JP3837969B2 - The surface-emitting type semiconductor laser and a manufacturing method thereof - Google Patents

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毅 中村
伸明 植木
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富士ゼロックス株式会社
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、面発光型半導体レーザとその製造方法に関し、詳しくは、光情報処理や光通信の光源、画像処理装置や複写装置の光源等として使用され、横モードが安定しており、しかも、しきい値電流性が低く、高出力である面発光型半導体レーザと、その製造方法に関する。 The present invention is a surface-emitting type semiconductor laser and relates its manufacturing method, particularly, optical information processing and optical communication light source, is used as a light source of an image processing apparatus and copying apparatus, the transverse mode is stable, moreover, threshold current is low, and the surface-emitting type semiconductor laser which is a high output, a method for producing the same.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
近年、光通信または光インターコネクション等の技術分野において、2次元アレイ化が容易であることから、面発光型半導体レーザが注目されている。 Recently, in the technical field such as optical communication or optical interconnection, since a two-dimensional array of it is easy, the surface-emitting type semiconductor laser has attracted attention. 面発光型半導体レーザは、しきい値電流を低下させることが比較的容易であり消費電力を低減することができる反面、高出力化を図ることが難しいとされている。 Surface-emitting type semiconductor laser, although it is possible to reduce the relatively easy and power consumption can reduce the threshold current, there is a difficult to achieve high output.
【0003】 [0003]
ところで、現在のところ光通信用にはコストの安いマルチモード光ファイバが使用されているが、回線数を飛躍的に増大させることが可能であることから、将来的にはシングルモード光ファイバが使用されることになると予想される。 However, at present it cheap multimode optical fiber cost is used for optical communication, since it is possible to dramatically increase the number of lines, using a single-mode optical fiber in the future It is expected to be as it is. このシングルモード光ファイバに供されるレーザとしては、安定なシングルモード(0次基本横モード)で発振するレーザであることが前提となる。 As the laser to be used for the single-mode optical fiber, it is assumed that a laser oscillating in a stable single mode (zero order fundamental transverse mode).
【0004】 [0004]
一方、面発光型半導体レーザにおいて横モードの安定性を要求すると、しきい値電流が増すと共に応答特性が劣化したり、あるいは高出力化しにくい、といったトレードオフがあり、全ての要求を同時に満足する素子を得るのは困難である。 On the other hand, when requesting the stability of the transverse mode in the surface-emitting type semiconductor laser, the response characteristics are deteriorated together with the threshold current is increased, or hardly higher output, such there is a tradeoff, satisfy all requests simultaneously it is difficult to obtain an element.
【0005】 [0005]
例えば、利得導波構造を有するプロトン注入方式の面発光型レーザは、サーマルレンズ効果によって電流通過領域とその周囲の領域との間に僅かな屈折率差が生じ、屈折率導波路が形成された結果、弱い光閉じ込め状態が作られる。 For example, surface emitting laser of a proton injection method having a gain guiding structure is a small refractive index difference between the current passing through region and the surrounding region by a thermal lens effect occurs, the refractive index waveguide is formed results are made weak optical confinement state. このため非プロトン注入領域(電流通路)の径を10μm程度に広げても安定な横モードが得られることが知られている。 Therefore diameter stably be extended to about 10μm a transverse mode of the non-proton injection region (current path) is known to be obtained. しかし、光閉じ込め自体は弱いため、それほど大きな発光効率の向上は望めず、また、発熱も大きいので、しきい値電流は高く、バイアスをかけない状態においては応答性が悪い。 However, since the light confinement itself is weak, can not be expected so much improvement in the large luminous efficiency, also, since the heat generation is large, the threshold current is high, response is poor in a state where no bias.
【0006】 [0006]
これに対し、屈折率導波構造を有する選択酸化方式の面発光型半導体レーザは、活性層近傍の多層反射膜の一部を選択的に酸化して電流狭窄を行うと共に屈折率導波路を形成したものであり、強い光閉じ込め効果を有するので、しきい値電流が低く、しかも、応答性は速い。 In contrast, the surface-emitting type semiconductor laser of selective oxidation method having a refractive index waveguide structure, form a refractive index waveguide performs current confinement by selectively oxidizing a portion of the multilayer reflective film near the active layer are those were, because it has a strong light confinement effect, low threshold current, moreover, responsive fast. ところが、光閉じ込め効果が強すぎて、横モードを安定化するには発光領域の直径を典型的には5μm以下と、上述のプロトン注入方式に比べかなり狭くする必要があり、このため発光領域の体積が減少して高出力化が望めないという欠点がある。 However, the light confinement effect is too strong, and 5μm or less to stabilize the transverse mode is typically the diameter of the light emitting region, it is necessary to considerably narrow compared with the proton injection method described above, in this order light emitting region there is a disadvantage that the volume is high output is not expected to decrease.
