JP2013545318A

JP2013545318A - 面発光レーザシステム及びその製造方法

Info

Publication number: JP2013545318A
Application number: JP2013543149A
Authority: JP
Inventors: タン，マイケル，レネ，タイ; ファタル，デイヴィッド，エイ; リ，ジンジン; ビューソレイル，レイモンド，ジー
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2013-12-19
Also published as: TW201232977A; TWI429152B; US20130272337A1; US9711947B2; WO2012087282A1

Abstract

面発光レーザ（VCSEL）システム（10）及び製造方法が含まれる。VCSELシステム（10）は、第１の反射鏡（18）及びデータ信号に応答して光信号を増幅するための利得領域（16）を含む第１の部分（12）を含み、第１の部分（12）は第１のウェハー上に製造されている。システム（10）は光信号を光ファイバ（22）に結合するために部分反射性である第２の反射鏡（20）を含む第２の部分（14）も含む。第２の部分（14）は第２のウェハー（152）上に製造され得る。システム（10）は、第１及び第２の反射鏡（18、20）が光信号を共振させるための、所定の長さを有するレーザ共振器として構成されるように、第１及び第２の部分（12、14）を結合するための支持構造体（24）を更に含む。
【選択図】図１

Description

背景
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）は、上面から垂直のレーザビーム放射を有する半導体レーザダイオードの一種である。ＶＣＳＥＬは、ウェハーから個々のチップを劈開することにより形成された表面からレーザビームを放出する端面発光型半導体レーザの他種とは異なる。ＶＣＳＥＬからのレーザの垂直放射により、ＶＣＳＥＬは、製造工程の終わりまで試験されることができない端面発光型レーザとは異なり、材料品質および処理の問題をチェックするために製造工程の全体にわたって様々な段階で試験されることが可能である。かくして、端面発光型レーザが製造工程の終わりで動作しない場合、製造時間および処理材料は無駄になる。

ＶＣＳＥＬシステムの一例を示す図である。ＶＣＳＥＬシステムの断面図の一例を示す図である。図２のＶＣＳＥＬシステムの第１の部分の一例を示す図である。フォトレジスト層を含むＳＯＩ構造体の断面図の例図である。フォトレジスト層がパターン形成されている図４のＳＯＩ構造体の例図である。エッチング工程を受けている図５のＳＯＩ構造体の例図である。エッチング工程が実質的に完了した後の図６のＳＯＩ構造体の例図である。図７のＳＯＩ構造体の上面図の例図である。フォトレジスト層を備える図７のＳＯＩ構造体の断面図の例図である。フォトレジスト層がパターン形成されている図９のＳＯＩ構造体の例図である。エッチング工程を受けている図１０のＳＯＩ構造体の例図である。エッチング工程が実質的に完了した後の図１１のＳＯＩ構造体の例図である。図１２のＳＯＩ構造体の上面図の例図である。光ファイバと結合されている図１２のＳＯＩ構造体の断面図の例図である。ＶＣＳＥＬシステムアレイの一例を示す図である。ＶＣＳＥＬシステムを製造する方法の一例を示す図である。

詳細な説明
図１は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）システム１０の一例を示す。ＶＣＳＥＬシステム１０は、光コンピューティング及び光通信のような様々な光学的応用形態で具現化され得る。ＶＣＳＥＬシステム１０は、第１の部分１２及び第２の部分１４を含む。図１の例において、第１の部分１２は、信号（ＤＡＴＡ）に応答して光信号（ＯＰＴ）を生成するように構成された利得領域１６を含む。一例として、信号（ＤＡＴＡ）はＲＦベースバンドのデータ信号とすることができる。また、第１の部分１２は反射鏡（ミラー）１８も含む。一例として、反射鏡１８は、多層膜ｎドープド分布ブラッグ反射器（ｎ−ＤＢＲ）として構成され得る。

