JP2000294873A - 面発光型レーザアレイ及びその製造方法 - Google Patents
面発光型レーザアレイ及びその製造方法Info
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- JP2000294873A JP2000294873A JP11102493A JP10249399A JP2000294873A JP 2000294873 A JP2000294873 A JP 2000294873A JP 11102493 A JP11102493 A JP 11102493A JP 10249399 A JP10249399 A JP 10249399A JP 2000294873 A JP2000294873 A JP 2000294873A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特性が均一で波長が相互に異なる複数の面発
光型レーザを共通の基板上に有する面発光レーザアレイ
を単純なプロセスで作製する。 【解決手段】 面発光型レーザアレイ１０は、下側ＤＢ
Ｒ３０と上側ＤＢＲ３２との間に配設されたAlxGa1-xAs
（ｘ＝０．９５）からなる３層の波長調整層１７ａ、１
７ｂ、１７ｃを含む中間層３１を有し、波長調整層１７
ａ，１７ｂ、１７ｃの何れかに届く深さの異なる溝２
６、２７、２８を有する。この溝２６、２７、２８を形
成したウェハーを４３０度の水蒸気雰囲気中で酸化する
と、溝内に露出した波長調整層１７のみが酸化される。
酸化した波長調整層の屈折率が変化し、共振器長が変化
するため、異なる発振波長のレーザＡ１、Ａ２、Ａ３が
単一の工程で得られる。３つの異なる波長で発振する面
発光型レーザアレイが低コストで製造できる。
光型レーザを共通の基板上に有する面発光レーザアレイ
を単純なプロセスで作製する。 【解決手段】 面発光型レーザアレイ１０は、下側ＤＢ
Ｒ３０と上側ＤＢＲ３２との間に配設されたAlxGa1-xAs
（ｘ＝０．９５）からなる３層の波長調整層１７ａ、１
７ｂ、１７ｃを含む中間層３１を有し、波長調整層１７
ａ，１７ｂ、１７ｃの何れかに届く深さの異なる溝２
６、２７、２８を有する。この溝２６、２７、２８を形
成したウェハーを４３０度の水蒸気雰囲気中で酸化する
と、溝内に露出した波長調整層１７のみが酸化される。
酸化した波長調整層の屈折率が変化し、共振器長が変化
するため、異なる発振波長のレーザＡ１、Ａ２、Ａ３が
単一の工程で得られる。３つの異なる波長で発振する面
発光型レーザアレイが低コストで製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光型レーザア
レイ及びその製造方法に関し、特に、夫々が異なる波長
で発振する複数の垂直共振器型面発光レーザから成る面
発光型レーザアレイに関する。
レイ及びその製造方法に関し、特に、夫々が異なる波長
で発振する複数の垂直共振器型面発光レーザから成る面
発光型レーザアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の面発光レーザを集積した面発光型
レーザアレイが知られている。この型式のレーザアレイ
は、集積化が容易であり、波長が異なる多数のレーザを
２次元的に配列できるため、波長多重システムの光源用
として注目を集めている。この型式のレーザアレイは、
例えば、特開平７−２１１９８６号公報に記載されてい
る。この公報に記載の面発光型レーザアレイは、別々に
作製した、波長が相互に異なる複数の面発光レーザを、
シリコン等で形成したサブキャリア上に並べて実装して
いる。このレーザアレイでは、所望の複数の発振波長を
得るためには、複数枚のウェハ上に夫々面発光レーザを
作製し、次いで、この作製した素子の波長スペクトルを
観察して選別を行う。さらに、選別された各素子をペレ
ッタイズによって個別に切り離し、これらをサブキャリ
アにひとつづつ並べて、はんだバンプなどで実装する。
各レーザ素子の選別を行うことにより、特性が揃った、
波長の最適なレーザアレイの作製が可能である。
レーザアレイが知られている。この型式のレーザアレイ
は、集積化が容易であり、波長が異なる多数のレーザを
２次元的に配列できるため、波長多重システムの光源用
として注目を集めている。この型式のレーザアレイは、
例えば、特開平７−２１１９８６号公報に記載されてい
る。この公報に記載の面発光型レーザアレイは、別々に
