用いて、エッ
チストップ層513が露出するまで基板511を除去し
(図13(b))、デバイスとして機能しない半導体層
をRIEなどの方法で除去する(図13(c))。この
とき、全面に亙ってエッチングすることができるので、
ホール状エッチングする場合に比べ工程が簡単で歩留ま
りが向上する。Next, the substrate 511 is removed using a hydrochloric acid-based etchant until the etch stop layer 513 is exposed (FIG. 13B), and the semiconductor layer that does not function as a device is removed by a method such as RIE (FIG. 13B). 13 (c)). At this time, since etching can be performed over the entire surface,
The process is simpler and the yield is improved as compared with the case of performing hole-shaped etching.
【0113】さらに、Ti/Pt/Auからなるn側の
電極571を形成した後、硫酸系エッチャントを用いて
発光領域に合わせてエッチストップ層513を除去し
て、Al2O3/Si 8周期からなる多層反射膜573
を成膜する(図13(d))。Further, after forming an n-side electrode 571 made of Ti / Pt / Au, the etch stop layer 513 is removed in accordance with the light emitting region using a sulfuric acid-based etchant, and an Al 2 O 3 / Si 8 cycle is formed. Reflective film 573 made of
Is formed (FIG. 13D).
【0114】本実施例の動作方法について説明する。p
電極である金属層560を接地しておき、第2の基体上
の金属層559、560を用いて活性層517への電流
注入を行なう。それとは独立に、p電極である金属層5
60とn電極571の間に逆電圧を印加して屈折率変調
層515に電界を印加することにより、量子閉じ込めシ
ュタルク効果(QCSE効果)によってこの層515の
屈折率を制御する。その結果、実効的な共振器長を変化
させることができ、発振波長を制御することができた。The operation method of this embodiment will be described. p
The metal layer 560 serving as an electrode is grounded, and current is injected into the active layer 517 using the metal layers 559 and 560 on the second base. Independently, the metal layer 5 which is a p-electrode
By applying a reverse voltage between the electrode 60 and the n-electrode 571 to apply an electric field to the refractive index modulation layer 515, the refractive index of this layer 515 is controlled by the quantum confined Stark effect (QCSE effect). As a result, the effective resonator length could be changed, and the oscillation wavelength could be controlled.
【0115】活性層517の利得のピーク波長と共振器
波長を一致させることで最も低しきい値で発振させるこ
とができ、本実施例においては、屈折率変調層515に
−2.5Vの電圧を印加した場合がしきい値が最低であ
った。Oscillation can be performed at the lowest threshold value by matching the peak wavelength of the gain of the active layer 517 with the resonator wavelength. In this embodiment, the voltage of −2.5 V is applied to the refractive index modulation layer 515. Was applied, the threshold was the lowest.
【0116】また、さらに逆電圧を印加した場合、屈折
率変調層515の損失が増加し、発振が停止した。こう
して、屈折率変調層515への印加電圧を−2.5Vと
−6Vの間で変調することで、電極526(560)、
559を介して電流注入状態にしたままの活性層517
へのキャリアの出入りを伴うことなく発振状態と停止状
態を切り替えることができ、GHzオーダーの高速強度
変調が可能となった。変調時においても、発振状態とす
る屈折率変調層515への逆電圧の値を制御することで
(必要なら、活性層517への電流注入状態も制御して
もよい)、発振波長を変化させることができる。第1乃
至第4の実施例では、活性層への電流注入をオン・オフ
して変調する必要がある。When a reverse voltage was further applied, the loss of the refractive index modulation layer 515 increased, and the oscillation stopped. Thus, by modulating the voltage applied to the refractive index modulation layer 515 between −2.5 V and −6 V, the electrodes 526 (560),
The active layer 517 is kept in a current injection state through the layer 559
It is possible to switch between the oscillation state and the stop state without involving carrier ingress and egress, and high-speed intensity modulation on the order of GHz has become possible. Even during the modulation, the oscillation wavelength is changed by controlling the value of the reverse voltage to the refractive index modulation layer 515 to be in the oscillation state (the current injection state to the active layer 517 may be controlled if necessary). be able to. In the first to fourth embodiments, it is necessary to perform modulation by turning on / off the current injection into the active layer.
【0117】従来の異種半導体同士の直接接合では熱膨
張係数の違いによるストレスなどにより大面積で強固な
接合を得ることに困難であったが、本実施例では、半導
体同士が接合する面積は小さいのでストレスは小さく、
また、金属接合も付加することによって、より強固な接
着を得ることができ、大面積化も可能となった。さら
に、接着状態が良好であることから、その後の裏面の基
板除去においても全面にわたってエッチングすることが
でき、ホール状エッチングする場合に比べ工程が簡単
で、歩留まりが向上した。さらに多層膜成膜等のプロセ
スも容易に行なうことができた。In the conventional direct bonding between different types of semiconductors, it was difficult to obtain a large-area and strong bonding due to stress due to a difference in thermal expansion coefficient, but in this embodiment, the area where the semiconductors are bonded is small. So stress is small,
Further, by adding metal bonding, stronger adhesion can be obtained, and the area can be increased. Furthermore, since the bonding state is good, the entire surface can be etched even when the substrate on the rear surface is removed, and the process is simpler than in the case of hole-shaped etching, and the yield is improved. Further, processes such as multilayer film formation could be easily performed.
【0118】また、半導体同士は固相接合によって接合
しているので、活性層517から発生した熱も効果的に
第2の基体側に放熱させることができた。Further, since the semiconductors are joined by solid-phase joining, the heat generated from the active layer 517 can be effectively radiated to the second base.
【0119】また、接合に用いた金属突起528、56
2も電極として用いることで、第2の基体側に設けた
p、n配線から活性層517に電流を注入することが可
能となり、アレイ化したときに第2の基体の裏面側に共
通電極を設ける必要がなくなり、各素子の3端子を独立
に制御できるようになった。さらに、第2の基体の最上
面の一部にのみ導電領域を設け、その他の領域を絶縁性
とすることで、各素子間の電気的クロストークを抑える
ことができた。加えて、アレイ化した各素子の3端子の
中央電極526を接地させることができるので、各素子
を安定に動作させることができた。The metal projections 528 and 56 used for bonding
By also using 2 as an electrode, it becomes possible to inject current into the active layer 517 from the p and n wirings provided on the second base, and to form a common electrode on the back side of the second base when arrayed. There is no need to provide them, and the three terminals of each element can be controlled independently. Further, by providing a conductive region only on a part of the uppermost surface of the second base and making the other region insulating, electric crosstalk between the elements could be suppressed. In addition, since the center electrode 526 of the three terminals of each element in the array can be grounded, each element could be operated stably.
【0120】また、予め、第2の基体上に活性層517
への電流注入のためのp、n双方の配線パターンを形成
しておくことができ、配線が容易になり生産性が向上す
る。さらに、図5には示していないが、適当な絶縁層を
挟んで立体的な配線パターンを形成しておけば、例え
ば、マトリクス配線のような特殊な配線にも容易に適応
でき、汎用性が増す。Further, the active layer 517 is previously formed on the second substrate.