第２の部分１４は、高コントラスト回折格子（ＨＣＧ）反射鏡２０を含む。ＨＣＧ反射鏡２０は、反射鏡１８及びＨＣＧ反射鏡２０が光信号（ＯＰＴ）を共振させるためのレーザ共振器を形成するために協働することができるように、部分反射ミラー（例えば、約９８％の反射性）として構成され得る。かくして、光信号（ＯＰＴ）の一部は、レーザ共振器から放出されて光ファイバ２２へと入射する。例えば、光ファイバ２２は、本明細書で説明されるように、第２の部分１４の製造に基づいてＨＣＧ反射鏡２０と実質的に位置合わせされ得る。一例として、光ファイバ２２は、出力先での処理のために、又は光信号（ＯＰＴ）のマルチモードファイバへの入射に基づいてのような多重化光信号の一部として光信号（ＯＰＴ）を伝播するためのような単一モードファイバとすることができる。

一例として、第１の部分１２及び第２の部分１４は、別個の半導体ウェハーから製造され得る。例えば、第１の部分１２は単に、関連する第２の反射鏡（例えば、ＨＣＧ反射鏡）を備えないＶＣＳＥＬとして製造され得る。しかしながら、第２の部分１４は、絶縁体（例えば、ＳｉＯ_２）により分離された２つのシリコン（Ｓｉ）層を含むような別個のシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）ウェハーから製造され得る。一例として、第２の部分１４は、ＨＣＧ反射鏡２０がＳＯＩウェハーのシリコン層の一方にパターン形成されることができ且つシリコン層の他方が光ファイバ２２を受容するためにエッチングされることができように製造されることができ、その結果、ＨＣＧ反射鏡２０は光ファイバ２２と実質的に位置合わせされ得る。この結果、光信号（ＯＰＴ）は光ファイバ２２へ容易に結合されて、光ファイバ２２へ入射する際に、はるかに高精度な出力モードの光信号（ＯＰＴ）を提供することができる。

従って、第１の部分１２及び第２の部分１４が別個のウェハーから製造されるので、第１の部分１２及び第２の部分１４は別個の独立した部片として構成され得る。かくして、ＶＣＳＥＬシステム１０は更に、ＨＣＧ反射鏡２０がレーザ共振器を形成するために反射鏡１８と実質的に位置合わせされ得るように第１の部分１２と第２の部分１４を結合するように構成された支持構造体２４も含む。一例として、支持構造体２４は、第１の部分１２及び第２の部分１４の双方に結合（ボンディング）されるような、第１の部分１２が製造されるウェハーのエッチングされていない部分を含むことができる。かくして、支持構造体２４は、光信号（ＯＰＴ）のレーザ発振波長がレーザ共振器の長さに基づいて容易に調整され得るように、容易に調整され得る。従って、ＶＣＳＥｌシステム１０は、一般的なモノリシックのＶＣＳＥＬシステムに勝る多くの利点を提供することができる。

図２は、ＶＣＳＥＬシステム５０の断面図の一例を示す。ＶＣＳＥＬシステム５０は、図１の例におけるＶＣＳＥＬシステム１０に対応することができる。従って、図２の例に関する以下の説明において、図１の例を参照するべきである。

ＶＣＳＥＬシステム５０は、ＶＣＳＥＬシステム５０の第１の部分１２及び第２の部分１４を例示する。上述されたように、第１の部分１２及び第２の部分１４は、別個のウェハーから別個に製造され得る。第１の部分１２は、光信号（ＯＰＴ）を生成するために信号（ＤＡＴＡ）が通過するダイオードのコンタクトとしての役割を果たすｐコンタクト領域５２及びｎコンタクト領域５４を含む。ｎコンタクト領域５４は、基板層５６により覆われる。一例として、基板層５６は、Ｎドープドガリウムヒ素（ＧａＡｓ）層とすることができる。また、第１の部分１２は、ほぼ１００％の反射性ミラーとしての役割を果たす多層膜ｎドープドＤＢＲ５８も含む。かくして、ｎドープドＤＢＲ５８は、図１の例におけるＶＣＳＥＬシステム１０の反射鏡１８に対応することができる。

