JP3306161B2 - 注入物をもつ頂部放出型ｖｃｓｅｌ - Google Patents
注入物をもつ頂部放出型ｖｃｓｅｌInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、縦型空洞表面放出レー
ザ（ＶＣＳＥＬ）に関する。さらに詳しくは、より高い
電力とより大きな効率とを有する頂部放出型（top emit
ting）ＶＣＳＥＬに関する。
ザ（ＶＣＳＥＬ）に関する。さらに詳しくは、より高い
電力とより大きな効率とを有する頂部放出型（top emit
ting）ＶＣＳＥＬに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】最近
では、縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）と呼ばれ
る新型のレーザ装置に対する関心が大きくなって来てい
る。ＶＣＳＥＬ装置の利点は、装置がより小型であるこ
と、より高い性能を有する可能性を持つこと、およびよ
り生産性が高い可能性があることである。これらの利点
は、一部は、金属有機気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）お
よび分子線エピタキシ（ＭＢＥ）などのエピタキシャル
付着技術の発展によるものである。
では、縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）と呼ばれ
る新型のレーザ装置に対する関心が大きくなって来てい
る。ＶＣＳＥＬ装置の利点は、装置がより小型であるこ
と、より高い性能を有する可能性を持つこと、およびよ
り生産性が高い可能性があることである。これらの利点
は、一部は、金属有機気相エピタキシ（ＭＯＶＰＥ）お
よび分子線エピタキシ（ＭＢＥ）などのエピタキシャル
付着技術の発展によるものである。
【０００３】しかし、付着技術のこのような発展があっ
ても、製造中にレーザの動作のモードを制御することお
よびレーザ内の電流の分布を制御することは難しい。一
般にＶＣＳＥＬは、基板上に複数の層を付着させ、その
後ＶＣＳＥＬを形成する深さの基板までその層をエッチ
ングすることによりＶＣＳＥＬが作成される。たとえ
ば、１９９１年７月２３日発行の本件と同一の譲受人に
譲渡され、本出願書にも参考として含まれている米国特
許第５，０３４，０９２号「Plasma Etching ofSemicon
ductor Substrates」を参照されたい。
ても、製造中にレーザの動作のモードを制御することお
よびレーザ内の電流の分布を制御することは難しい。一
般にＶＣＳＥＬは、基板上に複数の層を付着させ、その
後ＶＣＳＥＬを形成する深さの基板までその層をエッチ
ングすることによりＶＣＳＥＬが作成される。たとえ
ば、１９９１年７月２３日発行の本件と同一の譲受人に
譲渡され、本出願書にも参考として含まれている米国特
許第５，０３４，０９２号「Plasma Etching ofSemicon
ductor Substrates」を参照されたい。
【０００４】メサをエッチングしてＶＣＳＥＬを作成す
ることは２つの欠点をもつ。エッチングの過程が、表面
の結晶に損傷を与えて、そのために閾値電流が上がり、
信頼性が低くなることである。メサは屈折率に大きな不
連続性をもつ導波管を形成して、それによりきわめて寸
法の小さい装置を作らずに光学的モードを制御すること
が難しくなり、それが直列抵抗を増大させ、最大出力電
力を減少させる。一般的に、このために、より効率が低
く安定性の小さい装置になる。
ることは２つの欠点をもつ。エッチングの過程が、表面
の結晶に損傷を与えて、そのために閾値電流が上がり、
信頼性が低くなることである。メサは屈折率に大きな不
連続性をもつ導波管を形成して、それによりきわめて寸
法の小さい装置を作らずに光学的モードを制御すること
が難しくなり、それが直列抵抗を増大させ、最大出力電
力を減少させる。一般的に、このために、より効率が低
く安定性の小さい装置になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、製造が
より簡単な新規の改善された頂部放出型ＶＣＳＥＬを提
供することである。
