JP3164203B2 - 面発光レーザおよびその製造方法 - Google Patents
面発光レーザおよびその製造方法Info
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- JP3164203B2 JP3164203B2 JP02915596A JP2915596A JP3164203B2 JP 3164203 B2 JP3164203 B2 JP 3164203B2 JP 02915596 A JP02915596 A JP 02915596A JP 2915596 A JP2915596 A JP 2915596A JP 3164203 B2 JP3164203 B2 JP 3164203B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電流狭窄層および
電極引き出し構造とを有する面発光レーザおよびその製
造方法に関するものである。
電極引き出し構造とを有する面発光レーザおよびその製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】面発光レーザは、低しきい値電流動作、
高密度2次元集積化光源が可能なデバイスであり、例え
ば光情報処理用、光通信用、光インターコネクション用
光源として期待されている。この面発光レーザにおいて
は、電流を効率よく活性層に閉じこめる電流狭窄構造が
必要である。
高密度2次元集積化光源が可能なデバイスであり、例え
ば光情報処理用、光通信用、光インターコネクション用
光源として期待されている。この面発光レーザにおいて
は、電流を効率よく活性層に閉じこめる電流狭窄構造が
必要である。
【0003】近年、電流の狭窄化の方法として,アルミ
ニウム(Al)を含む半導体層を選択的に酸化させる方
法が用いられ、その可能性が期待されている。
ニウム(Al)を含む半導体層を選択的に酸化させる方
法が用いられ、その可能性が期待されている。
【0004】しかしながら、特に面発光レーザをアレイ
化させる場合、選択酸化を用いて電流狭窄構造を形成し
た面発光レーザでは、Alを含む半導体の酸化速度によ
って、その素子の大きさが制限されるため、電極引き出
し構造を形成させない場合、上面側の電極用の十分な領
域が確保できず、電極を作成することは非常に困難であ
った。
化させる場合、選択酸化を用いて電流狭窄構造を形成し
た面発光レーザでは、Alを含む半導体の酸化速度によ
って、その素子の大きさが制限されるため、電極引き出
し構造を形成させない場合、上面側の電極用の十分な領
域が確保できず、電極を作成することは非常に困難であ
った。
【0005】一方、面発光レーザアレイにおいて電極引
き出し構造を形成する方法として、エッチングした溝を
ポリイミドなどで埋め込んだ後、電極の配線引き出しの
部分およびパッド部分において半導体層と電極との間に
SiO2 などの絶縁体層などを挟むことによって実現さ
れてきた。
き出し構造を形成する方法として、エッチングした溝を
ポリイミドなどで埋め込んだ後、電極の配線引き出しの
部分およびパッド部分において半導体層と電極との間に
SiO2 などの絶縁体層などを挟むことによって実現さ
れてきた。
【0006】図3に従来の面発光レーザアレイの一部の
断面図を示す。図3において、符号3−1はp電極、3
−2はp電極電極引き出し部、3−3はp電極パッド
部、3−4はSiO2 、3−5はp−AlAs/GaA
s DBR、3−6はp−AlGaAsクラッド層、3
−7はAlGaAs活性層、3−8はn−AlGaAs
クラッド層、3−9はn−AlAs/GaAs DB
R、3−10はn−GaAs基板、3−11はAlAs
酸化物電流狭窄および光導波路層、3−12はポリイミ
ド埋め込み部、3−13はn電極を図示する。
断面図を示す。図3において、符号3−1はp電極、3
−2はp電極電極引き出し部、3−3はp電極パッド
部、3−4はSiO2 、3−5はp−AlAs/GaA
s DBR、3−6はp−AlGaAsクラッド層、3
−7はAlGaAs活性層、3−8はn−AlGaAs
クラッド層、3−9はn−AlAs/GaAs DB
R、3−10はn−GaAs基板、3−11はAlAs
酸化物電流狭窄および光導波路層、3−12はポリイミ
ド埋め込み部、3−13はn電極を図示する。
【0007】ところで、上記電極引き出しの部3−2に
絶縁膜をパターニングする方法において、半導体層をエ
ッチングした後にSiO2 をパターニングする方法と、
SiO2 を全面に形成した後、SiO2 層と半導体層と
を同時にエッチングする方法とがある。
絶縁膜をパターニングする方法において、半導体層をエ
ッチングした後にSiO2 をパターニングする方法と、
SiO2 を全面に形成した後、SiO2 層と半導体層と
を同時にエッチングする方法とがある。
【0008】しかしながら、前者の方法は、アレイの数
が増えるにしたがって配線が複雑になりそのパターニン
グの位置精度などの原因から、歩留まりを一定以上に上
げることが困難である、という問題がある。
が増えるにしたがって配線が複雑になりそのパターニン
グの位置精度などの原因から、歩留まりを一定以上に上
げることが困難である、という問題がある。
