JP2015115377A - Compound semiconductor device, light source device, laser device and compound semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化合物半導体デバイス、光源装置、レーザ装置及び化合物半導体デバイスの製造方法に係り、更に詳しくは、光を射出する化合物半導体デバイス、該化合物半導体デバイスを有する光源装置、該光源装置を備えるレーザ装置、及び光を射出する化合物半導体デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor device, a light source device, a laser device, and a method of manufacturing a compound semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a compound semiconductor device that emits light, a light source device having the compound semiconductor device, and a laser including the light source device. The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a compound semiconductor device that emits light.
Ｎｄ：ＹＶＯ４やＮｄ：ＹＡＧなどの固体レーザは、射出される光の波長が限定的であるのに対し、半導体レーザ（例えば、特許文献１、特許文献２、非特許文献１参照）は、活性層材料の組成を調整することが比較的容易であり、種々の波長の光を射出することが可能であることから、高出力レーザに関する分野への応用が期待されている。 Solid-state lasers such as Nd: YVO 4 and Nd: YAG have a limited wavelength of emitted light, whereas semiconductor lasers (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1) Since it is relatively easy to adjust the composition of the active layer material and it is possible to emit light of various wavelengths, it is expected to be applied to the field related to high-power lasers.
しかしながら、従来の半導体レーザでは、出力を高くするのは困難であった。 However, with conventional semiconductor lasers, it has been difficult to increase the output.
本発明は、基板と、該基板の一側に積層された活性層と、前記活性層の前記一側に積層された反射鏡と、前記基板の他側に形成され、開口部を有する第１電極と、前記反射鏡の前記一側に形成された第２電極とを有し、前記反射鏡における前記第２電極の周辺部が形成されている部分の反射率は、前記反射鏡における前記第２電極の中心部が形成されている部分の反射率よりも小さい化合物半導体デバイスである。 The present invention provides a substrate, an active layer laminated on one side of the substrate, a reflecting mirror laminated on the one side of the active layer, and a first opening formed on the other side of the substrate. An electrode and a second electrode formed on the one side of the reflecting mirror, and a reflectance of a portion of the reflecting mirror where a peripheral portion of the second electrode is formed is the first reflectance of the reflecting mirror. The compound semiconductor device is smaller in reflectance than the portion where the central portion of the two electrodes is formed.
本発明の化合物半導体デバイスによれば、出力を高くすることができる。 According to the compound semiconductor device of the present invention, the output can be increased.
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１（Ａ）〜図１１に基づいて説明する。図１（Ａ）〜図２には、第１の実施形態に係る化合物半導体デバイス１０の概略構成が示されている。なお、図２は、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、化合物半導体デバイスからの光の射出方向をＺ軸方向として説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 2 show a schematic configuration of the compound semiconductor device 10 according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In the present specification, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the light emission direction from the compound semiconductor device is described as the Z-axis direction.
この化合物半導体デバイス１０は、図２に示されるように、半導体基板１０１、第１スペーサ層１０２、活性層１０３、第２スペーサ層１０４、反射鏡１０５、コンタクト層１０６、第１電極１１０、及び第２電極１１１などを有している。 As shown in FIG. 2, the compound semiconductor device 10 includes a semiconductor substrate 101, a first spacer layer 102, an active layer 103, a second spacer layer 104, a reflecting mirror 105, a contact layer 106, a first electrode 110, and a first electrode Two electrodes 111 and the like are included.
半導体基板１０１は、Ｓｉ（珪素）が１×１０１８／ｃｍ３の濃度でドーピングされ、ｎ型の導電性を有するＧａＡｓ基板である。 The semiconductor substrate 101 is a GaAs substrate doped with Si (silicon) at a concentration of 1 × 10 18 / cm 3 and having n-type conductivity.
半導体基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図３（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜している。すなわち、半導体基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図３（Ｂ）に示されるように、結晶方位［０ −１ １］方向が＋Ｘ方向、結晶方位［０ １ −１］方向が−Ｘ方向となるように配置されている。 The surface of the semiconductor substrate 101 is a mirror-polished surface, and as shown in FIG. 3A, the normal direction of the mirror-polished surface (main surface) is crystallized with respect to the crystal orientation [1 0 0] direction. It is inclined 15 degrees (θ = 15 degrees) toward the direction [1 1 1] A direction. That is, the semiconductor substrate 101 is a so-called inclined substrate. Here, as shown in FIG. 3B, the crystal orientation [0 −1 1] direction is arranged in the + X direction, and the crystal orientation [0 1 −1] direction is arranged in the −X direction.
第１電極１１０は、レーザ光の射出口となる開口部を有し、半導体基板１０１の＋Ｚ側に形成されている。この第１電極１１０は、ＡｕＧｅ、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）が順次積層された金属多層膜でできている。なお、第１電極１１０の外形は、円形及び矩形いずれであっても良い。 The first electrode 110 has an opening serving as a laser beam exit, and is formed on the + Z side of the semiconductor substrate 101. The first electrode 110 is made of a metal multilayer film in which AuGe, Ni (nickel), and Au (gold) are sequentially stacked. Note that the outer shape of the first electrode 110 may be either circular or rectangular.
第１スペーサ層１０２は、半導体基板１０１の−Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＰからなる層である。 The first spacer layer 102 is laminated on the −Z side of the semiconductor substrate 101 and is a layer made of GaInP.
活性層１０３は、第１スペーサ層１０２の−Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＰＡｓ／ＧａＩｎＰの３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、発光波長７００ｎｍ、格子歪み＋１．０％、膜厚５ｎｍとなるよう調整されている。各障壁層は、格子歪み−０．３％、膜厚８ｎｍとなるよう調整されている。 The active layer 103 is stacked on the −Z side of the first spacer layer 102 and is an active layer having a GaInPAs / GaInP triplet well structure. Each quantum well layer is adjusted to have an emission wavelength of 700 nm, a lattice distortion of + 1.0%, and a film thickness of 5 nm. Each barrier layer is adjusted to have a lattice strain of −0.3% and a film thickness of 8 nm.
第２スペーサ層１０４は、活性層１０３の−Ｚ側に積層され、ＧａＩｎＰからなる層である。 The second spacer layer 104 is laminated on the −Z side of the active layer 103 and is a layer made of GaInP.
第１スペーサ層１０２と活性層１０３と第２スペーサ層１０４とからなる部分は、光学的厚さが７１０ｎｍとなるように、各スペーサ層によって調整されている。なお、各スペーサ層は、活性層１０３と格子整合している。 The portion composed of the first spacer layer 102, the active layer 103, and the second spacer layer 104 is adjusted by each spacer layer so that the optical thickness is 710 nm. Each spacer layer is lattice-matched with the active layer 103.
反射鏡１０５は、第２スペーサ層１０４の−Ｚ側に積層され、ｐ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２５ペア有している。各屈折率層には、Ｃ（炭素）がドーパントとして５×１０１６／ｃｍ３の濃度で均一にドーピングされている。 The reflecting mirror 105 is laminated on the −Z side of the second spacer layer 104, and includes 25 pairs of a low refractive index layer made of p-AlAs and a high refractive index layer made of p-Al 0.3 Ga 0.7 As. Have. Each refractive index layer is uniformly doped with C (carbon) as a dopant at a concentration of 5 × 10 16 / cm 3 .
コンタクト層１０６は、反射鏡１０５の−Ｚ側に積層され、Ｚｎ（亜鉛）が１×１０１９／ｃｍ３の濃度でドーピングされたＧａＡｓからなる層である。ここでは、コンタクト層１０６の厚さは約２５ｎｍである。 The contact layer 106 is a layer made of GaAs that is laminated on the −Z side of the reflecting mirror 105 and doped with Zn (zinc) at a concentration of 1 × 10 19 / cm 3 . Here, the thickness of the contact layer 106 is about 25 nm.
第２電極１１１は、コンタクト層１０６の−Ｚ側に形成されている。この第２電極１１１は、Ｃｒ（クロム）、ＡｕＺｎ、Ａｕが順次積層された金属多層膜でできている。 The second electrode 111 is formed on the −Z side of the contact layer 106. The second electrode 111 is made of a metal multilayer film in which Cr (chromium), AuZn, and Au are sequentially stacked.
ここで、化合物半導体デバイス１０の製造方法について簡単に説明する。
（１）半導体基板１０１の−Ｚ側の面に第１スペーサ層１０２を形成する。
（２）第１スペーサ層１０２上に活性層１０３を形成する。
（３）活性層１０３上に第２スペーサ層１０４を形成する。
（４）第２スペーサ層１０４上に反射鏡１０５を形成する。
（５）反射鏡１０５上にコンタクト層１０６を形成する。
（６）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面における第１電極１１０となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（７）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面に第１電極１１０の材料を積層する。
（８）レジストパターンを除去する。
（９）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の周辺部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１０）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１１）レジストパターンを除去する。
（１２）熱処理を行って、第２電極１１１の成分を、コンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散させる。ここでは、５００℃で４分間加熱する。
（１３）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の中心部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１４）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１５）レジストパターンを除去する。
Here, a method for manufacturing the compound semiconductor device 10 will be briefly described.