より簡単な新規の改善された頂部放出型ＶＣＳＥＬを提
供することである。
【０００６】本発明の別の目的は、より高い出力電力を
生み出し、より高い効率性を有する新規の改善された頂
部放出型ＶＣＳＥＬを提供することである。
生み出し、より高い効率性を有する新規の改善された頂
部放出型ＶＣＳＥＬを提供することである。
【０００７】能動層の両面に付着された第１および第２
のミラー積層部を含む頂部放出型ＶＣＳＥＬを作成する
方法により、上記およびその他の問題は解決され、目的
が実現される。この方法は、第２ミラー積層部に放出領
域を規定する段階と、第２ミラー積層部をエッチングし
て、放出領域を囲むトレンチを形成する段階と、そのト
レンチの深さを充分に延長して、トレンチと能動層との
間のレーザの非レーザ照射体積におけるレーザ照射に対
応するために必要な量よりも反射率を小さくする段階
と、第１および第２ミラー積層部のうちのいずれか１つ
の非レーザ照射体積内に不純物を注入して、注入物が形
成された第１および第２積層部のうちの１つとは異なる
導電型を有する注入物体積を形成する段階と、放出領域
と全体的に軸方向に整合されるレーザ照射体積を規定す
るようにその注入物体積を形成する段階とによって構成
される。
のミラー積層部を含む頂部放出型ＶＣＳＥＬを作成する
方法により、上記およびその他の問題は解決され、目的
が実現される。この方法は、第２ミラー積層部に放出領
域を規定する段階と、第２ミラー積層部をエッチングし
て、放出領域を囲むトレンチを形成する段階と、そのト
レンチの深さを充分に延長して、トレンチと能動層との
間のレーザの非レーザ照射体積におけるレーザ照射に対
応するために必要な量よりも反射率を小さくする段階
と、第１および第２ミラー積層部のうちのいずれか１つ
の非レーザ照射体積内に不純物を注入して、注入物が形
成された第１および第２積層部のうちの１つとは異なる
導電型を有する注入物体積を形成する段階と、放出領域
と全体的に軸方向に整合されるレーザ照射体積を規定す
るようにその注入物体積を形成する段階とによって構成
される。
【０００８】さらに、頂部放出型ＶＣＳＥＬにより上記
およびその他の問題が解決され、目的が実現される。こ
のＶＣＳＥＬは、対向する主表面をもつ能動領域と、１
つの主表面上の第１ミラー積層部と、もう一方の主表面
上の第２ミラー積層部とを含み、第２ミラー積層部の少
なくとも一部には全体として円形の断面を有するメサ
と、第１および第２ミラー積層部に対して実質的に垂直
の軸とが形成され、このメサはそれと全体的に軸方向に
整合するレーザ照射体積を規定し、さらに第１および第
２ミラー積層部のうちの１つの不純物注入物が注入物が
形成された第１および第２積層部のうちの１つとは異な
る導電型を有する注入物体積を形成して、その注入物体
積は、レーザ照射体積と全体的に軸方向に整合されレー
ザ照射体積と実質的に同延する（coextensive ）電流経
路を規定するように形成される。
およびその他の問題が解決され、目的が実現される。こ
のＶＣＳＥＬは、対向する主表面をもつ能動領域と、１
つの主表面上の第１ミラー積層部と、もう一方の主表面
上の第２ミラー積層部とを含み、第２ミラー積層部の少
なくとも一部には全体として円形の断面を有するメサ
と、第１および第２ミラー積層部に対して実質的に垂直
の軸とが形成され、このメサはそれと全体的に軸方向に
整合するレーザ照射体積を規定し、さらに第１および第
２ミラー積層部のうちの１つの不純物注入物が注入物が
形成された第１および第２積層部のうちの１つとは異な
る導電型を有する注入物体積を形成して、その注入物体
積は、レーザ照射体積と全体的に軸方向に整合されレー
ザ照射体積と実質的に同延する（coextensive ）電流経
路を規定するように形成される。
【０００９】
【実施例】特に図１には、頂部放出型縦型空洞表面放出
レーザ（ＶＣＳＥＬ）１０の製造の中間構造が断面図で
示されている。レーザ１０は、基板１２上に形成され、
この基板はこの例ではｐ型にドーピングされたヒ化ガリ
ウムで作られている。ｐ型にドーピングされたヒ化アル
ミニウム・ガリウム（または異なるアルミニウム・モル
分率をもつヒ化アルミニウム・ガリウム）とヒ化アルミ
ニウムの交互層を付着することにより、レーザ１０のた
めの反射装置すなわちミラーの第１積層部１４が形成さ