【0007】 [0007]
このように横モードの安定性の確保と高出力化という相対立する課題を解決することは難しい。 It is difficult to solve in this way the problem of contrasting the stability of security and higher output of the transverse mode. 横モードの安定性の確保と高出力化を両立する試みとしては、例えば、特開平6−112587号公報に開示される面発光型半導体レーザがある。 Attempts to achieve both stability of security and higher output of the transverse mode, for example, a surface emitting semiconductor laser disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-112587. この面発光型半導体レーザ125は、図11に示すように、電極147が形成された基板130上に、パラレル・ミラー・スタック132、活性層及びスペーサ層135、及びパラレル・ミラー・スタック138を順次積層し、メサ140を形成したものであり、パラレル・ミラー・スタック138上にはコンタクト・ウィンドウ142が設けられ、コンタクト・ウィンドウ142上には、光放出領域に開口を有する誘電体層144が設けられている。 The surface-emitting type semiconductor laser 125, as shown in FIG. 11, on the substrate 130 where the electrodes 147 are formed, parallel mirror stack 132, active layer and the spacer layer 135, and a parallel mirror stack 138 sequentially laminated, is obtained by forming the mesa 140, a contact window 142 is provided on the parallel mirror stack 138, on the contact window 142, a dielectric layer 144 having an opening in the light-emitting region is provided It is. この開口と誘電体層144とを覆うようにITO等の光学的に透明な導電材料からなるコンタクト層146が設けられて部分的に電極とのコンタクトがとられ、電流分布149が制御される。 The contact between the opening and the dielectric layer 144 and the by the contact layer 146 made of an optically transparent conductive material such as ITO is provided so as to cover partially the electrodes is taken, the current distribution 149 is controlled. そして、誘電体層144とコンタクト層146とは、所定のミラー反射率を与える光学的厚さを有してメサ140の表面上に配置され、メサ140のエッジに依存しない光学モード148を制御する。 Then, the dielectric layer 144 and the contact layer 146 is disposed on the surface of the mesa 140 has an optical thickness which gives a predetermined mirror reflectivity, controls the optical mode 148 that is independent of the edge of the mesa 140 . 以上の通り、電流と光学モードを別々に制御することが可能になり、これによって電流及び光学モードの良好なオーバーラップと高出力化とが実現可能であるとしている。 As described above, it is as it is possible to control the current and the optical mode separately, whereby it good overlap with high output current and optical mode is feasible.
【0008】 [0008]
この面発光型半導体レーザでは、誘電体層144の開口部分に、該開口に埋め込まれた形のコンタクト層146が設けられるが、両者の位置合わせを厳密に行うことは難しく、良好な特性を有する素子を再現性よく製造することができない。 In the surface-emitting type semiconductor laser, the opening portion of the dielectric layer 144, but the shape of the contact layer 146 embedded in the opening is provided, it is difficult to align both strictly, have good properties It can not be produced with good reproducibility element. すなわち、ミラー反射率の制御は、誘電体層144とコンタクト層146の各々が有する光学的厚さによってなされており、両者の位置合わせが完璧になされなければ、ミラー反射率の分布に不均一が生じ、横モードが不安定になる。 That is, the control of the mirror reflectance is made by the optical thickness, each having a dielectric layer 144 and the contact layer 146, if both of the alignment is not made perfectly, the uneven distribution of mirror reflectivity occurs, the transverse mode becomes unstable.
【0009】 [0009]
また、本素子を製造するためには、各半導体層を順次積層する積層工程の他に、コンタクト・ウィンドウ142の積層工程と誘電体層144の積層工程という2度の誘電体膜積層工程と、誘電体層144の開口部分へのコンタクト層146の積層工程と誘電体層144上へのコンタクト層146の積層工程という2度のコンタクト層積層工程と、を経ることが必要であり、製造プロセスが煩雑である。 Further, in order to produce this device, in addition to the lamination process for sequentially laminating each semiconductor layer, and twice dielectric film laminating step of laminating process of laminating process and the dielectric layer 144 of the contact window 142, and twice the contact layer laminating step of the dielectric layer of the contact layer 146 to the opening portion 144 laminating step and a dielectric layer 144 laminating process of the contact layer 146 to the upper, it is necessary to go through, the manufacturing process it is complicated.
【0010】 [0010]
以上に述べた通り、特開平6−112587号公報に開示された面発光半導体レーザは、高度な半導体プロセスを要求するわりに、特性のばらつきが生じ易いという問題点を有している。 As mentioned above, the surface-emitting semiconductor laser disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-112587 has despite requesting advanced semiconductor process, the problem tends to occur variations in characteristics.