In this case, both p and n wiring patterns for injecting current into the semiconductor device can be formed, so that wiring is facilitated and productivity is improved. Further, although not shown in FIG. 5, if a three-dimensional wiring pattern is formed with an appropriate insulating layer interposed therebetween, for example, special wiring such as matrix wiring can be easily applied, and versatility can be improved. Increase.
【0121】本実施例において、10×10の面発光半
導体レーザアレイを作製したところ、各素子の特性のば
らつきは殆どなかった。また、或る素子において、近接
する素子を複数駆動しても、素子特性の変動はなかっ
た。In this example, when a 10 × 10 surface emitting semiconductor laser array was manufactured, there was almost no variation in the characteristics of each element. Further, in a certain element, even when a plurality of adjacent elements were driven, there was no change in element characteristics.
【0122】本実施例において、屈折率変調層517に
逆電圧を印加(電界を印加)することによって屈折率を
制御したが、電流注入によって行なってもよい。また、
屈折率変調層517を、多重量子井戸構造でなくInG
aAsP単層のバルク構造としてもよい。In the present embodiment, the refractive index is controlled by applying a reverse voltage (applying an electric field) to the refractive index modulation layer 517, but it may be performed by current injection. Also,
The refractive index modulation layer 517 is made of InG instead of a multiple quantum well structure.
It may be a bulk structure of an aAsP single layer.
【0123】本実施例において、導電体の金属突起の密
着を良くするために用いた金属層は上記した材料に限定
されるものではなく、半導体の極性にもよるがCr/A
uやAuGe/Auなどを用いてもよい。さらに、金属
突起に用いる材料としては、Auに限ったものではな
く、例えばAl、In、Sn、Zn、Pbやその化合物
であってもよい。さらに、第1の基体、第2の基体とも
に櫛形の凹凸を有する金属突起を形成したが、充分な電
気的、光学的結合を達成できる接合強度が得られる形で
あれば、どのようなものでもよく、例えば一方が櫛形凹
凸で他方は平板状にしてもよく、また、半径方向に沿っ
て伸びた凹凸を設けてもよい。In the present embodiment, the metal layer used for improving the adhesion of the metal projection of the conductor is not limited to the above-mentioned material, but depends on the polarity of the semiconductor, but may be Cr / A.
u or AuGe / Au may be used. Further, the material used for the metal projection is not limited to Au, but may be, for example, Al, In, Sn, Zn, Pb, or a compound thereof. Further, the first base and the second base are each formed with metal projections having comb-shaped irregularities, but any shape may be used as long as the bonding strength can achieve sufficient electrical and optical coupling. For example, one may be comb-shaped unevenness and the other may have a flat plate shape, or unevenness extending in the radial direction may be provided.
【0124】また、接合を水素雰囲気中で行なったが、
これに限ったものではなく、アルゴンガスや窒素ガス、
またはその混合ガスを用いてもよい。また、第1の基体
の裏面加工の順番として、図13の(c)と(b)を入
れ替えたりしてもよい。Although the bonding was performed in a hydrogen atmosphere,
Not limited to this, argon gas, nitrogen gas,
Alternatively, a mixed gas thereof may be used. Further, as the order of processing the back surface of the first base, (c) and (b) of FIG. 13 may be exchanged.
【0125】さらに、活性層517として、バルクでは
なくMQW構造のものを用いてもよく、n型ではなくp
−InP基板を用いてレーザの作製を行なってもよい。
加えて、多層反射膜573は、Al2O3/Siに限った
ものではなく、例えば、SiO2/Si、MgO/Si
などであってもよい。Further, the active layer 517 may be of an MQW structure instead of a bulk, and may be of p-type instead of n-type.
The laser may be manufactured using an -InP substrate.
In addition, the multilayer reflective film 573 is not limited to Al 2 O 3 / Si, but may be, for example, SiO 2 / Si, MgO / Si
And so on.
【0126】第6の実施例 図14を用いて、本発明を屈折率変調層を持つ面発光半
導体レーザに応用した第6の実施例を説明する。図14
は本実施例による面発光半導体レーザの断面図である。
構造は殆ど第5の実施例と同様であり、重複する部分の
詳しい説明は省略する。図14において、図10と同一
の部分には同じ番号を付けてある。 Sixth Embodiment A sixth embodiment in which the present invention is applied to a surface emitting semiconductor laser having a refractive index modulation layer will be described with reference to FIG. FIG.
1 is a sectional view of a surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment.
The structure is almost the same as that of the fifth embodiment, and a detailed description of overlapping parts will be omitted. 14, the same parts as those in FIG. 10 are given the same numbers.
【0127】本実施例では、第1の基体における各素子
の間をポリイミドなどの絶縁物601で埋め込み、電極
671を絶縁物601にかかるように形成し、さらに、
Al2O3/Siからなる誘電体多層反射膜673を電極
671にかかるような形で成膜していることが特徴であ
る。In this embodiment, the space between the elements on the first base is buried with an insulator 601 such as polyimide, and the electrode 671 is formed so as to cover the insulator 601.
It is characterized in that a dielectric multilayer reflective film 673 made of Al 2 O 3 / Si is formed so as to cover the electrode 671.
【0128】本実施例でも、第2実施例と同様な次のよ
うな利点がある。 (1)配線が容易で、生産性も向上する。 (2)誘電体多層反射膜の面積を大きくできて、生産性
向上、低しきい値化が可能である。 (3)より確実に素子間の分離ができるので、電気的な
クロストークを低減できる。 (4)絶縁物601を補強材として機能させることがで
きるので構造的により強固なものにできる。This embodiment also has the following advantages similar to the second embodiment. (1) Wiring is easy and productivity is improved. (2) The area of the dielectric multilayer reflective film can be increased, thereby improving the productivity and lowering the threshold value. (3) Since separation between elements can be performed more reliably, electrical crosstalk can be reduced. (4) Since the insulator 601 can function as a reinforcing material, the structure can be made stronger.
【0129】その他の効果等は第5の実施例と同様であ
る。本実施例においても、多層反射膜673は、Al2
O3/Siに限ったものではなく、例えば、SiO2/S
i、MgO/Siであってもよい。The other effects are the same as in the fifth embodiment. Also in this embodiment, the multilayer reflective film 673 is made of Al 2
Not limited to O 3 / Si, for example, SiO 2 / S
i, MgO / Si.
【0130】第7の実施例 上記の第5、第6の実施例においては、InP基板を用
いた屈折率変調層を持つ面発光半導体レーザの例につい
て示したが、GaAs基板を用いることも可能である。
本実施例はこの様な例に関し、図15を用いて第7の実
施例を説明する。図15は本実施例による面発光半導体
レーザの断面図である。 Seventh Embodiment In the above fifth and sixth embodiments, an example of a surface emitting semiconductor laser having a refractive index modulation layer using an InP substrate has been described. However, a GaAs substrate can also be used. It is.
This embodiment relates to such an example, and a seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a sectional view of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment.
