JP2001257424A - 垂直共振器型面発光素子 - Google Patents
垂直共振器型面発光素子Info
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- JP2001257424A JP2001257424A JP2000069187A JP2000069187A JP2001257424A JP 2001257424 A JP2001257424 A JP 2001257424A JP 2000069187 A JP2000069187 A JP 2000069187A JP 2000069187 A JP2000069187 A JP 2000069187A JP 2001257424 A JP2001257424 A JP 2001257424A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数のヘテロ障壁を有する半導体多層膜より
なるＤＢＲミラーを用いた垂直共振器型面発光素子の電
気抵抗を下げ、低電圧動作と高温動作を可能とする。 【解決手段】 活性層の上部に形成する半導体ＤＢＲミ
ラーを、第１のＤＢＲミラーと第２のＤＢＲミラーに分
けて形成し、電流狭窄は第１のＤＢＲミラーの部分にの
み設けることにより、電流経路の狭い領域の厚さを薄く
することが可能で、低電圧動作と高温動作が可能な素子
を得ることができる。
なるＤＢＲミラーを用いた垂直共振器型面発光素子の電
気抵抗を下げ、低電圧動作と高温動作を可能とする。 【解決手段】 活性層の上部に形成する半導体ＤＢＲミ
ラーを、第１のＤＢＲミラーと第２のＤＢＲミラーに分
けて形成し、電流狭窄は第１のＤＢＲミラーの部分にの
み設けることにより、電流経路の狭い領域の厚さを薄く
することが可能で、低電圧動作と高温動作が可能な素子
を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板と垂直方向に
光を出射する垂直共振器型面発光レーザおよび垂直共振
器型発光ダイオードに関する。
光を出射する垂直共振器型面発光レーザおよび垂直共振
器型発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型の面発光型半導体レーザ
は、へき開なしに作成できること、二次元アレイ化が可
能なこと、出射ビームを容易に円形化できることなど、
端面発光型の半導体レーザにはない特徴があり注目をさ
れている。
は、へき開なしに作成できること、二次元アレイ化が可
能なこと、出射ビームを容易に円形化できることなど、
端面発光型の半導体レーザにはない特徴があり注目をさ
れている。
【０００３】面発光型半導体レーザの最も一般的な構造
としては、活性領域の上下に多層膜半導体からなるＤＢ
Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅ
ｃｔｉｏｎ）ミラーを設け、このＤＢＲミラーの外側に
形成した電極から、ＤＢＲミラーを介して、電流を注入
する構造がある。
としては、活性領域の上下に多層膜半導体からなるＤＢ
Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅ
ｃｔｉｏｎ）ミラーを設け、このＤＢＲミラーの外側に
形成した電極から、ＤＢＲミラーを介して、電流を注入
する構造がある。
【０００４】図４は従来例の面発光レーザの構造断面図
である。以下、この従来例の作成法を簡単に述べる。ま
ず最初に、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上に、組成の異なる
４分の１波長厚のＡｌＧａＡｓ層を交互に積層してなる
ｎ型ＤＢＲミラー４０２、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド
層４０３、ＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱＷ活性層４０４、ｐ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０５、組成の異なる４分の
１波長厚のＡｌＧａＡｓ層を交互に積層してなるｐ型Ｄ
ＢＲミラー４０６、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４０７を
ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で順次結
晶成長する。次いで、選択的にプロトンを照射すること
により、電流狭窄のための高抵抗領域４０８を形成す
る。次いで、裏面研磨とｐ側電極４０９およびｎ側電極
４１０の形成とを行い図４のような面発光レーザが作成
される。このとき、ＤＢＲミラーには、高屈折率層とし
てＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓを、また低屈折率層として
Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓを用いあり、ＤＢＲのペ
ア数は、ｎ側５０対、ｐ側で３０対である。
である。以下、この従来例の作成法を簡単に述べる。ま
ず最初に、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上に、組成の異なる
４分の１波長厚のＡｌＧａＡｓ層を交互に積層してなる
ｎ型ＤＢＲミラー４０２、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド
層４０３、ＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱＷ活性層４０４、ｐ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４０５、組成の異なる４分の
１波長厚のＡｌＧａＡｓ層を交互に積層してなるｐ型Ｄ
ＢＲミラー４０６、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４０７を
ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で順次結
晶成長する。次いで、選択的にプロトンを照射すること
により、電流狭窄のための高抵抗領域４０８を形成す
る。次いで、裏面研磨とｐ側電極４０９およびｎ側電極
４１０の形成とを行い図４のような面発光レーザが作成
される。このとき、ＤＢＲミラーには、高屈折率層とし
てＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓを、また低屈折率層として
Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓを用いあり、ＤＢＲのペ
ア数は、ｎ側５０対、ｐ側で３０対である。
【０００５】この従来例の面発光レーザは、半導体多層
膜でＤＢＲミラーを通して電流を注入できるため作成法
が比較的簡単であること、誘電体ＤＢＲミラーを用いた
場合より素子の熱抵抗が小さいことなど理由により、幅
広く用いられている。
膜でＤＢＲミラーを通して電流を注入できるため作成法
が比較的簡単であること、誘電体ＤＢＲミラーを用いた
場合より素子の熱抵抗が小さいことなど理由により、幅
広く用いられている。
【０００６】しかしながら、この従来例の構造では、極
めて多数のヘテロ障壁を通して電流を流すため、素子の
電気抵抗が高くなるという問題がある。とくに、電気抵
抗率の高いｐ型のＤＢＲミラーでは非常に深刻な問題と
なる。また、電流狭窄にプロトン注入による高抵抗領域
を用いた構造では、狭窄径の小さな素子では電流経路が
狭くなるため、素子の電気抵抗は著しく高くなってしま
うという問題がある。
めて多数のヘテロ障壁を通して電流を流すため、素子の
電気抵抗が高くなるという問題がある。とくに、電気抵
抗率の高いｐ型のＤＢＲミラーでは非常に深刻な問題と
なる。また、電流狭窄にプロトン注入による高抵抗領域
を用いた構造では、狭窄径の小さな素子では電流経路が
狭くなるため、素子の電気抵抗は著しく高くなってしま
うという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、半導
体ＤＢＲミラーと、プロトン注入高抵抗半導体を用いた
垂直共振器型面発光レーザでは、（１）多数のヘテロ障
壁を有するＤＢＲミラーを通して電流を注入するため電
気抵抗が非常に高くなる、（２）特に電流狭窄径の小さ
い素子では電流経路が狭くなるため著しく電気抵抗が高
くなる、（３）電気抵抗が高いために、動作電圧が高く
なるのともに、素子内部での発熱により高温動作が難し
くなる、という問題があった。
体ＤＢＲミラーと、プロトン注入高抵抗半導体を用いた
垂直共振器型面発光レーザでは、（１）多数のヘテロ障
壁を有するＤＢＲミラーを通して電流を注入するため電
気抵抗が非常に高くなる、（２）特に電流狭窄径の小さ
い素子では電流経路が狭くなるため著しく電気抵抗が高
くなる、（３）電気抵抗が高いために、動作電圧が高く
なるのともに、素子内部での発熱により高温動作が難し
くなる、という問題があった。
【０００８】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、反射鏡に多数のヘテロ障壁を有する半導体Ｄ
ＢＲミラーを用い、また電流狭窄にプロトン注入高抵抗
半導体を用いた場合において、電気抵抗が十分に小さ
く、低電圧で駆動できて高温動作が可能な垂直共振器型
面発光レーザを提供することを目的とする。
たもので、反射鏡に多数のヘテロ障壁を有する半導体Ｄ
ＢＲミラーを用い、また電流狭窄にプロトン注入高抵抗
半導体を用いた場合において、電気抵抗が十分に小さ
く、低電圧で駆動できて高温動作が可能な垂直共振器型
面発光レーザを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板と、この基板上に形成された活性層
と、この活性層の上部に形成され、その一部の領域が選
択的に高抵抗化された第１の半導体ＤＢＲミラーと、こ
の第１のＤＢＲミラーの上部に、第１のＤＢＲミラーと
は別の工程で形成された第２の半導体ＤＢＲミラーとを
少なくとも具備することを特徴とする垂直共振器型面発
光素子を提供する。
に、本発明は、基板と、この基板上に形成された活性層
と、この活性層の上部に形成され、その一部の領域が選
択的に高抵抗化された第１の半導体ＤＢＲミラーと、こ
の第１のＤＢＲミラーの上部に、第１のＤＢＲミラーと
は別の工程で形成された第２の半導体ＤＢＲミラーとを
少なくとも具備することを特徴とする垂直共振器型面発
光素子を提供する。
【００１０】本構成の垂直共振器型面発光レーザは、比
較的層数が少なく厚さの薄い第１のＤＢＲミラーにのみ
電流狭窄領域を設けるので、電流狭窄径が小さい素子で
も、電流経路が狭い領域の厚さを薄くできるので、素子
の電気抵抗を低くすることが可能である。
較的層数が少なく厚さの薄い第１のＤＢＲミラーにのみ
電流狭窄領域を設けるので、電流狭窄径が小さい素子で