また、第１の部分１２は、ＧａＡｓ多重量子井戸（ＭＱＷ）６４を実質的に取り囲む窒化ケイ素（ＳｉＮ）のパッシベーション層６０及びポリイミド６２も含む。ＭＱＷ６４は、光信号（ＯＰＴ）を生成するために信号（ＤＡＴＡ）の利得領域としての役割を果たす。かくして、光信号（ＯＰＴ）はＭＱＷ６４において生成され、酸化物層６８のアパーチャ６６から放出されるようにｎドープドＤＢＲ５８から反射される。図２の例において、光信号（ＯＰＴ）は７０で示される。第１の部分１２は、図１の例における支持構造体２４のような支持構造体（図示せず）により第２の部分１４に結合されて、所定量だけ第１の部分１２の上に第２の部分１４を浮かせることができる。

以下でより詳細に説明されるように、第２の部分１４は、ＳＯＩ構造体から製造され得る。特に、第２の部分１４は、距離Ｌだけアパーチャ６６から分離された第１のシリコン層７２を含む。距離Ｌは、光信号（ＯＰＴ）のレーザ発振波長を調整するために、支持構造体２４に基づいて調整され得る。第１のシリコン層７２は、ＨＣＧ反射鏡７６を形成することができるエッチングされたパターン７４を含むことができる。エッチングされたパターン７４は、ＨＣＧ反射鏡７６が部分反射性（例えば、９８％）となることができるように、穴、溝、及び／又はポスト（柱）のような第１のシリコン層７２内へのサブ波長エッチングを含むことができる。従って、ｎドープドＤＢＲ５８及びＨＣＧ反射鏡７６は、光信号（ＯＰＴ）を共振させるためにレーザ共振器としての役割を果たすように協働する。更に、ＨＣＧ反射鏡７６は、曲面鏡をシミュレートするように光信号（ＯＰＴ）の形状を制御するようにパターン形成されることができ、その結果、光信号（ＯＰＴ）はＨＣＧ反射鏡７６から反射される際にアパーチャ６６へ集束される。更に、ＨＣＧ反射鏡７６のパターン形成は、光信号（ＯＰＴ）のレーザ発振波長を調整することができる。

また、第２の部分１４は、ＳｉＯ_２のようなガラス層とすることができる絶縁体層７８も含む。かくして、絶縁体層７８は、ほぼ０％の反射率を有するように選択され得る。絶縁体層７８は、第１のシリコン層７２を第２のシリコン層８０から分離する。第２のシリコン層８０は、絶縁体層７８までエッチングして下がった穴を有するように製造されることができ、当該穴は、絶縁体層７８の反対面でＨＣＧ反射鏡７６とほぼ同じ位置でエッチングされている。かくして、光ファイバ２２が、第２のシリコン層８０の穴に受容されることができる。第２のシリコン層８０の穴は、光ファイバ２２の外径（ＯＤ）にほぼ等しい内径（ＩＤ）を有するようにエッチングされることができ、その結果、光ファイバ２２のコアは、ＨＣＧ反射鏡７６と実質的に位置合わせされ得る。この結果、反射されていないエネルギーの光信号（ＯＰＴ）が、光ファイバ２２へ直接的に入射されるようにＨＣＧ反射鏡７６を通過することができる。

