JP2004288971A

JP2004288971A - Surface-emitting laser, its manufacturing method and electronic apparatus

Info

Publication number: JP2004288971A
Application number: JP2003080565A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kondo; 貴幸近藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-emitting laser capable of preventing disconnection from being easily generated and having low element resistance, a method for manufacturing the surface-emitting laser and an electronic apparatus. <P>SOLUTION: The surface-emitting laser arranged on the upper surface of a column constituted of a laser resonator 11 formed on a semiconductor substrate 10 comprises a ring-like electrode 21 provided with an aperture part 20, polyimide 31 formed on the periphery of the column constituted of the laser resonator 11 and an electrode wire 41 formed on the surface of the polyimide 31 as a wire connected to the ring-like electrode 21. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザの製造方法及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面発光レーザの主流は、半導体基板の表面に設けた柱状のレーザ共振器の周囲を、ポリイミドなどの絶縁材料で埋め込んで平坦化する構造を持っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４５１７０号公報
【０００４】
図６は従来の面発光レーザの構造例を示す要部断面図である。半導体基板１０の表面には柱状のレーザ共振器１１が設けられている。レーザ共振器１１の周囲はポリイミド３１が埋め込まれており、レーザ共振器１１の上面とポリイミド３１の上面とが連なって平坦化されている。その平坦化された面上にリング状電極５１が形成されている。そして、リング状電極５１はレーザ共振器１１の上面とオーミック接触している。また、リング状電極５１は開口部５０を備えており、レーザ共振器１１の上面から出射されたレーザ光は開口部５０を通って外部に出る。
【０００５】
次に、上記従来の面発光レーザの製造方法について説明する。まず、半導体基板１０の表面にレーザ共振器１１の基礎となる素子構造をエピタキシーして、エッチングによりレーザ共振器１１となる柱形状を形成する。次いで、レーザ共振器１１を含む半導体基板１０上にポリイミドを塗布し、その後ポリイミドを表面から徐々に取り去ってレーザ共振器１１の上面を露出させる。次いで、レーザ共振器１１上面にリング状の金属膜を設け、その金属膜をレーザ共振器１１上面にオーミック接触させる。この金属膜は、ポリイミド表面まで連続しているとともに、レーザ共振器１１の上面中央に開口部５０をもつリング状電極５１となる。これらにより、面発光レーザが完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、面発光レーザの素子抵抗を低減する観点からは、柱状のレーザ共振器１１の上面とリング状電極５１との接触面積ができるだけ大きい方が好ましい。ここで、リング状電極５１の開口部５０の径（開口径）は、レーザ光学特性にかかわるため自由に変更できない。
【０００７】
また、ポリイミド３１には形成工程で生じる大きな収縮応力Ｐが存在している。そのため柱状のレーザ共振器１１の側面とポリイミド３１層の間には空隙３２が発生しやすい。
【０００８】
そこで、図６に示す従来の面発光レーザでは、リング状電極５１においてレーザ共振器１１（柱）の上面との接触部分の外周径がその柱径と一致しており、接触部分を最大としているので接触抵抗の点では好ましいが、上記のように柱側面に空隙３２が生じると簡単にリング状電極５１に断線５２が生じてしまうという問題点がある。
【０００９】
この問題点に対処するために、従来図７に示すような構造の面発光レーザが考え出されている。図７は従来の面発光レーザの他の構造例を示す要部断面図である。図７に示す面発光レーザと図６に示す面発光レーザの相違点は、ポリイミド３１がレーザ共振器１１をなす柱上面の周辺部に被さっている点と、このポリイミド３１が柱上面の周辺部に被さっていることに対応してリング状電極５１’に屈曲部５２が形成されている点である。この相違点により、図７に示す面発光レーザでは、例えポリイミド３１に大きさ収縮応力Ｐが生じて空隙３２が発生しても、リング状電極５１’における断線が起こりにくくなっている。
【００１０】
しかし、図７に示す面発光レーザでは、レーザ共振器１１上面の周辺部にポリイミド３１が被さっているので、レーザ共振器１１の上面とリング状電極５１’との接触面積Ｓが小さくなり、素子抵抗が高くなってしまうという問題点がある。したがって、図７に示す面発光レーザでは、駆動電流に対する発熱比が増大することなどにより、高性能な面発光レーザを構成することが困難となる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、断線が起こりにくく、かつ素子抵抗が低い面発光レーザ、面発光レーザの製造方法及び電子機器の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明の面発光レーザは、基板上に設けられたレーザ共振器がなす柱の上面に設けられたものであって開口部を備えたリング状電極と、前記柱の周囲に設けられた絶縁層と、前記リング状電極に接続している配線であって前記絶縁層の表面に形成された電極配線とを有することを特徴とする。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱の上面にリング状電極を設け、リング状電極に電極配線を接続しているので、リング状電極はレーザ共振器をなす半導体とのオーミック接触をする機能のみあればよい。すなわち、リング状電極は、機械的に延性の高い材料又は構造である必要がなく、柱上面で半導体とのオーミック接触する面積を容易に広くすることができ、素子抵抗を容易に下げることができる。
そして、電極配線は、リング状電極と接続（接触又は接合）して微細なリング状電極を広い面積に引き出す機能を持つことができる。ここで、電極配線とリング状電極との接続は、例えば金属対金属となるので、接続面積が小さくても接続抵抗を十分小さくすることができる。また、電極配線は、半導体とのオーミック接触の相性を考慮する必要がないので、もろい合金を使用する必要がない。すなわち、電極配線は、粘りがあり断線に強い材料（例えば金単体）で形成することができる。
これらのより、本発明によれば、素子抵抗を十分小さくしながら、絶縁層の収縮などが発生しても断線が起こりにくい面発光レーザを提供することができる。
【００１３】
また、本発明の面発光レーザは、前記リング状電極の外周が、前記柱の上面の外周に略一致していることが好ましい。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱の上面の外周とリング状電極の外周とを一致させているので、その柱上面とリング状電極とのオーミック接触面積を最大限に確保することができる。そこで、本発明によれば、素子抵抗の小さい面発光レーザを容易に構成することができる。
【００１４】
また、本発明の面発光レーザは、前記絶縁層が、前記柱の上面と該絶縁層の上面とが１つの平坦な面とほぼなるように、該柱の周囲に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱（半導体）に対して絶縁しながらリング状電極と接続する電極配線を、絶縁層上に容易に設けることができる。
【００１５】
また、本発明の面発光レーザは、前記絶縁層が、前記柱の上面における辺縁部分又は前記リング状電極における辺縁部分を、覆うように設けられていることが好ましい。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱の上面における辺縁上部分（外周近辺）と、柱上面に設けられたリンク状電極における辺縁上部分（外周近辺）とのうちの少なくとも一方を覆うように、絶縁層を設けるので、例えば絶縁層の形成工程などでその絶縁層が収縮しても、その絶縁層上に形成した電極配線で断線が起こる事態を低減することができる。
【００１６】
また、本発明の面発光レーザは、前記絶縁層がポリイミドからなることが好ましい。
本発明によれば、例えば、液状体のポリイミドを柱の周囲に塗布し、その後、焼成などによりポリイミドを硬化させることで、簡易に絶縁層を形成することができる。ここで、焼成工程においてポリイミドに大きな収縮応力が発生しても、その絶縁層上に形成した電極配線で断線が起こる事態を低減することができる。
【００１７】
また、本発明の面発光レーザは、前記電極配線が前記リング状電極に対してリング状に接触していることが好ましい。
本発明によれば、例えばリング状電極に対して同心円上に、該リング状電極と電極配線の接触箇所を設けることができるので、電極配線をリング状電極に対して電気的に良好に接触させることができる。
【００１８】
また、本発明の面発光レーザは、前記電極配線が前記リング状電極の開口部の上方を覆わないように配置されていることが好ましい。
本発明によれば、リング状電極の開口部からレーザ光を出射させることができる。そして、本発明では、素子抵抗を小さくすることができるので、従来よりも電力／光変換効率を高くすることができる。また、本発明によれば、素子抵抗を小さくしながら、リング状電極を容易に小さくすることができるので、開口部も容易に小さくすることができ、レーザ光の広がり角を容易に狭めることができる。
【００１９】
また、本発明の面発光レーザは、前記電極配線が延性に富んだ材料からなることが好ましい。
本発明によれば、電極配線を延性に富んだ材料で構成することにより、ポリイミドなどからなる絶縁層が収縮しても、その絶縁層の上面に形成した電極配線が断線することを回避することができる。
【００２０】
また、本発明の面発光レーザは、前記電極配線が金単体で形成されていることが好ましい。
本発明によれば、粘りがあり断線に強い金単体で電極配線を形成することにより、不具合発生率が低く信頼性の高い面発光レーザを提供することができる。なお、従来の面発光レーザでは、リング状電極及び電極配線が１つの部材で構成されていたので、そのリング状電極及び電極配線が半導体とオーミック接触しなければならず、金単体でリング状電極及び電極配線を構成することが不可能であった。
【００２１】
また、本発明の面発光レーザは、前記電極配線が前記リング状電極の接触箇所の近辺に屈曲部を有することが好ましい。
本発明によれば、絶縁層が収縮などして柱側面と絶縁層との間に空隙が生じ、電極配線の長手方向に応力が作用しても、電極配線の屈曲部が変形などすることで応力を吸収することができ、電極配線などにおいて断線が生じることをさらに低減することができる。
【００２２】
また、本発明の面発光レーザは、前記屈曲部が、前記リング状電極の接触箇所における前記電極配線の折れ曲がり方向に対して、反対方向に折れ曲がっていることが好ましい。
本発明によれば、電極配線に応力が作用したときに、その電極配線の屈曲部の折れ曲がり角度が変化することなどで、その応力を吸収することができ、電極配線などにおいて断線が生じることをさらに低減することができる。
【００２３】
また、本発明の面発光レーザは、前記リング状電極が半導体とオーミック接触する材料からなることが好ましい。
本発明によれば、リング状電極がレーザ共振器をなす半導体（例えば半導体光反射層など）とオーミック接触して、その半導体に電流を供給することができる。そこで、リング状電極は半導体とオーミック接触する機能のみ受け持ち、電極配線は絶縁層の収縮などに対する機械的強度を高める機能のみを受け持つことができる。したがって、本発明によれば、低い素子抵抗を持ち、かつ断線の発生率が低い面発光レーザを提供することができる。
【００２４】
また、本発明の面発光レーザは、前記リング状電極が金とゲルマニウムからなることが好ましい。
本発明によれば、Ｐ型半導体に対して良好にオーミック接触するリング状電極を構成することができる。そこで、本発明によれば、例えばリング状電極にプラス電圧を印加し、Ｎ型半導体からなる基板の底面などに設けた電極にマイナス電圧を印加することで、基板上に設けた柱（レーザ共振器）に電流を供給して、リング状電極の開口部からレーザ光を出射させることができる。
【００２５】
また、本発明の面発光レーザは、前記リング状電極が金と亜鉛からなることが好ましい。
本発明によれば、Ｎ型半導体に対して良好にオーミック接触するリング状電極を構成することができる。
そこで、本発明によれば、例えばリング状電極にマイナス電圧を印加し、Ｐ型半導体からなる基板の底面などに設けた電極にプラス電圧を印加することで、基板上に設けた柱（レーザ共振器）に電流を供給して、リング状電極の開口部からレーザ光を出射させることができる。
【００２６】
また、本発明の面発光レーザは、前記リング状電極がチタンと金を順番に積層したものからなることが好ましい。
本発明によれば、アニール処理をせずに半導体に対してオーミック接触するリング状電極を構成することができる。ここで、半導体側のキャリア濃度は１×１０^１９［ｃｍ^−３］程度以上あることがオーミック接触の条件となる。このキャリア濃度を作ることができるのは、Ｐ型ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）だけであるので、本発明のリング状電極はＰ型電極として使用することができる。
【００２７】
また、本発明の面発光レーザは、前記リング状電極がチタンとプラチナと金を順番に積層したものからなることが好ましい。
本発明によれば、アニール処理をせずに半導体に対してオーミック接触するリング状電極を構成することができる。ここで、半導体側のキャリア濃度は１×１０^１９［ｃｍ^−３］程度以上あることがオーミック接触の条件となる。このキャリア濃度を作ることができるのは、Ｐ型ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）だけであるので、本発明のリング状電極はＰ型電極として使用することができる。
【００２８】
本発明の電子機器は、前記面発光レーザを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、素子抵抗が低く、断線しにくい面発光レーザを備えた電子機器を提供することができる。そこで、本発明によれば、断線が起こりにくく、高い電力／光変換効率をもち、低しきい値で動作し、出射光が円形狭広がり角をもち、実装が容易で、二次元集積可能なレーザ光源を備えた電子機器を提供することができる。したがって、本発明によれば、光情報処理装置及び光通信伝送装置などを高性能化することができる。
【００２９】
