JP2005123416A - Surface emitting laser element and manufacturing method thereof, and surface emitting laser array and optical transmission system - Google Patents

Surface emitting laser element and manufacturing method thereof, and surface emitting laser array and optical transmission system Download PDF

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JP2005123416A JP2003357214A JP2003357214A JP2005123416A JP 2005123416 A JP2005123416 A JP 2005123416A JP 2003357214 A JP2003357214 A JP 2003357214A JP 2003357214 A JP2003357214 A JP 2003357214A JP 2005123416 A JP2005123416 A JP 2005123416A
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Akihiro Ito
彰浩 伊藤
Shunichi Sato
俊一 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a surface emitting laser element capable of manufacturing with an enhanced yield the surface emitting laser elements having stable performance, and to provide the surface emitting laser element, a surface emitting laser array, and an optical transmission system. <P>SOLUTION: In the manufacturing method of a surface emitting laser element, a lower mirror, a resonator layer comprising a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on a semiconductor substrate; an upper electrode is connected to the uppermost face of the upper mirror or an upper contact layer comprising any semiconductor layer from the uppermost face of the upper mirror up to the active layer; and a lower electrode is connected to a rear side of the semiconductor substrate or a lower contact layer comprising any semiconductor layer from the rear side of the semiconductor substrate up to the active layer. After at least the upper or lower electrode is formed on a corresponding contact layer, a part of the electrode is removed by the wet etching method to form an opening for optical output. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、面発光レーザ素子およびその作製方法および面発光レーザアレイおよび光伝送システムに関する。   The present invention relates to a surface emitting laser element, a manufacturing method thereof, a surface emitting laser array, and an optical transmission system.

面発光レーザは、半導体基板と垂直方向にレーザ共振器を構成し、光を基板と垂直に出射する構成をとる。基板と表面に各1つづつ高反射率の半導体多層膜反射鏡(半導体DBR)や誘電体多層膜反射鏡(誘電体DBR)や金属反射鏡が設けられ、これらの反射鏡の間に活性層が設けられる。活性層と2つの反射鏡の間に、上下2つのスペーサ層が設けられる。さらに、活性層近傍に電流と光を閉じ込める必要があるため、及び高速変調では寄生容量を低減する必要があるため、レーザ構造としては半導体柱構造をとり、且つ、活性層近傍に電流狭窄する構造を設ける場合が一般的である。   A surface emitting laser has a structure in which a laser resonator is formed in a direction perpendicular to a semiconductor substrate and light is emitted in a direction perpendicular to the substrate. A high-reflectance semiconductor multilayer mirror (semiconductor DBR), a dielectric multilayer mirror (dielectric DBR), and a metal reflector are provided on each of the substrate and the surface, and an active layer is provided between these mirrors. Is provided. Two upper and lower spacer layers are provided between the active layer and the two reflecting mirrors. Furthermore, since current and light must be confined in the vicinity of the active layer and parasitic capacitance must be reduced in high-speed modulation, the laser structure has a semiconductor pillar structure and current confinement in the vicinity of the active layer Is generally provided.

このように面発光レーザ素子は、活性層体積を小さくできることから、低いしきい値電流、低い消費電力で駆動できる。また、共振器のモード体積が小さいため、数十GHzの変調が可能であり、高速伝送に向く。また、出射光の広がり角が小さく光ファイバへの結合が容易である。さらに、面発光レーザは、作製にへき開を必要とせず、素子面積も小さいので、並列化及び2次元高密度アレイ化が可能である。   Thus, the surface emitting laser element can be driven with a low threshold current and low power consumption since the volume of the active layer can be reduced. Further, since the mode volume of the resonator is small, modulation of several tens of GHz is possible, which is suitable for high-speed transmission. In addition, the spread angle of the emitted light is small and coupling to the optical fiber is easy. Further, the surface emitting laser does not require cleavage for production and has a small element area, and thus can be parallelized and formed into a two-dimensional high-density array.

面発光レーザはこれらの利点をもつため、近年、益々、伝送する情報が高速大容量になっている光通信システム分野、及び、コンピューター間,チップ間,チップ内の高速データ伝送が可能な光インターコネクション分野において、キーデバイスになると考えられている。   Since surface emitting lasers have these advantages, in recent years, more and more information is being transmitted at high speed and large capacity in optical communication systems, and optical interfaces capable of high-speed data transmission between computers, between chips, and within chips. It is considered to be a key device in the connection field.

簡便な光学系で低消費電力で書きこみができる光源が望まれている光メモリ分野、レーザプリンタ分野でも、面発光レーザの適用が期待されている。   Surface emitting lasers are also expected to be applied in the fields of optical memory and laser printers where a light source capable of writing with low power consumption with a simple optical system is desired.

面発光レーザ素子の在来の代表的な構成を説明する。   A typical conventional configuration of a surface emitting laser element will be described.

(従来構成例A)
図1は従来構成例Aの面発光レーザ素子を示す図である。この従来構成例Aの面発光レーザ素子を作製するには、p型又はn型の導電性半導体基板上に、MOCVD法やMBE法により、基板と同じ導電性の下部半導体多層膜反射鏡(半導体DBR)、下部半導体スペーサ層、半導体活性層、上部半導体スペーサ層、下部半導体DBRとは逆の導電性をもつ上部半導体DBRを順次成長し、積層膜を形成する。ここで、上部半導体DBRの最上層は高濃度に不純物がドープされ、上部コンタクト層を兼ねる。
(Conventional configuration example A)
FIG. 1 is a view showing a surface emitting laser element of a conventional configuration example A. In FIG. In order to fabricate the surface emitting laser element of this conventional configuration example A, a lower semiconductor multilayer mirror (semiconductor) having the same conductivity as the substrate is formed on a p-type or n-type conductive semiconductor substrate by MOCVD or MBE. DBR), a lower semiconductor spacer layer, a semiconductor active layer, an upper semiconductor spacer layer, and an upper semiconductor DBR having conductivity opposite to that of the lower semiconductor DBR are sequentially grown to form a stacked film. Here, the uppermost layer of the upper semiconductor DBR is doped with impurities at a high concentration, and also serves as the upper contact layer.

さらに、この積層膜を、ドライエッチングやウェットエッチングで半導体柱構造に加工する。また、電流狭窄部を形成する。その形成方法としては、上記積層膜中にAl(Ga)As層を挿入し、この層を電流経路を除いて酸化して絶縁領域を形成する場合や、積層膜表面からプロトンや酸素イオンを活性層近傍に注入して絶縁領域を形成する場合や、半導体柱の周辺をバンドギャップの大きい材料で埋め込んで絶縁領域を形成する場合がある。   Further, this laminated film is processed into a semiconductor pillar structure by dry etching or wet etching. Also, a current confinement portion is formed. As the formation method, an Al (Ga) As layer is inserted into the laminated film and this layer is oxidized to remove an electric current path to form an insulating region, or protons and oxygen ions are activated from the laminated film surface. There are cases where an insulating region is formed by implantation in the vicinity of a layer, or an insulating region is formed by embedding the periphery of a semiconductor pillar with a material having a large band gap.

次に、上部コンタクト層上に、光出力部に開口をもつ上部電極を形成する。この開口部は、多くの場合、リフトオフ法によって作製される。さらに、基板裏面に下部電極を形成する。光出力は素子の上方に取り出す。   Next, an upper electrode having an opening in the light output portion is formed on the upper contact layer. This opening is often made by a lift-off method. Further, a lower electrode is formed on the back surface of the substrate. The light output is extracted above the element.

この構成を基本としさらに改良する狙いの従来例が特許文献1などに示されている。   A conventional example aiming at further improvement based on this configuration is disclosed in Patent Document 1 and the like.

(従来構成例B)
図2は従来構成例Bの面発光レーザ素子を示す図である。この従来構成例Bの面発光レーザ素子を作製するには、p型又はn型の導電性半導体基板上に、MOCVD法やMBE法により、基板と同じ導電性の下部半導体多層膜反射鏡(半導体DBR)、下部半導体スペーサ層、半導体活性層、上部半導体スペーサ層、下部半導体DBRとは逆の導電性の高不純物濃度の上部コンタクト層を順次成長し、積層膜を形成する。さらに、従来構成例Aと同様に、この積層膜を半導体柱構造に加工し、また、電流狭窄部を形成する。次に、上部コンタクト層上に、光出力部に開口をもつ上部電極を形成する。この開口部は、多くの場合、リフトオフ法によって作製する。続いて、スパッタリング法、EB蒸着法やCVD法によりこの開口部のコンタクト層上に誘電体DBRを設ける。また、基板裏面に下部電極を設ける。光出力は素子の上方に取り出す。この構成を基本としさらに改良する狙いの従来例が特許文献2などに示されている。
(Conventional configuration example B)
FIG. 2 is a view showing a surface emitting laser element of a conventional configuration example B. In FIG. In order to fabricate the surface emitting laser element of this conventional configuration example B, a lower semiconductor multilayer mirror (semiconductor) having the same conductivity as the substrate is formed on a p-type or n-type conductive semiconductor substrate by MOCVD or MBE. DBR), a lower semiconductor spacer layer, a semiconductor active layer, an upper semiconductor spacer layer, and an upper contact layer having a conductivity and a high impurity concentration opposite to those of the lower semiconductor DBR are sequentially grown to form a stacked film. Further, like the conventional configuration example A, this laminated film is processed into a semiconductor pillar structure, and a current confinement portion is formed. Next, an upper electrode having an opening in the light output portion is formed on the upper contact layer. This opening is often produced by a lift-off method. Subsequently, a dielectric DBR is provided on the contact layer in the opening by sputtering, EB vapor deposition or CVD. A lower electrode is provided on the back surface of the substrate. The light output is extracted above the element. A conventional example aiming at further improvement based on this configuration is shown in Patent Document 2 and the like.

上述した従来構成例A,Bのいずれの場合とも、課題の多い工程は、リフトオフ法で上部電極の開口部を作製する工程である。この工程で、開口しないといった問題、開口部にバリが発生するといった問題、パターン寸法が適正値から外れるなどの問題が起こり、歩留まりを低下させ、また、レーザ特性のバラツキが大きくなる場合が多い。   In both cases of the conventional configuration examples A and B described above, the step with many problems is a step of forming the opening of the upper electrode by the lift-off method. In this process, problems such as no opening, burrs occur in the opening, and problems such as the pattern dimension deviating from an appropriate value often occur, resulting in a decrease in yield and a large variation in laser characteristics.