(1) The first spacer layer 102 is formed on the −Z side surface of the semiconductor substrate 101.
(2) The active layer 103 is formed on the first spacer layer 102.
(3) The second spacer layer 104 is formed on the active layer 103.
(4) The reflecting mirror 105 is formed on the second spacer layer 104.
(5) A contact layer 106 is formed on the reflecting mirror 105.
(6) A region other than the portion to be the first electrode 110 on the + Z side surface of the semiconductor substrate 101 is masked with a resist pattern.
(7) The material of the first electrode 110 is stacked on the + Z side surface of the semiconductor substrate 101.
(8) The resist pattern is removed.
(9) Mask a region other than the peripheral portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 with a resist pattern.
(10) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(11) The resist pattern is removed.
(12) Heat treatment is performed to diffuse the components of the second electrode 111 into the contact layer 106 and the reflecting mirror 105. Here, heating is performed at 500 ° C. for 4 minutes.
(13) A region other than the central portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 is masked with a resist pattern.
(14) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(15) The resist pattern is removed.
この場合、上記工程（１２）での熱処理によって、一例として図４に示されるように、第２電極１１１の周辺部の＋Ｚ側に、第２電極１１１の成分がコンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散した領域（拡散領域）が存在する。ここでは、上記拡散領域のＺ軸方向に関する長さは約５０ｎｍである。 In this case, due to the heat treatment in the step (12), as shown in FIG. 4 as an example, the components of the second electrode 111 are placed in the contact layer 106 and the reflecting mirror 105 on the + Z side of the peripheral portion of the second electrode 111. There is a diffused region (diffusion region). Here, the length of the diffusion region in the Z-axis direction is about 50 nm.
活性層１０３への電流の注入は、各電極にそれぞれ所定の電圧を不図示の外部電源より印加することで行われる。 The current is injected into the active layer 103 by applying a predetermined voltage to each electrode from an external power source (not shown).
ここでは、反射鏡１０５はｐ型の導電性を有し、半導体基板１０１はｎ型の導電性を有しており、正孔（ｐ型キャリア）は電子（ｎ型キャリア）よりも移動度が小さいため、第２電極１１１より注入された正孔は第１電極１１０より注入された電子ほど拡散せずに活性層１０３に注入される（図５参照）。そこで、活性層１０３へ均一に電流を注入することができる。なお、電流注入領域（図５参照）の大きさは、第２電極１１１の形状や反射鏡１０５の不純物濃度によって調整することができる。 Here, the reflecting mirror 105 has p-type conductivity, the semiconductor substrate 101 has n-type conductivity, and holes (p-type carriers) have a higher mobility than electrons (n-type carriers). Because of the small size, the holes injected from the second electrode 111 are injected into the active layer 103 without being diffused as much as the electrons injected from the first electrode 110 (see FIG. 5). Therefore, a current can be uniformly injected into the active layer 103. Note that the size of the current injection region (see FIG. 5) can be adjusted by the shape of the second electrode 111 and the impurity concentration of the reflecting mirror 105.
反射鏡１０５における第２電極１１１の中心部が形成されている部分（図６参照）は、拡散領域がないため、高い反射率を保持している（図７参照）。一方、反射鏡１０５における第２電極１１１の周辺部が形成されている部分（図６参照）では、入射光の一部が拡散領域によって乱反射され、表面まで戻ることができないため、反射率が低下する。 A portion where the central portion of the second electrode 111 is formed in the reflecting mirror 105 (see FIG. 6) has a high reflectance since there is no diffusion region (see FIG. 7). On the other hand, in the portion where the peripheral portion of the second electrode 111 is formed in the reflecting mirror 105 (see FIG. 6), a part of incident light is irregularly reflected by the diffusion region and cannot return to the surface, so that the reflectance decreases. To do.
これにより、電流注入領域の内部で不均一な反射率分布が形成されることとなり、電流注入領域の中心部に光閉じ込め効果の高い領域を形成することができる（図９参照）。なお、図７及び図８における符号Ｌ１は低屈折率層であり、符号Ｌ２は高屈折率層である。 As a result, a non-uniform reflectance distribution is formed inside the current injection region, and a region having a high light confinement effect can be formed at the center of the current injection region (see FIG. 9). In FIG. 7 and FIG. 8, symbol L1 is a low refractive index layer, and symbol L2 is a high refractive index layer.
この化合物半導体デバイス１０では、イオン注入や酸化狭窄などを用いたデバイスと比較して、活性層のより広い領域に均一に電流注入を行うことができ、活性層においてより高出力な発光を得ることができる。 In the compound semiconductor device 10, current can be uniformly injected into a wider region of the active layer compared to a device using ion implantation or oxidation constriction, and light emission with higher output can be obtained in the active layer. Can do.
各電極より注入されたキャリアは活性層１０３で結合し、所望の波長で発光する。活性層１０３で発光した光は第１電極１１０の開口部より射出される。 Carriers injected from each electrode are combined in the active layer 103 and emit light at a desired wavelength. Light emitted from the active layer 103 is emitted from the opening of the first electrode 110.
そこで、本第１の実施形態に係る化合物半導体デバイス１０によると、出力を高くすることができる。 Therefore, according to the compound semiconductor device 10 according to the first embodiment, the output can be increased.
図１０には、化合物半導体デバイス１０を有する光源装置Ａが示されている。この光源装置Ａは、化合物半導体デバイス１０と、該化合物半導体デバイス１０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０とを有している。この場合、化合物半導体デバイス１０と外部反射鏡８０とによって共振器（便宜上、「外部共振器」ともいう）が形成される。すなわち、活性層１０３で発光した光は該外部共振器内で反射を繰り返し、レーザ発振を実現することができる。ここでは、約７１０ｎｍの波長を有するレーザ光を発振させることができる。そこで、光源装置Ａは、レーザ光を高出力で射出することができる。 FIG. 10 shows a light source device A having the compound semiconductor device 10. The light source device A includes a compound semiconductor device 10 and an external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of light emitted from the compound semiconductor device 10. In this case, the compound semiconductor device 10 and the external reflecting mirror 80 form a resonator (also referred to as “external resonator” for convenience). That is, the light emitted from the active layer 103 is repeatedly reflected in the external resonator, and laser oscillation can be realized. Here, laser light having a wavelength of about 710 nm can be oscillated. Therefore, the light source device A can emit laser light with high output.
また、図１１には、化合物半導体デバイス１０を有する光源装置Ｂが示されている。この光源装置Ｂは、化合物半導体デバイス１０と、該化合物半導体デバイス１０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０と、化合物半導体デバイス１０と外部反射鏡８０との間に配置された非線形光学結晶８２とを有している。この場合、共振する基本波の波長の１／２の波長を有する二次高調波を生成することができる。そして、外部反射鏡８０を基本波に対して高反射率で、二次高調波に対して低反射率とすることによって、二次高調波のみを発振光として外部に取り出すことができる。ここでは、約３５５ｎｍの波長を有するレーザ光（紫外光）を得ることができる。そこで、光源装置Ｂは、活性層１０３での発光波長の１／２の波長を有するレーザ光を高出力で射出することができる。 FIG. 11 shows a light source device B having the compound semiconductor device 10. The light source device B is disposed between the compound semiconductor device 10, the external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of the light emitted from the compound semiconductor device 10, and the compound semiconductor device 10 and the external reflecting mirror 80. And a non-linear optical crystal 82. In this case, a second harmonic having a wavelength half that of the resonating fundamental wave can be generated. Then, by setting the external reflecting mirror 80 to have a high reflectance with respect to the fundamental wave and a low reflectance with respect to the second harmonic, only the second harmonic can be extracted outside as oscillation light. Here, laser light (ultraviolet light) having a wavelength of about 355 nm can be obtained. Therefore, the light source device B can emit a laser beam having a wavelength half that of the emission wavelength of the active layer 103 at a high output.
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１２（Ａ）〜図１６に基づいて説明する。図１２（Ａ）〜図１３には、第２の実施形態に係る化合物半導体デバイス２０の概略構成が示されている。なお、図１３は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12A to 13 show a schematic configuration of the compound semiconductor device 20 according to the second embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
この化合物半導体デバイス２０は、図１３に示されるように、前記化合物半導体デバイス１０における半導体基板１０１に射出孔が形成されている点に特徴を有する。その他の構成は、前述した第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。 The compound semiconductor device 20 is characterized in that an injection hole is formed in the semiconductor substrate 101 in the compound semiconductor device 10 as shown in FIG. Other configurations are the same as those of the first embodiment described above. Therefore, in the following, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same or equivalent components as in the first embodiment described above, and the description is simplified or Shall be omitted.
第１の実施形態における化合物半導体デバイス１０は、活性層１０３での発光波長のエネルギが半導体基板１０１のバンドギャップ以下の場合に限られる。活性層１０３での発光波長のエネルギが半導体基板１０１のバンドギャップ以上の場合、活性層１０３で発生した光は半導体基板１０１によって吸収される。 The compound semiconductor device 10 according to the first embodiment is limited to the case where the energy of the emission wavelength in the active layer 103 is equal to or less than the band gap of the semiconductor substrate 101. When the energy of the emission wavelength in the active layer 103 is greater than or equal to the band gap of the semiconductor substrate 101, the light generated in the active layer 103 is absorbed by the semiconductor substrate 101.