【0009】また、後者の方法では、完全に絶縁物を除
去できない影響が電極抵抗の高さに現れ、均一な動作特
性を持ったレーザアレイを作成することが困難になると
いう欠点を持っている。
去できない影響が電極抵抗の高さに現れ、均一な動作特
性を持ったレーザアレイを作成することが困難になると
いう欠点を持っている。
【0010】本発明は、上記従来技術に鑑み、選択酸化
を行うためのAlを含む半導体層を完全に酸化して形成
する電極引き出し構造を導入することでキャリアを効果
的に活性層に注入させながら簡便かつ高い歩留まりで電
極引き出し構造を形成させることが可能な面発光レーザ
を提供することを課題とする。
を行うためのAlを含む半導体層を完全に酸化して形成
する電極引き出し構造を導入することでキャリアを効果
的に活性層に注入させながら簡便かつ高い歩留まりで電
極引き出し構造を形成させることが可能な面発光レーザ
を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の面発光レーザは、半導体上のAlを含む半導体層を
途中まで選択酸化することによって電流狭窄構造を導入
した面発光レーザにおいて、上記Alを含む半導体層を
選択酸化によって完全に酸化して形成した電極引き出し
構造を有することを特徴とする。
明の面発光レーザは、半導体上のAlを含む半導体層を
途中まで選択酸化することによって電流狭窄構造を導入
した面発光レーザにおいて、上記Alを含む半導体層を
選択酸化によって完全に酸化して形成した電極引き出し
構造を有することを特徴とする。
【0012】また、本発明の面発光レーザの製造方法
は、半導体上のアルミニウム(Al)を含む半導体層を
途中まで選択酸化することによって電流狭窄構造を導入
した面発光レーザの製造方法において、GaAs基板上
に上記アルミニウム(Al)を含む半導体層をエピタキ
シャル成長層を形成し、次いで、上記アルミニウム(A
l)を含む半導体層にパターンニングして電極部及び電
極引出し部を、選択酸化によってGaAs基板まで所定
形状に完全にエッチングし、次いでエッチング面の側面
の横方向から上記電極部の中心を除き、該電極部及び上
記電極引出し部を完全に酸化し、絶縁層を形成すると共
に、部分酸化による電流狭窄層を形成することを特徴と
する。
は、半導体上のアルミニウム(Al)を含む半導体層を
途中まで選択酸化することによって電流狭窄構造を導入
した面発光レーザの製造方法において、GaAs基板上
に上記アルミニウム(Al)を含む半導体層をエピタキ
シャル成長層を形成し、次いで、上記アルミニウム(A
l)を含む半導体層にパターンニングして電極部及び電
極引出し部を、選択酸化によってGaAs基板まで所定
形状に完全にエッチングし、次いでエッチング面の側面
の横方向から上記電極部の中心を除き、該電極部及び上
記電極引出し部を完全に酸化し、絶縁層を形成すると共
に、部分酸化による電流狭窄層を形成することを特徴と
する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【0014】本発明の面発光レーザは、半導体上のAl
を含む半導体層を途中まで選択酸化することによって電
流狭窄構造を導入した面発光レーザにおいて、上記Al
を含む半導体層を選択酸化によって完全に酸化して形成
した電極引き出し構造を有するものである。
を含む半導体層を途中まで選択酸化することによって電
流狭窄構造を導入した面発光レーザにおいて、上記Al
を含む半導体層を選択酸化によって完全に酸化して形成
した電極引き出し構造を有するものである。
【0015】Alを含む半導体はその酸化時間によって
一定量の深さだけ酸化されるため、酸化させるメサの形
状によって途中まで酸化させたり、完全に酸化させたり
することが可能である。
一定量の深さだけ酸化されるため、酸化させるメサの形
状によって途中まで酸化させたり、完全に酸化させたり
することが可能である。
【0016】本発明の面発光レーザは、先ずGaAs基
板上に上記アルミニウム(Al)を含む半導体層をエピ
タキシャル成長層を形成する。、次いで、上記アルミニ
ウム(Al)を含む半導体層にパターンニングして電極
部,電極引出し部及びパッド部を、選択酸化によって所
定形状完全にエッチングする。次いでエッチング面の側
面の横方向から上記電極部の中心を除いて上記電極引出
し部を完全に酸化し、絶縁層を形成すると共に、部分酸
化による電流狭窄層を形成する。
板上に上記アルミニウム(Al)を含む半導体層をエピ
タキシャル成長層を形成する。、次いで、上記アルミニ
ウム(Al)を含む半導体層にパターンニングして電極
部,電極引出し部及びパッド部を、選択酸化によって所
定形状完全にエッチングする。次いでエッチング面の側
面の横方向から上記電極部の中心を除いて上記電極引出
し部を完全に酸化し、絶縁層を形成すると共に、部分酸
化による電流狭窄層を形成する。
【0017】したがって、本発明によれば、電流狭窄を
行うレーザ部分は完全に酸化させず、電極引き出し構造
部分のみを完全に酸化させることで、面発光レーザにお
いて効率的な電極狭窄構造と電極引き出し構造を同時に
かつ簡便に作製することができるようになり、レーザの
アレイ化が容易になる。