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、半導体基板表面に柱形状を有するレーザ共振器を設け、前記柱形状の上面に、開口部を備えたリング状電極を設け、前記柱形状の周囲に絶縁部材を設け、前記リング状電極に接続する電極配線を前記絶縁層の表面に形成することを特徴とする。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱の上面にリング状電極を設け、リング状電極に電極配線を接続しているので、リング状電極はレーザ共振器をなす半導体とのオーミック接触をする機能のみあればよい。すなわち、リング状電極は、機械的に延性の高い材料又は構造である必要がなく、柱上面で半導体とのオーミック接触する面積を容易に広くすることができ、素子抵抗を容易に下げることができる。
そして、電極配線は、リング状電極と接続（接触又は接合）して微細なリング状電極を広い面積に引き出す機能を持つことができる。ここで、電極配線とリング状電極との接続は、例えば金属対金属となるので、接続面積が小さくても接続抵抗を十分小さくすることができる。また、電極配線は、半導体とのオーミック接触の相性を考慮する必要がないので、もろい合金を使用する必要がない。すなわち、電極配線は、粘りがあり断線に強い材料（例えば金単体）で形成することができる。これらのより、本発明によれば、素子抵抗を十分小さくしながら、絶縁層の収縮などが発生しても断線が起こりにくい面発光レーザを簡易に製造することができる。
【００３０】
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、前記リング状電極を、該リング状電極の外周が前記柱形状の外周と略一致するように設け、前記絶縁層は、前記柱形状の上面と該絶縁層の上面とが１つの平坦な面とほぼなるように、該柱形状の周囲に設けることが好ましい。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱の上面の外周とリング状電極の外周とを一致させているので、その柱上面とリング状電極とのオーミック接触面積を最大限に確保することができる。そこで、本発明によれば、素子抵抗の小さい面発光レーザを容易に製造できる。また、本発明によれば、レーザ共振器がなす柱（半導体）に対して絶縁しながらリング状電極と接続する電極配線を、絶縁層上に容易に設けることができる。
【００３１】
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、前記絶縁層は、前記リング状電極における辺縁部分を覆うように設けることが好ましい。
本発明によれば、レーザ共振器がなす柱の上面に設けられたリンク状電極における辺縁上部分を覆うように、絶縁層を設けるので、例えば絶縁層の形成工程などでその絶縁層が収縮しても、その絶縁層上に形成した電極配線で断線が起こる事態を低減することができる。また、本発明によれば、例えば液状体のポリイミドを柱の周囲に塗布し、その後、焼成などによりポリイミドを硬化させることで、簡易に絶縁層を形成することができる。
【００３２】
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、前記電極配線を、前記リング状電極に対してリング状に接触させることが好ましい。
本発明によれば、例えばリング状電極に対して同心円上に、該リング状電極と電極配線の接触箇所を設けることができるので、電極配線をリング状電極に対して電気的に良好に接触させることができる。
【００３３】
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、前記リング状電極を、リフトオフ法を用いて形成するとともに、前記レーザ共振器をなす半導体とオーミック接触させることが好ましい。
本発明によれば、従来から用いられているリフトオフ法を用いて、所望形状のリング状電極を柱（半導体）上面に簡易に形成することができる。そのリフトオフ法で形成されたリング状電極は、レーザ共振器をなす半導体（例えば半導体光反射層など）とオーミック接触して、その半導体に電流を供給することができる。そこで、リング状電極は半導体とオーミック接触する機能のみ受け持ち、電極配線は絶縁層の収縮などに対する機械的強度を高める機能のみを受け持つことができる。したがって、本発明によれば、低い素子抵抗を持ち、かつ断線の発生率が低い面発光レーザを簡易に製造することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る面発光レーザについて、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る面発光レーザの構造を示す要部断面図である。図２は図１に示す面発光レーザの要部平面図である。本面発光レーザは、半導体基板１０と、レーザ共振器１１と、リング状電極２１と、ポリイミド３１と、電極配線４１とを有している。
【００３５】
半導体基板１０は、例えばＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）又はＡｌＧａＡｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）からなるものである。レーザ共振器１１は、半導体基板１０の表面（上面）に設けられ柱形状を有している。そして、レーザ共振器１１は、半導体基板１０において第１半導体光反射層、活性層及び第２半導体光反射層を順次積層した構造をしており、光共振器を構成している。ここで、半導体基板１０の底面には電極（図示せず）が設けられている。
【００３６】
例えば、半導体基板１０をＮ型ＧａＡｓ基板で構成すると、半導体基板１０の底面の電極はＮ側電極となる。そして、Ｎ型ＧａＡｓ基板の上には第１半導体光反射層としてＡｌＧａＡｓ多層膜からなるＤＢＲ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇＲｅｆｌｅｃｔｏｒ）ミラーが積層される。そのＤＢＲミラーの上にはＡｌＧａＡｓ多重量子井戸からなる活性層が積層される。その活性層の上には第２半導体光反射層としてＡｌＧａＡｓ多層膜からなるＤＢＲミラーが積層される。これらにより、レーザ共振器１１をなす光共振器が構成される。
【００３７】
リング状電極２１は、レーザ共振器１１がなす柱（円柱）の上面に設けられたドーナツ円板状のものであって、開口部２０を備えている。そしてリング状電極２１の外周は、レーザ共振器１１がなす柱の上面の外周と略一致している。ここで、リング状電極２１は、レーザ共振器１１がなす柱上面（円）と略同心円に形成されており、その同心円の略中心に開口部２０が円形に設けられている。
【００３８】
ポリイミド３１は、レーザ共振器１１がなす柱の周囲に設けられており絶縁層をなしている。ここで、ポリイミド３１は、レーザ共振器１１がなす柱の周囲を埋め込んで平坦化するように形成されている。換言すれば、レーザ共振器１１がなす柱の上面とポリイミド３１の上面とが１つの平坦な面とほぼなるように、そのポリイミド３１が柱の周囲に設けられている。
また、ポリイミド３１は、レーザ共振器１１がなす柱上面の辺縁部分の上方を覆うように、すなわちリング状電極２１の辺縁部分を覆うように設けられている。
【００３９】
電極配線４１は、リング状電極２１に接続しているとともにポリイミド３１の表面に形成されている。そして、配線電極４１は、リング状電極２１の開口部２０にかからない、すなわち覆わないように、配置されている。ここで、電極配線４１とリング状電極２１の接続（接触）領域はリング状になっていることが好まく、その接続領域が開口部２０に対して同心円となっていることが好ましい。このようなすると、開口部２０から出射される光が、円形で、広がり角の非常に小さいレーザビームとなる。また、電極配線４１は、リング状電極２１との接触箇所の近辺に屈曲部４２を備えている。
【００４０】
これらにより、本実施形態の面発光レーザによれば、レーザ共振器１１の片側電極をリング状電極２１と電極配線４１で構成したので、リング状電極２１はレーザ共振器１１がなす柱上面において、その柱上面と最大限の接触面積を確保することができ、低い素子抵抗を得ることができる。
【００４１】
また、リング状電極２１は、レーザ共振器１１をなす半導体とオーミック接触する機能を有することだけでたり、機械的に強固な材料（例えば延性があり断線に強い材料）や構造である必要がない。これにより、リング状電極２１として、金とゲルマニウムからなるもの、又は金と亜鉛からなるものを用いることができる。
【００４２】
金とゲルマニウムからなるリング状電極２１は、レーザ共振器１１の一部をなすＰ型半導体に良好にオーミック接触することができる。この場合、リング状電極２１はプラス側電極となる。金と亜鉛からなるリング状電極２１は、レーザ共振器１１の一部をなすＮ型半導体に良好にオーミック接触することができる。この場合、リング状電極２１はマイナス側電極となる。
【００４３】
また、リング状電極２１は、チタンと金を順番に積層したもの、又はチタンとプラチナと金を順番に積層したもので構成することができる。この場合は、アニール処理をせずに、レーザ共振器１１の一部をなす半導体に対してオーミック接触するリング状電極２１を構成することができる。ここで、半導体側のキャリア濃度は１×１０^１９［ｃｍ^−３］程度以上あることがオーミック接触の条件となる。
【００４４】
また、本実施形態の面発光レーザでは、電極配線４１が微細なリング状電極２１を広い面積へ引き出す機能のみを受け持つこととなる。すなわち、電極配線４１を構成する材料は、半導体とのオーミック接触の相性を考慮する必要がないので、もろい合金を使用する必要がない。したがって、電極配線４を構成する材料として、粘りがあって断線に強い材料、すなわち延性に富んだ材料である金単体などを用いることができる。そこで、本実施形態の面発光レーザは、電極配線４として粘りがあって断線に強い材料を用いることができるので、断線が起こることを大幅に低減することができる。
【００４５】
また、本実施形態の面発光レーザは、ポリイミド３１がレーザ共振器１１をなす柱上面の辺縁部に被さっているので、ポリイミド３１において大きさ収縮応力Ｐが生じても断線が起こることをさらに低減することができる。
また、本実施形態においては、リング状電極２１と電極配線４１とは金属対金属で接触しているので、その接触面積が小さくとも接触抵抗を十分低くすることができ、素子抵抗の低い面発光レーザを容易に構成することができる。
【００４６】
次に、本実施形態の面発光レーザの製造方法の一例について説明する。先ず、ＧａＡｓなどからなる半導体基板１０をクリーニングする。次いで、その半導体基板１０の一方面に第１半導体光反射層、活性層、第２半導体光反射層をエピタキシーして順次積層する。ここで、第１半導体光反射層及び第２半導体光反射層はＤＢＲミラーとして形成する。ＤＢＲミラーは、屈折率の異なる半導体層を光学波長の１／４の厚さで交互に積層して形成する。次いで、エッチングにより光共振器となる柱状部を形成することで、レーザ共振器１１が半導体基板１０に設けられる。
【００４７】
次いで、リフトオフによりリング状電極２１を形成する。ここでリング状電極２１はレーザ共振器１１の上面にオーミック接触させる。また、リング状電極２１の外周がレーザ共振器１１上面の外周と略一致するように形成する。次いで、液状体のポリイミド３１を半導体基板１０上に塗布した後、レーザ共振器１１上面を露出させる。これにより、ポリイミド３１がレーザ共振器１１の周囲に埋め込まれ、半導体基板１０の上面の平坦化が行われる。ここで、ポリイミド３１がリング状電極２１における辺縁部分を覆うように平坦化を行う。
【００４８】
次いで、リング状電極２１及びポリイミド３１の上面に金単体などを蒸着させることで極配線４１を形成する。これにより、リング状電極２１に接続した電極配線４１がポリイミド３１の表面に形成される。また、半導体基板１０の底面にも電極（図示せず）を設ける。その後、半導体基板１０を焼成することなどにより、ポリイミド３１を硬化させる。この硬化の時点で、ポリイミド３１に大きな収縮応力Ｐが発生する。これらにより、上記本実施形態の面発光レーザが完成する。
【００４９】
（電子機器）
上記実施形態の面発光レーザを備えた電子機器の例について説明する。
本実施形態の面発光レーザは、機器内又は基板内などで光信号を送受信する光インターコネクション、あるいは、光ファイバ通信、レーザプリンタ、レーザビーム投射器、レーザビームスキャナ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、変位センサ、圧力センサ、ガスセンサ、血液血流センサなどに適用することができる。また、下記の電子機器に適用することもできる。
図３は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図３において、符号１０００は上記の面発光レーザを備えた携帯電話本体を示し、符号１００１は表示部を示している。ここで、面発光レーザは、携帯電話機本体１０００における光信号出力手段などとして用いられる。
【００５０】
図４は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図４において、符号１１００は上記の面発光レーザを用いた時計本体を示し、符号１１０１は表示部を示している。ここで、面発光レーザは、時計本体１１００における光信号出力手段などとして用いられる。
【００５１】
図５は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図５において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は上記の面発光レーザを用いた情報処理装置本体、符号１２０６は表示部を示している。ここで、面発光レーザは、情報処理装置本体１２０４における光信号出力手段などとして用いられる。
【００５２】
本実施形態の面発光レーザを構成要素とした電子機器、及び図３から図５に示す電子機器は、上記実施形態の面発光レーザを備えているので、断線が起こりにくく、高い電力／光変換効率をもち、低しきい値で動作し、出射光が円形狭広がり角をもち、実装が容易で、二次元集積可能なレーザ光源を備えた装置を構成することができる。
【００５３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、ポリイミド３１がレーザ共振器１１のなす柱上面の辺縁部分の上方を覆うように、すなわちリング状電極２１の辺縁部分を覆うように設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポリイミド３１がレーザ共振器１１のなす柱上面の辺縁部分の上方を覆わないように、すなわちリング状電極２１の辺縁部分を覆わないように設けてもよい。これにより、配線電極４１は、屈曲部４２のない図６に示すリング状電極５１のような形状にすることができ、リング状電極２１との接触面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る面発光レーザの要部断面図である。
【図２】同上の面発光レーザの要部平面図である。
【図３】同上の面発光レーザを備えた電子機器の一例を示す図である。
【図４】同上の面発光レーザを備えた電子機器の一例を示す図である。
【図５】同上の面発光レーザを備えた電子機器の一例を示す図である。
【図６】従来の面発光レーザの一例を示す要部断面図である。
【図７】従来の面発光レーザの一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１０…半導体基板、１１…レーザ共振器、２０…開口部、２１…リング状電極、３１…ポリイミド、３２…空隙、４１…電極配線、４２…屈曲部、Ｐ…収縮応力[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface emitting laser, a method for manufacturing a surface emitting laser, and an electronic apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the mainstream of a surface emitting laser has a structure in which the periphery of a columnar laser resonator provided on the surface of a semiconductor substrate is buried with an insulating material such as polyimide to flatten it (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-145170
