JP2716774B2 - Surface-emitting type semiconductor laser device - Google Patents
Surface-emitting type semiconductor laser deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は面発光型半導体レーザ装置、特にマトリク
スアレイの構造及び製造方法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser device, and more particularly to a structure and a manufacturing method of a matrix array.
（従来の技術） 従来、面発光型半導体レーザ装置としては、文献、イ
ーシーオーシー87（ECOC87;“77KCW OPERATION OF GaIn
AsP/InP CBH SURFACE−EMITING LASER"）に開示されて
いるものがある。(Prior Art) Conventionally, as a surface emitting semiconductor laser device, a literature, ECOC87; “77KCW OPERATION OF GaIn
AsP / InP CBH SURFACE-EMITING LASER ").
以下、従来の面発光型半導体レーザ装置構造について
第３図を用いて順を追って説明する。Hereinafter, the structure of a conventional surface emitting semiconductor laser device will be described step by step with reference to FIG.
先ず、ｎ−InP基板１上に液相成長あるいは気相成長
法により、ｎ−GaInAsPエッチングストップ層２、ｎ−I
nPクラッド層３、ｐ−GaInAsP活性層４、Ｐ−InPクラッ
ド層５、ｐ−GaInAsPコンタクト層６を順次成長させる 次に発光領域となる部分にSiO2膜（図示せず）を形成
後、発光領域以外をBr系またはHCl系のエッチャントに
てエッチング除去する。First, the n-GaInAsP etching stop layer 2 and n-I
An nP cladding layer 3, a p-GaInAsP active layer 4, a P-InP cladding layer 5, and a p-GaInAsP contact layer 6 are sequentially grown. Next, an SiO 2 film (not shown) is formed in a portion to be a light emitting region, and then light emission is performed. The region other than the region is removed by etching with a Br-based or HCl-based etchant.
この後、２回目の結晶成長にて、エッチング除去した
部分に電流ブロック層となるｐ−InP 7、ｎ−InP 8、ｐ
−InP 9を順次成長させる。Thereafter, in the second crystal growth, p-InP 7, n-InP 8, p
-Grow InP 9 sequentially.
この様に、結晶成長を行ったウエハーに、SiO2膜（図
示せず）を形成し、発光領域となる部分に20/10μｍφ
のリング状にSiO2膜（図示せず）を除去し、この部分に
Znを拡散後、アノード電極となるAn・Zn電極10を形成す
る。In this way, an SiO 2 film (not shown) is formed on the wafer on which the crystal has been grown, and a 20/10 μm
Remove the SiO 2 film (not shown) in a ring shape
After diffusing Zn, an An-Zn electrode 10 serving as an anode electrode is formed.
次に前記電流ブロック層のＰ側全体にボンディング及
び、反射用のAu11を全体に形成する。Next, bonding is performed on the entire P side of the current block layer, and Au11 for reflection is entirely formed.
更にｎ−InP基板１を100〜150μｍ厚に研磨した後、
光り取り出し用の窓として発光領域上のｎ−InP基板１
をHCl系エッチャントを用いてエッチング除去を行な
う。この時HCl系エッチャントはInPはエッチング出来る
が、GaInAsPはほとんどエッチングできないため、ｎ−G
aInAsPエッチングストップ層２にてエッチングが停止す
る。After further polishing the n-InP substrate 1 to a thickness of 100 to 150 μm,
N-InP substrate 1 on light emitting area as window for taking out light
Is etched away using an HCl-based etchant. At this time, the HCl-based etchant can etch InP, but can hardly etch GaInAsP.
The etching stops at the aInAsP etching stop layer 2.
上述の様に作成した光り取り出し用窓12にSiO2/TiO2
の反射膜13を５対EB蒸着等により作成し最後にＮ側のカ
ソード電極となるAn・Sn電極14を蒸着する。SiO 2 / TiO 2 is applied to the light extraction window 12 created as described above.