特許文献2では、これらの問題を解決するため、所定の溶剤に対して溶解度の異なる2種のマスク材を用いて、断面形状がT字型のマスクを形成し、リフトオフ法により上部電極膜の開口部を形成する方法が示されている。しかし、この方法は工程が複雑になり、製造コストを上昇させる。
特開平11−340565号公報 特開平6−291413号公報
In Patent Document 2, in order to solve these problems, a mask having a T-shaped cross section is formed using two types of mask materials having different solubility in a predetermined solvent, and the upper electrode film is formed by a lift-off method. A method of forming the opening is shown. However, this method complicates the process and increases the manufacturing cost.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-340565 JP-A-6-291413

本発明は、歩留まり良く、安定した性能の面発光レーザ素子を製造することの可能な面発光レーザ素子の作製方法および面発光レーザ素子および面発光レーザアレイおよび光伝送システムを提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a surface emitting laser element manufacturing method, a surface emitting laser element, a surface emitting laser array, and an optical transmission system capable of manufacturing a surface emitting laser element with high yield and stable performance. Yes.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーを順次積層し、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極を接続し、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極を接続する面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、ウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成することを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and the uppermost surface of the upper mirror is formed. Alternatively, the upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the uppermost surface of the upper mirror and the active layer, and the lower contact made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In a method of manufacturing a surface emitting laser device in which a lower electrode is connected to a layer, after forming at least one of the upper electrode and the lower electrode on the corresponding contact layer, a part of the electrode is removed by wet etching Thus, an opening for light output is formed.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、該電極をエッチングしやすくコンタクト層をエッチングしにくいエッチング液を用いたウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成することを特徴している。   According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a surface emitting laser device according to the first aspect, after forming at least one of the upper electrode and the lower electrode on the corresponding contact layer, the electrode is A light output opening is formed by removing a part of the electrode by a wet etching method using an etchant that is easy to etch and difficult to etch the contact layer.

また、請求項3記載の発明は、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極に光出力用開口部が形成され、さらに、該電極がAl、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, a lower mirror, a resonator layer including a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and the upper mirror uppermost surface or the upper mirror uppermost surface is The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the active layers, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In the surface emitting laser device to be manufactured, an opening for light output is formed in at least one of the upper electrode and the lower electrode, and the electrode further includes Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, and that the contact layer to which the electrodes are connected is GaAs It is a symptom.

また、請求項4記載の発明は、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のいずれかの電極に光出力用開口部が設けられ、該電極と該電極が接続されるコンタクト層との間で非合金オーミックコンタクトが形成されていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, a lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially laminated on a semiconductor substrate, and the upper mirror uppermost surface or the upper mirror uppermost surface is The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the active layers, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In the surface emitting laser element to be manufactured, an opening for light output is provided in either the upper electrode or the lower electrode, and a non-alloy ohmic contact is formed between the electrode and a contact layer to which the electrode is connected. It is characterized by having.

また、請求項5記載の発明は、請求項4記載の面発光レーザ素子において、前記非合金オーミックコンタクトが形成されている電極は、Al、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであり、該コンタクト層の不純物濃度が1.0×1020cm−3以上であることを特徴としている。 The invention according to claim 5 is the surface emitting laser element according to claim 4, wherein the electrode on which the non-alloy ohmic contact is formed is Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, the contact layer to which the electrode is connected is GaAs, and the impurity concentration of the contact layer is 1. It is characterized by being 0 × 10 20 cm −3 or more.

また、請求項6記載の発明は、請求項3乃至請求項5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層は、GaInNAs系材料からなる層を含むことを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the surface-emitting laser element according to any one of the third to fifth aspects, the active layer includes a layer made of a GaInNAs-based material.

また、請求項7記載の発明は、請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が半導体基板上にアレイ状に複数配列されていることを特徴とする面発光レーザアレイである。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a surface emitting laser comprising a plurality of the surface emitting laser elements according to any one of the third to sixth aspects arranged in an array on a semiconductor substrate. It is an array.

また、請求項8記載の発明は、請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項7記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする光伝送システムである。   The invention according to claim 8 is characterized in that the surface emitting laser element according to any one of claims 3 to 6 or the surface emitting laser array according to claim 7 is used. This is an optical transmission system.

請求項1乃至請求項2記載の発明によれば、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーを順次積層し、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極を接続し、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極を接続する面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、ウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成するようになっており、簡便で制御性のよい通常のリソグラフィー工程で電極に光出力用開口部を形成するので、歩留まり良く、安定した性能の面発光レーザ素子を製造することができる。   According to the first and second aspects of the present invention, the lower mirror, the resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including the semiconductor active layer, and the upper mirror are sequentially laminated on the semiconductor substrate, and the upper mirror uppermost surface or upper portion is laminated. The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the mirror top surface and the active layer, and the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface to the active layer In the method of manufacturing the surface emitting laser element to which the lower electrode is connected, after forming at least one of the upper electrode and the lower electrode on the corresponding contact layer, a part of the electrode is removed by wet etching. A light output opening is formed, and the light output opening is formed in the electrode by a simple lithography process with good controllability. Well, it is possible to manufacture the surface-emitting laser element of the stable performance.

特に、請求項2記載の発明では、請求項1記載の面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、該電極をエッチングしやすくコンタクト層をエッチングしにくいエッチング液を用いたウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成するので、コンタクト層の機能を低下させることがなくなる。よって、レーザ特性を低下させずに、歩留まり良く、安定した性能の面発光レーザ素子を製造することができる。   In particular, in the invention according to claim 2, in the method for manufacturing the surface emitting laser element according to claim 1, after forming at least one of the upper electrode and the lower electrode on the corresponding contact layer, the electrode is formed. Since the light output opening is formed by removing a part of the electrode by a wet etching method using an etching solution that is easy to etch and difficult to etch the contact layer, the function of the contact layer is not deteriorated. Therefore, it is possible to manufacture a surface emitting laser element with a good yield and stable performance without deteriorating the laser characteristics.

また、請求項3記載の発明によれば、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極に光出力用開口部が形成され、さらに、該電極がAl、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであり、この面発光レーザ素子の電極材料は、コンタクト層をエッチングしにくく電極をエッチングしやすい薬剤が選定できる材料なので、電極の光出力用開口部を形成するのにリフトオフ法を用いる必要がない。よって、確実に、コンタクト層の機能を維持しながら、歩留まり良く、寸法精度良く電極を加工でき、これにより、レーザ特性を低下させずに、歩留まり良く、安定して面発光レーザを提供できる。   According to the third aspect of the present invention, the lower mirror, the resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including the semiconductor active layer, and the upper mirror are sequentially stacked on the semiconductor substrate, and the upper mirror uppermost surface or the upper mirror uppermost layer is laminated. The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the upper surface and the active layer, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer In the surface emitting laser element to which is connected, an optical output opening is formed in at least one of the upper electrode and the lower electrode, and the electrode further includes Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr. Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, and the contact layer to which the electrodes are connected is GaAs. The electrode material of the surface-emitting laser element, since the material that the etching hardly electrode contact layer can be selected is etched easily drug, it is not necessary to use a lift-off method to form the light output opening of the electrode. Therefore, it is possible to reliably process the electrode with good yield and dimensional accuracy while maintaining the function of the contact layer, thereby providing a stable surface emitting laser with good yield without deteriorating the laser characteristics.

また、請求項4,請求項5記載の発明によれば、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のいずれかの電極に光出力用開口部が設けられ、該電極と該電極が接続されるコンタクト層との間で非合金オーミックコンタクトが形成されているので、より電極材料の選択の幅が広がる。よって、より容易に、歩留まり良く、安定して面発光レーザを提供できる。   According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the lower mirror, the resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including the semiconductor active layer, and the upper mirror are sequentially laminated on the semiconductor substrate, and the uppermost surface of the upper mirror is formed. Alternatively, the upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the uppermost surface of the upper mirror and the active layer, and the lower contact made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In a surface-emitting laser element in which a lower electrode is connected to a layer, an opening for light output is provided in either the upper electrode or the lower electrode, and no contact is made between the electrode and the contact layer to which the electrode is connected. Since the alloy ohmic contact is formed, the selection range of the electrode material is further expanded. Therefore, a surface emitting laser can be provided more easily, with a good yield, and stably.

特に、請求項5記載の発明では、請求項4記載の面発光レーザ素子において、前記非合金オーミックコンタクトが形成されている電極は、Al、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであり、該コンタクト層の不純物濃度が1.0×1020cm−3以上であり、コンタクト層は、1.0×1020cm−3以上に高濃度のドープされているので、より良好なオーミックコンタクトが得られるようになり、これによって、より低抵抗な面発光レーザ素子が得られる。 Particularly, in the invention according to claim 5, in the surface emitting laser element according to claim 4, the electrode on which the non-alloy ohmic contact is formed is Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, the contact layer to which the electrode is connected is GaAs, and the impurity concentration of the contact layer is 1. Since it is 0 × 10 20 cm −3 or more and the contact layer is highly doped to 1.0 × 10 20 cm −3 or more, a better ohmic contact can be obtained. A surface emitting laser element having a lower resistance can be obtained.

また、請求項6記載の発明によれば、GaInNAs系材料を活性層にもち、電極部を簡便な工程で歩留まり良く形成できる構成なので、石英系ファイバと整合性の良い発振波長の、温度特性が良好な、素子構成が簡便なGaInNAs系面発光レーザ素子がより低コストで得られる。すなわち、低コストで製造できる、光伝送に適応性が高く、温度特性が良好で、信頼性の高い面発光レーザ素子を提供できる。   Further, according to the invention of claim 6, since the structure is such that the GaInNAs-based material is provided in the active layer and the electrode portion can be formed with a simple process with a high yield, the temperature characteristic of the oscillation wavelength having good consistency with the silica-based fiber is obtained. A GaInNAs surface emitting laser element having a good and simple element structure can be obtained at a lower cost. That is, it is possible to provide a surface emitting laser element that can be manufactured at low cost, has high adaptability for optical transmission, has good temperature characteristics, and high reliability.

また、請求項7記載の発明によれば、請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が半導体基板上にアレイ状に複数配列されているので、従来の素子を用いたアレイより、より低コストに、並列伝送用アレイ光源や書きこみ用アレイ光源が得られる。   According to the seventh aspect of the present invention, since the surface emitting laser elements according to any one of the third to sixth aspects are arranged in an array on the semiconductor substrate, the conventional element is changed. An array light source for parallel transmission and an array light source for writing can be obtained at lower cost than the array used.

また、請求項8記載の発明によれば、本発明の面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイを用いて光伝送システムを構成しているので、より低コストで、大容量,高速の光伝送システムを得ることができる。
According to the invention described in claim 8, since the optical transmission system is configured by using the surface emitting laser element or the surface emitting laser array according to the present invention, the optical transmission system having a large capacity and a high speed at a lower cost. Can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

(第1の形態)
本発明の第1の形態は、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーを順次積層し、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極を接続し、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極を接続する面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、ウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成することを特徴としている。
(First form)
In the first embodiment of the present invention, a lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and activated from the upper mirror upper surface or the upper mirror upper surface. The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the layers, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In the method of manufacturing the surface emitting laser element, after forming at least one of the upper electrode and the lower electrode on the corresponding contact layer, a part of the electrode is removed by a wet etching method and the light output opening It is characterized by forming.