[0004]
FIG. 6 is a sectional view of a main part showing an example of the structure of a conventional surface emitting laser. On the surface of the semiconductor substrate 10, a columnar laser resonator 11 is provided. A polyimide 31 is embedded around the laser resonator 11, and the upper surface of the laser resonator 11 and the upper surface of the polyimide 31 are connected and flattened. A ring-shaped electrode 51 is formed on the flattened surface. The ring-shaped electrode 51 is in ohmic contact with the upper surface of the laser resonator 11. Further, the ring-shaped electrode 51 has an opening 50, and the laser light emitted from the upper surface of the laser resonator 11 passes through the opening 50 and goes outside.
[0005]
Next, a method for manufacturing the above-described conventional surface emitting laser will be described. First, an element structure serving as a basis of the laser resonator 11 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 by epitaxy, and a pillar shape serving as the laser resonator 11 is formed by etching. Next, polyimide is applied on the semiconductor substrate 10 including the laser resonator 11, and then the polyimide is gradually removed from the surface to expose the upper surface of the laser resonator 11. Next, a ring-shaped metal film is provided on the upper surface of the laser resonator 11, and the metal film is brought into ohmic contact with the upper surface of the laser resonator 11. This metal film becomes a ring-shaped electrode 51 which is continuous up to the polyimide surface and has an opening 50 at the center of the upper surface of the laser resonator 11. Thus, a surface emitting laser is completed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, from the viewpoint of reducing the element resistance of the surface emitting laser, it is preferable that the contact area between the upper surface of the columnar laser resonator 11 and the ring electrode 51 is as large as possible. Here, the diameter (opening diameter) of the opening 50 of the ring-shaped electrode 51 cannot be freely changed because it affects the laser optical characteristics.
[0007]
The polyimide 31 has a large contraction stress P generated in the forming process. Therefore, a gap 32 is easily generated between the side surface of the columnar laser resonator 11 and the polyimide 31 layer.
[0008]
Therefore, in the conventional surface-emitting laser shown in FIG. 6, the outer diameter of the ring-shaped electrode 51 in contact with the upper surface of the laser resonator 11 (column) matches the column diameter, and the contact portion is maximized. Therefore, it is preferable in terms of the contact resistance, but there is a problem that the disconnection 52 is easily generated in the ring-shaped electrode 51 when the gap 32 is formed on the column side as described above.
[0009]
In order to address this problem, conventionally, a surface emitting laser having a structure as shown in FIG. 7 has been devised. FIG. 7 is a sectional view of a main part showing another example of the structure of a conventional surface emitting laser. The difference between the surface emitting laser shown in FIG. 7 and the surface emitting laser shown in FIG. 6 is that the polyimide 31 covers the peripheral portion of the upper surface of the column forming the laser resonator 11 and that the polyimide 31 covers the peripheral portion of the upper surface of the column. The bent portion 52 is formed on the ring-shaped electrode 51 ′ corresponding to the fact that the ring-shaped electrode 51 ′ is covered. Due to this difference, in the surface emitting laser shown in FIG. 7, even if a large contraction stress P is generated in the polyimide 31 and the void 32 is generated, disconnection of the ring-shaped electrode 51 ′ is hard to occur.
[0010]
However, in the surface emitting laser shown in FIG. 7, since the polyimide 31 covers the periphery of the upper surface of the laser resonator 11, the contact area S between the upper surface of the laser resonator 11 and the ring-shaped electrode 51 'is reduced, and There is a problem that resistance increases. Therefore, in the surface emitting laser shown in FIG. 7, it is difficult to configure a high performance surface emitting laser due to an increase in the heat generation ratio with respect to the drive current.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface-emitting laser, a method of manufacturing a surface-emitting laser, and an electronic device that are less likely to be disconnected and have a low element resistance.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a surface emitting laser according to the present invention includes a ring-shaped electrode provided on an upper surface of a column formed by a laser resonator provided on a substrate and having an opening, And a wiring connected to the ring-shaped electrode and electrode wiring formed on the surface of the insulating layer.
According to the present invention, since the ring-shaped electrode is provided on the upper surface of the column formed by the laser resonator and the electrode wiring is connected to the ring-shaped electrode, the ring-shaped electrode makes ohmic contact with the semiconductor forming the laser resonator. All you need is a function. That is, the ring-shaped electrode does not need to be a material or a structure having high mechanical ductility, and the area of ohmic contact with the semiconductor on the pillar upper surface can be easily increased, and the element resistance can be easily reduced. .
Further, the electrode wiring can have a function of connecting (contacting or bonding) with the ring-shaped electrode to draw out a fine ring-shaped electrode to a wide area. Here, the connection between the electrode wiring and the ring-shaped electrode is, for example, metal-to-metal, so that the connection resistance can be sufficiently reduced even if the connection area is small. Further, since it is not necessary to consider the compatibility of ohmic contact with the semiconductor for the electrode wiring, it is not necessary to use a brittle alloy. That is, the electrode wiring can be formed of a sticky material (for example, gold alone) that is resistant to disconnection.
From the above, according to the present invention, it is possible to provide a surface emitting laser in which disconnection is unlikely to occur even when the insulating layer contracts while the element resistance is sufficiently reduced.
[0013]
Further, in the surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the outer periphery of the ring-shaped electrode substantially coincides with the outer periphery of the upper surface of the column.