The reflection film 13 is formed by five-pair EB vapor deposition or the like, and finally an An / Sn electrode 14 serving as an N-side cathode electrode is vapor deposited.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の面発光型半導体レーザ
装置ではカソード電極及びアノード電極がウエハーの全
面に形成されるため、単体の面発光型半導体レーザ装置
は作成できるが、マトリクス構造にした場合、各装置ご
とに配線を行う必要があり、配線電極の複雑化をもたら
すと共に、高集積化をするのが非常に難かしかった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional surface-emitting type semiconductor laser device, since the cathode electrode and the anode electrode are formed on the entire surface of the wafer, a single surface-emitting type semiconductor laser device can be manufactured. In the case of a matrix structure, it is necessary to perform wiring for each device, which complicates wiring electrodes and makes it very difficult to achieve high integration.
また、前記マトリクス構造では、任意の装置を単独に
て駆動することが不可能であった。Further, with the matrix structure, it was impossible to drive any device alone.
この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、各
装置ごとに配線を行う必要がない、マトリクス構造の面
発光型半導体レーザ装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a surface-emitting type semiconductor laser device having a matrix structure, which does not require wiring for each device in view of the above-described conventional problems.
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の面発光型半導
体レーザ装置は、素子形成領域に半絶縁膜の電流ブロッ
ク層を有し、また基板側の所望部に基板とは反導電型の
不純物を添加して素子分離領域を有する。さらに、前記
面発光型半導体レーザ装置の上にカソード電極を、下に
アノード電極をマトリクス状に形成された配線電極を有
することを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, a surface-emitting type semiconductor laser device according to the present invention has a current blocking layer of a semi-insulating film in an element formation region and a desired portion on a substrate side. The substrate has an element isolation region by adding an anti-conductivity type impurity. Further, a wiring electrode in which a cathode electrode is formed on the surface emitting semiconductor laser device and an anode electrode is formed in a matrix below the surface emitting semiconductor laser device.
（作用） この発明の面発光型半導体レーザ装置は、素子形成領
域に半絶縁膜の電流ブロック層を埋め込み、また基板側
の所望部に基板とは反導電型の不純物を添加したので簡
単に装置同士の素子分離ができ、さらに前記面発光型半
導体レーザ装置の上にカソード電極を、下にアノード電
極をマトリクス状に形成された配線電極を有することに
よって任意の装置を単独にてマトリクス駆動することが
できる。(Function) The surface-emitting type semiconductor laser device of the present invention is simple because the current blocking layer of the semi-insulating film is buried in the element forming region and an impurity of anti-conductivity with the substrate is added to a desired portion on the substrate side. The device can be separated from each other, and further, by having a cathode electrode on the surface emitting type semiconductor laser device and a wiring electrode having an anode electrode formed in a matrix below the surface emitting semiconductor laser device, any device can be independently driven in a matrix. Can be.
（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明
する。尚、以下の実施例で参照する図面は、この発明の
理解が容易となる程度に過ぎず、この発明は、これら図
示例にのみ限定されるものではないことを理解された
い。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood that the drawings referred to in the following embodiments are only for easy understanding of the present invention, and that the present invention is not limited to these illustrated examples.
第１図は、この発明の実施例を説明するためのマトリ
クス構造の面発光型半導体レーザ装置断面構造図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a surface-emitting type semiconductor laser device having a matrix structure for explaining an embodiment of the present invention.
ここでは本発明の特徴点について説明する。 Here, the features of the present invention will be described.
先ず素子形成領域において、レーザ共振器29に隣接す
るように半絶縁膜の電流ブロック層27を埋め込んだ。こ
れによって実際に動作させた時、レーザ共振器29から外
部へ電流が漏れないように働く。First, in the element formation region, a current blocking layer 27 of a semi-insulating film was embedded so as to be adjacent to the laser resonator 29. Thus, when actually operated, it works so that current does not leak from the laser resonator 29 to the outside.
また基板側に対して基板とは反導電型の不純物、例え
ばZnを添加し素子分離領域32を設けたことによって、隣
接するレーザ共振器29に電流が漏れないように働く。Further, by adding an impurity of anti-conductivity type, for example, Zn, to the substrate side and providing the element isolation region 32, the current is prevented from leaking to the adjacent laser resonator 29.