一例として、光ファイバ２２は、光ファイバ２２が単一モードファイバとすることができるような単一モードコア８２を含むことができる。かくして、光ファイバ２２の単一モードコア８２がＨＣＧ反射鏡７６と実質的に位置合わせされ得るので、光信号（ＯＰＴ）が光ファイバ２２へ結合されて、光ファイバ２２へ入射する際に、はるかに高精度な出力モードの光信号（ＯＰＴ）を供給することができる。更に、図２の例に示されるように、ＨＣＧ反射鏡７６は、典型的なＶＣＳＥＬシステムに見出されるようなｐコンタクト５２に結合されていることによってアパーチャ６６の上に浮いているのとは対照的に、絶縁体層７８に結合されている層であるように製造される。従って、ｎドープドＤＢＲ５８及びＨＣＧ反射鏡７６により形成されたレーザ共振器は、典型的なＶＣＳＥＬシステムに比べてはるかに大きな空間的安定性を蒙る。

さて、ＶＣＳＥＬシステム５０の製造が説明される。図３〜図１４の例に関する以下の説明において、図２の例に対して参照が行われるべきであり、同様の参照符号が図２の例に対して行われる。

図３は、図２のＶＣＳＥＬシステム５０の第１の部分１２に関する例図１００を示す。第１の部分１２は、ｐコンタクト領域５２及びｎコンタクト領域５４、基板層５６、及び多層膜ｎドープドＤＢＲ５８を含むように様々な方法で製造され得る。更に、第１の部分１００は、ＳｉＮパッシベーション層６０、ポリイミド６２、及びＧａＡｓＭＱＷ６４を含むように製造され得る。従って、第１の部分１２は、第１の部分１００が高速酸化型ＶＣＳＥＬ部分として成長されるように製造されることができ、その結果、第１の部分１２は光信号（ＯＰＴ）を生成するための利得領域（例えば、ＭＱＷ６４）及び光信号（ＯＰＴ）を共振させるためのレーザ共振器の一部としての役割を果たす反射鏡（例えば、ｎドープドＤＢＲ５８）を含む。

図４は、フォトレジスト層１５４を含むＳＯＩ構造体１５２の断面図１５０の例を示す。ＳＯＩ構造体１５２は、第１のシリコン層７２、絶縁体層７８、ＳＯＩ構造体１５２の製造中に基板の働きをすることができる第２のシリコン層８０を含む反転したＳＯＩウェハーの一部として図４の例に示される。一例として、ＳＯＩ構造体１５２はＳＩＭＯＸプロセスにより形成され得る。ＳＩＭＯＸプロセスの基本的工程は、シリコンウェハーの表面の下に酸素を注入することを含むことができる。次に、高温のアニーリング工程が実施されることができ、注入された酸素原子をＳｉＯ_２の均一層へ合体する。アニーリング工程は一般に、注入された酸素を合体するために及び表面の下方から第２のシリコン層８０のソリッドステート再結晶を達成するために、１２５０℃より高い温度で数時間にわたって実施され得る。かくして、一例として、第２のシリコン層８０が、約５００μｍの厚さを有するように成長され得る。

また、ＳＯＩ構造体１５２は、第２のシリコン層８０上に形成されたフォトレジスト層１５４を含むようにも示される。フォトレジスト層１５４は、約５０ｎｍ（５００Å）〜５００ｎｍ（５０００Å）の厚さを有することができる。しかしながら、理解されるべきは、その厚さは、第２の部分１４を製造するのに適した任意の寸法からなることができる。従って、フォトレジスト層１５４の厚さは、フォトレジスト層１５４をパターン形成するために使用される放射線の波長に応じて変化することができる。フォトレジスト層１５４は、従来のスピンコーティング又はスピンキャスティング堆積技術を介して第２のシリコン層８０上に形成され得る。

図５は、フォトレジスト層１５４がパターン形成された状態の図４のＳＯＩ構造体１５２の例図２００を示す。特に、フォトレジスト層１５４は、光ファイバ２２のＯＤとほぼ等しいＩＤを有する穴を形成するために従来の技術を用いてパターン形成される。一例として、穴ＩＤは約１２５μｍとすることができる。かくして、パターン形成されたフォトレジスト層１５４は、下にある第２のシリコン層８０を処理またはエッチングするためのエッチングマスク層として役立つことができる。