化合物半導体デバイス２０では、半導体基板１０１に射出孔を設けることによって、活性層１０３での発光波長のエネルギが半導体基板１０１のバンドギャップ以上の場合であっても、半導体基板１０１側からの光の取出しが可能となる。なお、射出孔の内径は３０μｍ〜１０００μｍの範囲内が好ましい。 In the compound semiconductor device 20, by providing an emission hole in the semiconductor substrate 101, even when the energy of the emission wavelength in the active layer 103 is equal to or greater than the band gap of the semiconductor substrate 101, light is extracted from the semiconductor substrate 101 side. Is possible. The inner diameter of the injection hole is preferably in the range of 30 μm to 1000 μm.
半導体基板１０１の厚さは数十μｍ以上であり、半導体基板１０１をエッチングにより除去する場合、厳密な膜厚制御が行われなければ、活性層１０３をエッチングしてしまう恐れがある。 The thickness of the semiconductor substrate 101 is several tens of μm or more. When the semiconductor substrate 101 is removed by etching, the active layer 103 may be etched unless strict film thickness control is performed.
そこで、半導体基板１０１がＧａＡｓ、量子井戸層がＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ、障壁層及び各スペーサ層がＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの場合、アンモニアと過酸化水素水の混合溶液でウェットエッチングを行うことにより、半導体基板１０１のみを除去し、容易に射出孔を作成することができる。 Therefore, when the semiconductor substrate 101 is GaAs, the quantum well layer is Al 0.1 Ga 0.9 As, the barrier layer and each spacer layer are Al 0.3 Ga 0.7 As, a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide water By performing wet etching in this step, only the semiconductor substrate 101 can be removed and an injection hole can be easily created.
また、量子井戸層がＧａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ、障壁層及びスペーサ層が（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐの場合、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチング法等のドライエッチングや、硫酸と過酸化水素水の混合溶液を用いたウェットエッチングにより半導体基板１０１のみを選択的に除去し、容易に射出孔を作成することができる。 When the quantum well layer is Ga 0.5 In 0.5 P and the barrier layer and the spacer layer are (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P, ICP (Inductively Coupled Plasma) etching is used. Only the semiconductor substrate 101 can be selectively removed by dry etching such as a method or wet etching using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, and an injection hole can be easily created.
ここで、化合物半導体デバイス２０の製造方法について簡単に説明する。
（１）半導体基板１０１の−Ｚ側の面に第１スペーサ層１０２を形成する。
（２）第１スペーサ層１０２上に活性層１０３を形成する。
（３）活性層１０３上に第２スペーサ層１０４を形成する。
（４）第２スペーサ層１０４上に反射鏡１０５を形成する。
（５）反射鏡１０５上にコンタクト層１０６を形成する。
（６）半導体基板１０１に射出孔を形成する。
（７）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面における第１電極１１０となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（８）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面に第１電極１１０の材料を積層する。
（９）レジストパターンを除去する。
（１０）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の周辺部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１１）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１２）レジストパターンを除去する。
（１３）熱処理を行って、第２電極１１１の成分を、コンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散させる。ここでは、５００℃で４分間加熱する。
（１４）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の中心部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１５）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１６）レジストパターンを除去する。
Here, a method for manufacturing the compound semiconductor device 20 will be briefly described.
(1) The first spacer layer 102 is formed on the −Z side surface of the semiconductor substrate 101.
(2) The active layer 103 is formed on the first spacer layer 102.
(3) The second spacer layer 104 is formed on the active layer 103.
(4) The reflecting mirror 105 is formed on the second spacer layer 104.
(5) A contact layer 106 is formed on the reflecting mirror 105.
(6) An injection hole is formed in the semiconductor substrate 101.
(7) A region other than the portion to be the first electrode 110 on the + Z side surface of the semiconductor substrate 101 is masked with a resist pattern.
(8) The material of the first electrode 110 is stacked on the surface of the semiconductor substrate 101 on the + Z side.
(9) The resist pattern is removed.
(10) Mask the region other than the peripheral portion of the second electrode 111 on the surface on the −Z side of the contact layer 106 with a resist pattern.
(11) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(12) The resist pattern is removed.
(13) Heat treatment is performed to diffuse the components of the second electrode 111 into the contact layer 106 and the reflecting mirror 105. Here, heating is performed at 500 ° C. for 4 minutes.
(14) A region other than the central portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 is masked with a resist pattern.
(15) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(16) The resist pattern is removed.
この化合物半導体デバイス２０においても、第２電極１１１の周辺部の＋Ｚ側に、第２電極１１１の成分がコンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散した領域（拡散領域）が存在し、第２電極１１１の中央部の＋Ｚ側には、該拡散領域は存在しない。 Also in the compound semiconductor device 20, a region (diffusion region) in which the component of the second electrode 111 diffuses in the contact layer 106 and the reflecting mirror 105 exists on the + Z side of the peripheral portion of the second electrode 111. The diffusion region does not exist on the + Z side of the central portion of 111.
そして、反射鏡１０５における第２電極１１１の周辺部が形成されている部分は、第２電極１１１の成分が拡散しているため、反射率が低下する。一方、反射鏡１０５における第２電極１１１の中心部が形成されている部分は、第２電極１１１の成分が拡散していないため、高い反射率を保持している。これにより、電流注入領域の内部で不均一な反射率分布が形成されることとなり、電流注入領域の中心部に光閉じ込め効果の高い領域を形成することができる（図１４参照）。 In the portion of the reflecting mirror 105 where the peripheral portion of the second electrode 111 is formed, the reflectance of the second electrode 111 is diffused. On the other hand, the portion of the reflecting mirror 105 where the central portion of the second electrode 111 is formed retains a high reflectance because the component of the second electrode 111 is not diffused. As a result, a non-uniform reflectance distribution is formed inside the current injection region, and a region having a high light confinement effect can be formed at the center of the current injection region (see FIG. 14).
そこで、本第２の実施形態に係る化合物半導体デバイス２０によると、半導体基板１０１のバンドギャップエネルギ以上のエネルギを有する光の高出力での発光が可能である。そして、高出力な短波長用の面発光レーザが可能である。 Therefore, the compound semiconductor device 20 according to the second embodiment can emit light having an energy equal to or higher than the band gap energy of the semiconductor substrate 101 at a high output. A high-output surface emitting laser for a short wavelength is possible.
図１５には、化合物半導体デバイス２０を有する光源装置Ｃが示されている。この光源装置Ｃは、化合物半導体デバイス２０と、化合物半導体デバイス２０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０とを有している。この場合、化合物半導体デバイス２０と外部反射鏡８０とによって外部共振器が形成される。すなわち、活性層で発光した光は該外部共振器内で反射を繰り返し、レーザ発振を実現することができる。ここでは、約７１０ｎｍの波長を有するレーザ光を発振させることができる。そこで、光源装置Ｃは、レーザ光を高出力で射出することができる。 FIG. 15 shows a light source device C having the compound semiconductor device 20. The light source device C includes a compound semiconductor device 20 and an external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of light emitted from the compound semiconductor device 20. In this case, the compound semiconductor device 20 and the external reflecting mirror 80 form an external resonator. That is, the light emitted from the active layer is repeatedly reflected in the external resonator, and laser oscillation can be realized. Here, laser light having a wavelength of about 710 nm can be oscillated. Therefore, the light source device C can emit laser light with high output.
また、図１６には、化合物半導体デバイス２０を有する光源装置Ｄが示されている。この光源装置Ｄは、化合物半導体デバイス２０と、化合物半導体デバイス２０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０と、化合物半導体デバイス２０と外部反射鏡８０との間に配置された非線形光学結晶８２とを有している。この場合、共振する基本波の波長の１／２の波長を有する二次高調波を生成することができる。そして、外部反射鏡８０を基本波に対し高反射率で、二次高調波に対し低反射率とすることによって、二次高調波のみを発振光として外部に取り出すことができる。ここでは、約３５５ｎｍの波長を有するレーザ光（紫外光）を得ることができる。そこで、光源装置Ｄは、活性層での発光波長の１／２の波長を有するレーザ光を高出力で射出することができる。 FIG. 16 shows a light source device D having the compound semiconductor device 20. The light source device D is disposed between the compound semiconductor device 20, the external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of the light emitted from the compound semiconductor device 20, and the compound semiconductor device 20 and the external reflecting mirror 80. And a nonlinear optical crystal 82. In this case, a second harmonic having a wavelength half that of the resonating fundamental wave can be generated. Then, by setting the external reflecting mirror 80 to have a high reflectivity with respect to the fundamental wave and a low reflectivity with respect to the second harmonic, only the second harmonic can be extracted outside as oscillation light. Here, laser light (ultraviolet light) having a wavelength of about 355 nm can be obtained. Therefore, the light source device D can emit a laser beam having a wavelength half that of the emission wavelength of the active layer at a high output.
