JP2003078206A - 金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法 - Google Patents
金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法Info
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Abstract
とができる金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオ
ードの製造方法を提供する。 【解決手段】本発明に係る金属反射鏡を持つ表面反射型
レーザーダイオードの製造方法は、金属ミラーにWafer
ボンデッド技術を組み合わせたもので、従来のWafers方
式あるいは高温高圧Waferボンデッド技術によってVCSEL
を製作するBargg反射鏡に取って替わるものである。金
属ミラーは高反射率を持ち、VCSEL材料と形成するオー
ムコンタクトの金属を選択することが可能である。ま
た、金属ミラーの基板は、価格が安く放熱効果のよい基
板を選択することができる。その製作過程は簡単で、製
作コストも低く押さえることが可能で、VCSELの特性が
良好であるという特徴を持つ。
Description
表面反射型レーザーダイオードの製作方法に係り、特に
金属ミラーにWaferボンデッド技術を組み合わせること
により、従来のWafers方式あるいは高音高圧Waferボン
デッド技術製作によるVCSELのBargg反射鏡に取って替わ
るものに関する。
るいは1.55μmVCSELレーザーを応用した例に取る
と、従来の表面反射型レーザー(Vertical-Cavity Surf
ace-Emitting Laser,VCSEL)ダイオードの構造はエレメ
ントの共振腔とWafers層が垂直で、反射面はWafers層あ
るいは表層誘電体の薄い膜から構成されている。レーザ
ー光線は正面から発射されるため、垂直共振腔表面反射
型レーザーダイオードとも呼ばれる。それは、この世に
発表されて以来ずっと全世界の各研究機関に注目され続
けてきた。
ついて言えば、長波長(1.3あるいは1.55mm)
VCSELsダイオードは、主に短波長の、例えば、GaAs/A
lGaAs系列のVCSELエレメントよりはるかに劣っている。
その原因を探ると、VCSELの核心はその共振腔であり、
分布式Bargg反射器(Distributed Bargg Reflector;DB
R)のWafers膜は直接活性ゾーンの上下に成長し、VCSEL
のエレメントの善し悪しは、活性ゾーン構造の影響以外
に、DBRの反射率と導熱特性が演じる役割に大きく関わ
っていることがわかる。
ペア(Reflector pairs)を構成することによって、そ
の屈折係数の差(Δn)と反射ペアのペア数を適度に組
み合わせなければならない。1.3あるいは1.55m
mのVCSELエレメントが、もし結晶格子の組み合わせを
考慮するなら、InGaAsP/InP反射鏡をInP系列の活性層
に成長させるしかない。しかしながら、InGaAsP/InP反
射は、その導熱係数に差があるだけでなく、Δnの差が
小さ過ぎる(GaAs/AlAs Bragg mirrorと比較)。その
ため、多くの反射ペアによってその反射率を上げなけれ
ばならない。
このように複雑なWafers構造が成長する過程において、
千を超す分子線(MBE)あるいは気体源(MOCVD)の切り
換え、及び、長い時間(4〜8時間)必要である。その
上、1%以下の成長誤差率を維持しなければならない。
Wafers成長の作業を実行する者にとっては、この作業は
実に苦しいと言える。それに、Wafersのコスト、エレメ
ントの質の好し悪しも考えると、割に合わないと言うし
かない。もし、適当な基板の上(放熱効率がよく熱膨張
係数と活性層も同様の)に、高反射率の金属ミラーを製
作し、Waferボンデッド技術を組み合わせ、そのレーザ
ー活性層と一体形成することができれば、DBRWafersと
比較して、金属ミラーのメッキ膜の品質が容易にコント
ロールできる。その上、コストも低く押さえることがで
き、高品質のVCSELが容易に製作できる。
つある。1つは、WafersVCSELの活性ゾーンの前に同時に
Wafers方式によって共振空の下に反射鏡を成長させるも
のである(図2を参照)。もう1つは、Waferボンデッド
方式によって、個別のWafersVCSELの活性ゾーンWaferを
その反射鏡のWaferと貼り付け、高温、高圧、基板除去
の順序でVCSELを形成するものである(図3a、図3b
を参照)。
どちらもBargg反射鏡(DBR)で、2層の屈折係数の異な
る材料によって、入射レーザー光の波長を組み合わせ
て、共振腔の厚さとペア数を設計する。通常、ペア数が
多ければ、多いほど反射率が高くなる。しかし、それに
伴なって、Wafersのコストは大きくなり、コントロール
もむずかしくなる。その上、Waferボンデッド方式によ
ってVCSELを達成する場合、Waferの表面は適当な図案が
必要で、高温、高圧処理をして、はじめて成功率が高く
なる。この処理はWaferの表面が小さくなるだけでな
く、レーザーの特性にもよくない影響がある。
て、高反射率の金属層を1.3、あるいは1.55mm
のVCSEL構造に貼り付け、従来の結晶格子とWafersのInG
aAsP/InP DBRの組み合わせ、あるいは、Wafers熔合技
術で結晶格子と1.3、1.55mmVCSELを組み合わ
さないGaAs/AlGaAsによって形成されたDBRに取って替
わる、金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオード
の製造方法を提供することにある。
Waferボンデッド技術を組み合わせた製作方法が、簡単