According to the present invention, since the outer periphery of the upper surface of the column formed by the laser resonator coincides with the outer periphery of the ring-shaped electrode, it is possible to maximize the ohmic contact area between the upper surface of the column and the ring-shaped electrode. it can. Therefore, according to the present invention, a surface emitting laser having a small element resistance can be easily configured.
[0014]
Further, in the surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the insulating layer is provided around the column such that the upper surface of the column and the upper surface of the insulating layer are substantially one flat surface. .
According to the present invention, it is possible to easily provide an electrode wiring for connecting to a ring-shaped electrode while insulating a column (semiconductor) formed by a laser resonator on an insulating layer.
[0015]
In the surface emitting laser according to the aspect of the invention, it is preferable that the insulating layer is provided so as to cover an edge portion on an upper surface of the pillar or an edge portion of the ring-shaped electrode.
According to the present invention, at least one of the upper edge portion (near the outer periphery) of the upper surface of the column formed by the laser resonator and the upper edge portion (near the outer periphery) of the link-shaped electrode provided on the upper surface of the column is formed. Since the insulating layer is provided so as to cover, even if the insulating layer shrinks in, for example, a step of forming the insulating layer, it is possible to reduce a situation in which disconnection occurs in the electrode wiring formed over the insulating layer.
[0016]
In the surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the insulating layer is made of polyimide.
According to the present invention, for example, an insulating layer can be easily formed by applying a liquid polyimide around the pillars and then curing the polyimide by baking or the like. Here, even if a large contraction stress is generated in the polyimide in the firing step, it is possible to reduce a situation in which disconnection occurs in the electrode wiring formed on the insulating layer.
[0017]
In the surface emitting laser according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode wiring is in contact with the ring-shaped electrode in a ring shape.
According to the present invention, for example, a contact portion between the ring-shaped electrode and the electrode wiring can be provided on a concentric circle with respect to the ring-shaped electrode, so that the electrode wiring is brought into good electrical contact with the ring-shaped electrode. be able to.
[0018]
In the surface emitting laser according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode wiring is disposed so as not to cover an upper part of the opening of the ring-shaped electrode.
According to the present invention, laser light can be emitted from the opening of the ring-shaped electrode. Further, in the present invention, since the element resistance can be reduced, the power / light conversion efficiency can be increased as compared with the related art. Further, according to the present invention, since the ring-shaped electrode can be easily reduced while the element resistance is reduced, the opening can also be reduced easily, and the spread angle of the laser beam can be easily reduced. it can.
[0019]
In the surface emitting laser of the present invention, it is preferable that the electrode wiring is made of a material having high ductility.
According to the present invention, by configuring the electrode wiring with a highly ductile material, even if the insulating layer made of polyimide or the like shrinks, it is possible to avoid disconnection of the electrode wiring formed on the upper surface of the insulating layer. Can be.
[0020]
In the surface emitting laser according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode wiring is formed of only gold.
According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable surface emitting laser having a low failure rate by forming an electrode wiring using only gold, which is sticky and resistant to disconnection. In the conventional surface-emitting laser, the ring-shaped electrode and the electrode wiring are formed of one member, so that the ring-shaped electrode and the electrode wiring must make ohmic contact with the semiconductor, and the ring-shaped electrode may be made of gold alone. Further, it was impossible to form the electrode wiring.
[0021]
In the surface emitting laser according to the aspect of the invention, it is preferable that the electrode wiring has a bent portion near a contact point of the ring-shaped electrode.
According to the present invention, a gap is formed between the side surface of the pillar and the insulating layer due to shrinkage of the insulating layer, and even when stress acts in the longitudinal direction of the electrode wiring, the bent portion of the electrode wiring is deformed. Stress can be absorbed, and the occurrence of disconnection in electrode wiring and the like can be further reduced.
[0022]
In the surface emitting laser according to the aspect of the invention, it is preferable that the bent portion is bent in a direction opposite to a bending direction of the electrode wiring at a contact portion of the ring-shaped electrode.
According to the present invention, when a stress acts on an electrode wiring, the bending angle of a bent portion of the electrode wiring changes, for example, the stress can be absorbed, and disconnection occurs in the electrode wiring or the like. It can be further reduced.
[0023]
Further, in the surface emitting laser of the present invention, it is preferable that the ring-shaped electrode is made of a material that makes ohmic contact with a semiconductor.
According to the present invention, the ring-shaped electrode can make ohmic contact with a semiconductor (for example, a semiconductor light reflection layer or the like) forming a laser resonator and supply a current to the semiconductor. Therefore, the ring-shaped electrode has only the function of making ohmic contact with the semiconductor, and the electrode wiring can have only the function of increasing the mechanical strength against shrinkage of the insulating layer. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a surface emitting laser having a low element resistance and a low incidence of disconnection.
[0024]
In the surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the ring-shaped electrode is made of gold and germanium.
According to the present invention, it is possible to form a ring-shaped electrode that makes good ohmic contact with a P-type semiconductor. Therefore, according to the present invention, for example, by applying a positive voltage to a ring-shaped electrode and applying a negative voltage to an electrode provided on a bottom surface of an N-type semiconductor substrate or the like, a column (laser resonance Current) to emit laser light from the opening of the ring-shaped electrode.
[0025]