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を図１７（Ａ）〜図２２に基づいて説明する。図１７（Ａ）〜図１８には、第３の実施形態に係る化合物半導体デバイス３０の概略構成が示されている。なお、図１８は、図１７（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17A to 18 show a schematic configuration of a compound semiconductor device 30 according to the third embodiment. FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
この化合物半導体デバイス３０は、図１８に示されるように、前記化合物半導体デバイス２０における半導体基板１０１と第１スペーサ層１０２との間に電流拡散層１０７が設けられている点に特徴を有する。その他の構成は、前述した第２の実施形態と同様である。従って、以下においては、第２の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。 As shown in FIG. 18, the compound semiconductor device 30 is characterized in that a current diffusion layer 107 is provided between the semiconductor substrate 101 and the first spacer layer 102 in the compound semiconductor device 20. Other configurations are the same as those of the second embodiment described above. Accordingly, the following description will focus on the differences from the second embodiment, and the same reference numerals will be used for the same or equivalent components as in the second embodiment described above, and the description will be simplified or Shall be omitted.
第２の実施形態における化合物半導体デバイス２０では、半導体基板１０１の一部が除去されているため、電子（ｎ型キャリア）の経路が大きく制限されている。その結果、活性層１０３への電流注入が不均一になるか、あるいは電気抵抗が著しく上昇する恐れがある。 In the compound semiconductor device 20 in the second embodiment, since a part of the semiconductor substrate 101 is removed, the path of electrons (n-type carriers) is greatly limited. As a result, current injection into the active layer 103 may become non-uniform or the electrical resistance may increase significantly.
そこで、化合物半導体デバイス３０では、半導体基板１０１と第１スペーサ層１０２の間に電流拡散層１０７を挿入することによって、均一な電流注入を実現するための経路を確保するとともに、電気抵抗の上昇を抑制している（図１９参照）。 Therefore, in the compound semiconductor device 30, by inserting the current diffusion layer 107 between the semiconductor substrate 101 and the first spacer layer 102, a path for realizing uniform current injection is ensured and the electrical resistance is increased. It is suppressed (see FIG. 19).
ここでは、電流拡散層１０７は、Ｓｅ（セレン）がドーパントとして５×１０１７／ｃｍ３の濃度で均一にドーピングされたＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる層であり、ｎ型の導電性を有している。この電流拡散層１０７の厚さは３μｍである。 Here, the current spreading layer 107 is a layer made of Al 0.3 Ga 0.7 As uniformly doped with Se (selenium) as a dopant at a concentration of 5 × 10 17 / cm 3 , and is an n-type conductive layer. It has sex. The thickness of the current spreading layer 107 is 3 μm.
なお、活性層１０３での発光波長のエネルギが半導体基板１０１のバンドギャップエネルギ以上で、かつ電流拡散層１０７が挿入される場合、電流拡散層１０７には、発光波長のエネルギ以上のバンドギャップエネルギを有する材料を用いなければならない。 When the energy of the emission wavelength in the active layer 103 is equal to or higher than the band gap energy of the semiconductor substrate 101 and the current diffusion layer 107 is inserted, the current diffusion layer 107 has a band gap energy higher than the energy of the emission wavelength. The material you have to use must be used.
ここで、化合物半導体デバイス３０の製造方法について簡単に説明する。
（１）半導体基板１０１の−Ｚ側の面に電流拡散層１０７を形成する。
（２）電流拡散層１０７上に第１スペーサ層１０２を形成する。
（３）第１スペーサ層１０２上に活性層１０３を形成する。
（４）活性層１０３上に第２スペーサ層１０４を形成する。
（５）第２スペーサ層１０４上に反射鏡１０５を形成する。
（６）反射鏡１０５上にコンタクト層１０６を形成する。
（７）半導体基板１０１に射出孔を形成する。
（８）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面における第１電極１１０となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（９）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面に第１電極１１０の材料を積層する。
（１０）レジストパターンを除去する。
（１１）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の周辺部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１２）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１３）レジストパターンを除去する。
（１４）熱処理を行って、第２電極１１１の成分を、コンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散させる。ここでは、５００℃で４分間加熱する。
（１５）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の中心部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１６）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１７）レジストパターンを除去する。
Here, a method for manufacturing the compound semiconductor device 30 will be briefly described.
(1) The current diffusion layer 107 is formed on the −Z side surface of the semiconductor substrate 101.
(2) The first spacer layer 102 is formed on the current diffusion layer 107.
(3) The active layer 103 is formed on the first spacer layer 102.
(4) The second spacer layer 104 is formed on the active layer 103.
(5) A reflecting mirror 105 is formed on the second spacer layer 104.
(6) A contact layer 106 is formed on the reflecting mirror 105.
(7) An injection hole is formed in the semiconductor substrate 101.
(8) A region other than the portion to be the first electrode 110 on the + Z side surface of the semiconductor substrate 101 is masked with a resist pattern.
(9) The material of the first electrode 110 is stacked on the + Z side surface of the semiconductor substrate 101.
(10) The resist pattern is removed.
(11) A region other than the portion that becomes the peripheral portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 is masked with a resist pattern.
(12) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(13) The resist pattern is removed.
(14) Heat treatment is performed to diffuse the components of the second electrode 111 into the contact layer 106 and the reflecting mirror 105. Here, heating is performed at 500 ° C. for 4 minutes.
(15) Mask a region other than the central portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 with a resist pattern.
(16) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(17) The resist pattern is removed.
この化合物半導体デバイス３０においても、第２電極１１１の周辺部の＋Ｚ側に、第２電極１１１の成分がコンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散した領域（拡散領域）が存在し、第２電極１１１の中央部の＋Ｚ側には、該拡散領域は存在しない。 Also in the compound semiconductor device 30, a region (diffusion region) in which the component of the second electrode 111 is diffused in the contact layer 106 and the reflecting mirror 105 exists on the + Z side of the peripheral portion of the second electrode 111. The diffusion region does not exist on the + Z side of the central portion of 111.
そして、反射鏡１０５における第２電極１１１の周辺部が形成されている部分は、第２電極１１１の成分が拡散しているため、反射率が低下する。一方、反射鏡１０５における第２電極１１１の中心部が形成されている部分は、第２電極１１１の成分が拡散していないため、高い反射率を保持している。これにより、電流注入領域の内部で不均一な反射率分布が形成されることとなり、電流注入領域の中心部に光閉じ込め効果の高い領域を形成することができる（図２０参照）。 In the portion of the reflecting mirror 105 where the peripheral portion of the second electrode 111 is formed, the reflectance of the second electrode 111 is diffused. On the other hand, the portion of the reflecting mirror 105 where the central portion of the second electrode 111 is formed retains a high reflectance because the component of the second electrode 111 is not diffused. As a result, a non-uniform reflectance distribution is formed inside the current injection region, and a region having a high light confinement effect can be formed at the center of the current injection region (see FIG. 20).
そこで、本第３の実施形態に係る化合物半導体デバイス３０によると、低抵抗で、半導体基板１０１のバンドギャップエネルギ以上のエネルギを有する光の高出力での発光が可能である。そして、高出力な短波長用の面発光レーザが可能である。 Therefore, according to the compound semiconductor device 30 according to the third embodiment, light having a low resistance and light having a higher energy than the band gap energy of the semiconductor substrate 101 can be emitted. A high-output surface emitting laser for a short wavelength is possible.
図２１には、化合物半導体デバイス３０を有する光源装置Ｅが示されている。この光源装置Ｅは、化合物半導体デバイス３０と、化合物半導体デバイス３０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０とを有している。この場合、化合物半導体デバイス３０と外部反射鏡８０とによって外部共振器が形成される。すなわち、活性層で発光した光は該外部共振器内で反射を繰り返し、レーザ発振を実現することができる。ここでは、約７１０ｎｍの波長を有するレーザ光を発振させることができる。そこで、光源装置Ｅは、レーザ光を高効率かつ高出力で射出することができる。 FIG. 21 shows a light source device E having the compound semiconductor device 30. The light source device E includes a compound semiconductor device 30 and an external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of light emitted from the compound semiconductor device 30. In this case, the compound semiconductor device 30 and the external reflecting mirror 80 form an external resonator. That is, the light emitted from the active layer is repeatedly reflected in the external resonator, and laser oscillation can be realized. Here, laser light having a wavelength of about 710 nm can be oscillated. Therefore, the light source device E can emit laser light with high efficiency and high output.