も、電流経路が狭い領域の厚さを薄くできるので、素子
の電気抵抗を低くすることが可能である。
【００１１】また、本発明は、基板と、この基板上に形
成された活性層と、この活性層の上部に形成された第１
の半導体ＤＢＲミラーと、この第１のＤＢＲミラーの上
部に形成された第２の半導体ＤＢＲミラーと、前記第１
のＤＢＲミラーと第２のＤＢＲミラーの中間にあって、
光出射部以外の領域に選択的に形成されたコンタクト層
と、このコンタクト層に接触する電極とを少なくとも具
備することを特徴とする垂直共振器型面発光素子を提供
する。
成された活性層と、この活性層の上部に形成された第１
の半導体ＤＢＲミラーと、この第１のＤＢＲミラーの上
部に形成された第２の半導体ＤＢＲミラーと、前記第１
のＤＢＲミラーと第２のＤＢＲミラーの中間にあって、
光出射部以外の領域に選択的に形成されたコンタクト層
と、このコンタクト層に接触する電極とを少なくとも具
備することを特徴とする垂直共振器型面発光素子を提供
する。
【００１２】本構成の垂直共振器型面発光レーザは、第
１の半導体ＤＢＲミラーのみを通して電流を注入するの
で、従来例に比べ素子の電気抵抗を低くすることが可能
である。
１の半導体ＤＢＲミラーのみを通して電流を注入するの
で、従来例に比べ素子の電気抵抗を低くすることが可能
である。
【００１３】また、本発明は、基板と、この基板上に形
成された活性層と、この活性層の上部に形成された第１
の半導体ＤＢＲミラーと、この第１のＤＢＲミラーの上
部に形成され、メサ状に加工された第２の半導体ＤＢＲ
ミラーと、この第２の半導体ＤＢＲミラーのメサ側面に
接触する電極とを少なくとも具備することを特徴とする
垂直共振器型面発光素子を提供する。
成された活性層と、この活性層の上部に形成された第１
の半導体ＤＢＲミラーと、この第１のＤＢＲミラーの上
部に形成され、メサ状に加工された第２の半導体ＤＢＲ
ミラーと、この第２の半導体ＤＢＲミラーのメサ側面に
接触する電極とを少なくとも具備することを特徴とする
垂直共振器型面発光素子を提供する。
【００１４】本構成の垂直共振器型面発光レーザは、上
部に設けられた第２の半導体ＤＢＲミラーの側面から電
流を注入するため、従来例に比べ素子の電気抵抗を低く
することが可能である。
部に設けられた第２の半導体ＤＢＲミラーの側面から電
流を注入するため、従来例に比べ素子の電気抵抗を低く
することが可能である。
【００１５】上記の３種類の構成のすべてにおいて、い
ずれも従来例より素子の電気抵抗を低くできるので、低
動作電圧でかつ高温動作が可能な垂直共振器型面発光レ
ーザを得ることができる。
ずれも従来例より素子の電気抵抗を低くできるので、低
動作電圧でかつ高温動作が可能な垂直共振器型面発光レ
ーザを得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を用いて説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係わる面発光型半導体レーザの概略構成を示す断面図で
ある。
を用いて説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係わる面発光型半導体レーザの概略構成を示す断面図で
ある。
【００１７】本実施形態の面発光レーザは、活性層にＩ
ｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）を用いた発振波
長が約６６０ｎｍの赤色の面発光レーザで、製造方法を
簡単に説明すると以下の通りである。
ｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）を用いた発振波
長が約６６０ｎｍの赤色の面発光レーザで、製造方法を
簡単に説明すると以下の通りである。
【００１８】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１に、ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー１０２（ペア数５０）、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０３、発光ピーク波長が６
５０ｎｍとなるように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱ
Ｗ活性層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０
５、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー１０６（ペ
ア数１０）をＭＯＣＶＤ法で順次結晶成長する。次に、
活性領域となる直径１０μｍの円形領域を除いた領域に
選択的にプロトンをイオン注入して、高抵抗領域１０９
を形成する。このとき、イオン注入の加速電圧は２００
ｋＶ、ドーズ量は５×１０１５ｃｍ−２とした。次に、
ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法を用いて成長温度４５０℃で、第２のｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ系ＤＢＲミラー１０７（ペア数２０）とｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０８を結晶成長する。最後に、ｐ側
電極１１０とｎ側電極１１１の形成、裏面研磨およびレ
ーザ光透過領域のＧａＡｓコンタクト層の選択的エッチ