【0011】 [0011]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
従って、本発明の目的は、横モードが安定であり、光出力が大きく、かつ簡易なプロセスで再現性よく製造することができる面発光型半導体レーザを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention, the transverse mode is stable, is to provide a surface-emitting type semiconductor laser that can light output is large, and to produce with good reproducibility by a simple process.
【0012】 [0012]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記目的を達成するために、本発明の面発光型半導体レーザは、半導体基板に設けられた第1電極と、該半導体基板の第1電極とは反対側の面に設けられた第1多層反射膜と、活性層を挟んで該第1多層反射膜に対向するように設けられた第2多層反射膜と、レーザ発振される光に対して光学的に透明で且つ第1電極と共に活性層に電流を注入するための第2電極と、前記第2電極と前記第2多層反射膜との間で且つ光出射領域に対応する部分に設けられ 、レーザ発振される光に対して光学的に透明なコンタクト層と、前記第2電極と前記第2多層反射膜との間に設けられ、前記コンタクト層が形成された部分を介して活性層への電流注入を可能とし、該コンタクト層が形成されていない部分を介して活性層への電流注入を不能とするキャッ To achieve the above object, a surface emitting semiconductor laser of the present invention, the first multilayer reflector disposed on a surface opposite to the first electrode provided on the semiconductor substrate, a first electrode of said semiconductor substrate a film, a second multilayer reflective film which is provided so as to face the first multilayer reflective film across the active layer, the active layer and together with the first electrode optically transparent to the light lasing a second electrode for injecting a current, provided and the portion corresponding to the light emission region between the second electrode and the second multilayer reflective film, optically transparent to the light lasing and a contact layer, provided between the second electrode and the second multilayer reflective film, to allow the current injection into the active layer through a portion where the contact layer is formed, the contact layer is formed cache to disable the current injection into the active layer through the portions not 層と、を備え、前記第2電極の光学的厚さと前記コンタクト層の光学的厚さとを調整することにより、前記コンタクト層が形成された部分の周辺部分の反射率を、前記コンタクト層が形成された部分の反射率よりも低下させたことを特徴とする。 Comprising a layer, and by adjusting the optical thickness of the optical thickness and the contact layer of the second electrode, the reflectance of the peripheral portion of the portion where the contact layer is formed, the contact layer is formed than the reflectance of the portion, characterized in that reduced.
【0013】 [0013]
前記キャップ層は、レーザ発振される光に対して光学的に透明であり、前記第2多層反射膜と格子整合する材料から形成されることが好ましい。 It said cap layer is optically transparent to the light lasing, the second to be formed from the multilayer reflective film and the lattice matching to materials preferred. 前記コンタクト層は、前記キャップ層と格子整合し、前記キャップ層とヘテロ接合することが可能で、かつ、前記第2電極とオーム性接触することが可能な材料から形成されることが好ましい。 The contact layer, the capped layer lattice matched, the cap layer and may be heterozygous, and said to be formed of a material capable of second electrodes and the ohmic contact preferably.
【0014】 [0014]
また、本発明の面発光型半導体レーザは、活性層をAlGaAs系半導体により構成することが好ましく、活性層をAlGaAs系半導体により構成した場合には、前記キャップ層は、AlGaInP系半導体またはGaInP系半導体から形成されることが好ましく、前記コンタクト層は、AlGaAs系半導体またはGaAs系半導体から形成されることが好ましい。 Further, the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, it is preferred to constitute the active layer by AlGaAs semiconductor, when the active layer is constituted by AlGaAs semiconductor, the cap layer is AlGaInP based semiconductor or a GaInP semiconductor is preferably formed from the contact layer is preferably formed from AlGaAs-based semiconductor or GaAs semiconductor.
【0015】 [0015]
前記第2電極の材料としては、カドミウム・スズ酸化物またはインジウム・スズ酸化物を用いることができる。 The material for the second electrode, it is possible to use cadmium-tin oxide or indium tin oxide.
【0016】 [0016]
また、本発明の面発光型半導体レーザを製造方法は、半導体基板上に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反射膜、キャップ層、及びコンタクト層を順次積層する積層工程と、前記コンタクト層を光出射領域に対応する部分を残してエッチングするエッチング工程と、前記コンタクト層が形成された部分とその周辺部分とを覆うように第2電極を形成する電極積層工程と、を有することを特徴とする。 Further, a method of a surface-emitting type semiconductor laser manufacturing the present invention, on a semiconductor substrate, a first multilayer reflective film, active layer, a second multilayer reflective film, cap layer, and a laminating step of sequentially laminating a contact layer, wherein having an etching step of etching to leave portions corresponding to contact layer on the light emitting region, and an electrode stack forming a second electrode so as to cover the portion where the contact layer is formed and a peripheral portion the features.