ここで、半導体基板としては、例えばGaAs,InP,GaP等の化合物半導体基板が用いられる。また、下部ミラーとしては、これらの基板上に良好にエピタキシャル成長できるAlAs/GaAs,AlGaAs/GaAs,GaInP/GaAs,AlGaN/GaN,GaInAsP/InP,AlGaInAs/InPなどの半導体DBRが用いられるのが好ましい。また、共振器層は、GaAsやInPなどの下部及び上部スペーサ層と、これらのスペーサ層の間に活性層を有する構成となっている。   Here, for example, a compound semiconductor substrate such as GaAs, InP, or GaP is used as the semiconductor substrate. The lower mirror is preferably a semiconductor DBR such as AlAs / GaAs, AlGaAs / GaAs, GaInP / GaAs, AlGaN / GaN, GaInAsP / InP, and AlGaInAs / InP that can be satisfactorily grown on these substrates. Further, the resonator layer has a structure in which lower and upper spacer layers such as GaAs and InP are provided and an active layer is provided between these spacer layers.

ここで、活性層は基板により選択され、活性層と基板の組み合わせ(活性層−基板)の例として、GaInAsP−InP(1.3μm帯,1.55μm帯)、GaInNAs−GaAs(1.3μm帯,1.55μm帯)、GaInAs−GaAs(0.98μm帯)、GaAlAs−GaAs(0.85μm帯)、AlGaInP−GaAs(0.65μm帯)などが挙げられる。   Here, the active layer is selected according to the substrate, and examples of combinations of the active layer and the substrate (active layer-substrate) include GaInAsP-InP (1.3 μm band, 1.55 μm band), GaInNAs-GaAs (1.3 μm band). , 1.55 μm band), GaInAs-GaAs (0.98 μm band), GaAlAs-GaAs (0.85 μm band), AlGaInP-GaAs (0.65 μm band), and the like.

また、2つのスペーサ層は、キャリアを活性層まで輸送し且つ共振器をなす働きをし、発光する光に透明である必要がある。基板及び活性層材料によりGaAs,InP,GaInAsP,GaAlAs,AlGaInP,GaInPなどから選択される。   Further, the two spacer layers function to transport carriers to the active layer and to form a resonator, and are required to be transparent to light to be emitted. It is selected from GaAs, InP, GaInAsP, GaAlAs, AlGaInP, GaInP and the like depending on the substrate and the active layer material.

また、上部ミラーは、半導体DBRや誘電体DBRで形成される。半導体DBRの例としては、AlAs/GaAs,AlGaAs/GaAs,GaInP/GaAs,AlGaN/GaN,GaInAsP/InP,AlGaInAs/InPなどが挙げられる。また、誘電体DBRの例としては、ZrO/SiO,MgO/SiO,MgO/Si,Al/MgFなどが挙げらる。 The upper mirror is formed of a semiconductor DBR or a dielectric DBR. Examples of the semiconductor DBR include AlAs / GaAs, AlGaAs / GaAs, GaInP / GaAs, AlGaN / GaN, GaInAsP / InP, and AlGaInAs / InP. Examples of the dielectric DBR include ZrO 2 / SiO 2 , MgO / SiO 2 , MgO / Si, Al 2 O 3 / MgF 2 and the like.

なお、上記基板,上下DBR,上下スペーサ層は、正負キャリアを活性層まで輸送するため、必要に応じ正負にドープされる場合がある。   The substrate, the upper and lower DBRs, and the upper and lower spacer layers may be positively or negatively doped as necessary to transport positive and negative carriers to the active layer.

上記基板からエピタキシャル成長させる半導体積層膜は、MOCVD法,MBE法等の方法で形成される。   The semiconductor laminated film epitaxially grown from the substrate is formed by a method such as MOCVD method or MBE method.

上記半導体積層膜は、ウェットエッチング法又はドライエッチング法により下部スペーサ層中又は下部DBR中に底面を持つ半導体柱を形成するように加工される。   The semiconductor laminated film is processed so as to form a semiconductor pillar having a bottom surface in the lower spacer layer or the lower DBR by a wet etching method or a dry etching method.

この半導体柱内で、しきい値電流を下げるため活性層近傍に電流狭窄部を設けることが好ましい。   In this semiconductor pillar, it is preferable to provide a current confinement portion in the vicinity of the active layer in order to reduce the threshold current.

また、半導体柱の周辺にポリイミドなどの有機材料層やバンドギャップの大きい半導体材料層を設けることが素子の保護のため及び上部配線の平坦化のために好ましい。また、この半導体柱の側面及び底面全域をSiO,SiON,SiN,TiO,TiNなどの保護膜で被覆することが、保護効果が高まり好ましい。 In addition, it is preferable to provide an organic material layer such as polyimide or a semiconductor material layer having a large band gap around the semiconductor pillar in order to protect the element and flatten the upper wiring. Further, it is preferable to cover the entire side surface and bottom surface of the semiconductor pillar with a protective film such as SiO 2 , SiON, SiN, TiO 2 , or TiN because the protective effect is enhanced.

本発明において、コンタクト層とは、直接に電極と接続される活性層以外の半導体層であり、電極と素子内部の間の電流の経路になる層とする。本発明では、このコンタクト層の配置は次のようになる。   In the present invention, the contact layer is a semiconductor layer other than the active layer that is directly connected to the electrode, and is a layer that serves as a current path between the electrode and the inside of the element. In the present invention, the arrangement of the contact layer is as follows.

すなわち、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層を上部コンタクト層にし、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層を下部コンタクト層にする。   That is, the upper mirror uppermost surface or any semiconductor layer between the uppermost mirror upper surface and the active layer is used as the upper contact layer, and either the semiconductor substrate rear surface or the semiconductor layer between the semiconductor substrate rear surface and the active layer is the lower contact layer. To.

なお、以下の説明では、下部コンタクト層が半導体基板の一部からなる場合は下部コンタクト層とは特に表現しない。   In the following description, when the lower contact layer is formed of a part of the semiconductor substrate, it is not particularly expressed as the lower contact layer.

次に、上部電極を上部コンタクト層上に形成した後に、又は、下部電極を下部コンタクト層上に形成した後に、酸又はアルカリ液を用いたウェットエッチング法により前記上部電極の一部、又は、前記下部電極の一部を除去し、光出力開口部を形成する。なお、このとき同時に、配線部や素子分離部などを形成する場合もある。   Next, after forming the upper electrode on the upper contact layer, or after forming the lower electrode on the lower contact layer, a part of the upper electrode by a wet etching method using an acid or alkali solution, or A part of the lower electrode is removed to form a light output opening. At the same time, a wiring portion, an element isolation portion, or the like may be formed at the same time.

次に、本発明の構成例を説明する。なお、例に示す作製フロー中での工程の順序は、特にこの順序に限定されず、素子構成により適宜決められる。   Next, a configuration example of the present invention will be described. Note that the order of steps in the manufacturing flow shown in the example is not particularly limited to this order, and can be determined as appropriate depending on the element structure.

(構成例1)
図3は本発明の構成例1の面発光レーザ素子を示す図である。図3を参照すると、p型又はn型の導電性半導体基板上に、MOCVD法やMBE法により基板と同じ導電性の下部半導体多層膜反射鏡(下部半導体DBR)、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、下部半導体DBRとは逆の導電性をもつ上部半導体DBRを順次成長させ積層膜を形成する。上部半導体DBRの最上層は高濃度に不純物がドープされており上部コンタクト層を兼ねる。
(Configuration example 1)
FIG. 3 is a diagram showing a surface emitting laser element according to Structural Example 1 of the present invention. Referring to FIG. 3, on a p-type or n-type conductive semiconductor substrate, a lower semiconductor multilayer mirror (lower semiconductor DBR), a lower spacer layer, an active layer, having the same conductivity as the substrate by MOCVD or MBE, The upper semiconductor DBR having conductivity opposite to that of the upper spacer layer and the lower semiconductor DBR is sequentially grown to form a laminated film. The uppermost layer of the upper semiconductor DBR is doped with an impurity at a high concentration and also serves as an upper contact layer.

さらに、この積層膜はドライエッチングやウェットエッチングで半導体柱構造(メサ構造)に加工される。電流狭窄部は、上記積層膜中にAl(Ga)As層が挿入されこの層を電流経路を除いて酸化し絶縁領域を形成する場合や、積層膜表面からプロトンや酸素イオンを活性層近傍に注入し絶縁領域を形成する場合がある。   Further, this laminated film is processed into a semiconductor pillar structure (mesa structure) by dry etching or wet etching. In the current confinement portion, when an Al (Ga) As layer is inserted into the laminated film and this layer is oxidized to remove an electric current path to form an insulating region, protons or oxygen ions are brought into the vicinity of the active layer from the laminated film surface. Insulating regions may be formed by implantation.

次に、半導体柱の周辺にポリイミドなどの保護層を設ける。   Next, a protective layer such as polyimide is provided around the semiconductor pillar.

次に、光出力用開口部をもつ上部電極を形成する。図4は上部電極に光出力用開口部を形成する工程を説明するための図である。図4を参照すると、上部電極膜を上部コンタクト層を含む試料全面に形成する。同様に、下部電極を、導電性の半導体基板の裏面に設ける。次に、通常のリソグラフィー工程で電極パターン形状にレジストをパターニングする。このとき光出力用開口部を形成する予定の領域にはレジストが無いようにする。この後、被覆した金属によりエッチング液を選定し開口部形成予定領域の金属膜をエッチングする。続いて、レジストを除去し上部電極を形成することができる。   Next, an upper electrode having a light output opening is formed. FIG. 4 is a diagram for explaining a process of forming a light output opening in the upper electrode. Referring to FIG. 4, the upper electrode film is formed on the entire surface of the sample including the upper contact layer. Similarly, the lower electrode is provided on the back surface of the conductive semiconductor substrate. Next, a resist is patterned into an electrode pattern shape by a normal lithography process. At this time, there is no resist in a region where the light output opening is to be formed. Thereafter, an etching solution is selected according to the coated metal, and the metal film in the opening formation scheduled region is etched. Subsequently, the resist can be removed to form an upper electrode.

この構成例1の面発光レーザ素子では、各電極から、活性層に両側から異なる極性のキャリアが注入されるように電流を流し、レーザ発振させる。構成例1の場合は、レーザ発振光は上部電極の開口部から出力される。   In the surface emitting laser element of the configuration example 1, current is supplied from each electrode so that carriers of different polarities are injected into the active layer from both sides, thereby causing laser oscillation. In the case of the configuration example 1, the laser oscillation light is output from the opening of the upper electrode.