また、図２２には、化合物半導体デバイス３０を有する光源装置Ｆが示されている。この光源装置Ｆは、化合物半導体デバイス３０と、化合物半導体デバイス３０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０と、化合物半導体デバイス３０と外部反射鏡８０との間に配置された非線形光学結晶８２とを有している。この場合、共振する基本波の波長の１／２の波長を有する二次高調波を生成することができる。そして、外部反射鏡８０を基本波に対し高反射率で、二次高調波に対し低反射率とすることによって、二次高調波のみを発振光として外部に取り出すことができる。ここでは、約３５５ｎｍの波長を有するレーザ光（紫外光）を得ることができる。そこで、光源装置Ｆは、活性層での発光波長の１／２の波長を有するレーザ光を高効率かつ高出力で射出することができる。 FIG. 22 shows a light source device F having the compound semiconductor device 30. The light source device F is disposed between the compound semiconductor device 30, the external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of the light emitted from the compound semiconductor device 30, and between the compound semiconductor device 30 and the external reflecting mirror 80. And a nonlinear optical crystal 82. In this case, a second harmonic having a wavelength half that of the resonating fundamental wave can be generated. Then, by setting the external reflecting mirror 80 to have a high reflectivity with respect to the fundamental wave and a low reflectivity with respect to the second harmonic, only the second harmonic can be extracted outside as oscillation light. Here, laser light (ultraviolet light) having a wavelength of about 355 nm can be obtained. Therefore, the light source device F can emit a laser beam having a wavelength half that of the emission wavelength of the active layer with high efficiency and high output.
《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態を図２３（Ａ）〜図２８に基づいて説明する。図２３（Ａ）〜図２４には、第４の実施形態に係る化合物半導体デバイス４０の概略構成が示されている。なお、図２４は、図２３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 23A to 24 show a schematic configuration of a compound semiconductor device 40 according to the fourth embodiment. FIG. 24 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
この化合物半導体デバイス４０は、図２４に示されるように、前記化合物半導体デバイス３０における電流拡散層１０７と第１スペーサ層１０２との間に反射鏡１０８が更に設けられている点に特徴を有する。その他の構成は、前述した第３の実施形態と同様である。従って、以下においては、第３の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した第３の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。 As shown in FIG. 24, the compound semiconductor device 40 is characterized in that a reflecting mirror 108 is further provided between the current diffusion layer 107 and the first spacer layer 102 in the compound semiconductor device 30. Other configurations are the same as those of the third embodiment described above. Therefore, in the following, the description will focus on differences from the third embodiment, and the same reference numerals will be used for the same or equivalent components as in the third embodiment described above, and the description will be simplified or Shall be omitted.
そこで、化合物半導体デバイス４０では、半導体基板１０１と第１スペーサ層１０２の間に電流拡散層１０７が挿入されており、均一な電流注入を実現するための経路が確保されるとともに、電気抵抗の上昇が抑制されている（図２５参照）。 Therefore, in the compound semiconductor device 40, the current diffusion layer 107 is inserted between the semiconductor substrate 101 and the first spacer layer 102, so that a path for realizing uniform current injection is secured and the electrical resistance is increased. Is suppressed (see FIG. 25).
反射鏡１０８は、一例として、ｐ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２５ペア有している。 As an example, the reflecting mirror 108 has 25 pairs of a low refractive index layer made of p-AlAs and a high refractive index layer made of p-Al 0.3 Ga 0.7 As.
反射鏡１０８が設けられることにより、面発光レーザとしてキャビティモードが定義され、レーザ発振した際の共振波長が固定される。 By providing the reflecting mirror 108, a cavity mode is defined as a surface emitting laser, and a resonance wavelength when laser oscillation is performed is fixed.
反射鏡１０８の反射率を適切に設定することによって、化合物半導体デバイス４０を垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）として動作させることができる。反射鏡１０５及び反射鏡１０８の反射率は、いずれも９９％以上であることが好ましい。また、半導体基板１０１側より発振光を取り出すためには反射鏡１０８の反射率は、反射鏡１０５の反射率よりも小さくなければならない。 By appropriately setting the reflectance of the reflecting mirror 108, the compound semiconductor device 40 can be operated as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). The reflectivity of the reflecting mirror 105 and the reflecting mirror 108 is preferably 99% or more. In order to extract oscillation light from the semiconductor substrate 101 side, the reflectance of the reflecting mirror 108 must be smaller than the reflectance of the reflecting mirror 105.
ここで、化合物半導体デバイス４０の製造方法について簡単に説明する。
（１）半導体基板１０１の−Ｚ側の面に電流拡散層１０７を形成する。
（２）電流拡散層１０７上に反射鏡１０８を形成する。
（３）反射鏡１０８上に第１スペーサ層１０２を形成する。
（４）第１スペーサ層１０２上に活性層１０３を形成する。
（５）活性層１０３上に第２スペーサ層１０４を形成する。
（６）第２スペーサ層１０４上に反射鏡１０５を形成する。
（７）反射鏡１０５上にコンタクト層１０６を形成する。
（８）半導体基板１０１に射出孔を形成する。
（９）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面における第１電極１１０となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１０）半導体基板１０１の＋Ｚ側の面に第１電極１１０の材料を積層する。
（１１）レジストパターンを除去する。
（１２）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の周辺部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１３）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１４）レジストパターンを除去する。
（１５）熱処理を行って、第２電極１１１の成分を、コンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散させる。ここでは、５００℃で４分間加熱する。
（１６）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面における第２電極１１１の中心部となる部分以外の領域をレジストパターンでマスクする。
（１７）コンタクト層１０６の−Ｚ側の面に第２電極１１１の材料を積層する。
（１８）レジストパターンを除去する。
Here, a method for manufacturing the compound semiconductor device 40 will be briefly described.
(1) The current diffusion layer 107 is formed on the −Z side surface of the semiconductor substrate 101.
(2) The reflecting mirror 108 is formed on the current diffusion layer 107.
(3) The first spacer layer 102 is formed on the reflecting mirror 108.
(4) The active layer 103 is formed on the first spacer layer 102.
(5) The second spacer layer 104 is formed on the active layer 103.
(6) The reflecting mirror 105 is formed on the second spacer layer 104.
(7) A contact layer 106 is formed on the reflecting mirror 105.
(8) An injection hole is formed in the semiconductor substrate 101.
(9) A region other than the portion to be the first electrode 110 on the + Z side surface of the semiconductor substrate 101 is masked with a resist pattern.
(10) The material of the first electrode 110 is stacked on the surface of the semiconductor substrate 101 on the + Z side.
(11) The resist pattern is removed.
(12) Mask the region other than the peripheral portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 with a resist pattern.
(13) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(14) The resist pattern is removed.
(15) Heat treatment is performed to diffuse the components of the second electrode 111 into the contact layer 106 and the reflecting mirror 105. Here, heating is performed at 500 ° C. for 4 minutes.
(16) A region other than the central portion of the second electrode 111 on the −Z side surface of the contact layer 106 is masked with a resist pattern.
(17) The material of the second electrode 111 is laminated on the surface of the contact layer 106 on the −Z side.
(18) The resist pattern is removed.
この化合物半導体デバイス４０においても、第２電極１１１の周辺部の＋Ｚ側に、第２電極１１１の成分がコンタクト層１０６及び反射鏡１０５内に拡散した領域（拡散領域）が存在し、第２電極１１１の中央部の＋Ｚ側には、該拡散領域は存在しない。 Also in this compound semiconductor device 40, a region (diffusion region) in which the component of the second electrode 111 diffuses into the contact layer 106 and the reflecting mirror 105 exists on the + Z side of the peripheral portion of the second electrode 111. The diffusion region does not exist on the + Z side of the central portion of 111.
そして、反射鏡１０５における第２電極１１１の周辺部が形成されている部分は、第２電極１１１の成分が拡散しているため、反射率が低下する。一方、反射鏡１０５における第２電極１１１の中心部が形成されている部分は、第２電極１１１の成分が拡散していないため、高い反射率を保持している。これにより、電流注入領域の内部で不均一な反射率分布が形成されることとなり、電流注入領域の中心部に光閉じ込め効果の高い領域を形成することができる（図２６参照）。 In the portion of the reflecting mirror 105 where the peripheral portion of the second electrode 111 is formed, the reflectance of the second electrode 111 is diffused. On the other hand, the portion of the reflecting mirror 105 where the central portion of the second electrode 111 is formed retains a high reflectance because the component of the second electrode 111 is not diffused. As a result, a non-uniform reflectance distribution is formed inside the current injection region, and a region having a high light confinement effect can be formed at the center of the current injection region (see FIG. 26).
そこで、本第４の実施形態に係る化合物半導体デバイス４０によると、半導体基板のバンドギャップエネルギ以上のエネルギを有する光の高出力での発光が可能で、かつ波長制御性に優れている。そして、高効率かつ高出力で、波長制御性に優れた面発光レーザが可能である。 Therefore, according to the compound semiconductor device 40 according to the fourth embodiment, light having a higher energy than the band gap energy of the semiconductor substrate can be emitted at a high output, and the wavelength controllability is excellent. A surface-emitting laser with high efficiency and high output and excellent wavelength controllability is possible.