図６は、エッチング工程を受ける図５のＳＯＩ構造体１５２の例図２５０を示す。エッチングは、矢印２５２により示されるような、異方性深堀り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）とすることができる。任意の適切なＤＲＩＥエッチング技術を用いて、第２のシリコン層８０をエッチングすることができる。例えば、第２のシリコン層８０は、平行平板型ＤＲＩＥ装置、又は代案としてパターン形成されたフォトレジスト層１５４のマスクパターンを複製するための電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマリアクタのような市販のエッチャーにおいて、フッ素イオン含有四フッ化炭素（ＣＦ_４）のような１つ又は複数のプラズマガスでもって異方的にエッチングされ得る。

図７は、エッチング工程が実質的に完了した後の図６のＳＯＩ構造体１５２の例図３００を示す。特に、図３００は、パターン形成されたフォトレジスト層１５４の残りの部分を除去するためのストリッピング工程（例えば、Ｏ_２プラズマ中でのアッシング）が実質的に完了した後の部分的に完成したＳＯＩ構造体１５２を示す。従って、ＳＯＩ構造体１５２は、第２のシリコン層８０における図６の例のＤＲＩＥエッチング処理を介してエッチングされた穴３０２を含む。このように、ＤＲＩＥエッチング処理は、絶縁体層７８まで完全に下がって第２のシリコン層８０をエッチングしたように図７の例で示され、その結果、当該穴は、約５００μｍの深さを有することができる。図８は、図７のＳＯＩ構造体１５２の上面図の例図３５０を示す。図８の例において、穴３０２は、実質的に円形寸法を有するように示される。しかしながら、理解されるべきは、穴３０２は、長方形、楕円形、又はでこぼこのような様々な種類の寸法を有することができる。

図９は、フォトレジスト層４０２を備えた図７のＳＯＩ構造体１５２の断面図に関する例図４００を示す。図９の例において、ＳＯＩ構造体１５２は、ＳＯＩ構造体１５２が図４〜図８の例において示されたものに対して逆さまのように示されたような、反転されて示されており、ひいては一般的なＳＯＩウェハーと同じように向けられている。かくして、ＳＯＩ構造体１５２は、第１のシリコン層７２、絶縁体層７８、及び第２のシリコン層８０を依然として含む。また、ＳＯＩ構造体１５２は、第１のシリコン層７２上に形成されたフォトレジスト層４０２を含むようにも示される。フォトレジスト層４０２は、フォトレジスト層４０２をパターン形成するために使用される放射線の波長に基づいてのような、第２の部分１４を製造するのに適した厚さ（例えば、約５０ｎｍ（５００Å）〜５００ｎｍ（５０００Å））を有することができる。フォトレジスト層４０２は、従来のスピンコーティング又はスピンキャスティング堆積技術を介して第１のシリコン層７２の上に形成され得る。

図１０は、フォトレジスト層４０２がパターン形成された状態の図９のＳＯＩ構造体１５２に関する例図４５０を示す。特に、フォトレジスト層１５４は、複数の開口４５２を形成するために従来の技術を用いてパターン形成される。かくして、パターン形成されたフォトレジスト層４０２は、部分反射回折格子として働くサブ波長エッチングを形成するために、下にある第１のシリコン層７２を処理またはエッチングするためのエッチングマスク層として役立つことができる。

図１１は、エッチング工程を受ける図１０のＳＯＩ構造体１５２に関する例図５００を示す。エッチングは、矢印５０２により示されるような、異方性ＤＲＩＥエッチングとすることができる。任意の適切なＤＲＩＥエッチング技術を用いて、第１のシリコン層７２をエッチングすることができる。例えば、第１のシリコン層７２は、平行平板型ＤＲＩＥ装置、又は代案としてパターン形成されたフォトレジスト層４０２のマスクパターンを複製するための電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマリアクタのような市販のエッチャーにおいて、フッ素イオン含有四フッ化炭素（ＣＦ_４）のような１つ又は複数のプラズマガスでもって異方的にエッチングされ得る。しかしながら、理解されるべきは、他のエッチング技術が図１１の例において説明されたエッチング工程において実施され得る。