作製した、波長が相互に異なる複数の面発光レーザを、
シリコン等で形成したサブキャリア上に並べて実装して
いる。このレーザアレイでは、所望の複数の発振波長を
得るためには、複数枚のウェハ上に夫々面発光レーザを
作製し、次いで、この作製した素子の波長スペクトルを
観察して選別を行う。さらに、選別された各素子をペレ
ッタイズによって個別に切り離し、これらをサブキャリ
アにひとつづつ並べて、はんだバンプなどで実装する。
各レーザ素子の選別を行うことにより、特性が揃った、
波長の最適なレーザアレイの作製が可能である。
【０００３】しかし、上記公報に記載の面発光型レーザ
アレイは、ひとつのアレイを実現するために、数回の結
晶成長プロセスを行い、出来上がったウエハを選別し
て、夫々を実装するという複雑な工程を必要とするの
で、製造コストの削減が困難である。特に、波長スペク
トルまで含めた選別や、均一な実装を行うことの困難性
が問題となる。
アレイは、ひとつのアレイを実現するために、数回の結
晶成長プロセスを行い、出来上がったウエハを選別し
て、夫々を実装するという複雑な工程を必要とするの
で、製造コストの削減が困難である。特に、波長スペク
トルまで含めた選別や、均一な実装を行うことの困難性
が問題となる。
【０００４】上記公報に記載のプロセスとは別に、一枚
のウェハ内で相互に異なる波長の複数の素子をモノリシ
ックに実現する手法がある。この手法は、例えば、1991
年発行のIEEE Journal of Quantum Electronics 1368-1
376頁に記載されている。この手法では、結晶膜の成長
中に故意に基板の回転を止めて成長膜の膜厚を不均一に
する。この不均一な膜厚を形成したウエハを各素子毎に
切り分けることで、発振波長が異なる複数の発光素子を
形成することが出来る。しかし、この手法を採用する
と、面発光レーザの結晶成長で一般的に要求される±１
％の膜厚精度は得られず、発振波長の正確な制御が出来
ないため、所望の波長のレーザアレイを得ることは困難
である。また、得られたレーザの特性も不均一である。
のウェハ内で相互に異なる波長の複数の素子をモノリシ
ックに実現する手法がある。この手法は、例えば、1991
年発行のIEEE Journal of Quantum Electronics 1368-1
376頁に記載されている。この手法では、結晶膜の成長
中に故意に基板の回転を止めて成長膜の膜厚を不均一に
する。この不均一な膜厚を形成したウエハを各素子毎に
切り分けることで、発振波長が異なる複数の発光素子を
形成することが出来る。しかし、この手法を採用する
と、面発光レーザの結晶成長で一般的に要求される±１
％の膜厚精度は得られず、発振波長の正確な制御が出来
ないため、所望の波長のレーザアレイを得ることは困難
である。また、得られたレーザの特性も不均一である。
【０００５】LEOS '98 (Annual meetings, Laser and E
lectro Optical Society , Technical digest Vol.2, p
p.23) には、ウェハ内のある部分の膜厚を選択的に変化
させることにより、一枚のウェハ内で異なる波長の素子
をモノリシックに実現する手法が記載されている。この
技術では、予め表面側に凹凸を設けておいて膜成長を行
うことで、凹部と凸部での成長速度の違いによって膜厚
を変化させ、得られるレーザの波長を素子毎に変化させ
るという手法を用いる。しかし、この手法を採用する
と、凹部と凸部では結晶の組成が変化しやすく、この結
晶変化は、成長条件に依存するため、前記従来技術と同
様に所望の特性が得られず、また、レーザ特性も不均一
になりやすい問題がある。
lectro Optical Society , Technical digest Vol.2, p
p.23) には、ウェハ内のある部分の膜厚を選択的に変化
させることにより、一枚のウェハ内で異なる波長の素子
をモノリシックに実現する手法が記載されている。この
技術では、予め表面側に凹凸を設けておいて膜成長を行
うことで、凹部と凸部での成長速度の違いによって膜厚
を変化させ、得られるレーザの波長を素子毎に変化させ
るという手法を用いる。しかし、この手法を採用する
と、凹部と凸部では結晶の組成が変化しやすく、この結
晶変化は、成長条件に依存するため、前記従来技術と同
様に所望の特性が得られず、また、レーザ特性も不均一
になりやすい問題がある。
【０００６】上記従来技術における問題を解決するため