(構成例2)
図5は本発明の構成例2の面発光レーザ素子を示す図である。図5を参照すると、構成例2も構成例1と同様の積層膜を形成し、続いて、半導体柱構造の加工を行う。半導体柱構造の加工工程では、エッチング底面が、導電性の基板中、又は、下部半導体DBR中、又は、下部スペーサ層中に設けた下部コンタクト層中になるように加工する。次に、構成例1と同様に電流狭窄部を設ける。次に、試料上面で、半導体柱上面と下部電極形成予定領域を除いてポリイミドなどの保護層を設ける。
(Configuration example 2)
FIG. 5 is a view showing a surface emitting laser element according to Configuration Example 2 of the present invention. Referring to FIG. 5, in the configuration example 2, the same laminated film as that in the configuration example 1 is formed, and then the semiconductor pillar structure is processed. In the processing step of the semiconductor pillar structure, processing is performed so that the bottom surface of the etching is in the conductive substrate, the lower semiconductor DBR, or the lower contact layer provided in the lower spacer layer. Next, a current confinement portion is provided as in the configuration example 1. Next, a protective layer such as polyimide is provided on the upper surface of the sample except for the upper surface of the semiconductor pillar and the region where the lower electrode is to be formed.

この試料に、金属マスクを用い上部電極膜を上部コンタクト層を含む試料上面の一部領域に形成する。同様に、金属マスクを用い下部電極膜を下部コンタクト層を含む試料上面の一部領域に形成する。次に、通常のリソグラフィー工程で上部電極パターン形状及び下部電極パターン形状にレジストをパターニングする。このとき上部電極パターンにおいて光出力開口部を形成する予定の領域にはレジストが無いようにする。この後、被覆した金属によりエッチング液を選定し上部電極パターンと下部電極パターン以外の金属膜をエッチングする。続いて、レジストを除去し、上部電極パターン及び下部電極パターンを形成する。   An upper electrode film is formed on this sample in a partial region on the upper surface of the sample including the upper contact layer using a metal mask. Similarly, a lower electrode film is formed in a partial region of the upper surface of the sample including the lower contact layer using a metal mask. Next, the resist is patterned into an upper electrode pattern shape and a lower electrode pattern shape by a normal lithography process. At this time, there is no resist in the region where the light output opening is to be formed in the upper electrode pattern. Thereafter, an etching solution is selected according to the coated metal, and the metal film other than the upper electrode pattern and the lower electrode pattern is etched. Subsequently, the resist is removed, and an upper electrode pattern and a lower electrode pattern are formed.

構成例2の面発光レーザ素子においても、各電極から電流を流し、レーザ発振させる。構成例2の場合は、レーザ発振光は上部電極の開口部から出力される。   Also in the surface emitting laser element of the configuration example 2, current is supplied from each electrode to cause laser oscillation. In the case of the configuration example 2, the laser oscillation light is output from the opening of the upper electrode.

(構成例3)
図6は本発明の構成例3の面発光レーザ素子を示す図である。図6を参照すると、構成例3も構成例1と同様の積層膜を形成し、続いて、半導体柱構造の加工を行う。半導体柱構造の加工工程では、エッチング底面が、導電性の基板中、又は、下部半導体DBR中、又は、下部スペーサ層中に設けた下部コンタクト層中になるように加工する。次に、構成例1と同様に電流狭窄部を設ける。次に、半導体柱の周辺にポリイミドなどの保護層を設ける。
(Configuration example 3)
FIG. 6 is a view showing a surface emitting laser element according to Structural Example 3 of the present invention. Referring to FIG. 6, in the configuration example 3, a laminated film similar to that in the configuration example 1 is formed, and subsequently, the semiconductor pillar structure is processed. In the processing step of the semiconductor pillar structure, processing is performed so that the bottom surface of the etching is in the conductive substrate, the lower semiconductor DBR, or the lower contact layer provided in the lower spacer layer. Next, a current confinement portion is provided as in the configuration example 1. Next, a protective layer such as polyimide is provided around the semiconductor pillar.

この試料に、上部電極膜を上部コンタクト層を含む試料全面に形成する。次に、通常のリソグラフィー工程で電極パターン形状にレジストをパターニングする。続いて、レジストを除去し上部電極を形成する。   On this sample, an upper electrode film is formed on the entire surface of the sample including the upper contact layer. Next, a resist is patterned into an electrode pattern shape by a normal lithography process. Subsequently, the resist is removed and an upper electrode is formed.

次に、下部電極膜を、導電性の半導体基板の裏面全面に形成する。次に、通常のリソグラフィー工程で下部電極パターン形状にレジストをパターニングする。このとき下部電極パターンにおいて光出力開口部を形成する予定の領域にはレジストが無いようにする。この後、被覆した金属によりエッチング液を選定し下部電極パターン以外の金属膜をエッチングする。続いて、レジストを除去し下部電極パターンを形成する。   Next, a lower electrode film is formed on the entire back surface of the conductive semiconductor substrate. Next, a resist is patterned into a lower electrode pattern shape by a normal lithography process. At this time, there is no resist in the region where the light output opening is to be formed in the lower electrode pattern. Thereafter, an etching solution is selected according to the coated metal, and the metal film other than the lower electrode pattern is etched. Subsequently, the resist is removed to form a lower electrode pattern.

構成例3の面発光レーザ素子においても、各電極から電流を流し、レーザ発振させるが、構成例3の場合は、レーザ発振光は下部電極の開口部から出力される。   In the surface emitting laser element of the configuration example 3, current is supplied from each electrode to cause laser oscillation. In the configuration example 3, the laser oscillation light is output from the opening of the lower electrode.

(構成例4)
図7は本発明の構成例4の面発光レーザ素子を示す図である。図7を参照すると、構成例4の面発光レーザ素子は、p型又はn型の導電性半導体基板上に、MOCVD法やMBE法により基板と同じ導電性の下部半導体多層膜反射鏡(下部半導体DBR)、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、下部半導体DBRとは逆の導電性の高不純物濃度の上部コンタクト層を順次成長させ、積層膜を形成する。さらに、構成例1と同様に、この積層膜を半導体柱構造(メサ構造)に加工し、電流狭窄部を形成し、ポリイミドなどの保護層を設ける。次に、この上部コンタクト層上に上部電極膜を形成する。続いて、通常のリソグラフィーによっての上部電極膜部で上部コンタクト層の中央部を除いた電極パターン形状にレジストをパターニングする。この後、被覆した金属によりエッチング液を選定し上部電極パターン以外の金属膜をエッチング除去する。次に、レジストを除去し上部電極を形成する。続いて、スパッタリング法、EB蒸着法やCVD法によりこの開口したコンタクト層を被うように誘電体DBRを設ける。
(Configuration example 4)
FIG. 7 is a view showing a surface emitting laser element according to Structural Example 4 of the present invention. Referring to FIG. 7, the surface emitting laser element of Structural Example 4 is a p-type or n-type conductive semiconductor substrate, and a lower semiconductor multilayer reflector (lower semiconductor) having the same conductivity as the substrate by MOCVD or MBE. DBR), a lower spacer layer, an active layer, an upper spacer layer, and a conductive upper impurity layer having a high impurity concentration opposite to those of the lower semiconductor DBR are sequentially grown to form a laminated film. Further, similarly to the configuration example 1, this laminated film is processed into a semiconductor pillar structure (mesa structure) to form a current confinement portion, and a protective layer such as polyimide is provided. Next, an upper electrode film is formed on the upper contact layer. Subsequently, the resist is patterned into an electrode pattern shape excluding the central portion of the upper contact layer in the upper electrode film portion by ordinary lithography. Thereafter, an etching solution is selected according to the coated metal, and the metal film other than the upper electrode pattern is removed by etching. Next, the resist is removed and an upper electrode is formed. Subsequently, a dielectric DBR is provided so as to cover the opened contact layer by sputtering, EB vapor deposition or CVD.

次に、下部電極を、導電性の半導体基板の裏面に設ける。   Next, the lower electrode is provided on the back surface of the conductive semiconductor substrate.

構成例4の面発光レーザ素子においても、各電極から電流を流し、レーザ発振させる。構成例4の場合は、レーザ発振光は上部誘電体DBRから出力される。   Also in the surface emitting laser element of the configuration example 4, current is supplied from each electrode to cause laser oscillation. In the case of the configuration example 4, the laser oscillation light is output from the upper dielectric DBR.

面発光レーザでは、多くの場合、光出力用開口部を持つ上部電極又は下部電極は、微細なパターンを形成する必要があり、電極の開口幅又は開口径は数μm〜20μmとする必要がある。この範囲より大きい場合は、駆動電流の経路が長くなり素子抵抗が大きくなる。また、この範囲より小さい場合は、出力光の一部を電極が吸収することになる。従来、これらの加工は、歩留まりと形状制御性に問題があるリフトオフ法によって形成していたが、電極の開口幅がこのように小さいので、リフトオフ法では歩留まりに限界があり、寸法のバラツキも大きいためレーザ特性のバラツキも大きかった。   In the surface emitting laser, in many cases, the upper electrode or the lower electrode having the light output opening portion needs to form a fine pattern, and the opening width or opening diameter of the electrode needs to be several μm to 20 μm. . If it is larger than this range, the drive current path becomes longer and the element resistance increases. On the other hand, if it is smaller than this range, the electrode absorbs part of the output light. Conventionally, these processes have been formed by the lift-off method, which has problems in yield and shape controllability. However, since the electrode opening width is so small, the lift-off method has a limit in yield and large dimensional variation. Therefore, the variation in laser characteristics was also large.

これに対し、本発明の第1の形態では、簡便で制御性のよい通常のリソグラフィー工程で開口部を形成するので、歩留まり良く、且つ、安定した性能の素子を製造することができる。   On the other hand, in the first embodiment of the present invention, since the opening is formed by a normal lithography process that is simple and good in controllability, it is possible to manufacture an element with high yield and stable performance.

(第2の形態)
本発明の第2の形態は、上述した第1の形態の面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、該電極をエッチングしやすくコンタクト層をエッチングしにくいエッチング液を用いたウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成することを特徴としている。
(Second form)
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a surface-emitting laser device according to the first aspect, at least one of the upper electrode and the lower electrode is formed on a corresponding contact layer, and then the electrode is formed. A portion of the electrode is removed by a wet etching method using an etchant that easily etches the contact layer and difficult to etch the contact layer, thereby forming a light output opening.

光出力用開口部をもつ電極を有する面発光レーザ素子では、この電極に接するコンタクト層は、多くの場合、半導体DBRの1層又は共振器を兼ねる構成のコンタクト層を備えている。よって、開口部のコンタクト層の厚さは所定の光学的厚さをもつことが必要で、厚さの精度は、所定の光学的厚さ±5nm以下、好ましくは所定の光学的厚さ±2nm以下である必要である。この範囲から外れた場合は、しきい値電流が著しく高くなったり、レーザ発振しなくなる。   In a surface emitting laser element having an electrode having a light output opening, a contact layer in contact with the electrode is often provided with a contact layer configured to double as one layer of a semiconductor DBR or a resonator. Therefore, the thickness of the contact layer in the opening needs to have a predetermined optical thickness, and the accuracy of the thickness is a predetermined optical thickness of ± 5 nm or less, preferably a predetermined optical thickness of ± 2 nm. Must be: When it is out of this range, the threshold current becomes extremely high or laser oscillation does not occur.

