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

Publication number
JP2003078206A
JP2003078206A JP2001258536A JP2001258536A JP2003078206A JP 2003078206 A JP2003078206 A JP 2003078206A JP 2001258536 A JP2001258536 A JP 2001258536A JP 2001258536 A JP2001258536 A JP 2001258536A JP 2003078206 A JP2003078206 A JP 2003078206A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
substrate
laser diode
surface reflection
manufacturing
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
Application number
JP2001258536A
Other languages
English (en)
Inventor
Zuika Ko
洪瑞華
Tosei Bu
武東星
Ichi Ho
彭韋智
Bunsho Ka
何文章
Eikun Ko
黄英勳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chunghwa Telecom Co Ltd
Original Assignee
Chunghwa Telecom Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chunghwa Telecom Co Ltd filed Critical Chunghwa Telecom Co Ltd
Priority to JP2001258536A priority Critical patent/JP2003078206A/ja
Publication of JP2003078206A publication Critical patent/JP2003078206A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】低価格化、時間の短縮化及び高精度化を図るこ
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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属反射鏡を持つ
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。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】1.3あ
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。
【0003】しかし、各ウェーブのVCSELエレメントに
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。
【0004】反射率を高くしようとするには、DBR反射
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。
【0005】ところが、ここでまた別の問題が生じる。
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。
【0006】現在、VCSEL構造の共振腔形成の方法は2
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)。
【0007】しかしながら、この2つの方式の共振腔は
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。
【0008】
【発明の目的】本発明の目的は、Wafer熔合技術によっ
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。
【0009】本発明のもう1つの目的は、金属ミラーに
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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の金属反射鏡を持
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。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0012】本発明は、Wafer熔合技術によって、高反
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。
【0013】本発明の特徴は、反射率の極めて高い金属
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。
【0014】このため、本発明は、WafersDBRが必要な
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。
【0015】前述の1.3あるいは1.55μmが示す
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。
【0016】製作の過程は、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、さらに、Dlで洗い流す(ステップ2)。
【0017】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
い流す(ステップ3)。
【0018】前述の両者にAu/AuBeメッキする(ステ
ップ4)。
【0019】N2で吹いて乾かし、2つのWaferの表面
を貼りつける(ステップ5)。
【0020】このWafer pairを石臼の器具に入れて熱処
理する(ステップ6)。
【0021】熱処理が終わったら、InP Substrateを取
り除く(ステップ7)。
【0022】そのうち、熱処理の段階では、350℃の
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。
【0023】
【発明の効果】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、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるWafer熔合技術で高反射率の金属
層をVCSELに貼り付ける構造を示す説明図である。
【図2】従来のVCSELの構造図である。
【図3】(a)従来のWaferボンデッド方式で個別のWaf
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。
【図4】金属反射鏡を持つ表面反射型レーザーダイオー
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。
【図5】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。
【符号の説明】
1 金属層 2 ステップ2 3 ステップ3 4 ステップ4 5 ステップ5 6 ステップ6 7 ステップ7
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 彭韋智 台湾桃園県楊梅鎭新栄里民族路5段551巷 12號 (72)発明者 何文章 台湾桃園県楊梅鎭新栄里民族路5段551巷 12號 (72)発明者 黄英勳 台湾桃園県楊梅鎭新栄里民族路5段551巷 12號 Fターム(参考) 5F073 AA53 AA74 AB17 CB02 CB04 DA16 DA35

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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。
JP2001258536A 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 Pending JP2003078206A (ja)

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)

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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003078206A true JP2003078206A (ja) 2003-03-14

Family

ID=19086039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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
JP (1) JP2003078206A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11616172B2 (en) Semiconductor light emitting device with frosted semiconductor layer
EP1326290B1 (en) Method of fabricating semiconductor structures
US8023547B2 (en) Vertical extended cavity surface emission laser and method for manufacturing a light emitting component of the same
JP4834210B2 (ja) デバイス及びAlxGayInzN構造の組立方法
JP4975204B2 (ja) AlxGayInzN構造の組立方法
US6656756B2 (en) Technique for a surface-emitting laser diode with a metal reflector
US6979582B2 (en) Vertical-cavity surface emitting laser diode and method for producing the same
JP2010521806A5 (ja)
KR20000057891A (ko) 발광 소자 제조 장치 및 방법
JP2000323797A (ja) 窒化物半導体レーザ及びその製造方法
CN111262131B (zh) 一种面发射半导体激光芯片及其制备方法
CN111600200B (zh) 垂直腔面发射激光器的制造方法及垂直腔面发射激光器
JP2002076433A (ja) 半導体発光素子
TW584889B (en) Nitride semiconductor laser device and method for manufacturing the same
US6852557B1 (en) Method of fabricating long-wavelength VCSEL and apparatus
JP2003078206A (ja) 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
JPH1146036A (ja) 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
JP3123026B2 (ja) Si基板上面発光レーザ
CN111725701A (zh) 分布反馈式面发射激光器及其制作方法
KR100627703B1 (ko) 하이브리드 금속접합 표면방출 레이저 및 그 제작 방법
TW580785B (en) Vertical-cavity surface emitting laser (VCSEL) and a method for producing the same
JP3469051B2 (ja) 面発光半導体レーザ
KR100212460B1 (ko) 장파장 표면방출 레이저 칩 및 그 제조방법
JPH11103125A (ja) 面発光型半導体レーザ装置の作製方法
CN113764983A (zh) 一种在硅上制作垂直腔面发射激光器阵列的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040929

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050412

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20050708

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20050713

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051011

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20051108