の提案が、特開平０７−２１１９８６号公報に記載され
ている。この公報に記載の技術では、AlGaAsの屈折率が
酸化によって変化する特性を利用して、発振波長を変化
させる手法を採用する。図７を参照してこの技術につい
て説明する。
の提案が、特開平０７−２１１９８６号公報に記載され
ている。この公報に記載の技術では、AlGaAsの屈折率が
酸化によって変化する特性を利用して、発振波長を変化
させる手法を採用する。図７を参照してこの技術につい
て説明する。
【０００７】面発光レーザは、波長が異なる複数（図面
上では２つが示される）のレーザＡ１、Ａ２を有し、双
方のレーザＡ１、Ａ２は、同一基板４１上に形成された
メサ構造によって構成される。双方の面発光レーザの層
構成は、下層から順次に、下側反射膜４２、下側クラッ
ド層４３、InGaAs活性層４４、上側クラッド層４５、第
１上側多層反射膜４６、AlAs波長調整層４７、及び、第
２上側多層反射膜４８から成る。ここで、複数の面発光
レーザの各発光波長は、各面発光レーザを構成するメサ
ストライプのAlAs波長調整層２７の酸化の有無又は酸化
の程度を制御することによって行われる。
上では２つが示される）のレーザＡ１、Ａ２を有し、双
方のレーザＡ１、Ａ２は、同一基板４１上に形成された
メサ構造によって構成される。双方の面発光レーザの層
構成は、下層から順次に、下側反射膜４２、下側クラッ
ド層４３、InGaAs活性層４４、上側クラッド層４５、第
１上側多層反射膜４６、AlAs波長調整層４７、及び、第
２上側多層反射膜４８から成る。ここで、複数の面発光
レーザの各発光波長は、各面発光レーザを構成するメサ
ストライプのAlAs波長調整層２７の酸化の有無又は酸化
の程度を制御することによって行われる。
【０００８】特開平０７−２１１９８６号公報に記載の
技術では、垂直共振器を構成するDBR(Distributed Brag
g Reflector)内に複数のAlGaAs層を挿入して波長調整層
としたウエハを形成している。このウェハをメサ加工
し、メサ側面から高温及び水蒸気雰囲気でAlGaAs層を酸
化する。AlGaAs層は、酸化により、屈折率が約3.5から
約1.5程度に変化する。これにより、波長調整層２７に
おいて（屈折率）ｘ（層厚）として決まる実効的な光路
長が変化するため、発振波長が変化するものである。こ
の手法によると、ウェハ成長後のプロセスによって発振
波長を変化させることが出来るため、均一な特性のアレ
イが得られる利点がある。
技術では、垂直共振器を構成するDBR(Distributed Brag
g Reflector)内に複数のAlGaAs層を挿入して波長調整層
としたウエハを形成している。このウェハをメサ加工
し、メサ側面から高温及び水蒸気雰囲気でAlGaAs層を酸
化する。AlGaAs層は、酸化により、屈折率が約3.5から
約1.5程度に変化する。これにより、波長調整層２７に
おいて（屈折率）ｘ（層厚）として決まる実効的な光路
長が変化するため、発振波長が変化するものである。こ
の手法によると、ウェハ成長後のプロセスによって発振
波長を変化させることが出来るため、均一な特性のアレ
イが得られる利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平０７−
２１１９８６号公報に記載の技術によると、波長が異な
る複数の面発光レーザから成るアレイを得るためには、
エッチングによって複数のメサストライプを形成した後
に、所望のストライプの波長調整層の側壁のみを露出
し、他の波長調整層の側壁をカバーして酸化工程を行う
という工程が必要となる。この工程は、特定のメサ側壁
のみを選択的にSiO2膜などで覆うという困難なプロセス
を要する。そこで、上記公報では、複数の対のAlAs波長
調整層とGaAs層とを交互に形成し、複数のAlAs波長調整
層を段階的にエッチングし酸化することによって、メサ
側壁を覆う工程を不要にするという手法を採用する。し
かし、この工程を採用すると、精度の高い深さ制御を要
するエッチング工程が増えるという問題がある。
２１１９８６号公報に記載の技術によると、波長が異な
る複数の面発光レーザから成るアレイを得るためには、
エッチングによって複数のメサストライプを形成した後
に、所望のストライプの波長調整層の側壁のみを露出
し、他の波長調整層の側壁をカバーして酸化工程を行う
という工程が必要となる。この工程は、特定のメサ側壁