【0017】 [0017]
前記エッチング工程において、コンタクト層をエッチングする際に、前記キャップ層をエッチストッパーとして使用することが好ましく、コンタクト層のキャップ層に対するエッチング選択性が10倍よりも大きくなるように、各層の材料及びエッチャントを選択することがより好ましい。 In the etching step, when etching the contact layer, it is preferable to use the cap layer as an etch stopper, as etch selectivity for the cap layer of the contact layer is larger than 10 times, the layers of the material and the etchant it is more preferable to select. また、前記コンタクト層は、前記キャップ層を半導体の結晶成長により積層した後、半導体の結晶成長により連続して積層することが好ましい。 Further, the contact layer may be formed by laminating the cap layer by semiconductor crystal growth, it is preferable to laminate successively a semiconductor crystal growth.
【0018】 [0018]
本発明の面発光型半導体レーザは、プレーナ型のみならず、ポスト型にも適用することができ、ポスト型に適用する場合は、選択酸化方式の概念を導入して、第2多層反射膜の側面を周囲から酸化して一部を絶縁領域とすることもできる。 Surface emitting semiconductor laser of the present invention is not planar but also can be applied to the post type, when applied to the post type, introduces the concept of the selective oxidation method, the second multilayer reflective film partially oxidizing the side surface from the surroundings may be an insulating region.
【0019】 [0019]
本発明の面発光型半導体レーザにおいては、光出射領域に対応する部分に形成されたコンタクト層の光学的厚さとコンタクト層とその周辺部分とを覆うように形成された第2電極の光学的厚さとが、光出射領域に対応する部分の周辺部分の反射率が、光出射領域に対応する部分の反射率に対し、相対的に低下するように調整されているため、光出射領域でのみ効率よくファブリぺローモードによるレーザ発振が生ずる。 In the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, the optical thickness of the second electrode formed to cover the optical thickness of the contact layer formed in the portion corresponding to the light emission region and the contact layer and a peripheral portion Sato is the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region, since the relative reflectivity of the portion corresponding to the light emission region is adjusted to be relatively decreased, only the light emitting region efficiently well laser oscillation due to the Fabry-Perot mode occurs. また、コンタクト層が形成された部分とその周辺部分とでは層構成が異なるために、実効的な屈折率差も生じており、光導波路が形成されることになる。 Further, in a portion where the contact layer is formed and its peripheral portion to the layer structure is different, the effective refractive index difference is also generated, so that the optical waveguide is formed. この通り、本発明の面発光型半導体レーザは、光学モードの制御が可能であり、容易に基本横モード発振を得ることができる。 The street surface-emitting type semiconductor laser of the present invention is capable of controlling the optical mode can be obtained easily fundamental transverse mode oscillation.
【0020】 [0020]
また、コンタクト層はキャップ層と第2電極とを電気的に接続するが、コンタクト層は光出射領域に対応する部分にのみ形成されているために、このコンタクト層が形成された部分を介して活性層への電流注入が可能となり、コンタクト層が形成されていない部分を介して活性層への電流注入が不能となる。 The contact layer electrically connects the cap layer and the second electrode, but the contact layer since it is formed only at a portion corresponding to the light emission region, through a portion where the contact layer is formed enables current injection into the active layer, current injection into the active layer becomes impossible through a portion where the contact layer is not formed. 従って、注入された電流は、光出射領域に対して垂直に活性層へ向けて流れ込み、半導体基板に水平な面内で素子の中央部に電流経路が形成されることになる。 Therefore, the injected current flows toward the vertical active layer to light emitting regions, so that the current path is formed in the central portion of the element in a horizontal plane on a semiconductor substrate. これにより利得領域(ゲイン領域)がこの付近に限定されることを意味し、ゲイン領域と基本横モードとのオーバーラップが最大となり、基本横モードの選択性が向上する。 Thus means that the gain region (gain region) is limited to the vicinity of the overlap between the gain region and the fundamental transverse mode becomes maximum, the selectivity of the fundamental transverse mode is improved.
【0021】 [0021]
この通り、本発明の面発光型半導体レーザでは、コンタクト層による電流狭窄効果と基本横モード選択性とにより、しきい値電流を低減することができ、光出射領域の面積を広げることが可能であることから、基本横モードでの高出力化を図ることができる。 This street, in the surface emitting type semiconductor laser of the present invention, by a current constriction effect as the fundamental transverse mode selectivity by the contact layer, it is possible to reduce the threshold current, it is possible to extend the area of ​​the light emitting region since there, it is possible to increase the output of the fundamental transverse mode.