【0131】まず、第1の基体について以下に説明す
る。n−GaAs基板(図中においては後に除去される
ため記されていない)上に、n−AlAs/n−Al
0.1Ga0.9As 25周期からなる半導体多層反射膜7
01、n−Al0.6Ga0.4Asスペーサ層702、Al
0.1Ga0.9As/Al0.6Ga0.4Asからなる量子井戸
構造の屈折率変調層703、p−Al0.6Ga0.4Asス
ペーサ層704、In0.3Ga0.7As/GaAsからな
る量子井戸構造の活性層705(バンドギャップ波長
0.85μm)、n−Al0.6Ga0.4Asスペーサ層7
07、n−Al0.1Ga0.9As/n−AlAsからなる
半導体多層反射膜709を順次成長する。成長手段は、
同じく、例えばMOCVD、MBE、CBE等の方法で
行なう。共振器長(活性層705、屈折率変調層703
とスペーサ層702、704、707を合わせた屈折率
を考慮した光学的な厚さ)が、波長の2倍になるように
各層の膜厚が設定されている。First, the first base will be described below. On an n-GaAs substrate (not shown in the figure because it will be removed later), n-AlAs / n-Al
Semiconductor multilayer reflective film 7 consisting of 25 periods of 0.1 Ga 0.9 As
01, n-Al 0.6 Ga 0.4 As spacer layer 702, Al
A refractive index modulation layer 703 having a quantum well structure made of 0.1 Ga 0.9 As / Al 0.6 Ga 0.4 As, a p-Al 0.6 Ga 0.4 As spacer layer 704, and an active layer 705 having a quantum well structure made of In 0.3 Ga 0.7 As / GaAs ( Band gap wavelength 0.85 μm), n-Al 0.6 Ga 0.4 As spacer layer 7
07, a semiconductor multilayer reflective film 709 composed of n-Al 0.1 Ga 0.9 As / n-AlAs is sequentially grown. The means of growth is
Similarly, it is performed by a method such as MOCVD, MBE, CBE or the like. Resonator length (active layer 705, refractive index modulation layer 703
The film thickness of each layer is set so that the optical thickness of the layers (considering the refractive index of the combined spacer layers 702, 704, and 707) is twice the wavelength.
【0132】さらに、発光領域の周りをRIBE法など
でスペーサ層704が露出するまでドーナツ状にエッチ
ングして、活性層705を含んだ円柱状の半導体突起7
21を形成する。発光領域は例えば直径20μmの円形
とする。さらに、厚さ0.2μmのSiNxなどの絶縁
膜723で半導体突起721の最表面およびスペーサ層
704を除いて埋め込む。Further, the periphery of the light emitting region is etched in a donut shape by a RIBE method or the like until the spacer layer 704 is exposed, and the columnar semiconductor protrusion 7 including the active layer 705 is etched.
21 are formed. The light emitting region is, for example, a circle having a diameter of 20 μm. Further, an insulating film 723 such as SiN x having a thickness of 0.2 μm is buried except for the outermost surface of the semiconductor protrusion 721 and the spacer layer 704.
【0133】次に、半導体突起721を取り囲むように
一部が途切れたリング状のTi/Pt/Auからなる金
属層725、726を形成する。この金属層725、7
26は、後に形成する金属突起727、728の密着性
を良くするために形成しているのものであり、厚さは
0.1μm程度でよい。また、金属層726は半導体層
に電流を注入するためのp側の電極としても機能してい
る。Next, ring-shaped metal layers 725 and 726 made of Ti / Pt / Au are formed so as to partially surround the semiconductor protrusions 721. These metal layers 725, 7
Reference numeral 26 is formed to improve the adhesion between the metal projections 727 and 728 to be formed later, and may have a thickness of about 0.1 μm. Further, the metal layer 726 also functions as a p-side electrode for injecting current into the semiconductor layer.
【0134】続いて、電界めっき法等の方法を用いて半
導体突起721を取り囲むように、櫛形の凹凸を有する
加からなる金属突起727、728を形成する。この金
属突起727、728は半導体突起721と同等の高さ
になるようにしておく。以上で、第1の基体の貼り付け
面側の加工を終了する。Subsequently, metal projections 727 and 728 having comb-shaped unevenness are formed so as to surround the semiconductor projection 721 by using a method such as an electroplating method. The metal projections 727 and 728 are set to have the same height as the semiconductor projection 721. This completes the processing of the first base body on the side to which the first base is attached.
【0135】第2の基体について説明する。絶縁性Si
基板751の最表面の所定部分にイオン注入によりn極
性の導電領域753を形成し、表面の、後に第1の基体
と接着する領域の表面近傍にのみ導電性を有し、金属突
起728に対応する部分は絶縁性となる基板を形成す
る。The second substrate will be described. Insulating Si
An n-polarity conductive region 753 is formed by ion implantation at a predetermined portion on the outermost surface of the substrate 751, and has conductivity only in the vicinity of the surface of a region to be bonded to the first base later, and corresponds to the metal protrusion 728. The part to be formed forms an insulating substrate.
【0136】次に、所定領域にTi/Pt/Auからな
る一部が途切れたリング状の金属層759、760を形
成する。この金属層759、760は、後に形成する金
属突起761、762の密着性を良くするために形成し
ているのものである。また、金属層759は半導体層に
電流を注入するためのn側の電極としても機能してい
る。図15には示していないが、金属膜759、760
はパッドを備えた配線に接続されている。Next, ring-shaped metal layers 759 and 760 of Ti / Pt / Au are formed in predetermined regions. The metal layers 759 and 760 are formed to improve the adhesion of metal projections 761 and 762 to be formed later. Further, the metal layer 759 also functions as an n-side electrode for injecting current into the semiconductor layer. Although not shown in FIG. 15, the metal films 759 and 760
Are connected to wiring having pads.
【0137】続いて、電界めっき法等の方法を用いて、
第1の基体上の金属突起727、728と対応する位置
に櫛形の凹凸を有するAuからなる金属突起761、7
62を形成する。金属突起761、762は、第1の基
体の半導体突起721と同等の高さになるようにしてお
く。貼り付け工程については第5の実施例と同様であり
説明は省略する。Subsequently, using a method such as an electroplating method,
Metal protrusions 761, 7 made of Au having comb-shaped irregularities at positions corresponding to metal protrusions 727, 728 on the first base.
62 is formed. The metal projections 761 and 762 are set to have the same height as the semiconductor projection 721 of the first base. The attaching step is the same as in the fifth embodiment, and the description is omitted.
【0138】貼り付け後、GaAs基板をアンモニア系
のエッチャントでエッチングし、半導体多層反射膜70
1の第1層のAlAsを塩酸系エッチャントでエッチン
グして、発光領域以外の一部分にTi/Pt/Auから
なるn電極771を成膜する。After the attachment, the GaAs substrate is etched with an ammonia-based etchant to form a semiconductor multilayer reflective film 70.
The first layer of AlAs is etched with a hydrochloric acid-based etchant to form an n-electrode 771 made of Ti / Pt / Au on a part other than the light emitting region.
【0139】本実施例の動作方法について説明する。共
通p電極である金属層726、760を接地しておき、
金属層759、760を用いて活性層705への電流注
入を行なう。それとは独立に、共通p電極である金属層
726、760と電極771の間に逆電圧を印加して屈
折率変調層703に電界を印加することにより、この層
703の屈折率を制御する。その結果、実効的な共振器
長を変化させることができ、発振波長を制御することが
できた。An operation method according to this embodiment will be described. The metal layers 726 and 760 which are common p electrodes are grounded,
Current injection into active layer 705 is performed using metal layers 759 and 760. Independently, by applying a reverse voltage between the metal layers 726 and 760 as the common p-electrode and the electrode 771 to apply an electric field to the refractive index modulation layer 703, the refractive index of this layer 703 is controlled. As a result, the effective resonator length could be changed, and the oscillation wavelength could be controlled.