In the surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the ring-shaped electrode is made of gold and zinc.
According to the present invention, a ring-shaped electrode that makes good ohmic contact with an N-type semiconductor can be formed.
Therefore, according to the present invention, for example, by applying a negative voltage to a ring-shaped electrode and applying a positive voltage to an electrode provided on a bottom surface of a substrate made of a P-type semiconductor, a column (laser resonance) provided on the substrate is formed. Current) to emit laser light from the opening of the ring-shaped electrode.
[0026]
Further, in the surface emitting laser of the present invention, it is preferable that the ring-shaped electrode is formed by sequentially stacking titanium and gold.
According to the present invention, it is possible to form a ring-shaped electrode that makes ohmic contact with a semiconductor without performing an annealing process. Here, the carrier concentration on the semiconductor side is 1 × 10 ¹⁹ [Cm ^-3 ] Is a condition for ohmic contact. Since only P-type GaAs (gallium arsenide) can produce this carrier concentration, the ring electrode of the present invention can be used as a P-type electrode.
[0027]
Further, in the surface emitting laser of the present invention, it is preferable that the ring-shaped electrode is formed by sequentially stacking titanium, platinum, and gold.
According to the present invention, it is possible to form a ring-shaped electrode that makes ohmic contact with a semiconductor without performing an annealing process. Here, the carrier concentration on the semiconductor side is 1 × 10 ¹⁹ [Cm ^-3 ] Is a condition for ohmic contact. Since only P-type GaAs (gallium arsenide) can produce this carrier concentration, the ring electrode of the present invention can be used as a P-type electrode.
[0028]
An electronic apparatus according to another aspect of the invention includes the surface emitting laser.
According to the present invention, it is possible to provide an electronic device including a surface emitting laser having a low element resistance and hardly breaking. Therefore, according to the present invention, disconnection is unlikely to occur, has high power / light conversion efficiency, operates at a low threshold value, emits light has a circular narrow spread angle, is easy to mount, and can be two-dimensionally integrated. An electronic device including a laser light source can be provided. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the performance of an optical information processing device, an optical communication transmission device, and the like.
[0029]
Further, in the method of manufacturing a surface emitting laser according to the present invention, a laser resonator having a columnar shape is provided on a surface of a semiconductor substrate, and a ring-shaped electrode having an opening is provided on an upper surface of the columnar shape. And an electrode member connected to the ring-shaped electrode is formed on the surface of the insulating layer.
According to the present invention, since the ring-shaped electrode is provided on the upper surface of the column formed by the laser resonator and the electrode wiring is connected to the ring-shaped electrode, the ring-shaped electrode makes ohmic contact with the semiconductor forming the laser resonator. All you need is a function. That is, the ring-shaped electrode does not need to be a material or a structure having high mechanical ductility, and the area of ohmic contact with the semiconductor on the pillar upper surface can be easily increased, and the element resistance can be easily reduced. .
Further, the electrode wiring can have a function of connecting (contacting or bonding) with the ring-shaped electrode to draw out a fine ring-shaped electrode to a wide area. Here, the connection between the electrode wiring and the ring-shaped electrode is, for example, metal-to-metal, so that the connection resistance can be sufficiently reduced even if the connection area is small. Further, since it is not necessary to consider the compatibility of ohmic contact with the semiconductor for the electrode wiring, it is not necessary to use a brittle alloy. That is, the electrode wiring can be formed of a sticky material (for example, gold alone) that is resistant to disconnection. From the above, according to the present invention, it is possible to easily manufacture a surface emitting laser in which the disconnection does not easily occur even when the insulating layer contracts while the element resistance is sufficiently reduced.
[0030]
Further, in the method for manufacturing a surface emitting laser according to the present invention, the ring-shaped electrode is provided such that an outer periphery of the ring-shaped electrode substantially coincides with an outer periphery of the columnar shape. It is preferable to provide the insulating layer around the pillar so that the upper surface of the insulating layer becomes substantially one flat surface.
According to the present invention, since the outer periphery of the upper surface of the column formed by the laser resonator coincides with the outer periphery of the ring-shaped electrode, it is possible to maximize the ohmic contact area between the upper surface of the column and the ring-shaped electrode. it can. Therefore, according to the present invention, a surface emitting laser having a small element resistance can be easily manufactured. Further, according to the present invention, it is possible to easily provide, on the insulating layer, an electrode wiring which is connected to the ring-shaped electrode while being insulated from the column (semiconductor) formed by the laser resonator.
[0031]
Further, in the method for manufacturing a surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the insulating layer is provided so as to cover a peripheral portion of the ring-shaped electrode.
According to the present invention, the insulating layer is provided so as to cover the upper part of the edge of the link-shaped electrode provided on the upper surface of the column formed by the laser resonator. Even in this case, it is possible to reduce the occurrence of disconnection in the electrode wiring formed on the insulating layer. Further, according to the present invention, for example, an insulating layer can be easily formed by applying a liquid polyimide around the pillars and then curing the polyimide by baking or the like.
[0032]
Further, in the method for manufacturing a surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the electrode wiring is brought into contact with the ring-shaped electrode in a ring shape.
According to the present invention, for example, a contact portion between the ring-shaped electrode and the electrode wiring can be provided on a concentric circle with respect to the ring-shaped electrode, so that the electrode wiring is brought into good electrical contact with the ring-shaped electrode. be able to.
[0033]