【0022】 [0022]
さらに、本発明の面発光型半導体レーザは、半導体基板上に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反射膜、キャップ層、及びコンタクト層を順次積層する積層工程の他は、複雑なプロセスを必要とせず、コンタクト層をエッチングする1度のエッチング工程と、第2電極を形成する1度の電極積層工程と、により製造することが可能である。 Further, the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, on a semiconductor substrate, a first multilayer reflective film, active layer, a second multilayer reflective film, cap layer, and other lamination process for sequentially laminating a contact layer, complex without requiring a process, and once the etching step of etching the contact layer, it is possible to produce a one degree of electrode stacking process for forming the second electrode, the. 特に、キャップ層をエッチストッパーとして使用すると、コンタクト層を形成する際、エッチング深さの制御が容易となり、光出射領域におけるミラー反射率の低下防止、素子の特性のばらつき防止、及び素子の歩留まりの改善に効果的である。 In particular, the use of the cap layer as an etching stopper when forming the contact layer, it becomes easy to control the etching depth, preventing deterioration of the mirror reflectivity in the light emitting region, preventing variations in characteristics of the elements, and the yield of the element it is effective for improvement.
【0023】 [0023]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、図面を参照して、本発明の面発光型半導体レーザの具体的な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail specific embodiments of the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention.
(第1の実施の形態) (First Embodiment)
以下、図1(A)に示す本発明の第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの構成を、製造工程に従い説明する。 Hereinafter, a first configuration of the surface-emitting type semiconductor laser according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 (A), will be described in accordance with the manufacturing process.
【0024】 [0024]
図2に示すように、有機金属気相成長法(MOCVD法)を用いて、n型のGaAs基板1の(100)面上に、n型のAl 0.9 Ga 0.1 As層とn型のAl 0.3 Ga 0.7 As層との複数層積層体よりなる第1多層反射膜2と、アンドープのAl 0.5 Ga 0.5 Asよりなる第1スペーサ層3と、アンドープのAl 0.11 Ga 0.89 Asよりなる量子井戸層とアンドープのAl 0.3 Ga 0.7 Asよりなる障壁層との積層体よりなる量子井戸活性層4と、アンドープのAl 0.5 Ga 0.5 Asよりなる第2スペーサ層5と、p型のAl 0.9 Ga 0.1 As層とp型のAl 0.3 Ga 0.7 As層との複数層積層体よりなる第2多層反射膜6と、p型のGa 0.5 In 0.5 Pよりなるキャップ層7と、p型のGaAsよりなるコンタクト層8とを、順次形成する。 As shown in FIG. 2, a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method), the n-type of the GaAs substrate 1 (100) plane, an n-type Al 0.9 Ga 0.1 of As layers and n-type Al 0.3 Ga 0.7 a first multilayer reflective film 2 made of multi-layer stacks of as layer, a first spacer layer 3 made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 as, a quantum well layer and an undoped made of undoped Al 0.11 Ga of 0.89 as of Al 0.3 Ga 0.7 a quantum well active layer 4 comprising a laminate of a barrier layer made of as, a second spacer layer 5 made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 as, p-type Al 0.9 Ga 0.1 as layers and p a second multilayer reflective film 6 made of type multiple layer laminate of the Al 0.3 Ga 0.7 as layer, the cap layer 7 made of p-type Ga 0.5 in 0.5 P, the contact layer 8 made of p-type GaAs , are sequentially formed.
【0025】 [0025]
ここで、第1多層反射膜2は、n型のAl 0.9 Ga 0.1 As層とn型のAl 0.3 Ga 0.7 As層との複数層積層体よりなるが、各層の厚さはλ/4n r (但し、λはレーザの発振波長、n rは各層を構成する媒質の屈折率である)であり、混晶比の異なる層を交互に40.5周期積層してある。 Here, the first multilayer reflective film 2 is made of multi-layer stacks of n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layers and n-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer of the thickness of each layer λ / 4n r ( However, lambda is the oscillation wavelength of the laser, the n r is the refractive index of the medium constituting each layer) are then 40.5 period stacking layers of different mixed crystal ratios alternately. n型不純物であるシリコンをドーピングした後のキャリア濃度は3×10 18 cm -3である。 carrier concentration after doping the silicon is an n-type impurity is 3 × 10 18 cm -3.