【0140】活性層705の利得のビーク波長と共振器
波長を一致させることで最も低しきい値で発振させるこ
とができ、本実施例においては、屈折率変調層703に
−2.0Vの電圧を印加した場合に、しきい値が最低で
あった。また、屈折率変調層703への印加電圧を−
2.0Vと−4.5Vの間で変調することで、活性層7
05のキャリアの出入りを伴うことなく発振状態と停止
状態を切り替えることができ、10GHzの高速変調が
可能となった。By matching the beak wavelength of the gain of the active layer 705 with the resonator wavelength, oscillation can be performed at the lowest threshold value. In this embodiment, a voltage of -2.0 V is applied to the refractive index modulation layer 703. , The threshold was the lowest. Further, the voltage applied to the refractive index modulation layer 703 is-
By modulating between 2.0V and -4.5V, the active layer 7
It was possible to switch between the oscillation state and the stop state without involving the ingress and egress of the carrier 05, and high-speed modulation of 10 GHz became possible.
【0141】本実施例における面発光半導体レーザにお
いて、発振波長に対してGaAs基板は不透明であるの
で除去する必要があるが、ホール状エッチングすること
なく、第2の基体を支持基板としてGaAs基板(図中
表示なし)を全面に亙って除去できるので、工程が簡単
で、歩留まりが向上する。In the surface emitting semiconductor laser of the present embodiment, the GaAs substrate is opaque to the oscillation wavelength and needs to be removed. However, without performing hole etching, the GaAs substrate (second substrate) is used as a supporting substrate. (Not shown in the figure) can be removed over the entire surface, so that the process is simple and the yield is improved.
【0142】また、熱伝導性の良いSi基板751に貼
り付けを行なっているので活性層705から発生した熱
も効果的に第2の基体側に放熱させることができた。Further, since the bonding is performed on the Si substrate 751 having good thermal conductivity, the heat generated from the active layer 705 can be effectively radiated to the second base.
【0143】第5の実施例と同様、接合に用いた金属突
起も電極として用いることで、第2の基体側に設けた
p、n配線から活性層705に電流を注入することが可
能となり、アレイ化したときに第2の基板の裏面側に共
通電極を設ける必要がなくなり、各素子の3端子を独立
に制御できるようになった。さらに、第2の基体の最上
面の一部にのみ導電領域753を設け、その他の領域を
絶縁性とすることで、各素子間の電気的クロストークを
抑えることができた。加えて、アレイ化した各素子の3
端子の中央電極726、760を接地させることができ
るので、各素子を安定に動作させることができた。As in the fifth embodiment, by using the metal projections used for bonding as electrodes, current can be injected into the active layer 705 from the p and n wirings provided on the second substrate side. When an array is formed, there is no need to provide a common electrode on the back side of the second substrate, and the three terminals of each element can be controlled independently. Furthermore, by providing the conductive region 753 only on a part of the uppermost surface of the second base and making the other regions insulating, electric crosstalk between the respective elements could be suppressed. In addition, 3
Since the center electrodes 726 and 760 of the terminals could be grounded, each element could be operated stably.
【0144】本実施例においても、10×10の面発光
半導体レーザアレイを作製したところ、各素子の特性の
ばらつきは殆どなかった。また、或る素子において、近
接する素子を複数駆動しても、素子特性の変動はなかっ
た。Also in this example, when a 10 × 10 surface emitting semiconductor laser array was manufactured, there was almost no variation in the characteristics of each element. Further, in a certain element, even when a plurality of adjacent elements were driven, there was no change in element characteristics.
【0145】本実施例においても、屈折率変調層に逆電
圧を印加(電界を印加)することによって屈折率を制御
したが、電流注入によって行なってもよい。また、多重
量子井戸構造でなくAlGaAs単層のバルク構造とし
てもよい。また、活性層として、バルク構造のものを用
いてもよく、p−GaAs基板を用いてレーザの作製を
行なってもよい。In this embodiment as well, the refractive index is controlled by applying a reverse voltage (applying an electric field) to the refractive index modulation layer, but it may be performed by current injection. Instead of a multiple quantum well structure, a bulk structure of an AlGaAs single layer may be used. The active layer may have a bulk structure, or a laser may be manufactured using a p-GaAs substrate.
【0146】さらに、第2の基体の主体である基板とし
てはSiに限ったものではなく、例えばAlNなどを用
いてもよい。熱伝導性が良いことが望ましいことはいう
までもない。また、SOI基板などを用いてもよい。こ
の場合、絶縁層が存在しているのでより効果的に各素子
間の電気的クロストークを抑えることができることは上
述した通りである。Further, the substrate serving as the main body of the second base is not limited to Si but may be, for example, AlN. It goes without saying that good thermal conductivity is desirable. Further, an SOI substrate or the like may be used. In this case, as described above, since the insulating layer exists, the electric crosstalk between the elements can be more effectively suppressed.
【0147】第8の実施例 図16を用いて本発明を屈折率変調層を持つ面発光半導
体レーザに応用した第8の実施例を説明する。図16は
本実施例による面発光半導体レーザの断面図である。構
造は殆ど第7の実施例と同様であり、重複する部分の詳
しい説明は省略する。図16において、図15と同一の
部分には同じ番号を付けてある。 Eighth Embodiment An eighth embodiment in which the present invention is applied to a surface emitting semiconductor laser having a refractive index modulation layer will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a sectional view of the surface emitting semiconductor laser according to the present embodiment. The structure is almost the same as that of the seventh embodiment, and a detailed description of overlapping parts will be omitted. 16, the same parts as those in FIG. 15 are given the same numbers.
【0148】本実施例では、n−AlAs/n−Al
0.1Ga0.9As 20周期からなる半導体多層反射膜7
01に隣接してAlAs/Al0.1Ga0.9As 7周期
からなる屈折率変調層803を配置していることが特徴
である。In this embodiment, n-AlAs / n-Al
Semiconductor multilayer reflective film 7 consisting of 20 periods of 0.1 Ga 0.9 As
A characteristic feature is that a refractive index modulation layer 803 composed of seven periods of AlAs / Al 0.1 Ga 0.9 As is disposed adjacent to the reference numeral 01.
【0149】この屈折率変調層803の各層の膜厚は1
/4波長に設定されており、多層反射膜としても機能さ
せている。そのため、共振器長(スペーサ層704、活
性層705、スペーサ層707を合わせた屈折率を考慮
した光学的な厚さ)を第7の実施例に比べ小さくするこ
とができ、より低しきい値にすることができた。The thickness of each layer of the refractive index modulation layer 803 is 1
The wavelength is set to / 4 wavelength, and it also functions as a multilayer reflection film. Therefore, the resonator length (optical thickness considering the refractive index of the combined spacer layer 704, active layer 705, and spacer layer 707) can be made smaller than in the seventh embodiment, and a lower threshold value can be obtained. I was able to.