行うレーザ部分は完全に酸化させず、電極引き出し構造
部分のみを完全に酸化させることで、面発光レーザにお
いて効率的な電極狭窄構造と電極引き出し構造を同時に
かつ簡便に作製することができるようになり、レーザの
アレイ化が容易になる。
【0018】すなわち、本発明によれば、電流狭窄構造
と電極引き出し構造とを選択酸化を用いて同時に簡便に
導入することが可能になり、その結果、面発光レーザア
レイなどの作成が容易になる。よって、光情報処理用、
光通信用、光インターコネクション用の光源として利用
できる。
と電極引き出し構造とを選択酸化を用いて同時に簡便に
導入することが可能になり、その結果、面発光レーザア
レイなどの作成が容易になる。よって、光情報処理用、
光通信用、光インターコネクション用の光源として利用
できる。
【0019】
【実施例】以下本発明の好適な一実施例を図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0020】図1は本発明により作成された0.85μ
m帯面発光レーザ構造の断面図である。
m帯面発光レーザ構造の断面図である。
【0021】図1において、符号1−1はp電極、1−
2はp電極電極引き出し部、1−3はp電極パッド部、
1−4はSiO2 、1−5はp−AlAs/GaAs
DBR、1−6はp−AlGaAsクラッド層、1−7
はAlGaAs活性層、1−8はn−AlGaAsクラ
ッド層、1−9はn−AlAs/GaAs DBR、1
−10はn−GaAs基板、1−11はAlAs酸化物
電流狭窄および光導波路層、1−12はn電極である。
2はp電極電極引き出し部、1−3はp電極パッド部、
1−4はSiO2 、1−5はp−AlAs/GaAs
DBR、1−6はp−AlGaAsクラッド層、1−7
はAlGaAs活性層、1−8はn−AlGaAsクラ
ッド層、1−9はn−AlAs/GaAs DBR、1
−10はn−GaAs基板、1−11はAlAs酸化物
電流狭窄および光導波路層、1−12はn電極である。
【0022】本実施例の面発発光半導体レーザは次のよ
うにして製造する。
うにして製造する。
【0023】先ず、n−GaAs基板1−10上にn−
AlAsとn−AlGaAsとをそぞれの光学波長の1
/4の膜厚で交互に25対エピタキシャル成長させ、n
側反射鏡1−9を形成する。
AlAsとn−AlGaAsとをそぞれの光学波長の1
/4の膜厚で交互に25対エピタキシャル成長させ、n
側反射鏡1−9を形成する。
【0024】続いてn−AlGaAsクラッド層1−
8、AlGaAs活性層1−7、p−AlGaAsクラ
ッド層1−6をエピタキシャル成長し、引き続きpAl
Asとp−AlGaAsとそれぞれその光学波長の1/
4の膜厚で交互に20対エピタキシャル成長させてp側
反射鏡1−5を形成する。
8、AlGaAs活性層1−7、p−AlGaAsクラ
ッド層1−6をエピタキシャル成長し、引き続きpAl
Asとp−AlGaAsとそれぞれその光学波長の1/
4の膜厚で交互に20対エピタキシャル成長させてp側
反射鏡1−5を形成する。
【0025】前述の工程を施した後、p電極1−1を形
成する素子の断面の大きさを30μm×30μm、引き
出し電極部1−2の幅を20μmにするために所定形状
のマスクパターンを用いて、電極部、電極引き出し部及
びパッド部をパターニングをし、前述のエピタキシャル
成長層をn−GaAs基板1−10までエッチングを行
う。
成する素子の断面の大きさを30μm×30μm、引き
出し電極部1−2の幅を20μmにするために所定形状
のマスクパターンを用いて、電極部、電極引き出し部及
びパッド部をパターニングをし、前述のエピタキシャル
成長層をn−GaAs基板1−10までエッチングを行
う。
【0026】その後、高温下水蒸気雰囲気中DBR層を
構成するAlAsをエッチング面から横方向の12μm
程度酸化させることにより面発光レーザ部分に部分酸化
による電流狭窄層1−11を導入し、かつ電極引き出し
部分に完全酸化による絶縁層を導入する。すなわち、引
き出し電極部1−2の幅が20μmであるので、エッチ
ングした両面の横方向からの12μm程度酸化により完
全に酸化して絶縁層が形成さる。なお、p電極1−1を
形成する素子は30μm×30μmの大きさであるの
で、エッチングした両面の横方向からの12μm程度酸
化では完全に酸化されず、中心約6μm×6μm程度の
酸化されない中央の光出射孔部分が残る。引き続き、パ
ッド部1−3を形成する面の部分にスパッタリングによ
りSiO 2 1−4を形成する。
構成するAlAsをエッチング面から横方向の12μm
程度酸化させることにより面発光レーザ部分に部分酸化
による電流狭窄層1−11を導入し、かつ電極引き出し
部分に完全酸化による絶縁層を導入する。すなわち、引
き出し電極部1−2の幅が20μmであるので、エッチ
ングした両面の横方向からの12μm程度酸化により完
全に酸化して絶縁層が形成さる。なお、p電極1−1を
形成する素子は30μm×30μmの大きさであるの
で、エッチングした両面の横方向からの12μm程度酸
化では完全に酸化されず、中心約6μm×6μm程度の
酸化されない中央の光出射孔部分が残る。引き続き、パ
ッド部1−3を形成する面の部分にスパッタリングによ