電極をエッチングにより開口する場合、エッチング液は、上部電極を全て除去した後はコンタクト層に触れることになる。   When the electrode is opened by etching, the etching solution touches the contact layer after removing the upper electrode.

よって、開口部形成に、電極をエッチングしやすくコンタクト層をエッチングしにくいエッチング液を用いエッチング液を用いウェットエッチング法を用いれば、コンタクト層がほとんどエッチングされずに開口部を形成できる。   Therefore, when the opening is formed by using an etchant that easily etches the electrode and hardly etches the contact layer and uses a wet etching method using the etchant, the contact layer is hardly etched and the opening can be formed.

通常、エッチング時間は、誤差を考慮し、上部電極を全てエッチングする時間に30秒〜1分ほど長く設定するので、コンタクト層のエッチング速度は小さいことが必要であり、10nm/分以下、好ましくは4nm/分以下が望ましい。このようにエッチング厚さの減少が僅かな場合は、コンタクト層形成時に予め減少分だけ厚く形成することにより、反射率低下等の不具合を抑えることができる。   Normally, the etching time is set to be longer by 30 seconds to 1 minute than the time for etching all the upper electrodes in consideration of errors. Therefore, it is necessary that the etching rate of the contact layer is small, preferably 10 nm / min or less, preferably 4 nm / min or less is desirable. In this way, when the etching thickness is slightly reduced, a problem such as a decrease in reflectivity can be suppressed by forming the contact layer thicker in advance when forming the contact layer.

なお、この第2の形態の作製方法が適用される素子構成は、前述の構成例1、2、4で示す構成の作製例に限定されるものではなく、例えば構成例3のような作製例も含む。   Note that the element configuration to which the manufacturing method of the second embodiment is applied is not limited to the manufacturing examples of the configuration shown in the above-described configuration examples 1, 2, and 4. For example, a manufacturing example like the configuration example 3 Including.

本発明の第2の形態では、コンタクト層をエッチングしにくいエッチング液を用いたウェットエッチング法により電極を加工するので、コンタクト層の機能を低下させず、歩留まり良く、寸法精度良く光出力用開口部を形成できる。よって、レーザ特性を低下させずに、歩留まり良く、安定した性能の素子を製造することができる。   In the second embodiment of the present invention, the electrode is processed by a wet etching method using an etchant that is difficult to etch the contact layer, so that the function of the contact layer is not deteriorated, the yield is high, and the opening for light output is high in dimensional accuracy. Can be formed. Therefore, an element with high yield and stable performance can be manufactured without deteriorating the laser characteristics.

(第3の形態)
本発明の第3の形態は、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極に光出力用開口部が形成され、さらに、該電極がAl、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであることを特徴としている。
(Third form)
In the third embodiment of the present invention, a lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and activated from the upper mirror upper surface or the upper mirror upper surface. The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the layers, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In the surface emitting laser device, at least one of the upper electrode and the lower electrode is provided with a light output opening, and the electrode further includes Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, It is made of Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, and the contact layer to which the electrodes are connected is GaAs. To have.

GaAsをコンタクト層に用いる場合で、適切な電極材料とエッチング液の組み合わせを調べるため、種々の金属のエッチング液のGaAsとの反応性を実験により調べた。
その結果、次のような組み合わせが可能になることが判った(表1を参照)。
In the case where GaAs is used for the contact layer, the reactivity of various metal etching solutions with GaAs was examined experimentally in order to investigate the combination of an appropriate electrode material and the etching solution.
As a result, it was found that the following combinations are possible (see Table 1).

Figure 2005123416
Figure 2005123416

所定の金属をエッチングしやすく、GaAsをエッチングしにくい薬液としては、次のようなものが有る。   Examples of chemicals that are easy to etch a predetermined metal and difficult to etch GaAs include the following.

・Alは、リン酸水溶液でエッチングされる。
GaAsは、この溶液ではエッチング速度が小さい。
・Cr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Coは、塩酸水溶液でエッチングされる。
GaAsは、この溶液ではエッチング速度が小さい。
・Si、Al、Ti、Cuは、フッ酸・硝酸・水混合液でエッチングされる。
GaAsは、この溶液ではエッチング速度が小さい。
・Al、Ti、Ta、Zr、Mg、Beは、フッ酸水溶液、フッ酸緩衝液でエッチングされる。
GaAsは、これらの溶液ではエッチング速度が小さい。
Al is etched with a phosphoric acid aqueous solution.
GaAs has a low etching rate in this solution.
Cr, Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, and Co are etched with a hydrochloric acid aqueous solution.
GaAs has a low etching rate in this solution.
Si, Al, Ti, and Cu are etched with a hydrofluoric acid / nitric acid / water mixture.
GaAs has a low etching rate in this solution.
Al, Ti, Ta, Zr, Mg, and Be are etched with a hydrofluoric acid aqueous solution and a hydrofluoric acid buffer.
GaAs has a low etching rate in these solutions.

よって、これらの金属を電極材料として用い、それぞれの電極材料に対して上に挙げたエッチング液を使用すれば、GaAsコンタクト層との選択エッチングが可能になり、光出力用の電極開口部や電極配線パターンの形成が容易になる。   Therefore, if these metals are used as electrode materials and the etching liquids listed above are used for the respective electrode materials, selective etching with the GaAs contact layer becomes possible, and electrode openings and electrodes for light output can be obtained. Wiring patterns can be easily formed.

素子構成例としては、前述の構成例1、2、3、4が挙げられる。   Examples of the element configuration include the above-described configuration examples 1, 2, 3, and 4.

従来、電極の材料にはAu系金属を使用していた。この電極に光出力用開口部を形成する際、Au系金属をエッチングし半導体膜をエッチングしないエッチング液又はエッチングガスが見つからず、歩留まりと制御性に問題があるリフトオフ法によって形成していた。   Conventionally, Au-based metal has been used as an electrode material. When the light output opening is formed in this electrode, an etching solution or etching gas that does not etch the Au-based metal and etch the semiconductor film is found, and it is formed by a lift-off method having a problem in yield and controllability.

これに対し、本発明の第3の形態では、電極材料が、コンタクト層をエッチングせず電極をウェットエッチングする薬剤が選定できる材料なので、リフトオフ法を用いる必要がない。よって、確実に、コンタクト層の機能を維持しながら歩留まり良く、寸法精度良く電極を加工できる。これにより、確実に、レーザ特性を低下させずに、歩留まり良く、安定した特性の面発光レーザを提供できる。   On the other hand, in the third embodiment of the present invention, since the electrode material is a material that can select a chemical that wet-etches the electrode without etching the contact layer, there is no need to use the lift-off method. Therefore, it is possible to reliably process the electrode with good yield and dimensional accuracy while maintaining the function of the contact layer. Thereby, it is possible to reliably provide a surface emitting laser having a stable characteristic and a good yield without deteriorating the laser characteristic.

(第4の形態)
本発明の第4の形態は、半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のいずれかの電極に光出力用開口部が設けられ、該電極と該電極が接続されるコンタクト層との間で非合金オーミックコンタクトが形成されていることを特徴としている。
(4th form)
In the fourth embodiment of the present invention, a lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and activated from the upper mirror upper surface or the upper mirror upper surface. The upper electrode is connected to the upper contact layer made of any semiconductor layer between the layers, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of any semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. In the surface emitting laser device, an optical output opening is provided in either the upper electrode or the lower electrode, and a non-alloy ohmic contact is formed between the electrode and a contact layer to which the electrode is connected. It is characterized by being.

ここで、非合金オーミックコンタクトとは、電極とコンタクト層との接続部において、合金の生成を必要とせず、コンタクト層を高濃度にドープすることにより電極とコンタクト層にできる空乏層の幅を狭め、トンネリングによってキャリアを通過させる形式のオーミック接合である。この形式は高濃度層形成オーミック接合とも言われる。   Here, the non-alloy ohmic contact means that the formation of an alloy is not required at the connection portion between the electrode and the contact layer, and the width of the depletion layer that can be formed into the electrode and the contact layer is reduced by doping the contact layer at a high concentration. This is an ohmic junction that allows carriers to pass through by tunneling. This type is also referred to as a high concentration layer forming ohmic junction.

非合金オーミックコンタクトの生成はTEMやマイクロオージェなどにより確認できる。   Generation of the non-alloy ohmic contact can be confirmed by TEM, micro auger, or the like.

なお、非合金オーミックコンタクトで接合している電極以外の電極は、必ずしも非合金オーミックコンタクトを形成する必要がなく従来の合金型オーミックコンタクトを形成してもよい。   The electrodes other than the electrodes joined by the non-alloy ohmic contact do not necessarily need to form the non-alloy ohmic contact, and may form a conventional alloy type ohmic contact.

素子構成例としては、前述の構成例1、2、3、4が挙げられる。   Examples of the element configuration include the above-described configuration examples 1, 2, 3, and 4.

本発明の第4の形態では、電極とコンタクト層の接続が非合金オーミックコンタクトの形式をとっているので、より電極材料の選択の幅が広がる。そのため、簡便で制御性の良いリソグラフィー法による電極での光出力用開口部の形成が、より容易にできるようになる。よって、より容易に、歩留まり良く、安定した特性の面発光レーザ素子を提供することができる。   In the fourth embodiment of the present invention, since the connection between the electrode and the contact layer takes the form of a non-alloy ohmic contact, the range of selection of the electrode material is further expanded. Therefore, it is possible to more easily form the light output opening with the electrode by the lithography method which is simple and has good controllability. Therefore, it is possible to provide a surface emitting laser element having a stable characteristic more easily, with a good yield.

(第5の形態)
本発明の第5の形態は、第4の形態の面発光レーザ素子において、非合金オーミックコンタクトが形成されている電極は、Al、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであり、該コンタクト層の不純物濃度が1.0×1020cm−3以上であることを特徴としている。
(5th form)
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface emitting laser element according to the fourth aspect, the electrode on which the non-alloy ohmic contact is formed is Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, Bi, It is made of Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component. The contact layer to which the electrode is connected is GaAs, and the impurity concentration of the contact layer is 1.0 ×. It is characterized by being 10 20 cm −3 or more.

非合金オーミックコンタクトをもつ電極とコンタクト層との間で十分な量のキャリアを通過させるためには、コンタクト層の接合部の空乏層の幅は、レーザ素子駆動時に数nm以内になる必要がある。このため、コンタクト層は高濃度にドープされる必要がある。   In order to pass a sufficient amount of carriers between the electrode having the non-alloy ohmic contact and the contact layer, the width of the depletion layer at the junction of the contact layer needs to be within a few nm when the laser element is driven. . For this reason, the contact layer needs to be highly doped.

GaAsをコンタクト層に用いた場合で、電極がAl、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金の場合、導電型にかかわらずコンタクト層の不純物濃度が1.0×1020cm−3以上であれば、オーミックコンタクトが得られる。この濃度未満の場合は、オーミックコンタクトが得られないことがある。 When GaAs is used for the contact layer, the electrodes are Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, Co, Mg, Be, or their main components. In the case of the alloy, an ohmic contact can be obtained if the impurity concentration of the contact layer is 1.0 × 10 20 cm −3 or more regardless of the conductivity type. If the concentration is less than this, ohmic contact may not be obtained.