ング除去を行い、素子構造が完成する。
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー１０２（ペア数５０）、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０３、発光ピーク波長が６
５０ｎｍとなるように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱ
Ｗ活性層１０４、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層１０
５、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー１０６（ペ
ア数１０）をＭＯＣＶＤ法で順次結晶成長する。次に、
活性領域となる直径１０μｍの円形領域を除いた領域に
選択的にプロトンをイオン注入して、高抵抗領域１０９
を形成する。このとき、イオン注入の加速電圧は２００
ｋＶ、ドーズ量は５×１０１５ｃｍ−２とした。次に、
ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法を用いて成長温度４５０℃で、第２のｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ系ＤＢＲミラー１０７（ペア数２０）とｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０８を結晶成長する。最後に、ｐ側
電極１１０とｎ側電極１１１の形成、裏面研磨およびレ
ーザ光透過領域のＧａＡｓコンタクト層の選択的エッチ
ング除去を行い、素子構造が完成する。
【００１９】このような構造の面発光レーザでは、抵抗
率の高いｐ型ＤＢＲミラーのうち、全厚さの３分の２を
占める第２のミラー１０７には、電流狭窄のための高抵
抗領域がないので、電流経路が十分に広い。したがって
素子抵抗の大部分を占めるｐ型ＤＢＲミラーの中での電
流狭窄領域は、従来に比べ約３分の１程度の厚さにする
ことができ、素子の電気抵抗を小さくすることが可能で
ある。さらに、素子が低抵抗になることで、低電圧動作
と高温動作が実現できる。
率の高いｐ型ＤＢＲミラーのうち、全厚さの３分の２を
占める第２のミラー１０７には、電流狭窄のための高抵
抗領域がないので、電流経路が十分に広い。したがって
素子抵抗の大部分を占めるｐ型ＤＢＲミラーの中での電
流狭窄領域は、従来に比べ約３分の１程度の厚さにする
ことができ、素子の電気抵抗を小さくすることが可能で
ある。さらに、素子が低抵抗になることで、低電圧動作
と高温動作が実現できる。
【００２０】また、プロトン注入を行うとき、基板表面
と活性層の距離が比較的短いため、プロトンを活性層ま
で容易に注入することが可能で、低容量で高速動作に優
れた面発光レーザを得ることができるのも本発明の大き
な特徴である。 （第２の実施形態）図２は、本発明の第２の実施形態に
係わる面発光型半導体レーザの概略構成を示す断面図で
ある。
と活性層の距離が比較的短いため、プロトンを活性層ま
で容易に注入することが可能で、低容量で高速動作に優
れた面発光レーザを得ることができるのも本発明の大き
な特徴である。 （第２の実施形態）図２は、本発明の第２の実施形態に
係わる面発光型半導体レーザの概略構成を示す断面図で
ある。
【００２１】本実施形態の面発光レーザは、第１の実施
形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸
（ＭＱＷ）を用いた発振波長が約６６０ｎｍの赤色の面
発光レーザで、製造方法を簡単に説明すると以下の通り
である。
形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸
（ＭＱＷ）を用いた発振波長が約６６０ｎｍの赤色の面
発光レーザで、製造方法を簡単に説明すると以下の通り
である。
【００２２】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１に、ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０２（ペア数５０）、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０３、発光ピーク波長が６
５０ｎｍとなるように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱ
Ｗ活性層２０４、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０
５、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー１０６（ペ
ア数１０）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０７をＭＯＣ
ＶＤ法で順次結晶成長する。次に、活性領域となる直径
１０μｍの円形領域を除いた領域に選択的にプロトンを
イオン注入して、高抵抗領域２０９を形成する。このと
き、イオン注入の加速電圧は２００ｋＶ、ドーズ量は５
×１０１５ｃｍ−２とした。次に、レーザ光が透過する
領域のコンタクト層を選択的にエッチング除去した後、
ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法を用いて成長温度４５０℃で、第２のｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ系ＤＢＲミラー２０８（ペア数２０）を結晶成長