【0026】 [0026]
また、第2多層反射膜6は、p型のAl 0.9 Ga 0.1 As層とp型のAl 0.3 Ga 0.7 As層との積層体であるが、各層の厚さは第1多層反射膜2と同様λ/4n rであり、混晶比の異なる層を交互に30周期積層してある。 The second multilayer reflection film 6 is a laminate of a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As layers and p-type Al 0.3 Ga 0.7 As layer of the thickness of each layer is same as the first multilayer reflective film 2 lambda / 4n is r, it is 30-period stacking layers of different mixed crystal ratios alternately. p型不純物である炭素をドーピングした後のキャリア濃度は5×10 18 cm -3である。 carrier concentration after doping carbon as a p-type impurity is 5 × 10 18 cm -3.
【0027】 [0027]
第2多層反射膜6の周期数(層数)を第1多層反射膜2の層数よりも少なくした理由は、反射率に差を設けて基板上面より出射光を取り出すためである。 The reason for number of periods of the second multilayer reflective film 6 (the number of layers) was less than the number of layers of the first multilayer reflective film 2 is to take out the light emitted from the upper surface of the substrate by providing a difference in reflectance. また、詳しくは述べないが、素子の直列抵抗を下げる目的で第2多層反射膜6中には、Al 0.9 Ga 0.1 As層とAl 0.3 Ga 0.7 As層との間に、これらの層の中間のアルミニウム混晶比を有する所謂中間層を複数層介在させている。 Although not described in detail, the in the second multilayer reflective film 6 for the purpose of reducing the series resistance of the device, between the Al 0.9 Ga 0.1 As layers and Al 0.3 Ga 0.7 As layer, these layers of intermediate a so-called intermediate layer having an aluminum mole fraction is made to a plurality of layers interposed.
【0028】 [0028]
量子井戸活性層4は、厚さ8nmのアンドープAl 0.11 Ga 0.89 Asよりなる量子井戸層と、厚さ5nmのアンドープAl 0.3 Ga 0.7 Asよりなる障壁層と、を交互に積層した積層体である。 Quantum well active layer 4 is a laminated body formed by laminating a quantum well layer made of undoped Al 0.11 Ga 0.89 As having a thickness of 8 nm, a barrier layer made of undoped Al 0.3 Ga 0.7 As having a thickness of 5 nm, alternately. 量子井戸層の数は所望の特性により適宜決められるが、典型的には3層として、量子井戸層の外層はいずれも障壁層とするから、障壁層の数は量子井戸層よりも1層多い4層となる。 The number of the quantum well layer can be appropriately determined by the desired properties, typically a three-layer, because the outer layer are both barrier layers of the quantum well layer, the number of the barrier layer is one layer higher than the quantum well layer consisting of a four-layer. これにより波長780nm帯の光を発振する。 This allows for oscillating light having a wavelength of 780nm band.
【0029】 [0029]
第1スペーサ層3の下面から第2スペーサ層5の上面までの膜厚は、全体でλ/n rの整数倍としてその間に定在波が立つようにし、光強度の最も強い所謂「腹」の部分が量子井戸活性層4の位置に来るように設計してある。 Thickness from the lower surface of the first spacer layer 3 to the upper surface of the second spacer layer 5, as during standing wave stand as an integer multiple of the total lambda / n r, the strongest so-called "belly" of the light intensity part of are designed to come to the position of the quantum well active layer 4.
【0030】 [0030]
p型のGaInPよりなるキャップ層7は、厚さが0.1μmの薄い層であり、p型不純物である亜鉛をドーピングした後のキャリア濃度は1×10 18 cm -3である。 cap layer 7 made of p-type GaInP is a thin thickness of 0.1μm layer, the carrier concentration after doping with zinc as a p-type impurity is 1 × 10 18 cm -3. キャップ層7のキャリア濃度は、この層の上に直接後述の半導体材料からなる第2電極9を形成しても、ショットキー障壁により容易には電流注入が行われないレベルの濃度とする。 The carrier concentration of the cap layer 7 also forms a second electrode 9 made of a semiconductor material described later directly on this layer, easily is the concentration level of current injection is not performed by the Schottky barrier.
【0031】 [0031]
また、GaInPは光学的エネルギーバンドギャップがおよそ1.9eVであり、レーザ発振される780nm帯の光に対しては透明であるから、不要な光吸収が生じない。 Further, GaInP is approximately 1.9eV optical energy band gap, because for light of 780nm band is lasing is transparent, no unnecessary light absorption.
【0032】 [0032]
p型のGaAsよりなるコンタクト層8のp型不純物である亜鉛をドーピングした後のキャリア濃度は5×10 19 cm -3である。 carrier concentration after doping the zinc is a p-type impurity of the contact layer 8 made of p-type GaAs is 5 × 10 19 cm -3. コンタクト層8のキャリア濃度は、コンタクト層8が第2電極9と接触する際に、オーム性接触を形成するのに十分な濃度とする。 Carrier concentration of the contact layer 8, when the contact layer 8 is in contact with the second electrode 9, and a concentration sufficient to form the ohmic contact.