In the method of manufacturing a surface emitting laser according to the present invention, it is preferable that the ring-shaped electrode is formed by using a lift-off method and is in ohmic contact with a semiconductor forming the laser resonator.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ring-shaped electrode of a desired shape can be easily formed on a pillar (semiconductor) upper surface using the lift-off method conventionally used. The ring-shaped electrode formed by the lift-off method can make an ohmic contact with a semiconductor (for example, a semiconductor light reflection layer or the like) forming a laser resonator and supply a current to the semiconductor. Therefore, the ring-shaped electrode has only the function of making ohmic contact with the semiconductor, and the electrode wiring can have only the function of increasing the mechanical strength against shrinkage of the insulating layer. Therefore, according to the present invention, a surface emitting laser having a low element resistance and a low disconnection rate can be easily manufactured.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a structure of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a main part of the surface emitting laser shown in FIG. The surface emitting laser includes a semiconductor substrate 10, a laser resonator 11, a ring-shaped electrode 21, a polyimide 31, and an electrode wiring 41.
[0035]
The semiconductor substrate 10 is made of, for example, GaAs (gallium arsenide) or AlGaAs (aluminum gallium arsenide). The laser resonator 11 is provided on the surface (upper surface) of the semiconductor substrate 10 and has a columnar shape. The laser resonator 11 has a structure in which a first semiconductor light reflection layer, an active layer, and a second semiconductor light reflection layer are sequentially stacked on the semiconductor substrate 10, and constitutes an optical resonator. Here, an electrode (not shown) is provided on the bottom surface of the semiconductor substrate 10.
[0036]
For example, when the semiconductor substrate 10 is formed of an N-type GaAs substrate, the electrode on the bottom surface of the semiconductor substrate 10 becomes an N-side electrode. On the N-type GaAs substrate, a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror composed of an AlGaAs multilayer film is stacked as a first semiconductor light reflecting layer. An active layer made of AlGaAs multiple quantum wells is stacked on the DBR mirror. A DBR mirror composed of an AlGaAs multilayer film is stacked as a second semiconductor light reflection layer on the active layer. Thus, an optical resonator that forms the laser resonator 11 is configured.
[0037]
The ring-shaped electrode 21 has a donut disk shape provided on the upper surface of a column (cylinder) formed by the laser resonator 11, and has an opening 20. The outer periphery of the ring-shaped electrode 21 substantially matches the outer periphery of the upper surface of the column formed by the laser resonator 11. Here, the ring-shaped electrode 21 is formed substantially concentric with the upper surface (circle) of the column formed by the laser resonator 11, and the opening 20 is provided in a circular shape substantially at the center of the concentric circle.
[0038]
The polyimide 31 is provided around a column formed by the laser resonator 11 and forms an insulating layer. Here, the polyimide 31 is formed so as to bury the periphery of the column formed by the laser resonator 11 and flatten it. In other words, the polyimide 31 is provided around the column such that the upper surface of the column formed by the laser resonator 11 and the upper surface of the polyimide 31 are substantially one flat surface.
The polyimide 31 is provided so as to cover the upper part of the edge of the upper surface of the column formed by the laser resonator 11, that is, to cover the edge of the ring-shaped electrode 21.
[0039]
The electrode wiring 41 is connected to the ring-shaped electrode 21 and formed on the surface of the polyimide 31. The wiring electrode 41 is arranged so as not to cover the opening 20 of the ring-shaped electrode 21, that is, not to cover the opening 20. Here, the connection (contact) region between the electrode wiring 41 and the ring-shaped electrode 21 is preferably ring-shaped, and the connection region is preferably concentric with the opening 20. In this case, the light emitted from the opening 20 becomes a circular laser beam having a very small divergence angle. In addition, the electrode wiring 41 has a bent portion 42 near a contact point with the ring-shaped electrode 21.
[0040]
Thus, according to the surface emitting laser of the present embodiment, since one side electrode of the laser resonator 11 is constituted by the ring-shaped electrode 21 and the electrode wiring 41, the ring-shaped electrode 21 is formed on the upper surface of the column formed by the laser resonator 11, A maximum contact area with the upper surface of the pillar can be secured, and a low element resistance can be obtained.
[0041]
Further, the ring-shaped electrode 21 need only have a function of making ohmic contact with the semiconductor forming the laser resonator 11, and need not be a mechanically strong material (for example, a material that is ductile and resistant to disconnection) or structure. . Thereby, as the ring-shaped electrode 21, an electrode made of gold and germanium or an electrode made of gold and zinc can be used.
[0042]
The ring-shaped electrode 21 made of gold and germanium can make good ohmic contact with the P-type semiconductor forming a part of the laser resonator 11. In this case, the ring-shaped electrode 21 is a positive electrode. The ring-shaped electrode 21 made of gold and zinc can make good ohmic contact with the N-type semiconductor forming a part of the laser resonator 11. In this case, the ring-shaped electrode 21 becomes a negative electrode.
[0043]
Further, the ring-shaped electrode 21 can be formed of a layer in which titanium and gold are sequentially stacked, or a layer in which titanium, platinum, and gold are sequentially stacked. In this case, the ring-shaped electrode 21 that makes ohmic contact with the semiconductor forming a part of the laser resonator 11 can be formed without performing the annealing process. Here, the carrier concentration on the semiconductor side is 1 × 10 ¹⁹ [Cm ^-3 ] Is a condition for ohmic contact.
[0044]
Further, in the surface emitting laser of the present embodiment, the electrode wiring 41 has only the function of drawing out the fine ring-shaped electrode 21 to a wide area. That is, since it is not necessary to consider the compatibility of ohmic contact with the semiconductor, the material constituting the electrode wiring 41 does not need to use a brittle alloy. Therefore, a material that is sticky and resistant to disconnection, that is, a simple substance of gold, which is a highly ductile material, can be used as a material forming the electrode wiring 4. Therefore, the surface emitting laser of the present embodiment can use a material that is sticky and resistant to disconnection as the electrode wiring 4, so that occurrence of disconnection can be greatly reduced.