のみを選択的にSiO2膜などで覆うという困難なプロセス
を要する。そこで、上記公報では、複数の対のAlAs波長
調整層とGaAs層とを交互に形成し、複数のAlAs波長調整
層を段階的にエッチングし酸化することによって、メサ
側壁を覆う工程を不要にするという手法を採用する。し
かし、この工程を採用すると、精度の高い深さ制御を要
するエッチング工程が増えるという問題がある。
【００１０】本発明は、上記公報に記載の技術を改良
し、もって、発振波長が異なる面発光型レーザアレイ
を、均一性及び制御性よく、かつ簡単なプロセスで実現
することを目的とする。
し、もって、発振波長が異なる面発光型レーザアレイ
を、均一性及び制御性よく、かつ簡単なプロセスで実現
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の面発光型レーザアレイは、発振波長が相互
に異なる複数の垂直共振器型面発光レーザを有する面発
光型レーザアレイにおいて、各垂直共振器型面発光レー
ザが夫々、一対の分散ブラッグ共振反射層及び該一対の
分散ブラッグ共振反射層に垂直方向に挟まれた中間層を
有し、前記分散ブラッグ反射層又は前記中間層が複数の
波長調整層を含み、各垂直共振器型面発光レーザは、相
互に幅が異なる、対応する溝に隣接しており、且つ、酸
化した波長調整層の数がレーザ毎に異なることを特徴と
する。
に、本発明の面発光型レーザアレイは、発振波長が相互
に異なる複数の垂直共振器型面発光レーザを有する面発
光型レーザアレイにおいて、各垂直共振器型面発光レー
ザが夫々、一対の分散ブラッグ共振反射層及び該一対の
分散ブラッグ共振反射層に垂直方向に挟まれた中間層を
有し、前記分散ブラッグ反射層又は前記中間層が複数の
波長調整層を含み、各垂直共振器型面発光レーザは、相
互に幅が異なる、対応する溝に隣接しており、且つ、酸
化した波長調整層の数がレーザ毎に異なることを特徴と
する。
【００１２】また、本発明の面発光型レーザアレイの製
造方法は、一対のブラッグ共振反射層によって垂直方向
に挟まれた複数の波長調整層を形成し、該波長調整層を
エッチングして相互に幅が異なる複数の溝であって、且
つ溝内に露出する前記波長調整層の数が異なる溝を形成
し、前記溝内に露出する波長調整層を酸化し、前記酸化
された波長調整層を含む共振器から成る複数の垂直共振
器型面発光レーザを前記溝に対応して形成することを特
徴とする。
造方法は、一対のブラッグ共振反射層によって垂直方向
に挟まれた複数の波長調整層を形成し、該波長調整層を
エッチングして相互に幅が異なる複数の溝であって、且
つ溝内に露出する前記波長調整層の数が異なる溝を形成
し、前記溝内に露出する波長調整層を酸化し、前記酸化
された波長調整層を含む共振器から成る複数の垂直共振
器型面発光レーザを前記溝に対応して形成することを特
徴とする。
【００１３】本発明の面発光レーザアレイ及び本発明方
法により製造される面発光レーザアレイでは、複数の波
長調整層を形成した後にエッチングによって深さが異な
る溝を形成する際に、この深さが異なる溝を、単に幅が
異なる開口を有するホトレジストをマスクとしたエッチ
ングによって形成している。つまり、単一のエッチング
工程によって、深さが相互に異なる複数の溝を容易に形
成し、これによって、複数の波長調整層の選択的な酸化
を実現している。
法により製造される面発光レーザアレイでは、複数の波
長調整層を形成した後にエッチングによって深さが異な
る溝を形成する際に、この深さが異なる溝を、単に幅が
異なる開口を有するホトレジストをマスクとしたエッチ
ングによって形成している。つまり、単一のエッチング
工程によって、深さが相互に異なる複数の溝を容易に形
成し、これによって、複数の波長調整層の選択的な酸化
を実現している。
【００１４】ここで、前記複数の波長調整層が夫々AlxG
a1-xAs(ｘ=0.9〜1.0)層から成り、隣接する前記波長調
整層の間にAlyGa1-yAs(０≦ｙ＜ｘ-0.02)層を挟むこと
が好ましい。また、前記エッチングは、塩素ガスを含む
反応性イオンエッチングとすることが好ましい。これら
によって、深さが異なる溝がエッチングで容易に得られ
る。
a1-xAs(ｘ=0.9〜1.0)層から成り、隣接する前記波長調
整層の間にAlyGa1-yAs(０≦ｙ＜ｘ-0.02)層を挟むこと
が好ましい。また、前記エッチングは、塩素ガスを含む
反応性イオンエッチングとすることが好ましい。これら