図１２は、エッチング工程が実質的に完了した後の図１１のＳＯＩ構造体１５２に関する例図５５０を示す。特に、例図５５０は、パターン形成されたフォトレジスト層４０２の残りの部分を除去するためのストリッピング工程が実質的に完了した後の完成した第２の部分１４の図を示す。従って、ＳＯＩ構造体１５２は、（例えば、回折格子を形成するために）フォトレジスト層４０２へとパターン形成された開口４５２に対応する第１のシリコン層７２における図１１の例のＤＲＩＥエッチング処理を介してエッチングされたエッチングパターン５５２を含む。このように、開口５５２のエッチングは、第１のシリコン層７２上のＨＣＧ反射鏡７６のパターン形成に対応する。図１３は、図１２のＳＯＩ構造体１５２の上面図に関する例図６００を示す。図１３の例において、ＨＣＧ回折格子７６を構成する開口５５２は、実質的に穴３０２と中心を合わせられているように示され、穴３０２と同心である円形の外径内に実質的に包囲されている。

図１４は、光ファイバ２２と結合されている図１２の第２の部分１４の断面図に関する例図６５０を示す。光ファイバ２２は穴３０２内に受容され、光ファイバ２２のＯＤが実質的に穴３０２のＩＤと同一平面であるようになっている。次いで、光ファイバ２２は、絶縁体層７８に直接的に突き合わせ結合され得る。この結果、単一モードコア８２が、反対面の開口５５２により形成されたＨＣＧ反射鏡７６と実質的に位置合わせされる。従って、支持構造体２２は完成した第２の部分１４を第１の部分１２の上に浮かせることができ、その結果、光信号（ＯＰＴ）がｎドープドＤＢＲ５８及びＨＣＧ反射鏡７６により共振されて、光ファイバ２２へ入射されることができる。

図１５は、ＶＣＳＥＬシステムアレイ７００の例を示す。ＶＣＳＥＬアレイシステム７００は、図１５の例において１からＮまで番号付けされたＶＣＳＥＬシステム７０４のアレイ７０２を含み、ここでＮは１よりも大きい正の整数である。ＶＣＳＥＬシステム７０４のそれぞれは、図２の例のＶＣＳＥＬシステム５０と実質的に同様に構成され得る。一例として、ＶＣＳＥＬシステム７０４のそれぞれは、それぞれ別個のウェハーから製造された第１の部分および第２の部分を含むことができる。より具体的には、ＶＣＳＥＬシステム７０４の第１の部分の全ては、単一のウェハーから製造されることができ、ＶＣＳＥＬシステム７０４の第２の部分の全てはＳＯＩウェハーのような別個の単一のウェハーから製造され得る。

ＶＣＳＥＬシステム７０４のそれぞれは、図１５の例において光信号ＯＰＴ_１からＯＰＴ_Ｎとして示された個々の光信号を生成し、それらの光信号は、それぞれ１からＮまで番号付けされた個々の単一モード光ファイバ７０６へ入射される。単一モード光ファイバ７０６のそれぞれは、図１４の例において示されたものと同様に、第２の部分１４へ光ファイバ２２を結合することに類似した方法で個々のＶＣＳＥＬシステム７０４のそれぞれに結合されることができ、この場合、光ファイバ２２は第２のシリコン層８０のエッチングされた穴のＩＤとほぼ同じであるＯＤを有する。従って、単一モード光ファイバ７０６はそれぞれ、ＶＣＳＥＬシステム７０４のレーザ共振器と実質的に位置合わせされ、その結果、光信号ＯＰＴ_１からＯＰＴ_Ｎは単一モード光ファイバ７０６へ直接的に結合される。次いで、光信号ＯＰＴ_１からＯＰＴ_Ｎは、個々の単一モード光ファイバ７０６を介して伝播して、マルチモードコアを有するマルチモードファイバ７０８へとまとまって入射され得る。この結果、光信号ＯＰＴ_１からＯＰＴ_Ｎは、波長分割多重化、偏光多重化、及び／又は時分割多重化のようにマルチモードファイバ７０８内に多重化され得る。