したがって上述のように半絶縁膜の電流ブロック層27
と素子分離領域32を設けたことにより、隣接する面発光
型半導体レーザ装置同士を簡単に素子分離することがで
きる。Therefore, as described above, the current blocking layer 27 of the semi-insulating film is used.
And the element isolation region 32, the adjacent surface emitting semiconductor laser devices can be easily isolated from each other.
さらに、各面発光型半導体レーザ装置の上にカソード
電極37を、下にアノード電極36をマトリクス状に形成さ
れた配線電極を有することによって、任意の面発光型半
導体レーザ装置を単独にてマトリクス駆動することがで
きる。Furthermore, by having a wiring electrode in which a cathode electrode 37 is formed above each surface-emitting type semiconductor laser device and an anode electrode 36 is formed below in a matrix form, any surface-emitting type semiconductor laser device can be independently driven in a matrix. can do.
次に本発明のマトリクス構造の面発光型半導体レーザ
装置の製造工程について第２図（ａ）〜（ｍ）を用いて
説明する。Next, a manufacturing process of the surface-emitting type semiconductor laser device having a matrix structure according to the present invention will be described with reference to FIGS.
先ずｎ−InP基板21に液相成長法あるいは気相成長法
により、ｎ−InGaAsPエッチングストップ層22、ｎ−InP
クラッド層23、アンドープInGaAsP活性層24、ｐ−InPク
ラッド層25を順次成長する。（第２（ａ）図参照） 次に、上記結晶成長後の表面にSiO2膜（図示せず）を
CVD法等により形成し、公知のリソグラフィーにより、
レーザの共振器となりうる部分のSiO2膜26を残して除去
する。（第２（ｂ）図参照） 残したSiO2膜26を用いて、例えばAr−C12ガスを用い
たドライエッチング法によりｎ−InGaAsPエッチングス
トップ層22が露出するまでエッチングをする。（第２
（ｃ）図参照） 次に、気相成長法により、このエッチングした部分の
みに半絶縁性の電流ブロック層27を選択的に形成した後
SiO2膜26を除去する。（第２（ｄ）図参照） さらに液相成長法あるいは気相成長法により、ｐ−In
GaAsPコンタクト層28を全面形成する。（第２（ｅ）図
参照） 公知のリソグラフィーにより、ｐ−InGaAsPコンタク
ト層28が少なくともレーザ共振器29より横幅が５μｍ以
上大きく残る様にエッチングを行ない、コンタクト部以
外のｐ−InGaAsPコンタクト層28を除去する。（第２
（ｆ）図参照） 次に結晶成長面側に拡散防止用のSiO2膜30を全面形成
する。（第２（ｇ）図参照） ｎ−InP基板21を適当な厚さにバックラップ（研磨）
する。（第２（ｈ）図参照） 前記バックラップした面にSiO2膜（図示せず）を形成
し、活性層部にかからない様に公知のリソグラフィーに
より、ストライプ状にエッチング除去したSiO2膜31を形
成し、さらに、ｎ−InP基板21底面に対し垂直にZnが電
流ブロック層27に到達するまで選択的に拡散し、素子分
離領域32を形成する。（第２（ｉ）図参照） 次にｎ−InP基板21を塩酸系のエッチャントを用いて
所望部に選択的にエッチングし光り取り出し窓33を形成
する。この時、塩酸系のエッチャントは、InPはエッチ
ングできるがInGaAsはほとんどエッチングできない為、
InGaAsPエッチングストップ層22でエッチングを停止で
きる。（第２（ｊ）図参照） さらに光り取り出し窓33にレーザの共振器端面となり
かつ光り取出しが出来るように誘電体多層膜34を例えば
高屈折率のTiO2膜（約0.1μｍ）、低屈折率のSiO2膜を
（約0.2μｍ）交互に数対形成する。（第２（ｋ）図参
照） 次に結晶成長側のSiO2膜をｐ−InGaAsPコンタクト層2
8の一部（レーザの共振器となる活性層部を除いた部
分）をエッチング除去し、この部分にリフトオフ法によ
りＰ側のオーミックコンタクトとなるAu−Zn電極35を形
成し、さらに配線電極及びレーザの共振器端面となるア
ノード電極36をAu等によりＸまたはＹ軸にストライプ状
に形成し（素子分離領域32と直交する方向）Ｐ側のアレ
イ電極とする。（第２（ｌ）参照） 最後にカソード電極形成として素子分離領域32と平行
にかつ、素子分離領域32に接触しない様にAu−Ge、Ni等
によりカソード電極37を前記アノード電極36に対し、直
交する方向でストライプ状に形成し、Ｎ側のアレイ電極
とする。（第２（ｍ）図参照） 従って、カソード電極37とアノード電極36は、マトリ
クス状に形成されることになる。First, an n-InGaAsP etching stop layer 22 and an n-InP
A cladding layer 23, an undoped InGaAsP active layer 24, and a p-InP cladding layer 25 are sequentially grown. (Refer to FIG. 2 (a).) Next, an SiO 2 film (not shown) is formed on the surface after the crystal growth.