[0045]
Further, in the surface emitting laser according to the present embodiment, since the polyimide 31 covers the peripheral portion of the upper surface of the pillar that forms the laser resonator 11, even if the magnitude contraction stress P occurs in the polyimide 31, the disconnection further occurs. Can be reduced.
Further, in the present embodiment, since the ring-shaped electrode 21 and the electrode wiring 41 are in metal-to-metal contact, the contact resistance can be sufficiently reduced even if the contact area is small, and the surface light emission with low element resistance is achieved. The laser can be easily configured.
[0046]
Next, an example of a method for manufacturing the surface emitting laser of the present embodiment will be described. First, the semiconductor substrate 10 made of GaAs or the like is cleaned. Next, a first semiconductor light reflection layer, an active layer, and a second semiconductor light reflection layer are sequentially laminated on one surface of the semiconductor substrate 10 by epitaxy. Here, the first semiconductor light reflecting layer and the second semiconductor light reflecting layer are formed as DBR mirrors. The DBR mirror is formed by alternately stacking semiconductor layers having different refractive indexes with a thickness of １／ of the optical wavelength. Next, the laser resonator 11 is provided on the semiconductor substrate 10 by forming a columnar portion serving as an optical resonator by etching.
[0047]
Next, the ring-shaped electrode 21 is formed by lift-off. Here, the ring-shaped electrode 21 is brought into ohmic contact with the upper surface of the laser resonator 11. Further, the ring-shaped electrode 21 is formed such that the outer periphery thereof substantially coincides with the outer periphery of the upper surface of the laser resonator 11. Next, after applying the liquid polyimide 31 on the semiconductor substrate 10, the upper surface of the laser resonator 11 is exposed. As a result, the polyimide 31 is embedded around the laser resonator 11, and the upper surface of the semiconductor substrate 10 is flattened. Here, planarization is performed so that the polyimide 31 covers the peripheral portion of the ring-shaped electrode 21.
[0048]
Next, a single electrode of gold or the like is vapor-deposited on the upper surfaces of the ring-shaped electrode 21 and the polyimide 31 to form the polar wiring 41. Thereby, the electrode wiring 41 connected to the ring-shaped electrode 21 is formed on the surface of the polyimide 31. Also, an electrode (not shown) is provided on the bottom surface of the semiconductor substrate 10. Thereafter, the polyimide 31 is cured by baking the semiconductor substrate 10 or the like. At the time of this curing, a large contraction stress P is generated in the polyimide 31. Thus, the surface emitting laser according to the present embodiment is completed.
[0049]
(Electronics)
An example of an electronic device including the surface emitting laser according to the above embodiment will be described.
The surface emitting laser of the present embodiment is an optical interconnection for transmitting and receiving an optical signal in a device or a substrate, or an optical fiber communication, a laser printer, a laser beam projector, a laser beam scanner, a linear encoder, a rotary encoder, and a displacement. The present invention can be applied to sensors, pressure sensors, gas sensors, blood / blood flow sensors, and the like. Further, the present invention can be applied to the following electronic devices.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 3, reference numeral 1000 indicates a mobile phone main body including the above-described surface emitting laser, and reference numeral 1001 indicates a display unit. Here, the surface emitting laser is used as an optical signal output unit or the like in the mobile phone main body 1000.
[0050]
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 4, reference numeral 1100 denotes a watch body using the above-described surface emitting laser, and reference numeral 1101 denotes a display unit. Here, the surface emitting laser is used as an optical signal output unit or the like in the watch main body 1100.
[0051]
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. 5, reference numeral 1200 denotes an information processing device, reference numeral 1202 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 1204 denotes an information processing device main body using the above-described surface emitting laser, and reference numeral 1206 denotes a display unit. Here, the surface emitting laser is used as an optical signal output unit or the like in the information processing apparatus main body 1204.
[0052]
Since the electronic device including the surface emitting laser according to the present embodiment as a component and the electronic devices illustrated in FIGS. 3 to 5 include the surface emitting laser according to the above embodiment, disconnection hardly occurs and high power / light conversion is achieved. An apparatus having efficiency, operating at a low threshold value, emitting light having a circular narrow spread angle, being easy to mount, and having a two-dimensionally integrated laser light source can be configured.
[0053]
Note that the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. The configuration and the like are merely examples, and can be appropriately changed.
[0054]
For example, in the above-described embodiment, the polyimide 31 is provided so as to cover the edge of the upper surface of the column formed by the laser resonator 11, that is, to cover the edge of the ring-shaped electrode 21. However, the present invention is not limited to this, and the polyimide 31 may be provided so as not to cover above the peripheral portion of the upper surface of the column formed by the laser resonator 11, that is, not to cover the peripheral portion of the ring-shaped electrode 21. Good. Thereby, the wiring electrode 41 can be formed into a shape like the ring-shaped electrode 51 shown in FIG.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a surface emitting laser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a main part of the surface emitting laser according to the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the surface emitting laser according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the surface emitting laser according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including the surface emitting laser according to the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing an example of a conventional surface emitting laser.
FIG. 7 is a sectional view of a main part showing an example of a conventional surface emitting laser.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... Laser resonator, 20 ... Opening part, 21 ... Ring-shaped electrode, 31 ... Polyimide, 32 ... Void, 41 ... Electrode wiring, 42 ... Bent part, P ... Shrinkage stress