れる。能動層１６上に反射装置すなわちミラーの第２積
層部（１８）が付着される。第１ミラー積層部１４，能
動領域１６および第２ミラー積層部１８の詳細な構造
は、１９９１年７月２３日に発行され、本件と同一の譲
受人に譲渡され、本出願書にも参考として含まれる米国
特許第５，０３２，０９２号「Plasma Etching of Semi
conductor Substrates」に示されている。
レーザ（ＶＣＳＥＬ）１０の製造の中間構造が断面図で
示されている。レーザ１０は、基板１２上に形成され、
この基板はこの例ではｐ型にドーピングされたヒ化ガリ
ウムで作られている。ｐ型にドーピングされたヒ化アル
ミニウム・ガリウム（または異なるアルミニウム・モル
分率をもつヒ化アルミニウム・ガリウム）とヒ化アルミ
ニウムの交互層を付着することにより、レーザ１０のた
めの反射装置すなわちミラーの第１積層部１４が形成さ
れる。能動層１６上に反射装置すなわちミラーの第２積
層部（１８）が付着される。第１ミラー積層部１４，能
動領域１６および第２ミラー積層部１８の詳細な構造
は、１９９１年７月２３日に発行され、本件と同一の譲
受人に譲渡され、本出願書にも参考として含まれる米国
特許第５，０３２，０９２号「Plasma Etching of Semi
conductor Substrates」に示されている。
【００１０】第１ミラー積層部１４，能動層１６および
第２ミラー積層部１８が完成したら、この構造をパター
ン化して、１個以上の個々のＶＣＳＥＬを形成しなけれ
ばならない。この特定の実施例においては、パターニン
グは、以下のように実行される。第２ミラー積層部１８
の上面には、任意の既知の方法でフォトレジスト材料の
層が単独であるいは酸窒化物（oxynitride）材料と組み
合わせて設けられる。フォトレジスト層が露出され、材
料が除去されて、トレンチ２０の位置と寸法とが規定さ
れる。次に、イオン・ミリングまたは上記に示された特
許’０９２に開示されるエッチング過程によりミラー積
層部１８をエッチングすることにより、トレンチ２０が
形成される。一般に、トレンチ２０は動作領域すなわち
メサ２５の周囲を完全に囲み、それを規定する。メサ２
５はこの特定の実施例においては、全体に円形の断面を
有する。
第２ミラー積層部１８が完成したら、この構造をパター
ン化して、１個以上の個々のＶＣＳＥＬを形成しなけれ
ばならない。この特定の実施例においては、パターニン
グは、以下のように実行される。第２ミラー積層部１８
の上面には、任意の既知の方法でフォトレジスト材料の
層が単独であるいは酸窒化物（oxynitride）材料と組み
合わせて設けられる。フォトレジスト層が露出され、材
料が除去されて、トレンチ２０の位置と寸法とが規定さ
れる。次に、イオン・ミリングまたは上記に示された特
許’０９２に開示されるエッチング過程によりミラー積
層部１８をエッチングすることにより、トレンチ２０が
形成される。一般に、トレンチ２０は動作領域すなわち
メサ２５の周囲を完全に囲み、それを規定する。メサ２
５はこの特定の実施例においては、全体に円形の断面を
有する。
【００１１】この特定の実施例においては、トレンチ２
０はミラー積層部１８の上面からその内部に、第１ミラ
ー積層部１４全体の寸法の約１／２の深さまで延在す
る。この深さは、以下に明らかにされる理由により便宜
なものであるが、トレンチ２０は、トレンチ２０の底部
と能動層１６との間の体積内のミラー積層部１８の反射
率を減ずるために充分に深くして、トレンチ２０下方に
非レーザ照射体積が発生されるようにしさえすればよ
い。非レーザ照射体積は、メサ２５下のレーザ照射体積
を囲み、このレーザ照射体積は実質的にメサ２５と同軸
である。少なくともいくつかの用途においては、反射率
が約９８％未満まで下がると、レーザ照射は行われな
い。メサ２５を持つレーザ１０の構造の完全な開示は、
本件と同日に出願され同一の譲受人に譲渡された同時出
願「Patterned Mirror Vertical CavitySurface Emitti
ng Laser （パターン化されたミラー縦型空洞表面放出
レーザ）」になされる。
０はミラー積層部１８の上面からその内部に、第１ミラ
ー積層部１４全体の寸法の約１／２の深さまで延在す