によって、深さが異なる溝がエッチングで容易に得られ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し本発明の実施
形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態例の面発光型レーザアレイの構
造示す断面図である。レーザアレイ１０は、複数の（図
面上では３つ）のレーザＡ１、Ａ２、Ａ３から構成さ
れ、各レーザＡ１、Ａ２、Ａ３は、相互に異なる幅及び
深さを有する、対応する溝２６、２７、２８によって区
画された円柱メサ形状に形成されている。
形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態例の面発光型レーザアレイの構
造示す断面図である。レーザアレイ１０は、複数の（図
面上では３つ）のレーザＡ１、Ａ２、Ａ３から構成さ
れ、各レーザＡ１、Ａ２、Ａ３は、相互に異なる幅及び
深さを有する、対応する溝２６、２７、２８によって区
画された円柱メサ形状に形成されている。
【００１６】本実施形態例のレーザアレイの層構造は、
GaAs基板１１上に順次に形成された、ｎ型AlAs層１２及
びｎ型GaAs層１３を交互に複数対含む下側ＤＢＲ３０
と、ｎ型Al0.3Ga0.7Asから成る下側クラッド層１４、１
０ｎｍ厚のGaAs量子井戸３層から成る活性層１５、ｐ型
Al0.3Ga0.7Asから成る上側クラッド層１６、及び、上側
クラッド層１６内に形成された、厚さ２０ｎｍのAl0.95
Ga0.05As波長調整層１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）及
び厚さ５ｎｍのｐ型Al0.3Ga0.7As層１８の対を複数含む
波長チューニング層から成る中間層３１と、Al0.9Ga0.1
As層１９及びGaAs層２０の複数対から成る上側ＤＢＲ３
２と、上側ＤＢＲ３２上に形成されたｐ側電極２１とか
ら成る。GaAs基板１１の裏面には、ｎ側電極２２が形成
されている。
GaAs基板１１上に順次に形成された、ｎ型AlAs層１２及
びｎ型GaAs層１３を交互に複数対含む下側ＤＢＲ３０
と、ｎ型Al0.3Ga0.7Asから成る下側クラッド層１４、１
０ｎｍ厚のGaAs量子井戸３層から成る活性層１５、ｐ型
Al0.3Ga0.7Asから成る上側クラッド層１６、及び、上側
クラッド層１６内に形成された、厚さ２０ｎｍのAl0.95
Ga0.05As波長調整層１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）及
び厚さ５ｎｍのｐ型Al0.3Ga0.7As層１８の対を複数含む
波長チューニング層から成る中間層３１と、Al0.9Ga0.1
As層１９及びGaAs層２０の複数対から成る上側ＤＢＲ３
２と、上側ＤＢＲ３２上に形成されたｐ側電極２１とか
ら成る。GaAs基板１１の裏面には、ｎ側電極２２が形成
されている。
【００１７】各レーザＡ１、Ａ２、Ａ３は、波長調整層
を成すAlGaAs層１７ａ、１７ｂ、１７ｃの酸化の層数が
異なり、これにより、各レーザは、（屈折率）ｘ（層
厚）として決まる実効的な光路長が変化するため、異な
る発振波長で発振する。つまり、酸化した波長調整層１
７の層数が少ないレーザＡ３は、波長調整層における屈
折率が大きいため、大きな光路長を有し、発振波長が長
い。また、酸化した波長調整層１７の層数が大きなレー
ザＡ１は、波長調整層１７における屈折率が小さいた
め、小さな光路長を有し、発振波長が短い。中間の層数
のレーザＡ２は、中間の発振波長を有する。波長調整層
は、例えばAlxGa1-xAs（x=0.95）の組成を有する。この
場合、波長調整層の屈折率は、酸化の程度によって約3.
5から約1.5程度までの範囲で変化する。
を成すAlGaAs層１７ａ、１７ｂ、１７ｃの酸化の層数が
異なり、これにより、各レーザは、（屈折率）ｘ（層
厚）として決まる実効的な光路長が変化するため、異な
る発振波長で発振する。つまり、酸化した波長調整層１
７の層数が少ないレーザＡ３は、波長調整層における屈
折率が大きいため、大きな光路長を有し、発振波長が長
い。また、酸化した波長調整層１７の層数が大きなレー
ザＡ１は、波長調整層１７における屈折率が小さいた
め、小さな光路長を有し、発振波長が短い。中間の層数
のレーザＡ２は、中間の発振波長を有する。波長調整層
は、例えばAlxGa1-xAs（x=0.95）の組成を有する。この
場合、波長調整層の屈折率は、酸化の程度によって約3.