【0033】 [0033]
また、このコンタクト層8の光学的厚さを、第2電極9の光学的厚さと共に調整することにより、活性層から出射される光に対してファブリペローモードにおける位相を調整することができる。 Further, the optical thickness of the contact layer 8 by adjusting with the optical thickness of the second electrode 9, it is possible to adjust the phase of the Fabry-Perot modes with respect to light emitted from the active layer. なお、コンタクト層8及び第2電極9の光学的厚さに関しては、後述する。 Regarding the contact layer 8 and the optical thickness of the second electrode 9 will be described later.
【0034】 [0034]
上記の通り、キャップ層7と第2電極9とは、ショットキー障壁によりオーム性接触をすることができず、キャップ層7へは電流注入を行うことができない。 As described above, the cap layer 7 and the second electrode 9, it is impossible to make ohmic contact with the Schottky barrier can not perform current injection into the cap layer 7. これに対し、キャップ層7とコンタクト層8との間は、同じ導電型のヘテロ接合であり、コンタクト層8と第2電極9とは、オーム性接触しているため、コンタクト層8が形成された部分ではキャップ層7へ電流注入を行うことができる。 In contrast, between the cap layer 7 and the contact layer 8, the same conductivity type heterojunction, and the contact layer 8 and the second electrode 9, since the ohmic contact, the contact layer 8 is formed the part can perform current injection into the cap layer 7. なお、キャップ層7のキャリア濃度は、上記の通り、ショットキー障壁により容易には電流注入が行われないレベルとされているが、キャップ層7は非常に薄いため電流注入に支障はない。 The carrier concentration of the cap layer 7, as described above, although facilitated by the Schottky barrier is a level current injection is not performed, the cap layer 7 is no problem very thin for current injection.
【0035】 [0035]
次に、基板を成長室から取り出し、図3に示すように、光出射領域形成予定領域にフォトリソグラフィ技術を使って5〜10μm径のエッチングマスク(フォトレジスト)21を形成した後、硫酸、過酸化水素及び水の混合液をエッチャントとして使用して、コンタクト層8の光出射領域に対応する部分のみを残し、他の部分をエッチングにより除去する。 Then, the substrate is taken out of the growth chamber, as shown in FIG. 3, after forming an etching mask (photoresist) 21 of 5~10μm diameter using a photolithography technique on a light emitting region forming region, persulfate, using a mixture of hydrogen peroxide and water as etchant, leaving only the portion corresponding to the light emission region of the contact layer 8, the other portions are removed by etching.
【0036】 [0036]
本実施形態では、コンタクト層8を構成するp型のGaAsは、キャップ層7を構成するp型のGaInPの10倍以上のエッチング選択性を有するから、コンタクト層8とキャップ層7との界面で容易にエッチングを止めることができる。 In the present embodiment, the p-type GaAs constituting the contact layer 8, since a p-type more than 10 times the etch selectivity of GaInP constituting the cap layer 7, at the interface between the contact layer 8 and the cap layer 7 it can be stopped easily etched.
【0037】 [0037]
ここで、エッチング後に残ったp型のGaAsよりなるコンタクト層8の基板平面に水平な方向での形状(平面形状)は、円形や正方形の他に、長方形、楕円形、ひし形等自由な形状とすることができる。 Here, the shape (planar shape) in a horizontal direction to the substrate plane of the contact layer 8 made of the remaining p-type GaAs after etching, in addition to the circular or square, rectangular, oval, and rhombus etc. freeform can do. 但し、コンタクト層8の平面形状は反射率分布に影響を与えるから、例えば、長方形、楕円形、ひし形等2回対称(180°回転すると原形に復帰する幾何学形状)にすれば、レーザ光の偏波面はその形状に応じて一定方向に揃う傾向を示す。 However, since the planar shape of the contact layer 8 affects the reflectance distribution, for example, rectangular, oval, if a diamond like twofold symmetry (geometry of returning to its original shape when 180 ° rotation), the laser beam polarization plane tends to align in a predetermined direction according to its shape. この性質を利用し、コンタクト層8の平面形状を楕円形、長円形、ひし形等にしてレーザ光の偏波面を制御することも可能である。 Utilizing this property, elliptical planar shape of the contact layer 8, it is also possible to control the polarization plane of the oval, the laser light in the diamonds and the like.