図２７には、化合物半導体デバイス４０を有する光源装置Ｇが示されている。この光源装置Ｇは、化合物半導体デバイス４０と、化合物半導体デバイス４０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０とを有している。この場合、反射鏡１０８の反射率を適切に設定し、反射鏡１０８及び外部反射鏡８０の合計の反射率を９９％以上、かつ反射鏡１０５の反射率以下とすることでレーザ発振が可能となり、外部反射鏡８０側より波長制御性の優れたレーザ光を取り出すことができる。このとき、共振波長は、反射鏡１０５と反射鏡１０８の間隔、及び反射鏡１０８と外部反射鏡８０の間隔との相関によって決定されるため、化合物半導体デバイス４０は垂直外部共振器型面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ）として動作する。そこで、光源装置Ｇは、波長制御性に優れ、レーザ光を高効率かつ高出力で射出することができる。 FIG. 27 shows a light source device G having the compound semiconductor device 40. The light source device G includes a compound semiconductor device 40 and an external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of light emitted from the compound semiconductor device 40. In this case, it is possible to perform laser oscillation by appropriately setting the reflectance of the reflecting mirror 108 and setting the total reflectance of the reflecting mirror 108 and the external reflecting mirror 80 to 99% or more and less than the reflectance of the reflecting mirror 105. The laser light with excellent wavelength controllability can be extracted from the external reflecting mirror 80 side. At this time, since the resonance wavelength is determined by the correlation between the interval between the reflecting mirror 105 and the reflecting mirror 108 and the interval between the reflecting mirror 108 and the external reflecting mirror 80, the compound semiconductor device 40 has a vertical external cavity surface emitting laser. It operates as (VECSEL). Therefore, the light source device G is excellent in wavelength controllability, and can emit laser light with high efficiency and high output.
また、図２８には、化合物半導体デバイス４０を有する光源装置Ｈが示されている。この光源装置Ｈは、化合物半導体デバイス４０と、化合物半導体デバイス４０から射出される光の光路上に配置された外部反射鏡８０と、化合物半導体デバイス４０と外部反射鏡８０との間に配置された非線形光学結晶８２とを有している。この場合、共振する基本波の波長の１／２の波長を有する二次高調波を生成することができる。そして、外部反射鏡８０を基本波に対し高反射率で、二次高調波に対し低反射率とすることによって、二次高調波のみを発振光として外部に取り出すことができる。そこで、光源装置Ｆは、波長制御性に優れ、基本波の波長の１／２の波長を有するレーザ光を高効率かつ高出力で射出することができる。 FIG. 28 shows a light source device H having the compound semiconductor device 40. The light source device H is disposed between the compound semiconductor device 40, the external reflecting mirror 80 disposed on the optical path of the light emitted from the compound semiconductor device 40, and between the compound semiconductor device 40 and the external reflecting mirror 80. And a nonlinear optical crystal 82. In this case, a second harmonic having a wavelength half that of the resonating fundamental wave can be generated. Then, by setting the external reflecting mirror 80 to have a high reflectivity with respect to the fundamental wave and a low reflectivity with respect to the second harmonic, only the second harmonic can be extracted outside as oscillation light. Therefore, the light source device F has excellent wavelength controllability, and can emit laser light having a wavelength half that of the fundamental wave with high efficiency and high output.
ところで、高出力レーザの分野においては、アモルファスシリコンのアニール処理や微細加工の分野において、４００ｎｍ以下の紫外帯域のエキシマレーザが広く用いられている。しかしエキシマレーザはシステムが非常に高価であるだけではなく、定常的に励起用ガスを交換する必要があるため、その運用においても多大なコストを必要とする。このような状況に対して安価で高品質なレーザ光源が求められている。 By the way, in the field of high-power lasers, excimer lasers in the ultraviolet band of 400 nm or less are widely used in the fields of amorphous silicon annealing and microfabrication. However, the excimer laser not only has a very expensive system, but also requires a lot of cost in its operation because it is necessary to constantly exchange the excitation gas. There is a need for an inexpensive and high-quality laser light source for such a situation.
半導体レーザでは、活性層への電流注入もしくは光励起によってキャリア注入され、所定のバンドギャップに応じて発光波長が決定する。すなわち、半導体レーザでは、活性層を構成する材料の組成を調整することによってバンドギャップを調整することが可能であり、任意の波長のレーザ光を得ることが可能である。 In a semiconductor laser, carriers are injected by current injection or photoexcitation into an active layer, and an emission wavelength is determined according to a predetermined band gap. That is, in the semiconductor laser, the band gap can be adjusted by adjusting the composition of the material constituting the active layer, and laser light having an arbitrary wavelength can be obtained.
半導体レーザとしては端面発光型レーザや面発光レーザなどがあり、特に後者は波長の安定性や高集積化が容易などの長所を有していることから近年注目されている。 Semiconductor lasers include edge-emitting lasers and surface-emitting lasers, and the latter is particularly attracting attention in recent years because it has advantages such as wavelength stability and easy integration.
また、面発光レーザは、端面発光型レーザと比較すると消費電力が少ないという特徴を有している。面発光レーザでは、低消費電力化を実現するため、活性層への電流注入面積を限定している。 Further, the surface emitting laser has a feature that it consumes less power than the edge emitting laser. In the surface emitting laser, the current injection area into the active layer is limited in order to realize low power consumption.
面発光レーザにおいて、活性層への注入電流密度を高める手法として、一例として図２９に示されるように、イオン注入によりメサ周辺部を高抵抗化する手法（以下では、「イオン注入法」ともいう）や、一例として図３０に示されるように、ｐ側反射鏡中にＡｌＡｓ層を設けメサ周辺部より水蒸気酸化させて選択酸化領域を形成する手法（以下では、「選択酸化法」ともいう）が用いられている。また、選択酸化法では、酸化領域と非酸化領域とで屈折率が異なるため、これによって基板に平行な方向での光閉じ込めを実現できる。市販されている多くの面発光レーザでは、選択酸化法が採用されている。 In a surface emitting laser, as an example of a method for increasing the injection current density into the active layer, as shown in FIG. 29 as an example, a method for increasing the resistance of the mesa periphery by ion implantation (hereinafter, also referred to as “ion implantation method”). 30) As an example, as shown in FIG. 30, a method of forming a selective oxidation region by providing an AlAs layer in a p-side reflector and steam oxidizing from the periphery of the mesa (hereinafter also referred to as “selective oxidation method”) Is used. In the selective oxidation method, since the refractive index is different between the oxidized region and the non-oxidized region, light confinement in a direction parallel to the substrate can be realized. In many commercially available surface emitting lasers, a selective oxidation method is employed.
しかしながら、イオン注入法では、イオン注入を行うことにより結晶中に無数の格子欠陥が生成され、デバイスに通電することによってこれらの格子欠陥が起因して転位が生成され、デバイスの信頼性を低下させるおそれがあった。 However, in the ion implantation method, an infinite number of lattice defects are generated in the crystal by performing ion implantation, and dislocations are generated due to these lattice defects when the device is energized, thereby reducing the reliability of the device. There was a fear.
選択酸化法では、ＡｌＡｓ層におけるメサ外周部のみを選択的に酸化させることによって、活性層の中心部のみに通電し電流密度を高めることができる。また、同時に上記の如く基板に平行な方向の光閉じ込めを実現することができる。 In the selective oxidation method, by selectively oxidizing only the outer peripheral portion of the mesa in the AlAs layer, it is possible to increase the current density by energizing only the central portion of the active layer. At the same time, light confinement in the direction parallel to the substrate can be realized as described above.
しかしながら、ＡｌＡｓ層を酸化させると体積が減少し、周辺の結晶に格子歪みを生じさせる。そして、通電時において、該格子歪みが転位の生成源となり信頼性を低下させるおそれがあった。 However, when the AlAs layer is oxidized, the volume decreases and lattice distortion occurs in the surrounding crystals. Further, during energization, the lattice strain may become a generation source of dislocations and may reduce reliability.
上記のように従来の電流狭窄方法は、信頼性の点において懸念を有しており、それは注入電流、すなわち光出力が増加するほど顕著となる。 As described above, the conventional current confinement method has a concern in terms of reliability, which becomes more remarkable as the injection current, that is, the light output increases.
上記２つの手法を用いる場合、電流注入領域は、それぞれイオン注入領域及び選択酸化領域によって調整されるが、注入領域が一定以上の大きさになると、均一な電流注入が不可能となる。すなわち、上記２つの手法を用いる場合、電流注入領域に上限があり、デバイスの最高出力が制限される。 When the above two methods are used, the current injection region is adjusted by the ion implantation region and the selective oxidation region, respectively. However, when the implantation region becomes a certain size or more, uniform current injection becomes impossible. That is, when the above two methods are used, there is an upper limit in the current injection region, and the maximum output of the device is limited.
ところで、面発光レーザには、励起方式やデバイス構成によって様々な種類が存在する。励起方式については、励起光源によりキャリアを発生させ量子井戸に注入し発光させる光励起方式、及び外部電極を設け電流注入により発光させる電流注入方式などがある。 By the way, there are various types of surface emitting lasers depending on the excitation method and device configuration. As the excitation method, there are an optical excitation method in which carriers are generated by an excitation light source and injected into a quantum well to emit light, and a current injection method in which an external electrode is provided to emit light by current injection.