5から約1.5程度までの範囲で変化する。
【００１８】図１のレーザアレイは、以下のようにして
作製される。まず、図２に示すように、ｎ型GaAs基板１
１上に、ｎ型AlAs層１２及びｎ型GaAs層１３を交互に複
数対を積層した下側ＤＢＲ３０を成長形成する。次い
で、ｎ型Al0.3Ga0.7Asから成る下側クラッド層１４、１
０ｎｍ厚のGaAs量子井戸３層から成る活性層１５、及
び、ｐ型Al0.3Ga0.7Asから成る上側クラッド層１６の一
部を成長形成する。続いて、厚さ２０ｎｍのAl0.95Ga
0.05As波長調整層１７及び厚さ５ｎｍのｐ型Al0.3Ga0 .7
As層の対を複数含む波長チューニング層を形成し、その
上に、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１６の残りを形成し
て中間層３１とし、更にその上に、Al0.9Ga0.1As層１９
及びGaAs層２０の複数対から成る上側ＤＢＲ３２を形成
する。
作製される。まず、図２に示すように、ｎ型GaAs基板１
１上に、ｎ型AlAs層１２及びｎ型GaAs層１３を交互に複
数対を積層した下側ＤＢＲ３０を成長形成する。次い
で、ｎ型Al0.3Ga0.7Asから成る下側クラッド層１４、１
０ｎｍ厚のGaAs量子井戸３層から成る活性層１５、及
び、ｐ型Al0.3Ga0.7Asから成る上側クラッド層１６の一
部を成長形成する。続いて、厚さ２０ｎｍのAl0.95Ga
0.05As波長調整層１７及び厚さ５ｎｍのｐ型Al0.3Ga0 .7
As層の対を複数含む波長チューニング層を形成し、その
上に、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１６の残りを形成し
て中間層３１とし、更にその上に、Al0.9Ga0.1As層１９
及びGaAs層２０の複数対から成る上側ＤＢＲ３２を形成
する。
【００１９】次いで、図３に示すような平面形状の開口
２３、２４、２５を有するフォトレジスト３３を上側Ｄ
ＢＲ３２上に形成する。各開口２３、２４、２５は、夫
々、円環状をなし、その内径は同じ大きさで、外径が異
なる。つまり、各開口２３、２４、２５は、夫々その幅
が異なる。このフォトレジスト３３をマスクとして、塩
素を用いた反応性イオンビームエッチングを行う。エッ
チング条件は、例えば、温度が室温で、加速電圧が４０
０V、塩素ガス圧力が1×10-3Torrである。この反応性イ
オンビームエッチングを行うことにより、図４に示すよ
うに、エッチング深さが開口幅によって異なる円環状の
溝２６、２７、２８が得られる。
２３、２４、２５を有するフォトレジスト３３を上側Ｄ
ＢＲ３２上に形成する。各開口２３、２４、２５は、夫
々、円環状をなし、その内径は同じ大きさで、外径が異
なる。つまり、各開口２３、２４、２５は、夫々その幅
が異なる。このフォトレジスト３３をマスクとして、塩
素を用いた反応性イオンビームエッチングを行う。エッ
チング条件は、例えば、温度が室温で、加速電圧が４０
０V、塩素ガス圧力が1×10-3Torrである。この反応性イ
オンビームエッチングを行うことにより、図４に示すよ
うに、エッチング深さが開口幅によって異なる円環状の
溝２６、２７、２８が得られる。
【００２０】図５に開口幅（μｍ）と溝深さ（μｍ）と
の関係を示す。同図に示すように、円環状開口の幅が大
きいと、溝深さが増す。例えばこの幅が１μｍでは溝深
さが約２μｍであり、幅が１０μｍであると、溝深さは
約４μｍとなる。このような関係を利用して深さが相互
に異なる溝２６、２７、２８を１度のエッチング工程に
よって形成する。フォトレジストの各開口２３、２４、
２５の幅としては、図４に示すように、円柱メサＡ１を
形成する溝２６が波長調整層の第１〜第３層のAlGaAs層
１７ａ、１７ｂ、１７ｃをエッチングし、円柱メサＡ２
を形成する溝２７が波長調整層の第２層及び第３層のAl
GaAs層１７ｂ、１７ｃをエッチングし、円柱メサＡ３を
形成する溝２８が波長調整層の第３層のAlGaAs層１７ｃ
をエッチングする深さとなるような幅を夫々選択する。
の関係を示す。同図に示すように、円環状開口の幅が大
きいと、溝深さが増す。例えばこの幅が１μｍでは溝深
さが約２μｍであり、幅が１０μｍであると、溝深さは
約４μｍとなる。このような関係を利用して深さが相互
に異なる溝２６、２７、２８を１度のエッチング工程に
よって形成する。フォトレジストの各開口２３、２４、
２５の幅としては、図４に示すように、円柱メサＡ１を
形成する溝２６が波長調整層の第１〜第３層のAlGaAs層
１７ａ、１７ｂ、１７ｃをエッチングし、円柱メサＡ２
を形成する溝２７が波長調整層の第２層及び第３層のAl
GaAs層１７ｂ、１７ｃをエッチングし、円柱メサＡ３を
形成する溝２８が波長調整層の第３層のAlGaAs層１７ｃ
をエッチングする深さとなるような幅を夫々選択する。
【００２１】エッチング後に、ウェハを約４３０度の水
蒸気雰囲気中におき１０分間の酸化を行う。これによっ
て、各波長調整層１７ａ，１７ｂ、１７ｃのうち、側面
が露出している層のみが酸化される。つまり、レーザＡ
１では、溝２６に露出する波長調整層17a、１７ｂ、１
７ｃの３層がすべて酸化され、レーザＡ２では、溝２７
に露出する波長調整層の２層１７ｂ、１７ｃのみが酸化
され、レーザＡ３では、溝２８に露出する波長調整層の
１層１７ｃのみが酸化される。この、酸化により、波長
調整層の屈折率は酸化前の約３．５から酸化後の約１．
５に変化するため、これに応じてレーザの光路長が変化
する。この光路長の変化により共振器長が変化し、従っ
て、発振波長が異なる複数のレーザから成る面発光レー
ザアレイが作製される。
蒸気雰囲気中におき１０分間の酸化を行う。これによっ
て、各波長調整層１７ａ，１７ｂ、１７ｃのうち、側面
が露出している層のみが酸化される。つまり、レーザＡ
１では、溝２６に露出する波長調整層17a、１７ｂ、１
７ｃの３層がすべて酸化され、レーザＡ２では、溝２７
に露出する波長調整層の２層１７ｂ、１７ｃのみが酸化
され、レーザＡ３では、溝２８に露出する波長調整層の
１層１７ｃのみが酸化される。この、酸化により、波長
調整層の屈折率は酸化前の約３．５から酸化後の約１．
５に変化するため、これに応じてレーザの光路長が変化