上述された上記の構造的および機能的特徴に鑑みて、例示的な方法が図１６を参照してよりよく理解されるであろう。説明の簡素化のために、図１６の方法が逐次に実行するように図示されて説明されるが、理解および認識されるべきは、その方法は例示された順序により制限されず、方法の一部は、本明細書で図示および説明されたものと異なる順序で及び／又は同時に行われることができる。

図１６は、被写体の写真をキャプチャするための方法７５０の例を示す。７５２において、第１のシリコン層、第１のシリコン層上の絶縁体層、及び絶縁体層上の第２のシリコン層を有するＳＯＩ構造体が準備される。７５４において、穴が第１のシリコン層に形成され、当該穴は光ファイバを受容するための寸法に作られている。７５６において、部分反射性高コントラスト回折格子（ＨＣＧ）反射鏡が第２のシリコン層にパターン形成され、第２のシリコン層の部分反射性ＨＣＧ反射鏡が第１のシリコン層の穴と実質的に位置合わせされる。７５８において、ＶＣＳＥＬ構造体が光信号を生成するために準備され、当該ＶＣＳＥＬ構造体は反射鏡を含む。７６０において、ＳＯＩ構造体がＶＣＳＥＬ構造体に結合され、その結果、反射鏡および部分反射性反射鏡が、光信号を共振させるための、所定の長さを有するレーザ共振器として構成される。

上述されたことは例である。当然のことながら、コンポーネント又は方法のあらゆる考えられる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者ならば、多くの更なる組み合わせ及び置換が可能であることは認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を含む本発明の範囲に入る係る代案、変更形態および変形形態の全てを包含することが意図されている。更に、明細書または特許請求の範囲が「a」、「an」、「a first（第１の）」、又は「another（別の）」の要素またはその等価物を列挙する場合、２つ以上の係る要素を必要とせず又は除外せずに、１つの要素又は１つの係る要素よりも多い要素を含むと解釈されるべきである。