また、デバイス構成については、半導体基板上に第１反射鏡、活性領域、第２反射鏡が積層され、短い共振器を有するデバイスと、半導体基板上に第１反射鏡、活性領域が積層され、活性領域を挟んで第１反射鏡と対向する位置に第２反射鏡としての外部反射鏡を配置することで半導体層の外部に共振器（外部共振器）を形成するデバイスなどが考えられている。 As for the device configuration, the first reflecting mirror, the active region, and the second reflecting mirror are stacked on the semiconductor substrate, the device having a short resonator, and the first reflecting mirror and the active region are stacked on the semiconductor substrate, A device that forms a resonator (external resonator) outside the semiconductor layer by arranging an external reflecting mirror as a second reflecting mirror at a position facing the first reflecting mirror across the active region is considered. .
光励起方式については、例えば特許文献１に記されている。この特許文献１では、ヒートシンク上に固定された化合物半導体基板に励起光を照射することでキャリアを生成し活性層で発光させている。光励起方式は、外部で発生した励起光を使用するので電力変換効率が低い。 The optical excitation method is described in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, carriers are generated by irradiating excitation light onto a compound semiconductor substrate fixed on a heat sink, and light is emitted from an active layer. The optical excitation method uses an externally generated excitation light, so that the power conversion efficiency is low.
上記外部共振器を利用する光励起方式の場合、発振波長は主に活性層の組成によって決定される。また外部共振器内の光路中に非線形光学結晶を配置することで、非線形光学結晶が存在しない場合の波長の整数分の一とすることができる。 In the case of the optical excitation method using the external resonator, the oscillation wavelength is mainly determined by the composition of the active layer. Further, by arranging the nonlinear optical crystal in the optical path in the external resonator, it is possible to make it an integral fraction of the wavelength when there is no nonlinear optical crystal.
また、活性層の発光波長について、原理的に励起光よりも短波で発光させることはできない。同様に励起光以上の出力を得ることも不可能である。すなわち、光励起方式の場合、発振波長や出力については励起光源に大きく依存している。 Further, in principle, the emission wavelength of the active layer cannot be emitted with a shorter wave than the excitation light. Similarly, it is impossible to obtain an output higher than the excitation light. In other words, in the case of the optical excitation method, the oscillation wavelength and output greatly depend on the excitation light source.
装置の小型化及び低コスト化を考慮する場合、励起光源としては半導体レーザを用いるのが好ましいが、短波になるほど原理的に高出力化が困難である。 When considering miniaturization and cost reduction of the apparatus, it is preferable to use a semiconductor laser as the excitation light source, but in principle, it is difficult to increase the output as the wavelength becomes shorter.
光励起方式により紫外帯域の波長を得る場合、波長が８００ｎｍ以下の発振光に対して非線形光学結晶での二次高調波発生（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ＳＨＧ）を利用する方法が考えられる。波長が１μｍ以上の発振光を二次以上の高調波に変換する方法も理論的には存在するが、それに対応する非線形光学結晶の変換効率はきわめて低く、高出力化については困難である。 In the case of obtaining a wavelength in the ultraviolet band by the optical excitation method, a method using second harmonic generation (SHG) in a nonlinear optical crystal with respect to oscillation light having a wavelength of 800 nm or less can be considered. Although there is theoretically a method for converting oscillation light having a wavelength of 1 μm or more into second-order or higher harmonics, the conversion efficiency of the corresponding nonlinear optical crystal is extremely low, and it is difficult to increase the output.
二次高調波発生を利用して紫外帯域の発振光を得る場合、励起光源として波長が８００ｎｍ以下の励起光源が必要であり、現実的に光励起方式によって紫外帯域の高出力化を実現するには、波長が６５０ｎｍ以下の励起光源が必要である。そのような光源としては、Ａｒレーザや、Ｎｄ：ＹＶＯ４と非線形光学結晶とを組み合わせたレーザなどの比較的大型の光源であり、小型の半導体レーザにおいては波長が６５０ｎｍ以下の高出力光源は存在しない。 When obtaining oscillation light in the ultraviolet band using second harmonic generation, an excitation light source with a wavelength of 800 nm or less is required as the excitation light source, and in order to achieve high output in the ultraviolet band by the optical excitation method. An excitation light source having a wavelength of 650 nm or less is required. Such a light source is a relatively large light source such as an Ar laser or a laser combining Nd: YVO 4 and a nonlinear optical crystal, and a small semiconductor laser has a high output light source having a wavelength of 650 nm or less. do not do.
すなわち、紫外帯域の安価なレーザ光源を実現するためには、電流注入方式を用いなければならない。 That is, in order to realize an inexpensive laser light source in the ultraviolet band, a current injection method must be used.
電流注入方式については、紫外帯域のレーザ光を直接、発振により獲得するためには、窒化物半導体材料を用いなければならないが、現在高出力化に耐えうる高品質のＧａＮ基板は開発されていない。そこで、ＧａＡｓ基板を用いたＡｌＧａＩｎＰＡｓ系材料の半導体レーザを作製し、非線形光学結晶を用いて波長変換することにより紫外帯域のレーザ光を発振させなければならない。 As for the current injection method, nitride semiconductor materials must be used in order to directly acquire laser light in the ultraviolet band by oscillation, but a high-quality GaN substrate that can withstand high output has not been developed at present. . Therefore, an AlGaInPAs-based material semiconductor laser using a GaAs substrate must be manufactured, and wavelength conversion using a nonlinear optical crystal must be performed to oscillate the ultraviolet laser beam.
面発光レーザは、低い消費電力、容易な高集積性などの特徴を有していることから、それを搭載した製品が多数発売されている。非特許文献１に開示されているＶＣＳＥＬでは、電極と活性層との間に選択酸化層により高抵抗化した構造を挿入することにより電流狭窄を行い、活性層への電流注入面積を制限することにより低消費電力化を実現している。 Since surface emitting lasers have features such as low power consumption and easy high integration, a large number of products equipped with them have been put on the market. In the VCSEL disclosed in Non-Patent Document 1, current constriction is performed by inserting a structure having a high resistance by a selective oxidation layer between the electrode and the active layer, and the current injection area into the active layer is limited. As a result, low power consumption is achieved.
また、選択酸化層における酸化領域と通電領域の屈折率の差によって、基板に平行な方向での光閉じ込めを向上させている。しかしながら、非特許文献１に開示されている構造では、電流注入面積が小さいため高出力化は困難である。また、正孔を注入する上部電極が環状をなしており、高出力化のため上記電流狭窄の面積を拡大すると、電流注入が不均一となり発振閾値の増加や、ビーム形状の乱れなど多くの弊害が発生する。 Further, the optical confinement in the direction parallel to the substrate is improved by the difference in refractive index between the oxidized region and the energized region in the selective oxidation layer. However, in the structure disclosed in Non-Patent Document 1, it is difficult to increase the output because the current injection area is small. In addition, the upper electrode for injecting holes has an annular shape. If the current confinement area is increased for higher output, the current injection becomes non-uniform, resulting in many adverse effects such as an increase in oscillation threshold and disturbance of the beam shape. Will occur.
また、非特許文献１に開示されている構造では、選択酸化領域と上部電極とは異なる工程で作製されるため、それらの位置的な不整合を完全に回避することは不可能である。その結果、基板に平行な方向での光閉じ込め効果に不均衡が生じ、ビームスポットを所望の形状とすることが困難となる。 Further, in the structure disclosed in Non-Patent Document 1, since the selective oxidation region and the upper electrode are manufactured in different processes, it is impossible to completely avoid the positional mismatch between them. As a result, an imbalance occurs in the light confinement effect in the direction parallel to the substrate, and it becomes difficult to make the beam spot a desired shape.
これに対し、特許文献２では、正孔を注入する面積を制限することで注入領域を制限している。その結果、電流狭窄層が不要になり、大面積の注入領域であっても均一な電流注入が可能となる。しかしながら、特許文献２に開示されている構造では、基板に平行な方向での光閉じ込めについては何ら考慮されていないため、効率的なレーザ発振は困難である。 On the other hand, in patent document 2, the injection | pouring area | region is restrict | limited by restrict | limiting the area which inject | pours a hole. As a result, a current confinement layer becomes unnecessary, and uniform current injection is possible even in a large-area injection region. However, in the structure disclosed in Patent Document 2, no consideration is given to light confinement in a direction parallel to the substrate, and thus efficient laser oscillation is difficult.
また、特許文献２に開示されている構造では、ＧａＡｓ基板を通してレーザ光を取り出しているため、ＧａＡｓのバンドギャップ幅以上のエネルギを有するレーザ光の取り出しは不可能である。ＧａＡｓのバンドギャップ幅以上のエネルギを有するレーザ光を取り出すためには、射出光に対応する領域のＧａＡｓ基板を除去すれば良いが、基板に平行な方向での光閉じ込め効果が更に低下する。すなわち、特許文献２に開示されている構造では、ＧａＡｓのバンドギャップ幅以上のエネルギを有するレーザ光を発振するデバイスを実現することは不可能である。 In the structure disclosed in Patent Document 2, since laser light is extracted through the GaAs substrate, it is impossible to extract laser light having energy equal to or greater than the band gap width of GaAs. In order to extract laser light having an energy equal to or greater than the band gap width of GaAs, the GaAs substrate in the region corresponding to the emitted light may be removed, but the light confinement effect in the direction parallel to the substrate is further reduced. That is, with the structure disclosed in Patent Document 2, it is impossible to realize a device that oscillates laser light having energy equal to or greater than the band gap width of GaAs.