Formed by CVD method etc., by known lithography,
The SiO 2 film 26 in a portion that can be a laser cavity is removed and removed. (Refer to FIG. 2 (b).) The remaining SiO 2 film 26 is etched by, for example, a dry etching method using Ar—C 12 gas until the n-InGaAsP etching stop layer 22 is exposed. (Second
(Refer to the figure (c).) Next, a semi-insulating current blocking layer 27 is selectively formed only on the etched portion by a vapor phase growth method.
The SiO 2 film 26 is removed. (See FIG. 2 (d).) Further, p-In was performed by a liquid phase growth method or a vapor phase growth method.
A GaAsP contact layer 28 is formed on the entire surface. (Refer to FIG. 2 (e).) The p-InGaAsP contact layer 28 is etched by known lithography so that the width of the p-InGaAsP contact layer 28 is at least 5 μm larger than the laser resonator 29. Remove. (Second
Next, an SiO 2 film 30 for preventing diffusion is formed on the whole surface of the crystal growth surface. (Refer to Fig. 2 (g)) Back-wrap (polishing) the n-InP substrate 21 to an appropriate thickness
I do. (Refer to FIG. 2 (h).) An SiO 2 film (not shown) is formed on the back-wrapped surface, and the SiO 2 film 31 which has been etched and removed by a known lithography so as not to cover the active layer portion is removed. Then, Zn is selectively diffused perpendicularly to the bottom surface of the n-InP substrate 21 until reaching the current block layer 27, thereby forming an element isolation region 32. (Refer to FIG. 2 (i).) Next, the n-InP substrate 21 is selectively etched to a desired portion using a hydrochloric acid-based etchant to form a light extraction window 33. At this time, the hydrochloric acid-based etchant can etch InP but can hardly etch InGaAs.
The etching can be stopped at the InGaAsP etching stop layer 22. (Refer to FIG. 2 (j).) Further, the dielectric multilayer film 34 is made of, for example, a TiO 2 film (about 0.1 μm) having a high refractive index and a low refractive index so that the light extraction window 33 becomes a laser cavity end face and light can be extracted. A few pairs of SiO 2 films (about 0.2 μm) are formed alternately. (Refer to FIG. 2 (k).) Next, the SiO 2 film on the crystal growth side is changed to a p-InGaAsP contact layer 2.
A portion of 8 (the portion excluding the active layer portion serving as a laser resonator) is removed by etching, and an Au-Zn electrode 35 serving as a P-side ohmic contact is formed in this portion by a lift-off method. An anode electrode 36 serving as a laser cavity end face is formed in a stripe shape on the X or Y axis by Au or the like (in a direction orthogonal to the element isolation region 32) to form an array electrode on the P side. (Refer to 2 (l).) Finally, as a cathode electrode formation, a cathode electrode 37 is made of Au—Ge, Ni or the like to the anode electrode 36 in parallel with the element isolation region 32 and not to contact the element isolation region 32. It is formed in a stripe shape in a direction orthogonal to the N-side array electrode. (See FIG. 2 (m).) Therefore, the cathode electrode 37 and the anode electrode 36 are formed in a matrix.