する。この光路長の変化により共振器長が変化し、従っ
て、発振波長が異なる複数のレーザから成る面発光レー
ザアレイが作製される。
【００２２】上記実施形態例では、各レーザが夫々円柱
メサを形成する例を挙げたが、本発明では、各レーザを
単体の円柱メサとして区分することまでを要しない。例
えば、前記エッチングにあたって、図６に示すようなフ
ォトレジスト３４を用いることが出来る。このパターン
では、夫々が円を４つに分割した円弧状を成すスリット
３５、３６、３７、３８を夫々別の位置に形成し、各円
弧のスリット幅が位置毎に異なるようにしてある。各ス
リット部分でエッチングによって形成された溝の内側に
夫々面発光レーザを形成する。各スリットの幅の相違に
より、形成される溝は夫々深さが異なるので、溝内で露
出する波長調整層の数が異なる。この場合、露出する波
長調整層の層数として、３、２、１、及び、０が選択さ
れる。酸化する波長調整層の層数の違いにより、各レー
ザは異なる波長で発振する。
メサを形成する例を挙げたが、本発明では、各レーザを
単体の円柱メサとして区分することまでを要しない。例
えば、前記エッチングにあたって、図６に示すようなフ
ォトレジスト３４を用いることが出来る。このパターン
では、夫々が円を４つに分割した円弧状を成すスリット
３５、３６、３７、３８を夫々別の位置に形成し、各円
弧のスリット幅が位置毎に異なるようにしてある。各ス
リット部分でエッチングによって形成された溝の内側に
夫々面発光レーザを形成する。各スリットの幅の相違に
より、形成される溝は夫々深さが異なるので、溝内で露
出する波長調整層の数が異なる。この場合、露出する波
長調整層の層数として、３、２、１、及び、０が選択さ
れる。酸化する波長調整層の層数の違いにより、各レー
ザは異なる波長で発振する。
【００２３】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のレーザアレイは、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、
本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明のレーザアレイは、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、
本発明の範囲に含まれる。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のレーザ
アレイによると、発振波長が異なる複数のアレイが同じ
基板上に同じ工程によって同時に且つ容易に形成できる
ので、本発明は、量産性に優れるレーザアレイを簡単な
工程で作製できる顕著な効果を奏する。
アレイによると、発振波長が異なる複数のアレイが同じ
基板上に同じ工程によって同時に且つ容易に形成できる
ので、本発明は、量産性に優れるレーザアレイを簡単な
工程で作製できる顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の一実施形態例の面発光型レーザアレイ
の断面図。
の断面図。
【図２】図１のレーザアレイの一工程段階の断面図。
【図３】図１のレーザアレイにおけるエッチングマスク
の平面図。
の平面図。
【図４】図１のレーザアレイの別の工程段階の断面図。
【図５】開口の幅と溝の深さを示すグラフ
【図６】別のエッチングマスクの例を示す平面図。
【図７】従来のレーザアレイの断面図。
【符号の説明】 １０：レーザアレイ １１：基板 １２：AlAs層 １３：GaAs層 １４：下側クラッド層 １５：GaAs量子井戸活性層 １６：上側クラッド層 １７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ：波長調整層 １８：Al0.3Ga0.7As層 １９：AlGaAs層 ２０：GaAs層 ２１：ｐ側電極 ２２：ｎ側電極 ２３〜２５：開口 ２６〜２８：溝 ３０：下側ＤＢＲ ３１：中間層 ３２：上側ＤＢＲ ３３：ホトレジスト ３４：ホトレジスト ３５〜３８：開口
Claims (5)
- 【請求項１】 発振波長が相互に異なる複数の垂直共振
器型面発光レーザを有する面発光型レーザアレイにおい
て、 各垂直共振器型面発光レーザが夫々、一対の分散ブラッ
グ共振反射層及び該一対の分散ブラッグ共振反射層に垂
直方向に挟まれた中間層を有し、前記分散ブラッグ反射
層又は前記中間層が複数の波長調整層を含み、各垂直共
振器型面発光レーザは、相互に幅が異なる、対応する溝
に隣接しており、且つ、酸化した波長調整層の数がレー
ザ毎に異なることを特徴とする面発光型レーザアレイ。 - 【請求項２】 前記溝の深さが溝幅に対応して形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の面発光型レー
ザ。 - 【請求項３】 一対のブラッグ共振反射層によって垂直
方向に挟まれた複数の波長調整層を形成し、該波長調整
層をエッチングして相互に幅が異なる複数の溝であっ
て、且つ溝内に露出する前記波長調整層の数が異なる溝
を形成し、前記溝内に露出する波長調整層を酸化し、前
記酸化された波長調整層を含む共振器から成る複数の垂
直共振器型面発光レーザを前記溝に対応して形成するこ
とを特徴とする面発光型レーザアレイの製造方法。 - 【請求項４】 前記複数の波長調整層が夫々AlxGa1-xAs
(ｘ=0.9〜1.0)層から成り、隣接する前記波長調整層の
間にAlyGa1-yAs(０≦ｙ＜ｘ-0.02)層を挟むことを特徴
とする請求項３に記載の面発光型レーザアレイの製造方
法。 - 【請求項５】 前記エッチングは、塩素ガスを含む反応
性イオンエッチングであることを特徴とする請求項３又