る。この深さは、以下に明らかにされる理由により便宜
なものであるが、トレンチ２０は、トレンチ２０の底部
と能動層１６との間の体積内のミラー積層部１８の反射
率を減ずるために充分に深くして、トレンチ２０下方に
非レーザ照射体積が発生されるようにしさえすればよ
い。非レーザ照射体積は、メサ２５下のレーザ照射体積
を囲み、このレーザ照射体積は実質的にメサ２５と同軸
である。少なくともいくつかの用途においては、反射率
が約９８％未満まで下がると、レーザ照射は行われな
い。メサ２５を持つレーザ１０の構造の完全な開示は、
本件と同日に出願され同一の譲受人に譲渡された同時出
願「Patterned Mirror Vertical CavitySurface Emitti
ng Laser （パターン化されたミラー縦型空洞表面放出
レーザ）」になされる。
【００１２】トレンチ２０を所望の深さまで形成し、ベ
リリウムなどの不純物またはドーピング材料を第２ミラ
ー積層部１８内に深く注入し、第２ミラー積層部１８の
非レーザ照射体積内に埋込注入物層２７を形成する。通
常は、厚いフォトレジストまたは酸窒化シリコン層３０
が、トレンチ２０をエッチングするためのマスクと、不
純物を注入するためのマスクの両方として用いられる。
不純物は、第２ミラー積層部１８の導電型とは異なる導
電型を発生するように選択される。図示された特定の実
施例においては、第２ミラー積層部１８はｎ型導電型を
有し、注入層２７はｐ型導電型を有する。さらにこの特
定の実施例においては、ベリリウムが不純物として用い
られ、最も深い埋込注入物を実現している。ベリリウム
は最も軽い広く用いられる不純物でためである。しか
し、半導体産業でよく利用される任意の既知の注入材料
を注入物２７として用いることができる点を理解された
い。また、所望の深さに不純物を注入することが困難で
あるために、トレンチ２０は所望の反射率減少を得るた
めに通常必要とされる深さよりも深く形成してもよい。
このように、第２ミラー積層部１８内の非レーザ照射体
積内に埋込ｐｎｐｎ構造が形成され、これは反転半導体
接合を示して、そこに電流が流れることを阻止する。
リリウムなどの不純物またはドーピング材料を第２ミラ
ー積層部１８内に深く注入し、第２ミラー積層部１８の
非レーザ照射体積内に埋込注入物層２７を形成する。通
常は、厚いフォトレジストまたは酸窒化シリコン層３０
が、トレンチ２０をエッチングするためのマスクと、不
純物を注入するためのマスクの両方として用いられる。
不純物は、第２ミラー積層部１８の導電型とは異なる導
電型を発生するように選択される。図示された特定の実
施例においては、第２ミラー積層部１８はｎ型導電型を
有し、注入層２７はｐ型導電型を有する。さらにこの特
定の実施例においては、ベリリウムが不純物として用い
られ、最も深い埋込注入物を実現している。ベリリウム
は最も軽い広く用いられる不純物でためである。しか
し、半導体産業でよく利用される任意の既知の注入材料
を注入物２７として用いることができる点を理解された
い。また、所望の深さに不純物を注入することが困難で
あるために、トレンチ２０は所望の反射率減少を得るた
めに通常必要とされる深さよりも深く形成してもよい。
このように、第２ミラー積層部１８内の非レーザ照射体
積内に埋込ｐｎｐｎ構造が形成され、これは反転半導体
接合を示して、そこに電流が流れることを阻止する。
【００１３】注入物層２７は、実質的にレーザ１０内の
電流の流れを、メサ２５と全体的に同軸でその下にある
レーザ照射体積に閉じ込める。またメサ２５下の体積は
一般に、トレンチ２０により生み出される反射率の低下
のために、レーザ照射が起こるレーザが１０の体積を規
定する。電流の分布を所望のレーザ照射体積のみに制御
することにより、無駄になる電流が最小限に抑えられ、
レーザ１０の効率が最大になる。さらに、動作領域が大
きいと、閾値電流は増大するが、直列抵抗が小さくなり
出力電力はさらに増加する。トレンチ２０の深さを大き
くして所望の深さの注入物層２７を得ることは有用であ
るが、注入物層２７は、トレンチ２０の深さに関係なく
電流の広がりを制御する。
電流の流れを、メサ２５と全体的に同軸でその下にある
レーザ照射体積に閉じ込める。またメサ２５下の体積は