【0150】本実施例において、屈折率変調層803の
高屈折率材料であるAl0.1Ga0.9Asのかわりに、例
えばAl0.1Ga0.9As/Al0.6Ga0.4Asからなる
量子井戸構造を用いてもよい。この場合、井戸層の厚さ
が薄くなるので量子効果をより高めることができ、効果
的に波長制御あるいは高速変調を行なうことができる。In this embodiment, a quantum well structure made of, for example, Al 0.1 Ga 0.9 As / Al 0.6 Ga 0.4 As may be used instead of Al 0.1 Ga 0.9 As which is a high refractive index material of the refractive index modulation layer 803. Good. In this case, since the thickness of the well layer is reduced, the quantum effect can be further enhanced, and wavelength control or high-speed modulation can be performed effectively.
【0151】GaAs基板を用いた第7、第8の実施例
においても、第6の実施例のように絶縁物で素子間を埋
め込んでも勿論よい。In the seventh and eighth embodiments using a GaAs substrate, the elements may be buried with an insulator as in the sixth embodiment.
【0152】以上の第5乃至第8の実施例では、屈折率
変調層を持つ面発光半導体レーザについて示してきた
が、これらについても、端面発光型レーザなどの半導体
光デバイスにおいても同様の構造が適用できる。この場
合も、図10の例で説明すれば、図10を共振器方向に
垂直な断面と考え、多層反射膜553、573を省略
し、電極559、571はリング状ではなく共振器方向
にストライプ状に伸びている構造とし、屈折率変調層5
15を活性層517に近接させて共に導波路を形成する
様にすればよい。また、各層は共振器方向に伸びている
様にする。例えば、共振器方向の両端面を劈開面とすれ
ばファブリ−ペロ型となり、共振器方向に分布反射器を
形成すれば分布帰還型となる。In the above fifth to eighth embodiments, surface-emitting semiconductor lasers having a refractive index modulation layer have been described. However, similar structures are also applied to semiconductor optical devices such as edge-emitting lasers. Applicable. Also in this case, if the example of FIG. 10 is used, FIG. 10 is considered to be a cross section perpendicular to the resonator direction, the multilayer reflective films 553 and 573 are omitted, and the electrodes 559 and 571 are not ring-shaped but striped in the resonator direction. The refractive index modulation layer 5
15 may be brought close to the active layer 517 to form a waveguide together. Each layer extends in the resonator direction. For example, a Fabry-Perot type is formed when both end faces in the resonator direction are cleaved surfaces, and a distributed feedback type is formed when a distributed reflector is formed in the resonator direction.
【0153】[0153]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固相接合技術を用いて、生産性、歩留まりが良く、アレ
イ化に適した半導体発デバイス(面発光半導体レーザ、
波長可変かつ高速変調が可能な半導体レーザなど)を提
供することができる。As described above, according to the present invention,
Using solid-state bonding technology, semiconductor-emitting devices (surface-emitting semiconductor lasers,
Such as a semiconductor laser capable of tunable wavelength and capable of high-speed modulation).
【0154】より具体的な構造によれば、以下の様な効
果が奏される。 1) 素子の特性を安定化させた半導体光デバイスを提
供できる。 2) 配線が容易でアレイ化に適した半導体光デバイス
を提供できる。 3) 上記の半導体光デバイスで面発光半導体レーザを
提供できる。 4) 上記の面発光半導体レーザの発振を可能にする多
層反射膜を備えた半導体発光素子を提供できる。 5) 接合部の強度を向上させた半導体光デバイスを提
供できる。 6) アレイ化したときの各素子の特性をより安定化さ
せた半導体光デバイスを提供できる。 7) より低しきい値で、構造的に丈夫で、配線が容易
で、アレイ化したときの各素子の特性をより安定化させ
た、生産性の良い半導体発デバイスを提供できる。 8) 素子の駆動を容易にした半導体レーザを提供でき
る。 9) より効果的に波長可変、高速変調を行なうことを
可能にした半導体レーザを提供できる。According to a more specific structure, the following effects can be obtained. 1) A semiconductor optical device having stabilized element characteristics can be provided. 2) It is possible to provide a semiconductor optical device that is easy to wire and suitable for arraying. 3) A surface emitting semiconductor laser can be provided with the above semiconductor optical device. 4) It is possible to provide a semiconductor light emitting device including a multilayer reflective film that enables oscillation of the above-described surface emitting semiconductor laser. 5) It is possible to provide a semiconductor optical device in which the strength of the joint is improved. 6) It is possible to provide a semiconductor optical device in which the characteristics of each element when arrayed are further stabilized. 7) It is possible to provide a semiconductor-producing device having a lower threshold value, being structurally robust, easily wiring, and stabilizing the characteristics of each element when arrayed, and having good productivity. 8) It is possible to provide a semiconductor laser in which element driving is facilitated. 9) It is possible to provide a semiconductor laser capable of performing wavelength tuning and high-speed modulation more effectively.
【図1】本発明による密着結合領域の付近に電極を持つ
面発光半導体レーザの第1の実施例を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a surface emitting semiconductor laser having an electrode near a tight coupling region according to the present invention.
【図2】第1の実施例の第1の基体の作製プロセスを説
明する図である。FIG. 2 is a view for explaining a manufacturing process of a first base of the first embodiment.
【図3】第1の実施例の第2の基体の作製プロセスを説
明する図である。FIG. 3 is a view for explaining a manufacturing process of a second substrate of the first embodiment.
【図4】第1の実施例の作製プロセスを説明する図であ
る。FIG. 4 is a diagram illustrating a manufacturing process of the first embodiment.
【図5】本発明による密着結合領域の付近に電極を持つ
面発光半導体レーザの第2の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the surface emitting semiconductor laser having an electrode near the tightly bonded region according to the present invention.
【図6】本発明による密着結合領域の付近に電極を持つ
面発光半導体レーザの第3の実施例を示す断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the surface emitting semiconductor laser having an electrode near the tightly coupled region according to the present invention.
【図7】第3の実施例の第1の基体の作製プロセスを説
明する図である。FIG. 7 is a view for explaining a manufacturing process of a first base of the third embodiment.
【図8】第3の実施例の第2の基体の作製プロセスを説
明する図である。FIG. 8 is a view for explaining a manufacturing process of a second substrate of the third embodiment.
【図9】本発明による密着結合領域の付近に電極を持つ
面発光半導体レーザの第4の実施例を示す断面図であ
る。FIG. 9 is a sectional view showing a fourth embodiment of the surface emitting semiconductor laser having an electrode near the tightly coupled region according to the present invention.
【図10】本発明による密着結合領域の付近に電極を持
ち屈折率変調層を備える面発光半導体レーザの第5の実
施例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a fifth embodiment of the surface-emitting semiconductor laser having an electrode and a refractive index modulation layer in the vicinity of the tight coupling region according to the present invention.
【図11】第5の実施例の第1の基体の作製プロセスを
説明する図である。FIG. 11 is a view for explaining a manufacturing process of a first base of the fifth embodiment.
【図12】第5の実施例の第2の基体の作製プロセスを
説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a process for manufacturing a second substrate according to a fifth embodiment.
【図13】第5の実施例の作製プロセスを説明する図で
ある。FIG. 13 is a diagram illustrating a manufacturing process according to a fifth embodiment.