りSiO 2 1−4を形成する。
【0027】最後に下面側全面にAuGeNi/Auを
蒸着してn電極1−12を形成し、上面側にレジストに
より素子の中央に光出射孔をあけてパターニングしたA
uZnNi/Auを蒸着してレジストパターンを除去す
る。最後に425℃水素雰囲気中で合金化を行い、p電
極1−1を形成する。
蒸着してn電極1−12を形成し、上面側にレジストに
より素子の中央に光出射孔をあけてパターニングしたA
uZnNi/Auを蒸着してレジストパターンを除去す
る。最後に425℃水素雰囲気中で合金化を行い、p電
極1−1を形成する。
【0028】上記のようにして構成した4×4面発光レ
ーザアレイを試作して特性を測定し、図3に示した従来
の電極引き出し構造と比較したところ、歩留りが5割程
度上昇した。
ーザアレイを試作して特性を測定し、図3に示した従来
の電極引き出し構造と比較したところ、歩留りが5割程
度上昇した。
【0029】図1に示したような0.85μm帯面発光
レーザ構造p電極の配線図の一例を図2に示す。図2
中、符号2−1は電極引き出し部(幅20μm)、2−
2は電極部(30μm×30μm)、2−3はパッド部
を各々図示する。
レーザ構造p電極の配線図の一例を図2に示す。図2
中、符号2−1は電極引き出し部(幅20μm)、2−
2は電極部(30μm×30μm)、2−3はパッド部
を各々図示する。
【0030】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明における面発光レーザによれば、電流
狭窄構造と電極引き出し構造とを選択酸化を用いて同時
に簡便に導入することが可能になり、従来のように、
電極部分のみをパターンニングする方法のような、アレ
イの数が増えるにしたがって配線が複雑になりそのパタ
ーニングの位置精度などの原因から、歩留まりが一定以
上に上げることが困難であるという不具合、及びSi
O2 を全面に形成した後、SiO2 層と半導体層とを同
時にエッチングする方法のような、均一な動作特性を持
ったレーザアレイを作成することが困難になるという不
具合が解消され、その結果、面発光レーザアレイなどの
作成が簡便になると共に、歩留りが高いものとなる。こ
のことにより、光情報処理用、光通信用、光インターコ
ネクション用の光源として低コスト化が図れ、更に利用
が高まる。
たように、本発明における面発光レーザによれば、電流
狭窄構造と電極引き出し構造とを選択酸化を用いて同時
に簡便に導入することが可能になり、従来のように、
電極部分のみをパターンニングする方法のような、アレ
イの数が増えるにしたがって配線が複雑になりそのパタ
ーニングの位置精度などの原因から、歩留まりが一定以
上に上げることが困難であるという不具合、及びSi
O2 を全面に形成した後、SiO2 層と半導体層とを同
時にエッチングする方法のような、均一な動作特性を持
ったレーザアレイを作成することが困難になるという不
具合が解消され、その結果、面発光レーザアレイなどの
作成が簡便になると共に、歩留りが高いものとなる。こ
のことにより、光情報処理用、光通信用、光インターコ
ネクション用の光源として低コスト化が図れ、更に利用
が高まる。
【図1】本発明の実施例の断面図である。
【図2】本発明の実施例の電極配線図である。
【図3】従来の電極引き出し構造を有する面発光レーザ
アレイの断面図である。
アレイの断面図である。
1−1 p電極 1−2 p−AlAs/GaAs DBR 1−3 p−AlGaAsクラッド層 1−4 AlGaAs活性層 1−6 n−AlAs/GaAs DBR 1−7 GaAs基板 1−8 n電極 2−1 電極引き出し部 2−2 電極部 2−3 パッド部 3−1 p電極 3−2 p電極電極引き出し部 3−3 p電極パッド部 3−4 SiO2 3−5 p−AlAs/GaAs DBR 3−6 AlGaAsクラッド層 3−7 AlGaAs活性層 3−8 n−AlGaAsクラッド層 3−9 n−AlAs/GaAs DBR 3−10 GaAs基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 Electron.Lett.Vo l.31 No.7(1995)p.560−562 IEEE Photonics Te chnology Letters V ol.7 No.11(1995)p.1237− 1239 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体上のアルミニウム(Al)を含む
半導体層を途中まで選択酸化することによって電流狭窄
構造を導入した面発光レーザにおいて、 上記アルミニウム(Al)を含む半導体層を選択酸化に
よって完全に酸化して形成した電極引き出し構造を有す
ることを特徴とする面発光レーザ。 - 【請求項2】 半導体上のアルミニウム(Al)を含む
半導体層を途中まで選択酸化することによって電流狭窄
構造を導入した面発光レーザの製造方法において、 GaAs基板上に上記アルミニウム(Al)を含む半導
体層をエピタキシャル成長層を形成し、次いで、上記ア
ルミニウム(Al)を含む半導体層にパターンニングし
て電極部及び電極引出し部を、選択酸化によってGaA