で、製作コストも低く、VCSELの特性も良好であるとい
う特徴を持つ、金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダ
イオードの製造方法を提供することにある。
つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法は、金属ミ
ラー構造の基板、表面反射型レーザー構造のWafers膜基
板、そして、Waferボンデッド技術とWafers膜の基板を
取り除く技術によって達成される。Waferボンデッド方
式は個別のWafersVCSELの活性ゾーンを、上下反射鏡のW
aferと貼り付け、高温、高熱、そして、基板除去の順序
でVCSELを形成する。金属ミラー構造の金属は、Au、AuB
e、AuZn、AuGeNi、AuGe、Ni、Pt、Ti、Pd等の金属も可
能で、個別層、あるいは、いくつかの組み合わせで多層
金属層の共同使用も可能である。表面発射型レーザーダ
イオードは、850、1300、1500nmの波長の
レーザーで、そのレーザーが有機金属科学気相沈殿法あ
るいは分子線Wafers成長法によって製作したものでも可
能である。
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
射率の金属層1を1.3あるいは1.55mmのVCSEL
構造に貼り付けるものである。図1に示すように、この
構造は、従来の結晶格子にWafersを組み合わせるInGaAs
P/InP DBRあるいはWafers熔合技術で結晶格子と1.3・
1.55mmVCSELを組み合わさないGaAs/AlGaAsによって
形成されたDBRに取って替わる。
ミラーがDBRに取って替わるという点である。この金属
ミラーは、以下の特徴を持つ。 <イ>VCSELが全ての後ろの製作過程を経て、この金属
が極めて高い反射率を維持する(図4を参照)。 <ロ>この金属はVCSELとn−タイプあるいはp−タイ
プオームコンタクト(一般にはp−タイプオームコンタ
クト)を形成することができる。 <ハ>この金属は金属ミラーとレーザー活性層基板を持
つボンデッド結合層としての役割を持ち、Waferボンデ
ッド技術によって、ミラーとレーザーが一体となってい
る。
く、VCSELのコストを大きく節約することができる。本
発明は、低温(<450℃)、短時間(<1時間)のボ
ンデッド結合で、レーザー構造に対して好くない影響が
ない。このほか、ミラーが金属で、基板の選択がVCSELW
afers膜熱膨脹係数の差とさほど変わらず、放熱効果の
よい基板(例えば、VCSELが1.3・1.55μmの波長で、Wa
fersが使用する基板はInPで、金属ミラーの基板がGaAs
あるいはSi)であり、そのコストあるいはレーザー特性
は全てプラスの影響がある。
ように、本発明はまず、シリコン基板(あるいはGaAs)
の上にAu/AuBe反射鏡をメッキし、後に、VCS
EL構造のInP基板と低温、短時間でWafersボンデッド
を達成する。図5には、その過程を示す。
て乾かし、アセトンの中に入れて、超音波で約10分間
振動させ、さらに、Dlで洗い流す(ステップ2)。
中に入れて約10分間振動させてから、さらに、Dlで洗
い流す(ステップ3)。
ップ4)。
を貼りつける(ステップ5)。
理する(ステップ6)。
り除く(ステップ7)。
温度で30分の時間を要して製作を行なう。レーザー構
造によくない影響を与えず、逆に低温、短時間のボンデ
ッド結合の特性を活かせる。
型レーザーダイオードの製造方法は、前述の従来技術と
比較し、以下のような優れた効果を得ることができる。 <イ>この金属は製作過程が簡単で、費用の安い、熱ス
チームメッキシステムを利用することで、高反射率を持
つことができる。 <ロ>またp―タイプ InPとオームコンタクトを形成
することができる。 <ハ>メインの基板(Si or GaAs)とWafers基板の、2
つのWaferのボンデッド結合層が得られる。
層をVCSELに貼り付ける構造を示す説明図である。
ersVCSELの活性ゾーンWaferを、上下反射鏡を持つWafer
に貼り付け、高温、高圧、基板除去の順序でVCSELを形
成する様子を示す説明図である。(b)図3(a)のV
CSEL活性ゾーンの構造図である。
ドの金属Au/AuBeが、全てのVCSELに関する過程を経た
後における、その反射率の特性図である。
ドの製造方法におけるVCSELのWaferボンデッド方式を表
わしたフローチャートである。
Claims (13)
- 【請求項1】金属ミラー構造を持つ基板、及び表面反射
型レーザー構造を持つWafers膜の基板が、Waferボンデ
ッド技術とWafers膜の基板取り除き技術によって製造さ
れる、金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオード
の製造方法。 - 【請求項2】Wafersボンデッド技術がSiあるいはGaAsを
N2で吹いて乾かし、アセトンの中に入れて超音波で約
10分間振動させてから、さらに、Dlで洗い流し、 VCSELをN2で吹いて乾かし、アセトンの中に入れて約
10分間振動させてから、さらに、Dlで洗い流し、 前述の両者にAu/AuBeメッキし、 N2で吹いて乾かし、2つのWaferの表面を貼りつけ、 このWafer pairを石臼の器具に入れて熱処理し、 熱処理が終わったら、InP Substrateを取り除く、とい
う方法である、請求項1に記載の金属反射鏡を持つ表面
反射型レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項3】金属ミラー構造の基板がSi、GaAs、InP、G
aP、Sapphire、Corning glass等の基板でも可能であ