一般に、トレンチ２０により生み出される反射率の低下
のために、レーザ照射が起こるレーザが１０の体積を規
定する。電流の分布を所望のレーザ照射体積のみに制御
することにより、無駄になる電流が最小限に抑えられ、
レーザ１０の効率が最大になる。さらに、動作領域が大
きいと、閾値電流は増大するが、直列抵抗が小さくなり
出力電力はさらに増加する。トレンチ２０の深さを大き
くして所望の深さの注入物層２７を得ることは有用であ
るが、注入物層２７は、トレンチ２０の深さに関係なく
電流の広がりを制御する。
【００１４】本件の作成方法においては、最低オーダー
のモードのためのモード寸法は、あらかじめ決められて
おり、メサ２５の直径はそれに等しく設定されている。
レーザ照射は、メサ２５下方でそれと軸方向に整合され
ている体積内でしか起こらないので、トレンチ（または
トレンチ群）２０のエッチングのために構造をマスキン
グすることは重要ではない。一般に、トレンチ２０の深
さは、能動層１６と接触しない程度で、それにより信頼
性が向上される。また、トレンチ２０の幅は重要ではな
く、用途と以下の製造段階とに依存して任意の便宜な幅
でよい。
のモードのためのモード寸法は、あらかじめ決められて
おり、メサ２５の直径はそれに等しく設定されている。
レーザ照射は、メサ２５下方でそれと軸方向に整合され
ている体積内でしか起こらないので、トレンチ（または
トレンチ群）２０のエッチングのために構造をマスキン
グすることは重要ではない。一般に、トレンチ２０の深
さは、能動層１６と接触しない程度で、それにより信頼
性が向上される。また、トレンチ２０の幅は重要ではな
く、用途と以下の製造段階とに依存して任意の便宜な幅
でよい。
【００１５】図２では、注入の後でマスク層３０が除去
され、Ｓｉ注入物の任意の層３２がレーザ１０の上面に
形成され表面の変換を阻止している。次にレーザ１０は
アニールされて、注入物を活性化して埋込注入物層２７
を形成する。ｎ型金属層３４がレーザ１０の表面のメサ
２５の外側に付着されて、第１電気接触として動作しそ
こに閾値電流を印加する。ｐ型金属層３６が、基板１２
の裏（下）面に付着されて、第２電気接触として機能
し、閾値電流を印加する。通常、金属層３４，３６はそ
れぞれニッケル，ゲルマニウム，金およびチタン，プラ
チナ，金で作られる。金属層３４，３６は、共通のリフ
トオフ過程を用いることにより幾何学的パターンが形成
されるように作成される。他のマスキング構造および方
法を用いてもフォトレジスト，誘電体などの幾何学的パ
ターンを作成することができることを理解されたい。
され、Ｓｉ注入物の任意の層３２がレーザ１０の上面に
形成され表面の変換を阻止している。次にレーザ１０は
アニールされて、注入物を活性化して埋込注入物層２７
を形成する。ｎ型金属層３４がレーザ１０の表面のメサ
２５の外側に付着されて、第１電気接触として動作しそ
こに閾値電流を印加する。ｐ型金属層３６が、基板１２
の裏（下）面に付着されて、第２電気接触として機能
し、閾値電流を印加する。通常、金属層３４，３６はそ
れぞれニッケル，ゲルマニウム，金およびチタン，プラ
チナ，金で作られる。金属層３４，３６は、共通のリフ
トオフ過程を用いることにより幾何学的パターンが形成
されるように作成される。他のマスキング構造および方
法を用いてもフォトレジスト，誘電体などの幾何学的パ
ターンを作成することができることを理解されたい。
【００１６】図３は、本発明を組み込む頂部放出型ＶＣ
ＳＥＬ５０の別の実施例の断面図である。一般的に、Ｖ
ＣＳＥＬ５０のミラー積層部と能動部分とは図１のＶＣ
ＳＥＬ１０と同じに構築されるが、異なるのはこれらが
ｎ型基板５２上に形成され、注入物層５７がこれもｎ型
材料である下側のすなわち第１ミラー積層部５４内に注
入されることである。この実施例においては、注入物層
５７にはｐ型材料が含まれる。第２ミラー積層部５８は
ｐ型材料なので、注入物５７はｐｎｐｎ接合を形成し
て、そこに電流が流れることを阻止し、それによって電
流をメサ５５の下にありそれと全体的に同軸のレーザ照
射体積に流す。この例から、さまざまな異なる種類の導
電型材料を利用して、ＶＣＳＥＬを形成することができ
ることがわかる。唯一の条件は、電流がレーザ照射体積
に流れて、ＶＣＳＥＬの非レーザ照射部分に拡散しない