この第5の形態では、コンタクト層は1.0×1020cm−3以上に高濃度のドープがなされているので、接合部の空乏層の幅が狭まり、キャリアのトンネリングが容易になり、より良好なオーミックコンタクトが得られるようになる。よって、より低抵抗な素子が得られる。 In the fifth embodiment, since the contact layer is highly doped to 1.0 × 10 20 cm −3 or more, the width of the depletion layer at the junction is narrowed, and tunneling of carriers is facilitated. Good ohmic contact can be obtained. Therefore, a lower resistance element can be obtained.

(第6の形態)
本発明の第6の形態は、第3乃至第5のいずれかの形態の面発光レーザ素子において、活性層がGaInNAs系材料からなる層を含むことを特徴としている。
(Sixth form)
According to a sixth aspect of the present invention, in the surface emitting laser element according to any one of the third to fifth aspects, the active layer includes a layer made of a GaInNAs-based material.

GaInNAs系材料は、NとAsを含むIII−V族混晶半導体で構成されており、具体的には、GaAsN,GaInNAs,GaAsNSb,GaInNAsSb,GaInNAsPなどである。   The GaInNAs-based material is composed of a III-V group mixed crystal semiconductor containing N and As, specifically, GaAsN, GaInNAs, GaAsNSb, GaInNAsSb, GaInNAsP, and the like.

これらのGaInNAs系材料からなる1つ又は複数の厚さ数10nm以下のウェル層をウェル層材料よりもバンドギャップが大きいGaAs,GaInP,AlGaAsなどからなる半導体バリア層で囲んだ量子井戸構造からなる活性層を設けるのが好ましい。   One or a plurality of well layers made of these GaInNAs-based materials having a thickness of several tens of nm or less are surrounded by a semiconductor well layer made of GaAs, GaInP, AlGaAs or the like having a larger band gap than the well layer material. It is preferred to provide a layer.

近年になり急速に開始されだした長波長帯(例えば、1.1μm以上の波長帯)のGaInNAs系材料を活性層に用いたレーザは、発振波長が長波長帯なので、石英系ファイバとの整合性が高い。   A laser using a GaInNAs-based material in a long wavelength band (for example, a wavelength band of 1.1 μm or more), which has started rapidly in recent years, has an oscillation wavelength of a long wavelength band, so it matches with a silica-based fiber. High nature.

さらに、GaAs基板上に形成できるので、スペーサ層等の活性層周りの層にワイドバンドギャップ材料を選択でき、キャリアの閉じ込めが良好になり、温度特性が高い。このため、InP基板上に形成するGaInAsPを活性層とする従来の長波長帯レーザの場合と異なり、冷却装置を必要としない。   Furthermore, since it can be formed on a GaAs substrate, a wide bandgap material can be selected for a layer around the active layer such as a spacer layer, carrier confinement is improved, and temperature characteristics are high. For this reason, unlike the case of the conventional long wavelength band laser which uses GaInAsP formed on an InP substrate as an active layer, no cooling device is required.

さらに、この材料を活性層に用いた面発光レーザは、GaAs基板上に形成できるので、GaAs基板上に形成できる屈折率差の大きいAl(Ga)As/GaAs、より広義にはAlGa(1−x)As/ AlGa(1−y)As(0≦y<x≦1)を半導体DBRとして用いるのが好適である。よって、少ない層数の半導体DBRをもつ面発光レーザが得られる。 Furthermore, since a surface emitting laser using this material for the active layer can be formed on a GaAs substrate, Al (Ga) As / GaAs having a large refractive index difference that can be formed on the GaAs substrate, more broadly, Al x Ga ( 1-x) as / Al y Ga (1-y) as a (0 ≦ y <x ≦ 1 ) is used as the semiconductor DBR is suitable. Therefore, a surface emitting laser having a semiconductor DBR with a small number of layers can be obtained.

このようにGaInNAs系面発光レーザは優れた特性をもつので、光通信システムや、コンピューター間、チップ間、チップ内の光インターコネクションや、光コンピューティングにおける発光素子として適している。   Thus, since the GaInNAs surface emitting laser has excellent characteristics, it is suitable as a light emitting element in optical communication systems, between computers, between chips, in-chip optical interconnection, and in optical computing.

このように、本発明の第6の形態は、活性層がGaInNAs系材料からなる層を含み、電極を簡便な工程で歩留まり良く形成できる構成なので、石英系ファイバと整合性の良い発振波長の、温度特性が良好な、素子構成が簡便なGaInNAs系面発光レーザ素子がより低コストで得られる。   Thus, in the sixth embodiment of the present invention, the active layer includes a layer made of a GaInNAs-based material, and the electrode can be formed with a high yield with a simple process. A GaInNAs surface emitting laser element with good temperature characteristics and a simple element configuration can be obtained at a lower cost.

(第7の形態)
本発明の第7の形態は、第3乃至第6のいずれかの形態の面発光レーザ素子が半導体基板上にアレイ状に複数配列されている面発光レーザアレイである。
(7th form)
A seventh aspect of the present invention is a surface emitting laser array in which a plurality of surface emitting laser elements of any one of the third to sixth aspects are arranged in an array on a semiconductor substrate.

前述のように面発光レーザは、1枚の基板上に多数の素子を一括で作製でき、へき開が不用なので、並列化及び2次元高密度アレイ化が容易に行える。   As described above, the surface-emitting laser can easily produce a large number of elements on a single substrate and does not require cleavage, so that parallelization and two-dimensional high-density array can be easily performed.

この第7の形態は、本発明の面発光レーザ素子を1次元あるいは2次元に配列させているので、従来の素子を用いたアレイに比べて、より低コストに、並列伝送用アレイ光源や書きこみ用アレイ光源が得られる。   In the seventh embodiment, since the surface emitting laser elements of the present invention are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, the array light source for parallel transmission or writing can be performed at a lower cost than an array using conventional elements. An array light source for dust is obtained.

(第8の形態)
本発明の第8の形態は、第3乃至第6のいずれかの形態の面発光レーザ素子、又は、第7の形態の面発光レーザアレイが用いられている光伝送システムである。
(8th form)
The eighth aspect of the present invention is an optical transmission system in which the surface emitting laser element of any one of the third to sixth forms or the surface emitting laser array of the seventh form is used.

図8,図9は本発明の面発光レーザ素子を光源として用いた光伝送システムの構成例を示す図である。   8 and 9 are diagrams showing a configuration example of an optical transmission system using the surface emitting laser element of the present invention as a light source.

図8の例では、並列伝送方式の光伝送システムとして構成され、面発光レーザ素子からの信号を複数のファイバを用いて同時に伝送するようになっている。   In the example of FIG. 8, the optical transmission system is configured as a parallel transmission system, and signals from the surface emitting laser element are transmitted simultaneously using a plurality of fibers.

また、図9の例では、多波長伝送方式の光伝送システムとして構成され、複数の発振波長の異なる発光素子からの光信号が、それぞれ光ファイバを介して光合波器に導入されて合波され、1本の光ファイバ中に導入され伝送され、伝送された光信号は伝送先の機器に接続される光分波器を通って元の波長の異なる複数の光信号に分離され、それぞれファイバを介して複数の受光素子に達するようになっている。   Further, in the example of FIG. 9, the optical transmission system is configured as a multi-wavelength transmission system, and optical signals from a plurality of light emitting elements having different oscillation wavelengths are respectively introduced into an optical multiplexer via optical fibers and multiplexed. A single optical fiber is introduced and transmitted, and the transmitted optical signal is separated into a plurality of optical signals having different original wavelengths through an optical demultiplexer connected to a transmission destination device. A plurality of light receiving elements are reached.

この第8の形態では、本発明の面発光レーザ素子又はアレイを用いて光伝送システムを構成しているので、より低コストで、大容量,高速の光伝送システムを得ることができる。   In the eighth embodiment, since the optical transmission system is configured by using the surface emitting laser element or the array of the present invention, a large-capacity and high-speed optical transmission system can be obtained at a lower cost.

図10は実施例1の面発光レーザ素子を示す図である。実施例1では、MOCVD法により、p型GaAs(100)基板上に、p−AlGaAs/n−GaAsの28.5ペアからなるp−AlGaAs/p−GaAs下部DBR、p−GaAs下部スペーサ層、GaInAs/GaAs3重量子井戸活性層、層中にAlAs選択酸化層を含むn−GaAs上部スペーサ層、n−AlGaAs/n−GaAsの23ペアからなるn−AlGaAs/n−GaAs上部DBRを成長させ、積層膜を作製する。そして、上部DBRの最上層のGaAs層に、Seを1.0×1020cm−3ドープし、上部コンタクト層を兼ねる構成にする。 FIG. 10 is a diagram showing the surface emitting laser element of Example 1. In Example 1, a p-AlGaAs / p-GaAs lower DBR composed of 28.5 pairs of p-AlGaAs / n-GaAs, a p-GaAs lower spacer layer, on a p-type GaAs (100) substrate by MOCVD. Growing a GaInAs / GaAs triple quantum well active layer, an n-GaAs upper spacer layer including an AlAs selective oxide layer in the layer, and an n-AlGaAs / n-GaAs upper DBR comprising 23 pairs of n-AlGaAs / n-GaAs; A laminated film is produced. Then, Se is added to the uppermost GaAs layer of the upper DBR by 1.0 × 10 20 cm −3 so that it also serves as the upper contact layer.

フォトリソ工程でフォトレジストマスクパターンを上記コンタクト層上に形成し、Clガスを用いるドライエッチングを行い半導体柱を形成する。半導体柱の低部は下部DBR中になるようにする。続いて、マスクパターンを除去する。 A photoresist mask pattern is formed on the contact layer by a photolithography process, and semiconductor pillars are formed by dry etching using Cl 2 gas. The lower part of the semiconductor pillar is in the lower DBR. Subsequently, the mask pattern is removed.

次に、HO蒸気により400℃で、上記AlAs選択酸化層を25μmのAlAs層を残して酸化し、電流狭窄構造を作製する。 Next, the AlAs selective oxidation layer is oxidized with H 2 O vapor at 400 ° C. leaving a 25 μm 2 AlAs layer, and a current confinement structure is produced.

次に、感光性ポリイミド前駆体を塗布し、フォトリソグラフィーにより半導体柱上面のコンタクト層の縁を残した領域のポリイミド前駆体を除去した後、キュアしポリイミド保護膜を形成する。   Next, after applying a photosensitive polyimide precursor and removing the polyimide precursor in a region where the edge of the contact layer on the upper surface of the semiconductor pillar is left by photolithography, curing is performed to form a polyimide protective film.

次に、試料裏面にAuZn/Au下部電極を蒸着した後、N雰囲気中400℃でアロイングする。 Next, after depositing an AuZn / Au lower electrode on the back of the sample, alloying is performed at 400 ° C. in an N 2 atmosphere.