る、請求項1に記載の金属反射鏡を持つ表面反射型レー
ザーダイオードの製造方法。 - 【請求項4】基板が放熱用基板あるいはWafers膜機械支
え用の基板でも可能である、請求項3に記載の金属反射
鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項5】金属ミラー構造の金属がAu、AuBe、AuZn、
AuGeNi、AuGe、Ni、Pt、Ti、Pd等金属の個別層、あるい
は、いくつかの金属を組み合わせた層の共同使用が可能
である、請求項1に記載の金属反射鏡を持つ表面反射型
レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項6】金属構造が反射鏡、オームコンタクト、Wa
fer pairボンデッドの粘着層にもなり得る、請求項5に
記載の金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオード
の製造方法。 - 【請求項7】金属ミラー構造の基板が請求項3の基板
に、熱スチームメッキ法、電子銃スチームメッキ法、ス
パッタメッキ法あるいは以上の方法を組み合わせて、請
求項5の金属にメッキした、請求項1に記載の金属反射
鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項8】表面反射型レーザー構造のWafers膜の基板
がGaAs、InP、等の基板でも可能である、請求項1に記
載の金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの
製造方法。 - 【請求項9】表面反射型レーザーダイオードが850、
1300、1500nmの波長のレーザーで、そのレー
ザーが有機金属科学気相沈殿法あるいは分子線Wafers成
長法によって製作したものでも可能な、請求項1に記載
の金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製
造方法。 - 【請求項10】レーザー構造がエッチング停止層を含ん
でいなければならず、そのエッチング停止層の材料が主
に抗基板エッチング液の材料で、InxGa1-xAsyP1-y材
料、あるいは、Alx-1Ga1-xAsでも可能な、請求項8に記
載の金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの
製造方法。 - 【請求項11】Waferボンデッド技術が熱圧式、気圧
式、あるいは、ダイレクトボンデッド式でも可能であ
る、請求項1に記載の金属反射鏡を持つ表面反射型レー
ザーダイオードの製造方法。 - 【請求項12】Wafers膜の基板の取り除き技術は、研磨
式、湿式化学エッチング方式、乾式エッチング方式、あ
るいは、以上の方式を組み合わせて取り除く方法が可能
である、請求項1に記載の金属反射鏡を持つ表面反射型
レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項13】Wafers膜の基板の取り除き技術は、もし
湿式化学エッチング方式である場合、そのエッチング液
が塩酸、あるいは塩酸と燐酸の組み合わせ、あるいはア
ンモニア水と過酸化水素水の組み合わせである、請求項
12に記載の金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイ
オードの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001258536A JP2003078206A (ja) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | 金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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---|---|
JP2003078206A true JP2003078206A (ja) | 2003-03-14 |
Family
ID=19086039
Family Applications (1)
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JP2001258536A Pending JP2003078206A (ja) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | 金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオードの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003078206A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015510278A (ja) * | 2012-03-14 | 2015-04-02 | ラムダ ガード テクノロジーズ リミテッド | 光デバイス |
CN111416276A (zh) * | 2019-01-08 | 2020-07-14 | 晶连股份有限公司 | 具有单一分散式布拉格反射器组的垂直共振腔面射型激光器 |
-
2001
- 2001-08-28 JP JP2001258536A patent/JP2003078206A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015510278A (ja) * | 2012-03-14 | 2015-04-02 | ラムダ ガード テクノロジーズ リミテッド | 光デバイス |
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