【図14】本発明による密着結合領域の付近に電極を持
ち屈折率変調層を備える面発光半導体レーザの第6の実
施例を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing a sixth embodiment of the surface-emitting semiconductor laser having an electrode and a refractive index modulation layer in the vicinity of the tight coupling region according to the present invention.
【図15】本発明による密着結合領域の付近に電極を持
ち屈折率変調層を備える面発光半導体レーザの第7の実
施例を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a seventh embodiment of the surface emitting semiconductor laser having an electrode near the tightly coupled region and having a refractive index modulation layer according to the present invention.
【図16】本発明による密着結合領域の付近に電極を持
ち屈折率変調層を備える面発光半導体レーザの第8の実
施例を示す断面図である。FIG. 16 is a sectional view showing an eighth embodiment of a surface emitting semiconductor laser having an electrode near a tightly bonded region and including a refractive index modulation layer according to the present invention.
【図17】従来例を示す断面図である。FIG. 17 is a sectional view showing a conventional example.
【図18】他の従来例を示す断面図である。FIG. 18 is a sectional view showing another conventional example.
11,51,351,511,551,751 基板 13,513 エッチストップ層 15,19,303,307,514,516,51
9,702,704,707 スペーサ層 17,305,517,705 活性層 21,321,521,721 半導体突起 23,223,323,523,723 絶縁膜 25,59,225,226,259,260,32
5,359,525,526,559,560,72
5,726,759,760 金属層 27,61,227,228,261,262,32
7,361,527,528,561,562,72
7,728,761,762 金属突起 53,55,73,173,301,309,553,
555,573,673,701,709 多層反射
膜 57,257,557 絶縁領域 71,171,371,571,671,771 電
極 101,601 絶縁物 353,753 導電領域 515,703,803 屈折率変調層11, 51, 351, 511, 551, 751 Substrate 13, 513 Etch stop layer 15, 19, 303, 307, 514, 516, 51
9, 702, 704, 707 Spacer layer 17, 305, 517, 705 Active layer 21, 321, 521, 721 Semiconductor protrusion 23, 223, 323, 523, 723 Insulating film 25, 59, 225, 226, 259, 260, 32
5,359,525,526,559,560,72
5,726,759,760 Metal layer 27,61,227,228,261,262,32
7,361,527,528,561,562,72
7,728,761,762 Metal projections 53,55,73,173,301,309,553,
555,573,673,701,709 Multilayer reflective film 57,257,557 Insulating region 71,171,371,571,671,771 Electrode 101,601 Insulator 353,753 Conductive region 515,703,803 Refractive index modulation layer
Claims (31)
突起部の近くに形成された第1の接合部材を含む第1の
基体、および、第2の基板と第1の接合部材と対応する
位置に設けられた第2の接合部材を含む第2の基体から
なり、突起部の最表面と第2の基板の最表面とが電気的
結合を達成する様に密着結合し、かつ、第1、第2の接
合部材同士が接合するように、第1、第2の基体が接着
され、更に、突起部の最表面と第2の基板の最表面との
密着結合領域の付近の第2の基板の最表面上に突起部と
電気的に接続された電極が設けられていることを特徴と
する半導体光デバイス。1. A first base including at least one protrusion including an active layer and a first bonding member formed near the protrusion, and a second substrate and a first bonding member corresponding to the first bonding member. And a second base member including a second bonding member provided at a position where the outermost surface of the protrusion and the outermost surface of the second substrate are tightly bonded so as to achieve electrical connection. The first and second substrates are bonded so that the first and second bonding members are bonded to each other, and the second and second substrates near the tightly bonded region between the outermost surface of the protrusion and the outermost surface of the second substrate are further bonded. A semiconductor optical device, wherein an electrode electrically connected to the protrusion is provided on the outermost surface of the substrate.
の最表面とを介して突起部と電気的に接続されているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体光デバイス。2. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said electrode is electrically connected to said projection via an outermost surface of said second substrate and an outermost surface of said projection.
する領域および前記電極が設けられている領域の近傍に
おいて導電性であり、その他の領域において絶縁性であ
り、該電極と突起部の最表面が第2の基板の該導電性領
域を介して電気的に接続されていることを特徴とする請
求項2に記載の半導体光デバイス。3. An electrode according to claim 1, wherein the outermost surface of the second substrate is electrically conductive in the vicinity of a region where the second substrate is in close contact with the projection and the region where the electrode is provided, and insulative in other regions. 3. The semiconductor optical device according to claim 2, wherein the outermost surface of the protrusion is electrically connected to the second substrate via the conductive region.
側と反対の側に他の電極が設けられていることを特徴と
する請求項2又は3記載の半導体光デバイス。4. The semiconductor optical device according to claim 2, wherein another electrode is provided on the first base on a side opposite to a side on which the protrusion is formed.
電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載
の半導体光デバイス。5. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said electrode is electrically connected to said projection via a first base.
基体と電気的に接続され、第2の接合部材は導電体から
成って前記電極と電気的に接続され、該電極は、第2の
基板の最表面と電気的に絶縁されて、第2の接合部材と
第1の接合部材を介して突起部と電気的に接続されてい
ることを特徴とする請求項5記載の半導体光デバイス。6. The first joining member is made of a conductor and is electrically connected to the first base, and the second joining member is made of a conductor and is electrically connected to the electrode. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the first substrate is electrically insulated from the outermost surface of the second substrate, and is electrically connected to the protrusion via the second joint member and the first joint member. Semiconductor optical device.
別に、突起部の付近に、第1の基体と電気的に接続され
た導電体である第3の接合部材が形成されており、第2
の基体において、第2の接合部材とは別に、第3の接合
部材と対応する位置に第2の基板と電気的に絶縁された
導電体である第4の接合部材が形成されており、第3、
第4の接合部材同士も接合するように、第1、第2の基
体が接着されており、 更に、突起部の最表面と第2の基板の最表面との密着結
合領域の付近の第2の基板の最表面上に他の電極が設け
られていて、前記電極は、第2の基板の最表面と突起部
の最表面とを介して突起部と電気的に接続されているが
第1の基体とは電気的に絶縁されており、前記他の電極
は、第2の基板と電気的に絶縁されているが、突起部と
は、導電体である第3の接合部材と第4の接合部材を介
して、電気的に接続されていることを特徴とする請求項
1記載の半導体光デバイス。7. A third bonding member, which is a conductor electrically connected to the first base, is formed in the vicinity of the protrusion in the first base, separately from the first bonding member. Yes, second
In the base body, apart from the second bonding member, a fourth bonding member, which is a conductor electrically insulated from the second substrate, is formed at a position corresponding to the third bonding member. 3,
The first and second substrates are bonded so that the fourth bonding members are also bonded to each other, and the second substrate near the tightly bonded region between the outermost surface of the protrusion and the outermost surface of the second substrate is further bonded. Another electrode is provided on the outermost surface of the substrate, and the electrode is electrically connected to the projection via the outermost surface of the second substrate and the uppermost surface of the projection, but the first electrode The other electrode is electrically insulated from the second substrate, and the other electrode is electrically insulated from the second substrate. 2. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the semiconductor optical device is electrically connected via a joining member.