次に、試料表面の全面にAl膜を200nmの厚さに蒸着する。この後、半導体柱上面の光出力部以外の部分の上部電極領域をレジストで被うようにパターニングする。次に、試料をHPO−HO(2:1)中にディップし、開口部をもつ上部電極を形成する。最後に、上部電極とコンタクト層の接合を安定化するためN雰囲気中250℃で熱処理する。 Next, an Al film is deposited to a thickness of 200 nm on the entire surface of the sample. Thereafter, patterning is performed so that the upper electrode region of the upper portion of the semiconductor pillar other than the light output portion is covered with a resist. Next, the sample is dipped in H 3 PO 4 —H 2 O (2: 1) to form an upper electrode having an opening. Finally, heat treatment is performed at 250 ° C. in an N 2 atmosphere in order to stabilize the bonding between the upper electrode and the contact layer.

上記工程により、0.98μm帯面発光レーザ素子が得られる。p側電極を正としn側電極を負として電流を流し、電極開口部から光出力を得る。   Through the above process, a 0.98 μm band surface emitting laser element is obtained. The p-side electrode is positive and the n-side electrode is negative, and a current is passed to obtain light output from the electrode opening.

この実施例1では、上部電極にAlを用いているので、リフトオフ法を用いず簡便な工程で寸法精度良く電極開口部が得られる。また、コンタクト層が高濃度でドープされているので、良好な非合金オーミックコンタクトが得られる。なお、GaAs上部コンタクト層のドープ量が1.0×1020cm−3cm−3未満の場合は、接合部ではオーミック特性が得られないことがある。 In the first embodiment, since Al is used for the upper electrode, the electrode opening can be obtained with high dimensional accuracy by a simple process without using the lift-off method. Further, since the contact layer is doped at a high concentration, a good non-alloy ohmic contact can be obtained. When the doping amount of the GaAs upper contact layer is less than 1.0 × 10 20 cm −3 cm −3 , ohmic characteristics may not be obtained at the junction.

図11は実施例2の面発光レーザ素子を示す図である。実施例2では、MBE法により、n型GaAs(100)基板上に、n−AlGaAs/n−GaAs の28.5ペアからなるn−AlGaAs/n−GaAs下部DBR、GaAs下部スペーサ層、GaInNAs/GaAs 3重量子井戸活性層、層中にAlAs選択酸化層を含むGaAs上部スペーサ層を順次成長させ、積層膜を形成する。そして、このGaAs上部スペーサ層の最上面近傍にZnを2.0×1020cm−3ドープし、上部コンタクト層を兼ねる構成にする。 FIG. 11 is a diagram showing a surface emitting laser element of Example 2. In Example 2, an MBE method is used to form an n-AlGaAs / n-GaAs lower DBR composed of 28.5 pairs of n-AlGaAs / n-GaAs, a GaAs lower spacer layer, a GaInNAs / A GaAs triple quantum well active layer and a GaAs upper spacer layer including an AlAs selective oxide layer in the layer are sequentially grown to form a laminated film. Then, Zn is doped in the vicinity of the uppermost surface of the GaAs upper spacer layer by 2.0 × 10 20 cm −3 so that it also serves as the upper contact layer.

フォトリソ工程でフォトレジストマスクパターンを上記コンタクト層上に形成し、Clガスを用いるドライエッチングを行い半導体柱を形成する。半導体柱の低部は下部DBR中になるようにする。続いて、マスクパターンを除去する。 A photoresist mask pattern is formed on the contact layer by a photolithography process, and semiconductor pillars are formed by dry etching using Cl 2 gas. The lower part of the semiconductor pillar is in the lower DBR. Subsequently, the mask pattern is removed.

次に、HO蒸気により400℃で、上記AlAs選択酸化層を25μmのAlAs層を残して酸化し、電流狭窄構造を作製する。 Next, the AlAs selective oxidation layer is oxidized with H 2 O vapor at 400 ° C. leaving a 25 μm 2 AlAs layer, and a current confinement structure is produced.

次に、感光性ポリイミド前駆体を塗布し、フォトリソグラフィーにより半導体柱上面のコンタクト層の縁を残した領域のポリイミド前駆体を除去した後、キュアしポリイミド保護膜を形成する。   Next, after applying a photosensitive polyimide precursor and removing the polyimide precursor in a region where the edge of the contact layer on the upper surface of the semiconductor pillar is left by photolithography, curing is performed to form a polyimide protective film.

次に、試料裏面にAuGe/Ni/Au下部電極を蒸着した後、N雰囲気中400℃でアロイングする。 Next, after depositing an AuGe / Ni / Au lower electrode on the back of the sample, alloying is performed at 400 ° C. in an N 2 atmosphere.

次に、試料表面の全面にCr膜を200nmの厚さに蒸着する。この後、半導体柱上面の光出力部以外の部分の上部電極領域をレジストで被うようにパターニングする。次に、試料をHCl−HO(1:1)中にディップし、開口部をもつ上部電極を形成する。続いて、上部電極とコンタクト層の接合を安定化するためN雰囲気中250℃で熱処理する。 Next, a Cr film is deposited to a thickness of 200 nm on the entire surface of the sample. Thereafter, patterning is performed so that the upper electrode region of the upper portion of the semiconductor pillar other than the light output portion is covered with a resist. Next, the sample is dipped in HCl-H 2 O (1: 1) to form an upper electrode having an opening. Subsequently, heat treatment is performed at 250 ° C. in an N 2 atmosphere in order to stabilize the bonding between the upper electrode and the contact layer.

半導体柱以外の表面をフォトレジスト膜で覆ったのち、電子ビーム蒸着法でSiO/ZrOの8ペアからなる上部誘電体DBRを形成する。このフォトレジスト膜を有機溶剤で溶かし余分の誘電体膜を除去する。 After the surface other than the semiconductor pillar is covered with a photoresist film, an upper dielectric DBR composed of 8 pairs of SiO 2 / ZrO 2 is formed by electron beam evaporation. This photoresist film is dissolved with an organic solvent to remove the excess dielectric film.

上記工程により、1.3μm帯面発光レーザ素子が得られる。p側電極を正としn側電極を負として電流を流し、電極開口部から光出力を得る。   By the above process, a 1.3 μm band surface emitting laser element is obtained. The p-side electrode is positive and the n-side electrode is negative, and a current is passed to obtain light output from the electrode opening.

この実施例2では、上部電極にCrを用いているので、リフトオフ法を用いず簡便な工程で寸法精度良く電極開口部が得られる。また、コンタクト層が高濃度でドープされているので、良好な非合金オーミックコンタクトが得られる。なお、上部コンタクト層のドープ量が1.0×1020cm−3未満の場合は、接合部ではオーミック特性が得られないことがある。 In Example 2, since Cr is used for the upper electrode, an electrode opening can be obtained with high dimensional accuracy by a simple process without using the lift-off method. Further, since the contact layer is doped at a high concentration, a good non-alloy ohmic contact can be obtained. When the doping amount of the upper contact layer is less than 1.0 × 10 20 cm −3 , ohmic characteristics may not be obtained at the junction.

図12は実施例3の面発光レーザ素子を示す図である。実施例3では、MOCVD法により、p型GaAs(100)基板上に、p−AlGaAs/p−GaAsの35.5ペアからなる下部DBR、GaAs下部スペーサ層、GaInNAs/GaAs 2重量子井戸活性層、GaAs上部スペーサ層、AlAs選択酸化層、n−AlGaAs/n−GaAsの28.5ペアからなるn−AlGaAs/n−GaAs上部DBRを成長させ、積層膜を作製する。上部DBRの最上層のGaAs層は、Seを1.5×1020cm−3ドープしコンタクト層を兼ねる構成にする。 FIG. 12 is a diagram showing a surface emitting laser element according to Example 3. In Example 3, a lower DBR made of 35.5 pairs of p-AlGaAs / p-GaAs, a GaAs lower spacer layer, a GaInNAs / GaAs double quantum well active layer on a p-type GaAs (100) substrate by MOCVD. Then, a GaAs upper spacer layer, an AlAs selective oxide layer, and an n-AlGaAs / n-GaAs upper DBR composed of 28.5 pairs of n-AlGaAs / n-GaAs are grown to produce a laminated film. The uppermost GaAs layer of the upper DBR is configured to serve as a contact layer by doping Se with 1.5 × 10 20 cm −3 .

続いて、フォトリソ工程でフォトレジストマスクパターンを上記コンタクト層上に形成し、Clガスを用いるドライエッチングを行い半導体柱を形成する。半導体柱の低部は下部DBR中になるようにする。続いて、マスクパターンを除去する。 Subsequently, a photoresist mask pattern is formed on the contact layer by a photolithography process, and dry etching using Cl 2 gas is performed to form semiconductor pillars. The lower part of the semiconductor pillar is in the lower DBR. Subsequently, the mask pattern is removed.

次に、HO蒸気により400℃で、上記AlAs選択酸化層を25μmのAlAs層を残して酸化し、電流狭窄構造を作製する。 Next, the AlAs selective oxidation layer is oxidized with H 2 O vapor at 400 ° C. leaving a 25 μm 2 AlAs layer, and a current confinement structure is produced.

次に、感光性ポリイミド前駆体を塗布し、フォトリソグラフィーにより半導体柱上面のコンタクト層の縁を残した領域のポリイミド前駆体を除去した後、キュアしポリイミド保護膜を形成する。   Next, after applying a photosensitive polyimide precursor and removing the polyimide precursor in a region where the edge of the contact layer on the upper surface of the semiconductor pillar is left by photolithography, curing is performed to form a polyimide protective film.

次に、試料裏面にAuZn/Au下部電極を蒸着した後、N雰囲気中400℃でアロイングする。 Next, after depositing an AuZn / Au lower electrode on the back of the sample, alloying is performed at 400 ° C. in an N 2 atmosphere.

次に、試料表面の全面にTi膜を厚さ50nmに、また、Al膜を厚さ200nmに順次蒸着する。この後、半導体柱上面の光出力部以外の部分の上部電極領域をレジストで被うようにパターニングする。次に、試料をHF−HO(1:7)中にディップし、開口部をもつ上部電極を形成する。続いて、上部電極とコンタクト層の接合を安定化するため、N雰囲気中250℃で熱処理する。 Next, a Ti film is deposited on the entire surface of the sample to a thickness of 50 nm, and an Al film is sequentially deposited to a thickness of 200 nm. Thereafter, patterning is performed so that the upper electrode region of the upper portion of the semiconductor pillar other than the light output portion is covered with a resist. Next, the sample is dipped in HF—H 2 O (1: 7) to form an upper electrode having an opening. Subsequently, heat treatment is performed at 250 ° C. in an N 2 atmosphere in order to stabilize the bonding between the upper electrode and the contact layer.