なお、上記各実施形態において、拡散領域を形成するための熱処理条件は、５００℃、４分間に限定されるものではない。 In each of the above embodiments, the heat treatment conditions for forming the diffusion region are not limited to 500 ° C. and 4 minutes.
また、上記各実施形態では、活性層での発光波長が約７１０ｎｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。 In each of the above embodiments, the case where the emission wavelength in the active layer is about 710 nm has been described. However, the present invention is not limited to this.
《レーザアニール装置》
一例として図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）にレーザ装置としてのレーザアニール装置１０００の概略構成が示されている。このレーザアニール装置１０００は、光源１０１０、光学系１０２０、テーブル装置１０３０、及び不図示の制御装置などを備えている。
<Laser annealing equipment>
As an example, FIG. 31A and FIG. 31B show a schematic configuration of a laser annealing apparatus 1000 as a laser apparatus. The laser annealing apparatus 1000 includes a light source 1010, an optical system 1020, a table device 1030, a control device (not shown), and the like.
光源１０１０は、上記光源装置Ａ〜Ｈのいずれかを複数有し、複数のレーザ光を射出することができる。光学系１０２０は、光源１０１０から射出された複数のレーザ光を対象物Ｐの表面に導光する。テーブル装置１０３０は、対象物Ｐが載置されるテーブルを有している。該テーブルは、少なくともＹ軸方向に沿って移動することができる。 The light source 1010 has a plurality of any of the light source devices A to H, and can emit a plurality of laser beams. The optical system 1020 guides a plurality of laser beams emitted from the light source 1010 to the surface of the object P. The table device 1030 has a table on which the object P is placed. The table can move at least along the Y-axis direction.
例えば、対象物Ｐがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の場合、レーザ光が照射されると、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）は、温度が上昇し、その後、徐々に冷却されることによって結晶化し、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）になる。 For example, in the case where the object P is amorphous silicon (a-Si), when irradiated with laser light, the amorphous silicon (a-Si) is crystallized by increasing the temperature and then gradually cooling, It becomes polysilicon (p-Si).
この場合、レーザアニール装置１０００は、光源１０１０が上記光源装置Ａ〜Ｈのいずれかを有しているため、アニール処理を効率的に行うことができる。 In this case, the laser annealing apparatus 1000 can efficiently perform the annealing process because the light source 1010 includes any one of the light source apparatuses A to H.
《レーザ加工機》
一例として図３２にレーザ装置としてのレーザ加工機２０００の概略構成が示されている。このレーザ加工機２０００は、光源２０１０、光学系２１００、対象物Ｐが載置されるテーブル２１５０、テーブル駆動装置２１６０、操作パネル２１８０及び制御装置２２００などを備えている。
<Laser processing machine>
As an example, FIG. 32 shows a schematic configuration of a laser processing machine 2000 as a laser device. The laser processing machine 2000 includes a light source 2010, an optical system 2100, a table 2150 on which an object P is placed, a table driving device 2160, an operation panel 2180, a control device 2200, and the like.
光源２０１０は、上記光源装置Ａ〜Ｈのいずれかを有し、制御装置２２００の指示に基づいてレーザ光を射出する。光学系２１００は、光源２０１０から射出されたレーザ光を対象物Ｐの表面近傍で集光させる。テーブル駆動装置２１６０は、制御装置２２００の指示に基づいて、テーブル２１５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させる。 The light source 2010 includes any one of the light source devices A to H, and emits laser light based on an instruction from the control device 2200. The optical system 2100 focuses the laser light emitted from the light source 2010 near the surface of the object P. The table driving device 2160 moves the table 2150 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction based on instructions from the control device 2200.
操作パネル２１８０は、作業者が各種設定を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示器を有している。制御装置２２００は、操作パネル２１８０からの各種設定情報に基づいて、光源２０１０及びテーブル駆動装置２１６０を制御する。 The operation panel 2180 has a plurality of keys for the operator to make various settings and a display for displaying various information. The control device 2200 controls the light source 2010 and the table driving device 2160 based on various setting information from the operation panel 2180.
この場合、レーザ加工機２０００は、光源２０１０が上記光源装置Ａ〜Ｈのいずれかを有しているため、加工処理（例えば、切断）を効率的に行うことができる。 In this case, the laser beam machine 2000 can efficiently perform the processing (for example, cutting) because the light source 2010 includes any one of the light source devices A to H.
なお、レーザ加工機２０００は、複数の光源２０１０を有しても良い。 Note that the laser processing machine 2000 may include a plurality of light sources 2010.
また、光源装置Ａ〜Ｈは、レーザアニール装置及びレーザ加工機以外のレーザ光を利用する装置にも好適である。例えば、表示装置の光源に用いても良い。 The light source devices A to H are also suitable for devices that use laser light other than laser annealing devices and laser processing machines. For example, you may use for the light source of a display apparatus.
また、化合物半導体デバイス１０〜４０を単体で光源に用いても良い。この場合であっても、従来よりも高出力でレーザ光を射出することができる。 Moreover, you may use the compound semiconductor devices 10-40 alone for a light source. Even in this case, the laser beam can be emitted at a higher output than before.
１０…化合物半導体デバイス、２０…化合物半導体デバイス、３０…化合物半導体デバイス、４０…化合物半導体デバイス、８０…外部反射鏡、８２…非線形光学結晶、１０１…半導体基板（基板）、１０２…第１スペーサ層、１０３…活性層、１０４…第２スペーサ層、１０５…反射鏡、１０６…コンタクト層、１０７…電流拡散層、１０８…反射鏡（第２の反射鏡）、１１０…第１電極、１１１…第２電極、１０００…レーザアニール装置（レーザ装置）、１０１０…光源、１０２０…光学系、１０３０…テーブル装置、２０００…レーザ加工機（レーザ装置）、２０１０…光源、２１００…光学系、２１５０…テーブル、２１６０…テーブル駆動装置、２１８０…操作パネル、２２００…制御装置、Ｐ…対象物。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Compound semiconductor device, 20 ... Compound semiconductor device, 30 ... Compound semiconductor device, 40 ... Compound semiconductor device, 80 ... External reflector, 82 ... Nonlinear optical crystal, 101 ... Semiconductor substrate (substrate), 102 ... 1st spacer layer , 103 ... active layer, 104 ... second spacer layer, 105 ... reflector, 106 ... contact layer, 107 ... current diffusion layer, 108 ... reflector (second reflector), 110 ... first electrode, 111 ... first Two electrodes, 1000 ... laser annealing device (laser device), 1010 ... light source, 1020 ... optical system, 1030 ... table device, 2000 ... laser processing machine (laser device), 2010 ... light source, 2100 ... optical system, 2150 ... table, 2160 ... Table driving device, 2180 ... Operation panel, 2200 ... Control device, P ... Object.
Claims (10)
該基板の一側に積層された活性層と、
前記活性層の前記一側に積層された反射鏡と、
前記基板の他側に形成され、開口部を有する第１電極と、
前記反射鏡の前記一側に形成された第２電極とを有し、
前記反射鏡における前記第２電極の周辺部が形成されている部分の反射率は、前記反射鏡における前記第２電極の中心部が形成されている部分の反射率よりも小さい化合物半導体デバイス。 A substrate,
An active layer laminated on one side of the substrate;
A reflector laminated on the one side of the active layer;
A first electrode formed on the other side of the substrate and having an opening;
A second electrode formed on the one side of the reflecting mirror;
The compound semiconductor device in which the reflectance of the portion where the peripheral portion of the second electrode is formed in the reflecting mirror is smaller than the reflectance of the portion where the central portion of the second electrode is formed in the reflecting mirror.
前記化合物半導体デバイスから射出される光の光路上に配置された外部反射鏡とを備える光源装置。 The compound semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
A light source device comprising: an external reflecting mirror disposed on an optical path of light emitted from the compound semiconductor device.
請求項７又は８に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出されるレーザ光を前記対象物に導光する光学系とを備えるレーザ装置。 A laser device for irradiating an object with laser light,
The light source device according to claim 7 or 8,
A laser device comprising: an optical system that guides laser light emitted from the light source device to the object.
基板の一側に活性層及び反射鏡を積層する工程と、
前記基板の他側に第１電極を形成する工程と、
前記反射鏡の前記一側に第２電極の周辺部を形成する工程と、
熱処理によって、前記第２電極の成分を前記反射鏡内に拡散させる工程と、
前記反射鏡の前記一側に第２電極の中心部を形成する工程と、を含む、化合物半導体デバイスの製造方法。 A method of manufacturing a compound semiconductor device, comprising:
Laminating an active layer and a reflector on one side of the substrate;
Forming a first electrode on the other side of the substrate;
Forming a peripheral portion of a second electrode on the one side of the reflecting mirror;
Diffusing the component of the second electrode into the reflecting mirror by heat treatment;
Forming a central portion of a second electrode on the one side of the reflecting mirror.
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