する。次に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２
０８のうち、レーザ光が透過する領域の周辺部をリング
状にエッチング除去した後、ｐ側のオーミックコンタク
ト電極２１０を形成する。最後に、ｐ側のワイアボンデ
ィング用電極（図示せず）とｎ側電極２１１の形成と裏
面研磨を行い、素子構造が完成する。
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０２（ペア数５０）、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０３、発光ピーク波長が６
５０ｎｍとなるように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱ
Ｗ活性層２０４、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層２０
５、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー１０６（ペ
ア数１０）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０７をＭＯＣ
ＶＤ法で順次結晶成長する。次に、活性領域となる直径
１０μｍの円形領域を除いた領域に選択的にプロトンを
イオン注入して、高抵抗領域２０９を形成する。このと
き、イオン注入の加速電圧は２００ｋＶ、ドーズ量は５
×１０１５ｃｍ−２とした。次に、レーザ光が透過する
領域のコンタクト層を選択的にエッチング除去した後、
ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ）法を用いて成長温度４５０℃で、第２のｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ系ＤＢＲミラー２０８（ペア数２０）を結晶成長
する。次に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２
０８のうち、レーザ光が透過する領域の周辺部をリング
状にエッチング除去した後、ｐ側のオーミックコンタク
ト電極２１０を形成する。最後に、ｐ側のワイアボンデ
ィング用電極（図示せず）とｎ側電極２１１の形成と裏
面研磨を行い、素子構造が完成する。
【００２３】本実施形態では、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ
系ＤＢＲミラー上に選択的にｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２０７を設け、電流注入のための電極をコンタクト層２
０７上に形成してあることが特徴である。なお、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層を十分薄くしておけば、第２のｐ型
ＤＢＲミラーを成長する前に、コンタクト層を選択的に
エッチング除去する必要はなく、平坦な基板のまま、第
２のｐ型ＤＢＲミラーを成長することも可能である。
系ＤＢＲミラー上に選択的にｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２０７を設け、電流注入のための電極をコンタクト層２
０７上に形成してあることが特徴である。なお、ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層を十分薄くしておけば、第２のｐ型
ＤＢＲミラーを成長する前に、コンタクト層を選択的に
エッチング除去する必要はなく、平坦な基板のまま、第
２のｐ型ＤＢＲミラーを成長することも可能である。
【００２４】第２の実施形態においては、第１の実施形
態と同様に、素子抵抗の大部分を占めるｐ型ＤＢＲミラ
ーの中での電流狭窄領域は、従来に比べ約３分の１程度
の厚さにすることができ、素子の電気抵抗を小さくする
ことが可能である。さらに、第２の実施形態では、上部
の第２のｐ型ＤＢＲミラー２０８を通さないで電流を注
入できる。このため、素子の電気抵抗のうち、第２のｐ
型ＤＢＲミラー部分の電気抵抗分だけさらに小さくする
ことが可能である。 （第３の実施形態）図３は、本発明の第３の実施形態に
係わる面発光型半導体レーザの概略構成を示す断面図で
ある。
態と同様に、素子抵抗の大部分を占めるｐ型ＤＢＲミラ
ーの中での電流狭窄領域は、従来に比べ約３分の１程度
の厚さにすることができ、素子の電気抵抗を小さくする
ことが可能である。さらに、第２の実施形態では、上部
の第２のｐ型ＤＢＲミラー２０８を通さないで電流を注
入できる。このため、素子の電気抵抗のうち、第２のｐ
型ＤＢＲミラー部分の電気抵抗分だけさらに小さくする
ことが可能である。 （第３の実施形態）図３は、本発明の第３の実施形態に
係わる面発光型半導体レーザの概略構成を示す断面図で
ある。
【００２５】本実施形態の面発光レーザは、第１の実施
形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸
（ＭＱＷ）を用いた発振波長が約６６０ｎｍの赤色の面
発光レーザで、製造方法を簡単に説明すると以下の通り
である。
形態と同様に、活性層にＩｎＧａＡｌＰ系多重量子井戸
（ＭＱＷ）を用いた発振波長が約６６０ｎｍの赤色の面
発光レーザで、製造方法を簡単に説明すると以下の通り