Claims

面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）システム（10）であって、
第１の反射鏡（18）及びデータ信号に応答して光信号を増幅するための利得領域（16）を含み、第１のウェハー上に製造されている第１の部分（12）と、
前記光信号を光ファイバ（22）に結合するために部分反射性である第２の反射鏡（20）を含み、第２のウェハー上に製造されている第２の部分（14）と、
前記第１及び第２の反射鏡（18、20）が光信号を共振させるための、所定の長さを有するレーザ共振器として構成されるように、前記第１及び第２の部分（12、14）を結合するための支持構造体（24）とを含む、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）システム（10）。
前記第２のウェハーが、第１のシリコン層（72）、前記第１のシリコン層（72）上の絶縁体層（78）、及び前記絶縁体層（78）上の第２のシリコン層（80）を含むシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）ウェハー（152）である、請求項１に記載のシステム。
前記第２の反射鏡が、前記第１のシリコン層（72）上にパターン形成された高コントラスト回折格子（ＨＣＧ）反射鏡（76）からなる、請求項２に記載のシステム。
前記第１の部分（12）がアパーチャ（66）を含み、前記アパーチャ（66）を介して前記光信号が前記第１と第２の反射鏡（18、76）との間で共振し、前記ＨＣＧ反射鏡（76）が前記アパーチャ（66）を介して光信号を集束する、請求項３に記載のシステム。
前記光信号のレーザ発振波長が、前記ＨＣＧ反射鏡（76）の鏡相およびレーザ共振器の前記所定の長さの少なくとも一方に基づいて決定される、請求項３に記載のシステム。
前記第２の部分（14）が、前記第２の部分（14）の第１の表面上にシリコン層（80）にエッチングされた穴（302）を含み、前記穴（302）が、前記第１の表面の反対側にある前記第２の部分（14）の第２の表面上の前記第２の反射鏡（20）と実質的に位置合わせされている、請求項１に記載のシステム。
前記光ファイバ（22）が前記第２の反射鏡（20）と実質的に位置合わせされるように、前記穴（302）が前記光ファイバ（22）を受容する、請求項６に記載のシステム。
請求項１に記載されたＶＣＳＥＬシステム（704）の複数を含むレーザアレイ（702）であって、複数のＶＣＳＥＬシステム（704）のそれぞれが、マルチモード光ファイバ（708）へ入射する個々の光信号を生成する、レーザアレイ（702）。
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）システム（10）を製造するための方法（750）であって、
第１のシリコン層（80）、前記第１のシリコン層（80）上の絶縁体層（78）、及び前記絶縁体層（78）上の第２のシリコン層（72）を有するシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）構造体（152）を準備し、
前記第１のシリコン層（80）に穴（302）を形成し、前記穴（302）が、製造の後で光ファイバ（22）を受容するための寸法に作られており、
前記第２のシリコン層（72）に部分反射性高コントラスト回折格子（ＨＣＧ）反射鏡（76）をパターン形成し、前記第２のシリコン層（72）の前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）が前記第１のシリコン層（80）の前記穴（302）と実質的に位置合わせされており、
光信号を増幅するＶＣＳＥＬ構造体（12）を準備し、前記ＶＣＳＥＬ構造体（12）が反射鏡（18）を含み、
前記ＳＯＩ構造体（152）を前記ＶＣＳＥＬ構造体（12）に結合し、その結果、前記反射鏡（18）と前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）が、前記光信号を共振させるための、所定の長さを有するレーザ共振器として構成されることを含む、方法。
前記第１のシリコン層（80）に前記穴（302）を形成することが、
前記穴（302）用のマスクを形成するためにフォトレジスト材料（154）をパターン形成し、
前記第１のシリコン層（80）に前記穴（302）を形成するために反応性イオンエッチング（252）を実施することを含む、請求項９に記載の方法。
前記第２のシリコン層（72）に前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）をパターン形成することが、
前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）用のマスク（452）を形成するためにフォトレジスト材料（402）をパターン形成し、
前記第２のシリコン層（72）に前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）を形成するために反応性イオンエッチング（502）を実施することを含む、請求項９に記載の方法。
前記光信号のレーザ発振波長を調整するために前記レーザ共振器の所定の長さを選択することを更に含む、請求項９に記載の方法。
前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）をパターン形成することが、前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）用の前記マスク（452）に基づいて前記光信号のレーザ発振波長を調整することを含む、請求項９に記載の方法。
前記ＶＣＳＥＬ構造体（12）を準備することが、酸化物層（68）にアパーチャ（66）を有する前記ＶＣＳＥＬ構造体（12）を準備することを含み、前記アパーチャ（66）を介して前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）が前記光信号を集束して、前記反射鏡（18）と前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）との間で前記光信号が共振される、請求項９に記載の方法。
前記第１のシリコン層（80）に前記穴（302）を形成することが、前記光ファイバ（22）の外径（OD）にほぼ等しい内径（ID）を有するように前記穴（302）を形成することを含み、その結果、前記光ファイバ（22）が、前記第１のシリコン層（80）の前記穴（302）に受容される際に前記部分反射性ＨＣＧ反射鏡（76）と実質的に位置合わせされる、請求項９に記載の方法。