ように注入物層を配置することである。
ＳＥＬ５０の別の実施例の断面図である。一般的に、Ｖ
ＣＳＥＬ５０のミラー積層部と能動部分とは図１のＶＣ
ＳＥＬ１０と同じに構築されるが、異なるのはこれらが
ｎ型基板５２上に形成され、注入物層５７がこれもｎ型
材料である下側のすなわち第１ミラー積層部５４内に注
入されることである。この実施例においては、注入物層
５７にはｐ型材料が含まれる。第２ミラー積層部５８は
ｐ型材料なので、注入物５７はｐｎｐｎ接合を形成し
て、そこに電流が流れることを阻止し、それによって電
流をメサ５５の下にありそれと全体的に同軸のレーザ照
射体積に流す。この例から、さまざまな異なる種類の導
電型材料を利用して、ＶＣＳＥＬを形成することができ
ることがわかる。唯一の条件は、電流がレーザ照射体積
に流れて、ＶＣＳＥＬの非レーザ照射部分に拡散しない
ように注入物層を配置することである。
【００１７】ＶＣＳＥＬ５０の上部電気接触を形成する
ために、透明金属のｐ型接触材料をメサ５５の上面に付
着させ、第１電気接触を形成する。透明金属として利用
される典型的な金属は、酸化インジウム・スズ（ＩＴ
Ｏ）である。層６０が光学的に透明であるので、光放出
領域（メサ５５）上に直接付着することができ、光の放
出を妨げない。第２金属層６４は、この実施例ではｎ型
材料であるが、基板５２の裏（下）面に付着されて、第
２電気接触を形成する。この特定の構造の別の利点は、
メサ５５が、実線の矢印６２により示されるレーザ照射
体積に電流を制限する助けをすることである。メサのエ
ッチングをより深くして、メサの外側に絶縁層を付着す
ると、電流の制限に役立つ。このようにＶＣＳＥＬ５０
には、二重の電流制限構造、すなわちメサ５５と注入物
層５７とが含まれる。
ために、透明金属のｐ型接触材料をメサ５５の上面に付
着させ、第１電気接触を形成する。透明金属として利用
される典型的な金属は、酸化インジウム・スズ（ＩＴ
Ｏ）である。層６０が光学的に透明であるので、光放出
領域（メサ５５）上に直接付着することができ、光の放
出を妨げない。第２金属層６４は、この実施例ではｎ型
材料であるが、基板５２の裏（下）面に付着されて、第
２電気接触を形成する。この特定の構造の別の利点は、
メサ５５が、実線の矢印６２により示されるレーザ照射
体積に電流を制限する助けをすることである。メサのエ
ッチングをより深くして、メサの外側に絶縁層を付着す
ると、電流の制限に役立つ。このようにＶＣＳＥＬ５０
には、二重の電流制限構造、すなわちメサ５５と注入物
層５７とが含まれる。
【００１８】以上、ミラー・エッチと不純物注入の自己
整合および、事実上自己整合される金属被覆によって製
造が簡単な新規の改善された頂部放出型ＶＣＳＥＬが開
示される。さらに、トレンチにより行われる光学モード
制御と、不純物注入により行われる電流分布の制御のた
めに、レーザの電力出力と効率とが最大になる。最後
に、ここでは単独のレーザの作成が論じられているが、
個々のレーザ，レーザのアレイ，レーザの半導体ウェー
ハなどを、開示された方法により容易に製造できる点を
理解されたい。
整合および、事実上自己整合される金属被覆によって製
造が簡単な新規の改善された頂部放出型ＶＣＳＥＬが開
示される。さらに、トレンチにより行われる光学モード
制御と、不純物注入により行われる電流分布の制御のた
めに、レーザの電力出力と効率とが最大になる。最後
に、ここでは単独のレーザの作成が論じられているが、
個々のレーザ，レーザのアレイ，レーザの半導体ウェー
ハなどを、開示された方法により容易に製造できる点を
理解されたい。
【図１】本発明を組み込む頂部放出型ＶＣＳＥＬの中間
の簡単な断面図である。
の簡単な断面図である。
【図２】完成された構造の図１と同様の図である。
【図３】本発明を組み込む頂部放出型ＶＣＳＥＬの別の
実施例の断面図である。
実施例の断面図である。