である。
【００２６】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１に、ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０２（ペア数５０）、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３０３、発光ピーク波長が６
５０ｎｍとなるように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱ
Ｗ活性層３０４、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３０
５、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０６（ペ
ア数１０）、第１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０７を
ＭＯＣＶＤ法で順次結晶成長する。次に、活性領域とな
る直径１０μｍの円形領域を除いた領域に選択的にプロ
トンをイオン注入して、高抵抗領域３１０を形成する。
このとき、イオン注入の加速電圧は２００ｋＶ、ドーズ
量は５×１０１５ｃｍ−２とした。次に、レーザ光が透
過する領域のコンタクト層を選択的にエッチング除去し
た後、ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔ
ａｘｙ）法を用いて成長温度４５０℃で、第２のｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０８（ペア数２０）と第２
のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０９を結晶成長する。次
に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０８と第
２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０９のうち、レーザ光
が透過する領域の周辺部をリング状にエッチング除去し
た後、メサ側面と第１および第２のＧａＡｓコンタクト
層に接触するようにｐ側のオーミックコンタクト電極３
１１を形成する。最後に、ｐ側のワイアボンディング用
電極（図示せず）とｎ側電極３１２の形成、レーザ光透
過領域の第２のＧａＡｓコンタクト層の選択的エッチン
グ除去、および裏面研磨を行い、素子構造が完成する。
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０２（ペア数５０）、ｎ型
ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３０３、発光ピーク波長が６
５０ｎｍとなるように調整されたＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱ
Ｗ活性層３０４、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層３０
５、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０６（ペ
ア数１０）、第１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０７を
ＭＯＣＶＤ法で順次結晶成長する。次に、活性領域とな
る直径１０μｍの円形領域を除いた領域に選択的にプロ
トンをイオン注入して、高抵抗領域３１０を形成する。
このとき、イオン注入の加速電圧は２００ｋＶ、ドーズ
量は５×１０１５ｃｍ−２とした。次に、レーザ光が透
過する領域のコンタクト層を選択的にエッチング除去し
た後、ＣＢＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔ
ａｘｙ）法を用いて成長温度４５０℃で、第２のｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー３０８（ペア数２０）と第２
のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０９を結晶成長する。次
に、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ系ＤＢＲミラー２０８と第
２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０９のうち、レーザ光
が透過する領域の周辺部をリング状にエッチング除去し
た後、メサ側面と第１および第２のＧａＡｓコンタクト
層に接触するようにｐ側のオーミックコンタクト電極３
１１を形成する。最後に、ｐ側のワイアボンディング用
電極（図示せず）とｎ側電極３１２の形成、レーザ光透
過領域の第２のＧａＡｓコンタクト層の選択的エッチン
グ除去、および裏面研磨を行い、素子構造が完成する。
【００２７】本実施形態では、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ
系ＤＢＲミラー３０８をメサ状に加工して、そのメサ側
面を含む領域に電極を形成したことが特徴である。な
お、第２の実施形態と同様に、第１のｐ型ＧａＡｓコン
タクト層を十分薄くしておけば、第２のｐ型ＤＢＲミラ
ーを成長する前に、第１のコンタクト層を選択的にエッ
チング除去する必要はなく、平坦な基板のまま、第２の