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の面発
光型半導体レーザ装置は、素子形成領域に半絶縁膜の電
流ブロック層を埋め込み、また基板側の所望部に基板と
は反導電型の不純物を添加したので簡単に装置同士の素
子分離ができ、 さらに前記面発光型半導体レーザ装置の上にカソード
電極を、下にアノード電極をマトリクス状に形成された
配線電極を有するようにしたので任意の装置を単独にて
駆動することが可能になった。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the surface-emitting type semiconductor laser device of the present invention embeds a current blocking layer of a semi-insulating film in an element formation region and a substrate in a desired portion on the substrate side. Since the anti-conductivity type impurity is added, the devices can be easily separated from each other. Further, the surface-emitting type semiconductor laser device has a cathode electrode above the surface-emitting type semiconductor laser device and a wiring electrode formed below the anode electrode in a matrix. Therefore, any device can be driven independently.
従ってマトリクス構造にした場合、各装置ごとに配線
を行う必要がなくなり、小型のうえ高集積化をするのが
非常に容易なモノリシックマトリクスアレイの面発光型
半導体レーザ装置の実現が可能になる。Therefore, in the case of a matrix structure, it is not necessary to perform wiring for each device, and it is possible to realize a surface-emitting type semiconductor laser device of a monolithic matrix array which is small and very easy to achieve high integration.
第１図は、この発明の実施例を説明するためのマトリク
ス構造の面発光型半導体レーザ装置の断面構造図であ
る。 第２図（ａ）〜（ｍ）は、この発明のマトリクス構造の
面発光型半導体レーザ装置の製造工程図である。 第３図は、従来技術を説明するための説明図である。 21……ｎ−InP基板、22……ｎ−InGaAsPエッチングスト
ップ層、23……ｎ−InPクラッド層、24……アンドープI
nGaAsP活性層、25……ｐ−InPクラッド層、27……電流
ブロック層、28……ｐ−InGaAsPコンタクト層、29……
レーザ共振器、30……SiO2層、32……素子分離領域、33
……光り取り出し窓、34……誘電体多層膜、35……Au−
Zn電極、36……アノード電極、37……カソード電極。FIG. 1 is a sectional structural view of a surface-emitting type semiconductor laser device having a matrix structure for explaining an embodiment of the present invention. 2 (a) to 2 (m) are process diagrams for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser device having a matrix structure according to the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a conventional technique. 21: n-InP substrate, 22: n-InGaAsP etching stop layer, 23: n-InP cladding layer, 24: undoped I
nGaAsP active layer, 25 ... p-InP cladding layer, 27 ... current blocking layer, 28 ... p-InGaAsP contact layer, 29 ...
Laser resonator, 30 ... SiO 2 layer, 32 ... Element isolation region, 33
...... Light extraction window, 34 ... Dielectric multilayer film, 35 ... Au-
Zn electrode, 36 ... Anode electrode, 37 ... Cathode electrode.
Claims (2)
ブロック層と、 基板側の所望部に基板とは反導電型の不純物を添加して
形成された素子分離領域とを有することを特徴とする面
発光型半導体レーザ装置。1. A semiconductor device comprising: a current blocking layer of a semi-insulating film formed in a device forming region; and a device isolation region formed by adding an anti-conductive impurity to a desired portion on the substrate side. Characteristic surface emitting semiconductor laser device.
の上にカソード電極を、下にアノード電極をマトリクス
状に形成することを特徴とする面発光型半導体レーザ装
置。2. A surface emitting semiconductor laser device according to claim 1, wherein a cathode electrode is formed on the surface emitting semiconductor laser device according to claim 1, and an anode electrode is formed below the surface in a matrix.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016302A JP2716774B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Surface-emitting type semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016302A JP2716774B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Surface-emitting type semiconductor laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198184A JPH02198184A (en) | 1990-08-06 |
| JP2716774B2 true JP2716774B2 (en) | 1998-02-18 |
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Family Applications (1)
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| JP1016302A Expired - Fee Related JP2716774B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Surface-emitting type semiconductor laser device |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0740619B2 (en) * | 1985-10-14 | 1995-05-01 | 松下電器産業株式会社 | Semiconductor laser device |
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1989
- 1989-01-27 JP JP1016302A patent/JP2716774B2/en not_active Expired - Fee Related
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