は４に記載の面発光型レーザアレイの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10249399A JP3422413B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 面発光型レーザアレイ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10249399A JP3422413B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 面発光型レーザアレイ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294873A true JP2000294873A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3422413B2 JP3422413B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=14328958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10249399A Expired - Fee Related JP3422413B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | 面発光型レーザアレイ及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422413B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7099364B2 (en) * | 2003-10-10 | 2006-08-29 | Sony Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser device array and method of manufacturing the same |
| JP2006351692A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光レーザ、およびその製造方法および装置 |
| WO2015194246A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | ソニー株式会社 | 発光素子 |
| US9496686B2 (en) | 2011-12-02 | 2016-11-15 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emitting laser element, method for manufacturing a surface-emitting laser element, and atomic oscillator |
| JP2017059742A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社デンソー | 発光装置 |
| CN113491045A (zh) * | 2019-02-21 | 2021-10-08 | 斯坦雷电气株式会社 | 垂直腔面发光器件 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109449755A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-03-08 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | 垂直腔面发射激光器氧化台阶及激光器的制备方法 |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10249399A patent/JP3422413B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7388893B2 (en) * | 2003-10-10 | 2008-06-17 | Sony Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser device array and method of manufacturing the same |
| JP2006351692A (ja) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光レーザ、およびその製造方法および装置 |
| US9496686B2 (en) | 2011-12-02 | 2016-11-15 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emitting laser element, method for manufacturing a surface-emitting laser element, and atomic oscillator |
| WO2015194246A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-12-23 | ソニー株式会社 | 発光素子 |
| JPWO2015194246A1 (ja) * | 2014-06-20 | 2017-04-20 | ソニー株式会社 | 発光素子 |
| US9882352B2 (en) | 2014-06-20 | 2018-01-30 | Sony Corporation | Light emitting element |
| US10199799B2 (en) | 2014-06-20 | 2019-02-05 | Sony Corporation | Light emitting element |
| US10637209B2 (en) | 2014-06-20 | 2020-04-28 | Sony Corporation | Light emitting element |
| JP2017059742A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社デンソー | 発光装置 |
| WO2017047420A1 (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 株式会社デンソー | 発光装置 |
| CN113491045A (zh) * | 2019-02-21 | 2021-10-08 | 斯坦雷电气株式会社 | 垂直腔面发光器件 |
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