する領域および前記電極が設けられている領域の近傍に
おいて導電性であり、前記他の電極が設けられた領域を
含むその他の領域において絶縁性であることを特徴とす
る請求項7記載の半導体光デバイス。8. The semiconductor device according to claim 1, wherein the outermost surface of the second substrate is electrically conductive in the vicinity of the region where the electrode is provided and the region in which the second substrate is in close contact with the projection, and includes the region where the other electrode is provided. 8. The semiconductor optical device according to claim 7, wherein said semiconductor optical device is insulative in said region.
し、活性層に電流注入を行なうことが可能な構造、か
つ、活性層への電流注入とは独立に屈折率変調層への電
流注入あるいは電圧印加を行なうことが可能な構造を備
えていて、 第1の基体は、屈折率変調層と、活性層を含む少なくと
も1つの突起部と、突起部の近くに形成され第1の基体
と電気的に絶縁された第1の接合部材と、突起部の近く
に形成され第1の基体と電気的に接続された導電体から
成る第3の接合部材とを含み、第2の基体は、第2の基
板と、第1の接合部材と対応する位置であって前記電極
上に設けられた第2の接合部材と、第3の接合部材と対
応する位置に設けられ第2の基板と電気的に絶縁された
導電体から成る第4の接合部材と、第4の接合部材と電
気的に接続されているが第2の基板と電気的に絶縁され
て第2の基板の最表面上に設けられた他の電極とを含
み、第1、第2の接合部材同士、および、第3、第4の
接合部材同士が接合するように、第1、第2の基体が接
着されており、 更に、第1の基体において、密着結合領域と反対側の面
に更なる他の電極を有し、前記電極と前記他の電極を用
いて活性層に電流注入を行ない、前記他の電極と前記更
なる他の電極を用いて屈折率変調層に電流注入あるいは
電圧印加を行なうことを特徴とする請求項7又は8記載
の半導体光デバイス。9. A structure having an active layer and a refractive index modulation layer in a resonator, capable of injecting current into the active layer, and applying a current to the refractive index modulation layer independently of current injection into the active layer. The first base is formed near the protrusion, the first base including the refractive index modulation layer, at least one protrusion including the active layer, and the first substrate. A first joining member electrically insulated from the first base member, and a third joining member formed of a conductor formed near the protrusion and electrically connected to the first base member; The base is provided at a position corresponding to the second substrate, the first bonding member, and the second bonding member provided on the electrode, and at a position corresponding to the third bonding member. A fourth joining member made of a conductor electrically insulated from the substrate, and electrically contacting the fourth joining member. And a second electrode, which is electrically insulated from the second substrate and is provided on the outermost surface of the second substrate. The first and second substrates are bonded so that the fourth bonding members are bonded to each other, and the first substrate further includes another electrode on a surface opposite to the tightly-bonded region. Current injection into the active layer using the electrode and the other electrode, and current injection or voltage application to the refractive index modulation layer using the other electrode and the further electrode. A semiconductor optical device according to claim 7.
2つの多層反射膜が存在し、面発光半導体レーザとして
発振可能であることを特徴とする請求項9記載の半導体
光デバイス。10. The semiconductor optical device according to claim 9, wherein two multilayer reflection films are present so as to sandwich the active layer and the refractive index modulation layer, and can oscillate as a surface emitting semiconductor laser.
んで突起部がある側と反対側に半導体多層反射膜が存在
することを特徴とする請求項10記載の半導体光デバイ
ス。11. The semiconductor optical device according to claim 10, wherein in the first base, a semiconductor multilayer reflective film is present on a side opposite to a side where the protrusion is located across the refractive index modulation layer.
となっていることを特徴とする請求項11記載の半導体
光デバイス。12. The semiconductor optical device according to claim 11, wherein a part of the semiconductor multilayer reflection film is a refractive index modulation layer.
ことを特徴とする請求項9乃至12の何れかに記載の半
導体光デバイス。13. The semiconductor optical device according to claim 9, wherein said another electrode is electrically grounded.
ていることを特徴とする請求項9乃至13の何れかに記
載の半導体光デバイス。14. The semiconductor optical device according to claim 9, wherein the refractive index modulation layer has a multiple quantum well structure.
形成されており、面発光半導体レーザとして発振可能で
あることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の
半導体光デバイス。15. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein two multilayer reflective films are formed so as to sandwich the active layer, and the semiconductor optical device can oscillate as a surface emitting semiconductor laser. .
に半導体多層反射膜が形成されていることを特徴とする
請求項10乃至15の何れかに記載の半導体光デバイ
ス。16. The semiconductor optical device according to claim 10, wherein a semiconductor multilayer reflective film is formed on or near the outermost surface of the second substrate.
導体多層反射膜が形成されていることを特徴とする請求
項10乃至15の何れかに記載の半導体光デバイス。17. The semiconductor optical device according to claim 10, wherein a semiconductor multilayer reflective film is formed on or near the outermost surface of the projection.
起部がある側と反対側に半導体多層反射膜が形成されて
いることを特徴とする請求項15、16又は17記載の
半導体光デバイス。18. The semiconductor light according to claim 15, wherein a semiconductor multilayer reflection film is formed on the first base on a side opposite to a side where the protrusion is located across the active layer. device.
起部がある側と反対側に誘電体多層反射膜が形成されて
いることを特徴とする請求項15、16又は17記載の
半導体光デバイス。19. The semiconductor according to claim 15, 16 or 17, wherein a dielectric multilayer reflective film is formed on the first substrate on the side opposite to the side where the protrusion is located across the active layer. Optical device.
なくとも一方、相対する第3、第4の接合部材の少なく
とも一方が櫛形の凹凸を有していることを特徴とする請
求項1乃至19の何れかに記載の半導体光デバイス。20. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of said first and second joining members and at least one of said third and fourth joining members have comb-shaped irregularities. 20. The semiconductor optical device according to any one of claims 19 to 19.
ことを特徴とする請求項1乃至20の何れかに記載の半
導体光デバイス。21. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the bonding member or the conductor is a metal.
ことを特徴とする請求項1乃至21の何れかに記載の半
導体光デバイス。22. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said bonding member and said electrode are all made of metal.
層は、第1の基板上に形成されることを特徴とする請求
項1乃至22の何れかに記載の半導体光デバイス。23. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the semiconductor layer including the active layer and the refractive index modulation layer is formed on a first substrate.
として機能しない部分の第1の基板、および活性層、屈
折率変調層を含む半導体層が除去されていることを特徴
とする請求項23記載の半導体光デバイス。24. The semiconductor device according to claim 23, wherein a portion of the first substrate which does not function as a semiconductor optical device and a semiconductor layer including an active layer and a refractive index modulation layer are removed from the first base. Semiconductor optical devices.
とを特徴とする請求項23又は24記載の半導体光デバ
イス。25. The semiconductor optical device according to claim 23, wherein the first substrate is entirely removed.
バイスの間に絶縁物が埋め込まれていることを特徴とす
る請求項1乃至25の何れかに記載の半導体光デバイ
ス。26. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein an insulator is embedded between the plurality of semiconductor optical devices in the first base.