上記工程により、1.3μm帯面発光レーザ素子が得られる。p側電極を正としn側電極を負として電流を流し、電極開口部から光出力を得る。   By the above process, a 1.3 μm band surface emitting laser element is obtained. The p-side electrode is positive and the n-side electrode is negative, and a current is passed to obtain light output from the electrode opening.

上部電極にAl/Ti膜を用いているので、リフトオフ法を用いず簡便な工程で寸法精度良く電極開口部が得られる。また、コンタクト層が高濃度でドープされているので、良好な非合金オーミックコンタクトが得られる。なお、GaAs上部コンタクト層のドープ量が1.0×1020cm−3 未満の場合は接合部でオーミック特性が得られない場合がある。 Since an Al / Ti film is used for the upper electrode, an electrode opening can be obtained with high dimensional accuracy by a simple process without using the lift-off method. Further, since the contact layer is doped at a high concentration, a good non-alloy ohmic contact can be obtained. If the doping amount of the GaAs upper contact layer is less than 1.0 × 10 20 cm −3 , ohmic characteristics may not be obtained at the junction.

図13は実施例4の面発光レーザ素子を示す図である。実施例4では、実施例3と同じ構成の積層膜を形成する。ただし、上部DBRの最上層のGaAs層は、Seを2.5×1020cm−3ドープしコンタクト層を兼ねる構成にする。下部DBR中の1層のGaAs層は、Znが1.0×1020cm−3ドープされていて、後に下部ンタクト層を形成できる構成にする。次に、実施例3と同様に半導体柱構造と電流狭窄部とポリイミド保護膜を形成する。ただし、半導体柱の低部は前記下部ンタクト層中にになるようにする。また、ポリイミド保護膜パターンは、半導体柱の上面のほか下部DBR中の1層からなる半導体柱の底面の一部領域が開口するように形成する。なお、この半導体柱の底面の開口領域は、下部電極を形成する領域を含むようにする。 FIG. 13 is a diagram showing a surface emitting laser element according to Example 4. In Example 4, a laminated film having the same configuration as that of Example 3 is formed. However, the uppermost GaAs layer of the upper DBR is doped with Se by 2.5 × 10 20 cm −3 so that it also serves as a contact layer. One GaAs layer in the lower DBR is doped with 1.0 × 10 20 cm −3 of Zn so that a lower contact layer can be formed later. Next, a semiconductor pillar structure, a current confinement portion, and a polyimide protective film are formed as in the third embodiment. However, the lower part of the semiconductor pillar is located in the lower contact layer. Further, the polyimide protective film pattern is formed so that a part of the bottom surface of the semiconductor pillar formed of one layer in the lower DBR is opened in addition to the upper face of the semiconductor pillar. Note that the opening region at the bottom of the semiconductor pillar includes a region for forming the lower electrode.

次に、試料表面の全面にTi膜を厚さ50nmに、また、Al膜を厚さ200nmに順次蒸着する。この後、レジストで、半導体柱上面の光出力部以外の部分の上部電極パターンと下部電極パターンを形成する。次に、試料をHF−HO(1:7)中にディップし、開口部をもつ上部電極と下部電極を形成する。続いて、2つの電極とコンタクト層の接合を安定化するためN雰囲気中250℃で熱処理する。 Next, a Ti film is deposited on the entire surface of the sample to a thickness of 50 nm, and an Al film is sequentially deposited to a thickness of 200 nm. Thereafter, an upper electrode pattern and a lower electrode pattern of portions other than the light output portion on the upper surface of the semiconductor pillar are formed with a resist. Next, the sample is dipped in HF—H 2 O (1: 7) to form an upper electrode and a lower electrode having openings. Subsequently, heat treatment is performed at 250 ° C. in an N 2 atmosphere in order to stabilize the bonding between the two electrodes and the contact layer.

上記工程により1.3μm帯面発光レーザ素子が得られる。p側電極を正としn側電極を負として電流を流し、上部電極開口部から光出力を得る。   By the above process, a 1.3 μm band surface emitting laser element is obtained. A current is passed with the p-side electrode being positive and the n-side electrode being negative, and light output is obtained from the upper electrode opening.

実施例4では、2つの電極にAl/Ti膜を用いているので、リフトオフ法を用いず簡便な工程で、寸法精度良く電極開口部と電極パターンが得られる。また、上部,下部コンタクト層が高濃度でドープされているので、良好な非合金オーミックコンタクトが得られる。なお、GaAs上部コンタクト層のドープ量が1.0×1020cm−3未満の場合は、接合部ではオーミック特性が得られない場合がある。
In Example 4, since the Al / Ti film is used for the two electrodes, the electrode opening and the electrode pattern can be obtained with high dimensional accuracy by a simple process without using the lift-off method. Further, since the upper and lower contact layers are doped at a high concentration, a good non-alloy ohmic contact can be obtained. If the doping amount of the GaAs upper contact layer is less than 1.0 × 10 20 cm −3 , ohmic characteristics may not be obtained at the junction.

従来の面発光レーザ素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional surface emitting laser element. 従来の面発光レーザ素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the conventional surface emitting laser element. 本発明の構成例1の面発光レーザ素子を示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser element of the structural example 1 of this invention. 上部電極に光出力用開口部を形成する工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of forming the opening part for light output in an upper electrode. 本発明の構成例2の面発光レーザ素子を示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser element of the structural example 2 of this invention. 本発明の構成例3の面発光レーザ素子を示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser element of the structural example 3 of this invention. 本発明の構成例4の面発光レーザ素子を示す図である。It is a figure which shows the surface emitting laser element of the structural example 4 of this invention. 本発明の面発光レーザ素子を光源として用いた光伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical transmission system which used the surface emitting laser element of this invention as a light source. 本発明の面発光レーザ素子を光源として用いた光伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical transmission system which used the surface emitting laser element of this invention as a light source. 実施例1の面発光レーザ素子を示す図である。1 is a diagram illustrating a surface emitting laser element of Example 1. FIG. 実施例2の面発光レーザ素子を示す図である。6 is a view showing a surface emitting laser element according to Example 2. FIG. 実施例3の面発光レーザ素子を示す図である。6 is a view showing a surface emitting laser element according to Example 3. FIG. 実施例4の面発光レーザ素子を示す図である。6 is a view showing a surface emitting laser element of Example 4. FIG.

Claims (8)

半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーを順次積層し、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極を接続し、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極を接続する面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、ウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の作製方法。 On the semiconductor substrate, a lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked, and either the upper mirror upper surface or the semiconductor layer between the upper mirror upper surface and the active layer In the manufacturing method of the surface emitting laser device, the upper electrode is connected to the upper contact layer made of, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of the semiconductor layer between the semiconductor substrate back surface or the semiconductor substrate back surface and the active layer. A surface characterized in that after forming at least one of the upper electrode and the lower electrode on the corresponding contact layer, a part of the electrode is removed by a wet etching method to form a light output opening. A method for manufacturing a light emitting laser element. 請求項1記載の面発光レーザ素子の作製方法において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極を対応するコンタクト層上に形成した後に、該電極をエッチングしやすくコンタクト層をエッチングしにくいエッチング液を用いたウェットエッチング法により該電極の一部を除去して光出力用開口部を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の作製方法。 2. The method of manufacturing a surface emitting laser device according to claim 1, wherein at least one of the upper electrode and the lower electrode is formed on the corresponding contact layer, and then the electrode is easily etched and the contact layer is difficult to etch. A method for manufacturing a surface-emitting laser element, wherein a part of the electrode is removed by wet etching using a liquid to form an opening for light output. 半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のうちの少なくとも1つの電極に光出力用開口部が形成され、さらに、該電極がAl、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであることを特徴とする面発光レーザ素子。 A lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on the semiconductor substrate, and either the upper mirror upper surface or the upper mirror upper surface to the active layer between the active layers In the surface emitting laser device, the upper electrode is connected to the upper contact layer made of, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of the semiconductor layer on the semiconductor substrate back surface or between the semiconductor substrate back surface and the active layer. Alternatively, an optical output opening is formed in at least one of the lower electrodes, and the electrode further includes Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, and Fe. A surface emitting laser element comprising: Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, and a contact layer to which the electrode is connected is GaAs. 半導体基板上に、下部ミラー、半導体活性層を含む複数の半導体層からなる共振器層、上部ミラーが順次積層され、上部ミラー最上面又は上部ミラー最上面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる上部コンタクト層に上部電極が接続され、半導体基板裏面又は半導体基板裏面から活性層の間のいずれかの半導体層からなる下部コンタクト層に下部電極が接続される面発光レーザ素子において、上部電極又は下部電極のいずれかの電極に光出力用開口部が設けられ、該電極と該電極が接続されるコンタクト層との間で非合金オーミックコンタクトが形成されていることを特徴とする面発光レーザ素子。 A lower mirror, a resonator layer composed of a plurality of semiconductor layers including a semiconductor active layer, and an upper mirror are sequentially stacked on the semiconductor substrate, and either the upper mirror upper surface or the upper mirror upper surface to the active layer between the active layers In the surface emitting laser device, the upper electrode is connected to the upper contact layer made of, and the lower electrode is connected to the lower contact layer made of the semiconductor layer on the semiconductor substrate back surface or between the semiconductor substrate back surface and the active layer. A surface emitting laser comprising: a light output opening provided in any one of the lower electrodes; and a non-alloy ohmic contact formed between the electrode and a contact layer to which the electrode is connected element. 請求項4記載の面発光レーザ素子において、前記非合金オーミックコンタクトが形成されている電極は、Al、Ti、Cr、Si、Cu、Ta、Zr、Zn、Bi、Sb、Sn、Hg、Fe、Co、Mg、Be、又は、それらを主成分とする合金からなり、該電極が接続されるコンタクト層がGaAsであり、該コンタクト層の不純物濃度が1.0×1020cm−3以上であることを特徴とする面発光レーザ素子。 5. The surface emitting laser element according to claim 4, wherein the electrode on which the non-alloy ohmic contact is formed is Al, Ti, Cr, Si, Cu, Ta, Zr, Zn, Bi, Sb, Sn, Hg, Fe, It is made of Co, Mg, Be, or an alloy containing them as a main component, the contact layer to which the electrode is connected is GaAs, and the impurity concentration of the contact layer is 1.0 × 10 20 cm −3 or more. A surface emitting laser element characterized by the above. 請求項3乃至請求項5のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子において、活性層は、GaInNAs系材料からなる層を含むことを特徴とする面発光レーザ素子。 6. The surface emitting laser element according to claim 3, wherein the active layer includes a layer made of a GaInNAs-based material. 7. 請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が半導体基板上にアレイ状に複数配列されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。 A surface-emitting laser array, wherein a plurality of the surface-emitting laser elements according to claim 3 are arranged in an array on a semiconductor substrate. 請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子、又は、請求項7記載の面発光レーザアレイが用いられていることを特徴とする光伝送システム。 An optical transmission system, wherein the surface-emitting laser element according to any one of claims 3 to 6 or the surface-emitting laser array according to claim 7 is used.
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