１０ レーザ １２ 基板 １４，１８ ミラー積層部 ２０ トレンチ ２５ 放出領域 ２７ 不純物注入物層 ３０ マスク層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン・ロン・シェー アメリカ合衆国アリゾナ州パラダイス・ バレイ、イー・バー・ゼット・レーン 6739 (56)参考文献 特開 平４−276681（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−211186（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340289（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−226093（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (3)
- 【請求項１】 能動層（１６）のそれぞれの側に付着さ
れた第１（１４）および第２（１８）ミラー積層部を含
む頂部放出型ＶＣＳＥＬの作成方法であって： 前記第２ミラー積層部（１８）内に放出領域（２５）を
規定する段階； 前記第２ミラー積層部（１８）をエッチングして、前記
放出領域（２５）を囲むトレンチ（２０）を形成し、前
記トレンチ領域（２０）と前記能動層（１６）との間の
レーザ（１０）の非レーザ照射体積内でのレーザ照射を
行うために必要な量より低く反射率を充分に下げるため
に前記トレンチ（２０）の深さを延長する段階；および
前記第１（１４）および第２（１８）ミラー積層部のい
ずれか一方の非レーザ照射体積内に不純物（２７，５
７）を注入して、前記注入物が形成されている前記第１
および第２ミラー積層部の１つとは異なる導電型を有す
る注入物体積（２７，５７）を形成して、前記放出領域
に全体として軸方向に整合されたレーザ照射体積を規定
するように前記注入物体積（２７，５７）を形成する段
階； によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 頂部放出型ＶＣＳＥＬを作成する方法で
あって： 第１および第２の対向する主表面を持つ基板（１２）を
設ける段階； 前記基板（１２）の前記第１主表面上に第１ミラー積層
部（１４）を付着する段階； 前記第１ミラー積層部（１４）上に能動層（１６）を付
着する段階； 前記能動層（１６）上に第２ミラー積層部（１８）を付
着する段階； 前記第２ミラー積層部（１８）内に放出領域（２５）を
規定する段階； 前記第２ミラー積層部（１８）をエッチングして、前記
放出領域（２５）を囲むトレンチ（２０）を形成し、前
記トレンチ領域（２０）と前記能動層（１６）との間の
レーザ（１０）の非レーザ照射体積内でのレーザ照射を
行うために必要な量よりも低く反射率を充分に下げるた
めに前記トレンチ（２０）の深さを延長する段階；およ
び前記第１および第２ミラー積層部のいずれか一方の非
レーザ照射体積内に不純物（２７，５７）を注入して、
前記注入物が形成されている前記第１および第２ミラー
積層部の１つとは異なる導電型を有する注入物体積を形
成して、前記放出領域（２５）に全体として軸方向に整
合されたレーザ照射体積を規定するように前記注入物体
積を形成する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 頂部放出型ＶＣＳＥＬであって： 対向する主表面をもつ能動層（１６）； 前記能動層の１つの主表面上の第１ミラー積層部（１
４）； 前記能動層（１６）のもう一方の主表面上の第２ミラー
積層部（１８）であって、前記第２ミラー積層部（１
８）は、前記第２ミラー積層部（１８）の主表面から前
記能動層（１６）に向かって延在するトレンチ（２０）
により規定される放出領域（２５）を有し、前記トレン
チ（２０）が前記放出領域（２５）を囲み、充分な深さ
まで延在して、前記トレンチ（２０）と前記能動層（１
６）との間のレーザの非レーザ照射体積内でのレーザ照
射を行うために必要な量よりも低く反射率を下げる第２
ミラー積層部（１８）；および前記第１（１４）および
第２（１８）ミラー積層部のいずれか一方の中の不純物
注入物（２７，５７）であって、この注入物は、前記注
入物（２７，５７）が形成された前記第１（１４）およ
び第２（１８）ミラー積層部の１つの導電型とは異なる
導電型を有する注入物体積を形成し、この注入物体積は
前記放出領域（２５）と全体的に軸方向に整合される電
流経路（６２）を規定するように形成される不純物注入
物（２７，５７）； によって構成されることを特徴とする頂部放出型ＶＣＳ