Claims

A laser resonator provided on the substrate,
A ring-shaped electrode provided with an opening provided on the upper surface of the column formed by the laser resonator,
An insulating layer provided around the column formed by the laser resonator,
A surface emitting laser comprising: a wiring connected to the ring-shaped electrode; and an electrode wiring formed on a surface of the insulating layer.

The surface emitting laser according to claim 1, wherein an outer periphery of the ring-shaped electrode substantially coincides with an outer periphery of an upper surface of the pillar.

3. The method according to claim 1, wherein the insulating layer is provided so as to cover at least one of an upper part of a peripheral portion on an upper surface of the pillar and a peripheral portion of the ring-shaped electrode. 4. The surface emitting laser according to the above.

The surface emitting laser according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating layer is made of polyimide.

The surface emitting laser according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode wiring is in contact with the ring electrode in a ring shape.

The surface emitting laser according to claim 1, wherein the electrode wiring is arranged so as not to cover an upper part of the opening of the ring-shaped electrode.

The surface emitting laser according to claim 1, wherein the electrode wiring is made of a material having high ductility.

The surface emitting laser according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrode wiring is formed of only gold.

The surface emitting laser according to any one of claims 1 to 8, wherein the electrode wiring has a bent portion near a contact point of the ring-shaped electrode.

The surface emitting laser according to claim 9, wherein the bent portion is bent in a direction opposite to a bending direction of the electrode wiring at a contact portion of the ring-shaped electrode.

The surface emitting laser according to claim 1, wherein the ring-shaped electrode is made of a material that makes ohmic contact with a semiconductor.

The surface emitting laser according to any one of claims 1 to 11, wherein the ring-shaped electrode is made of one of gold and germanium and one made of gold and zinc.

12. The ring-shaped electrode according to claim 1, wherein the ring-shaped electrode is formed by stacking titanium and gold in order or by stacking titanium, platinum and gold in order. 4. A surface emitting laser according to claim 1.

An electronic apparatus comprising the surface emitting laser according to claim 1.

A method for manufacturing the surface emitting laser according to claim 1, wherein
A method of manufacturing a surface emitting laser, wherein the ring-shaped electrode is formed by using a lift-off method and is brought into ohmic contact with a semiconductor forming the laser resonator.