ｐ型ＤＢＲミラーを成長することも可能である。
系ＤＢＲミラー３０８をメサ状に加工して、そのメサ側
面を含む領域に電極を形成したことが特徴である。な
お、第２の実施形態と同様に、第１のｐ型ＧａＡｓコン
タクト層を十分薄くしておけば、第２のｐ型ＤＢＲミラ
ーを成長する前に、第１のコンタクト層を選択的にエッ
チング除去する必要はなく、平坦な基板のまま、第２の
ｐ型ＤＢＲミラーを成長することも可能である。
【００２８】第３の実施形態においては、第１および第
２の実施形態と同様に、素子抵抗の大部分を占めるｐ型
ＤＢＲミラーの中での電流狭窄領域は、従来に比べ約３
分の１程度の厚さにすることができ、素子の電気抵抗を
小さくすることが可能である。さらに、メサ側面からも
電流を注入できるため、第１の実施形態よりもさらに素
子の電気抵抗を小さくすることが可能である。ところ
で、第２の実施形態では、電流を横方向から注入するた
め、電流狭窄径の比較的大きな素子では、活性領域に電
流を均一に注入することが難しいという問題がある。第
３の実施形態では、第１の実施形態と同様に上部のｐ型
ＤＢＲミラー３０８からも電流を注入するため、活性層
に均一に電流を注入さることが可能である。
２の実施形態と同様に、素子抵抗の大部分を占めるｐ型
ＤＢＲミラーの中での電流狭窄領域は、従来に比べ約３
分の１程度の厚さにすることができ、素子の電気抵抗を
小さくすることが可能である。さらに、メサ側面からも
電流を注入できるため、第１の実施形態よりもさらに素
子の電気抵抗を小さくすることが可能である。ところ
で、第２の実施形態では、電流を横方向から注入するた
め、電流狭窄径の比較的大きな素子では、活性領域に電
流を均一に注入することが難しいという問題がある。第
３の実施形態では、第１の実施形態と同様に上部のｐ型
ＤＢＲミラー３０８からも電流を注入するため、活性層
に均一に電流を注入さることが可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｄ
ＢＲミラーに半導体多層膜を、また電流狭窄にプロトン
注入による高抵抗半導体を用いた垂直共振器型面発光素
子において、素子の電気抵抗を低くすることができて、
低電圧動作と高温動作が可能となる。また、プロトン注
入を行う際、基板表面と活性層の距離が比較的短いた
め、プロトンを活性層まで容易に注入することが可能
で、低容量で高速動作に優れた面発光レーザを得ること
ができる。
ＢＲミラーに半導体多層膜を、また電流狭窄にプロトン
注入による高抵抗半導体を用いた垂直共振器型面発光素
子において、素子の電気抵抗を低くすることができて、
低電圧動作と高温動作が可能となる。また、プロトン注
入を行う際、基板表面と活性層の距離が比較的短いた
め、プロトンを活性層まで容易に注入することが可能
で、低容量で高速動作に優れた面発光レーザを得ること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる面発光レーザ
の概略構成を示す断面図。
の概略構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係わる面発光レーザ
の概略構成を示す断面図。
の概略構成を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係わる面発光レーザ
の概略構成を示す断面図。
の概略構成を示す断面図。
【図４】従来の面発光レーザの概略構成を示す断面図。
１０１，２０１，３０１，４０１…ｎ型ＧａＡｓ基板 １０２，２０２，３０２，４０２…ｎ型ＡｌＧａＡｓ−
ＤＢＲミラー １０３，２０３，３０３，４０３…ｎ型ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層 １０４，２０４，３０４，４０４…ＩｎＧａＡｌＰ−Ｍ
ＱＷ活性層 １０５，２０５，３０５，４０５…ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層 １０６，２０６，３０６…第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ−Ｄ
ＢＲミラー １０７，２０８，３０８…第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ−Ｄ
ＢＲミラー １０８，２０７，４０７…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １０９，２０９，３１０，４０８…プロトン注入高抵抗
領域 １１０，２１０，３１１，４０９…ｐ側電極 １１１，２１１，３１２，４１０…ｐ側電極 ３０７…第１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ３０９…第２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ４０６…ｐ型ＡｌＧａＡｓ−ＤＢＲミラー
ＤＢＲミラー １０３，２０３，３０３，４０３…ｎ型ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層 １０４，２０４，３０４，４０４…ＩｎＧａＡｌＰ−Ｍ
ＱＷ活性層 １０５，２０５，３０５，４０５…ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層 １０６，２０６，３０６…第１のｐ型ＡｌＧａＡｓ−Ｄ
ＢＲミラー １０７，２０８，３０８…第２のｐ型ＡｌＧａＡｓ−Ｄ