ＥＬ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/857,877 US5256596A (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Top emitting VCSEL with implant |
| US857877 | 1992-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645694A JPH0645694A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3306161B2 true JP3306161B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=25326923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08775893A Expired - Lifetime JP3306161B2 (ja) | 1992-03-26 | 1993-03-24 | 注入物をもつ頂部放出型ｖｃｓｅｌ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5256596A (ja) |
| JP (1) | JP3306161B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP3244529B2 (ja) * | 1992-04-16 | 2002-01-07 | アジレント・テクノロジーズ・インク | 面発光型第２高調波生成素子 |
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| EP0674367B1 (en) * | 1993-02-22 | 1997-12-29 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with lateral index waveguide |
| US5337327A (en) * | 1993-02-22 | 1994-08-09 | Motorola, Inc. | VCSEL with lateral index guide |
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| JPH0878776A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
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| US5831295A (en) * | 1995-12-01 | 1998-11-03 | Motorola, Inc. | Current confinement via defect generator and hetero-interface interaction |
| KR0178492B1 (ko) * | 1995-12-21 | 1999-04-15 | 양승택 | 기울어진 공진기로 편광특성이 제어된 표면방출 레이저 다이오드 제조방법 |
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| KR100224877B1 (ko) * | 1996-07-18 | 1999-10-15 | 윤종용 | 표면광 레이저 |
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-
1993
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Also Published As
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|---|---|
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| JPH0645694A (ja) | 1994-02-18 |
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