s基板まで所定形状に完全にエッチングし、次いで該エ
ッチング面の側面の横方向から上記電極部の中心部を除
き該電極部及び上記電極引出し部を完全に酸化し、絶縁
層を形成すると共に部分酸化による電流狭窄層を形成す
ることを特徴とする面発光レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02915596A JP3164203B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 面発光レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02915596A JP3164203B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 面発光レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09223841A JPH09223841A (ja) | 1997-08-26 |
JP3164203B2 true JP3164203B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=12268384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02915596A Expired - Fee Related JP3164203B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 面発光レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3164203B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6304588B1 (en) | 1997-02-07 | 2001-10-16 | Xerox Corporation | Method and structure for eliminating polarization instability in laterally-oxidized VCSELs |
US5978408A (en) | 1997-02-07 | 1999-11-02 | Xerox Corporation | Highly compact vertical cavity surface emitting lasers |
JP3387102B2 (ja) | 1997-08-11 | 2003-03-17 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザ及びその製造方法 |
WO2001037386A1 (fr) * | 1999-11-16 | 2001-05-25 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif laser a semi-conducteur a emission par la surface |
US6658040B1 (en) * | 2000-07-28 | 2003-12-02 | Agilent Technologies, Inc. | High speed VCSEL |
JP3966067B2 (ja) | 2002-04-26 | 2007-08-29 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザ素子およびその製造方法 |
CN100341213C (zh) * | 2005-01-05 | 2007-10-03 | 长春理工大学 | 在焊盘台面及连接面上开孔的半导体芯片上电极制作方法 |
JP4969066B2 (ja) * | 2005-07-15 | 2012-07-04 | 株式会社リコー | 面発光型半導体レーザアレイ |
JP4836258B2 (ja) * | 2006-11-20 | 2011-12-14 | 株式会社リコー | 半導体レーザアレイ製造方法、面発光型半導体レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システム |
JP5228363B2 (ja) * | 2007-04-18 | 2013-07-03 | ソニー株式会社 | 発光素子 |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP02915596A patent/JP3164203B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Electron.Lett.Vol.31 No.7(1995)p.560−562 |
IEEE Photonics Technology Letters Vol.7 No.11(1995)p.1237−1239 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09223841A (ja) | 1997-08-26 |
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