ＢＲミラー １０８，２０７，４０７…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １０９，２０９，３１０，４０８…プロトン注入高抵抗
領域 １１０，２１０，３１１，４０９…ｐ側電極 １１１，２１１，３１２，４１０…ｐ側電極 ３０７…第１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ３０９…第２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ４０６…ｐ型ＡｌＧａＡｓ−ＤＢＲミラー
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、この基板上に形成された活性層
と、この活性層の上部に形成され、その一部の領域が選
択的に高抵抗化された第１の半導体ＤＢＲミラーと、こ
の第１のＤＢＲミラーの上部に、第１のＤＢＲミラーと
は別の工程で形成された第２の半導体ＤＢＲミラーとを
少なくとも具備することを特徴とする垂直共振器型面発
光素子。 - 【請求項２】 基板と、この基板上に形成された活性層
と、この活性層の上部に形成され、その一部の領域が選
択的に高抵抗化された第１の半導体ＤＢＲミラーと、第
１のＤＢＲミラーの上部に形成されたコンタクト層と、
第１のＤＢＲミラーおよびコンタクト層の上部に形成さ
れた第２の半導体ＤＢＲミラーと、コンタクト層に接触
する電極とを少なくとも具備することを特徴とする垂直
共振器型面発光素子。 - 【請求項３】 基板と、この基板上に形成された活性層
と、この活性層の上部に形成され、その一部の領域が選
択的に高抵抗化された第１の半導体ＤＢＲミラーと、第
１のＤＢＲミラーの上部に形成され、メサ状に加工され
た第２の半導体ＤＢＲミラーと、この第２の半導体ＤＢ
Ｒミラーのメサ側面に接触する電極とを少なくとも具備
することを特徴とする垂直共振器型面発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069187A JP2001257424A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 垂直共振器型面発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069187A JP2001257424A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 垂直共振器型面発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257424A true JP2001257424A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18588121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000069187A Pending JP2001257424A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 垂直共振器型面発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001257424A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286758A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| CN1323473C (zh) * | 2002-11-26 | 2007-06-27 | 株式会社东芝 | 表面发光型半导体激光器及其制造方法 |
| JP2008192798A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ |
| CN113451883A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-09-28 | 威科赛乐微电子股份有限公司 | 一种vcsel芯片及其制备方法 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000069187A patent/JP2001257424A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1323473C (zh) * | 2002-11-26 | 2007-06-27 | 株式会社东芝 | 表面发光型半导体激光器及其制造方法 |
| JP2006286758A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 面型光半導体素子 |
| JP4515949B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-08-04 | 株式会社東芝 | 面型光半導体素子 |
| JP2008192798A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ |
| CN113451883A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-09-28 | 威科赛乐微电子股份有限公司 | 一种vcsel芯片及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050329 |