平行にストライプ状に伸びてこの方向に共振器を形成
し、端面発光半導体レーザとして発振可能であることを
特徴とする請求項1乃至26の何れかに記載の半導体光
デバイス。27. The active layer of the projection portion extends in a stripe shape parallel to the outermost surface of the second substrate to form a resonator in this direction, and can oscillate as an edge emitting semiconductor laser. Item 27. The semiconductor optical device according to any one of Items 1 to 26.
形成し、半導体層に活性層を含む少なくとも1つの突起
部を形成し、突起部の近くに第1の接合部材を設けて第
1の基体を作り、第2の基板上に電極を形成すると共に
第1の接合部材と対応する位置に第2の接合部材を設け
て第2の基体を作り、突起部の最表面と第2の基板の最
表面とが電気的結合を達成する様に密着結合し、かつ、
第1、第2の接合部材同士が接合するように、第1、第
2の基体を接着することを特徴とする請求項1乃至27
の何れかに記載の半導体光デバイスの作製方法。28. A semiconductor device including an active layer on a first substrate, at least one protrusion including the active layer formed on the semiconductor layer, and a first bonding member provided near the protrusion. A first base is formed, an electrode is formed on the second substrate, and a second bonding member is provided at a position corresponding to the first bonding member to form a second base. The substrate 2 is tightly bonded to the outermost surface of the substrate so as to achieve electrical connection, and
The first and second substrates are bonded so that the first and second bonding members are bonded to each other.
The method for manufacturing a semiconductor optical device according to any one of the above.
合する領域および前記電極が設けられた領域の近傍にお
いて導電性を有する様に形成され、該電極と突起部の最
表面が第2の基板の該導電性領域を介して電気的に接続
されていることを特徴とする請求項28に記載の半導体
光デバイスの作製方法。29. The outermost surface of the second substrate is formed so as to have conductivity in the vicinity of a region where the second substrate is closely bonded to the projection and the region where the electrode is provided. 29. The method for manufacturing a semiconductor optical device according to claim 28, wherein the semiconductor optical device is electrically connected through the conductive region of the second substrate.
の基体と電気的に接続され、第2の接合部材は導電体か
ら成って前記電極と電気的に接続され、該電極は、第2
の基板の最表面と電気的に絶縁されて、第2の接合部材
と第1の接合部材を介して突起部と電気的に接続されて
いることを特徴とする請求項28記載の半導体光デバイ
スの作製方法。30. A first joining member comprising a conductor,
The second bonding member is made of a conductor and is electrically connected to the electrode.
29. The semiconductor optical device according to claim 28, wherein the semiconductor optical device is electrically insulated from the outermost surface of the substrate and electrically connected to the protrusion via the second bonding member and the first bonding member. Method of manufacturing.
部材とは別に、突起部の付近に、第1の基体と電気的に
接続された導電体である第3の接合部材が形成され、第
2の基体の作製において、第2の接合部材とは別に、突
起部の最表面と第2の基板の最表面との密着結合領域の
付近の第2の基板の最表面上に第2の基体と電気的に絶
縁されて他の電極が設けられると共に、第3の接合部材
と対応する位置であって該他の電極上に第2の基板と電
気的に絶縁された導電体である第4の接合部材が形成さ
れ、第3、第4の接合部材同士も接合するように、第
1、第2の基体が接着され、 前記電極は、第2の基板の最表面と突起部の最表面とを
介して突起部と電気的に接続しているが第1の基体とは
電気的に絶縁され、前記他の電極は、第2の基板と電気
的に絶縁されているが、突起部とは、導電体である第3
の接合部材と第4の接合部材を介して、電気的に接続し
ていることを特徴とする請求項28記載の半導体光デバ
イスの作製方法。31. In the manufacture of the first base, a third bonding member, which is a conductor electrically connected to the first base, is formed in the vicinity of the projection separately from the first bonding member. Then, in the manufacture of the second base, separately from the second bonding member, the second surface is formed on the outermost surface of the second substrate in the vicinity of the tightly bonded region between the outermost surface of the projection and the uppermost surface of the second substrate Another electrode is provided electrically insulated from the second substrate, and a conductor electrically insulated from the second substrate on the other electrode at a position corresponding to the third bonding member. The first and second bases are bonded so that a certain fourth bonding member is formed, and the third and fourth bonding members are also bonded to each other. Electrically connected to the projection through the outermost surface of the first base, but electrically insulated from the first base, and the other electrode is connected to the second base. Although it is electrically insulated from the plate, the protruding portion is a third conductive material.
29. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 28, wherein the semiconductor optical device is electrically connected to the bonding member through a fourth bonding member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10201169A JP2000022273A (en) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | Semiconductor optical device having electrode in the vicinity of tightly jointed region and fabrication thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10201169A JP2000022273A (en) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | Semiconductor optical device having electrode in the vicinity of tightly jointed region and fabrication thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000022273A true JP2000022273A (en) | 2000-01-21 |
Family
ID=16436516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10201169A Pending JP2000022273A (en) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | Semiconductor optical device having electrode in the vicinity of tightly jointed region and fabrication thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000022273A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021027086A (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 株式会社リコー | Surface light emitting laser, surface light emitting laser device, light source device, and detection device |
-
1998
- 1998-07-01 JP JP10201169A patent/JP2000022273A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021027086A (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 株式会社リコー | Surface light emitting laser, surface light emitting laser device, light source device, and detection device |
JP7351132B2 (en) | 2019-07-31 | 2023-09-27 | 株式会社リコー | Surface emitting laser, surface emitting laser device, light source device and detection device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6507594B1 (en) | Optical device structure and fabrication method thereof | |
EP0896405B1 (en) | Method for fabricating surface-emitting semiconductor device | |
EP0905838B1 (en) | Surface-type optical device and fabrication method | |
EP0892474B1 (en) | Field modulated vertical cavity surface-emitting laser with internal optical pumping | |
US20050226299A1 (en) | Vertical-cavity surface emitting laser diode | |
JPH0669585A (en) | Surface emitting semiconductor laser and its manufacture | |
EP1026798B1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), using buried bragg reflectors and method for producing same | |
JP4948012B2 (en) | Surface emitting laser element and method for manufacturing surface emitting laser element | |
JP2000196189A (en) | Surface-emission semiconductor laser | |
US8027370B2 (en) | Semiconductor device | |
CN114825040A (en) | Design and fabrication of low cost long wavelength VCSELs with optical confinement control | |
US4977570A (en) | Semiconductor laser array with stripe electrodes having pads for wire bonding | |
US20100054292A1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP2000294872A (en) | Surface emitting laser and surface emitting laser array | |
CN114830467A (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
US11165222B2 (en) | Optically matched vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with passivation | |
US11476642B2 (en) | Quantum cascade laser | |
JP2000022273A (en) | Semiconductor optical device having electrode in the vicinity of tightly jointed region and fabrication thereof | |
US20230132974A1 (en) | Quantum cascade laser element and quantum cascade laser device | |
Iga et al. | Surface-emitting lasers | |
JP2963701B2 (en) | Semiconductor laser device | |
JP2002100799A (en) | Semiconductor light-receiving element, semiconductor light-emitting and receiving device, and manufacturing method of them | |
JP7556888B2 (en) | Light emitting device and method for manufacturing the same | |
JP3440977B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser and method of manufacturing the same | |
JPH1117285A (en) | Wavelength-variable surface-emission laser device and its manufacture |