【0038】 [0038]
図4に示すように、フォトレジストからなるエッチングマスク21を除去した後、RFスパッタリング法を使用して、キャップ層7の露出部分とコンタクト層8とを覆うように、インジウム・スズ酸化物(ITO)からなる第2電極9を着膜する。 As shown in FIG. 4, after removing the etching mask 21 of photoresist, using an RF sputtering method, so as to cover the exposed portion and the contact layer 8 of the cap layer 7, indium tin oxide (ITO ) for film deposition of the second electrode 9 made of. コンタクト層8と第2電極9との間の接触をオーム性接触にするために、300〜600℃の温度範囲でアニールを行う。 To the contact between the contact layer 8 and the second electrode 9 in ohmic contact is annealed in the temperature range of 300 to 600 ° C.. アニール温度は、他の工程との兼ね合いを考慮して、この温度範囲から適宜決定すればよい。 Annealing temperature, in consideration of the balance with other steps may be suitably determined from the temperature range.
【0039】 [0039]
光出射領域11に対応する部分の周辺部分の層構成は、下層から、第1多層反射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第2多層反射膜6、キャップ層7、及び第2電極9を順次積層した層構成であるが、光出射領域11に対応する部分の層構成は、キャップ層7と第2電極9との間にコンタクト層8を加えた層構成である。 Layer structure of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region 11, from the lower layer, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, the second multilayer reflective film 6 , cap layer 7, and the second the electrodes 9 are sequentially laminated a layer structure of a layer structure of a portion corresponding to the light emission region 11, the contact layer 8 applied between the cap layer 7 and the second electrode 9 a layer configuration.
【0040】 [0040]
そして、コンタクト層8の光学的厚さ及び第2電極9の光学的厚さを調整することにより、図1(B)に示すように、光出射領域に対応する部分の周辺部分の反射率が、光出射領域に対応する部分の反射率に対し、相対的に低下するように構成されている。 By adjusting the optical thickness and the optical thickness of the second electrode 9 of the contact layer 8, as shown in FIG. 1 (B), the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region , to the reflectivity of the portion corresponding to the light emission region and is configured to decrease relatively.
【0041】 [0041]
第1多層反射膜2と第2多層反射膜6とから形成される共振器に付加される層の光学的な厚さが、レーザ発振される光の発振波長λの半波長の整数倍に等しい場合は共振器のQが増加し、4分の1波長の奇数倍に等しい場合は共振器のQが減少する。 Optical thickness of a layer to be added to the resonator formed of a first multilayer reflective film 2 and the second multilayer reflective film 6 which is equal to an integer multiple of the half wavelength of the oscillation wavelength of the light lasing λ If increased Q of the resonator, equal to an odd multiple of the quarter wavelength decreases Q of the resonator.
【0042】 [0042]
本実施形態においては、コンタクト層8の光学的な厚さと第2電極9の光学的な厚さとの和を、レーザ発振される光の発振波長λの半波長の整数倍に等しくすることで、光出射領域11に対応する部分において共振器のQを増加させ、第2電極9の光学的な厚さを、4分の1波長の奇数倍に等しくすることで、光出射領域11に対応する部分の周辺部分において共振器のQを減少させる。 In the present embodiment, the sum of the optical thickness and the optical thickness of the second electrode 9 of the contact layer 8, by equal to an integer multiple of the half wavelength of the oscillation wavelength of the light lasing lambda, It increases the Q of the resonator at a portion corresponding to the light emission region 11, the optical thickness of the second electrode 9, by equal to an odd multiple of the quarter wavelength, corresponding to the light emission region 11 reducing the Q of the resonator at the peripheral portion of the moiety.
【0043】 [0043]
光出射領域11に対応する部分とその周辺部分とで反射率に差を設けることが目的であるから、光出射領域11に対応する部分の周辺部分の反射率が、光出射領域11に対応する部分の反射率に対し相対的に低下すれば、光学的厚さを正確に4分の1波長の奇数倍あるいは半波長の整数倍とする必要はない。 Because be provided a difference in reflectance at the portion corresponding to the light emitting region 11 and its peripheral portion is an object, the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region 11 corresponds to the light emission region 11 if relatively lowered with respect to the reflectance of the portion it need not be an integer multiple of an odd multiple or a half wavelength of the wave of exactly 4 minutes an optical thickness.
【0044】 [0044]
この通り、コンタクト層8の光学的な厚さ及び第2電極9の光学的な厚さはミラー損失に差をもたらすから、これらの層の光学的厚さを制御することによって、ミラー反射率を空間的に変化させ、光学モードの制御が可能となる。 This street, because optical thickness of the optical thickness and the second electrode 9 of the contact layer 8 results in a difference in the mirror loss, by controlling the optical thickness of the layers, the mirror reflectivity spatially varied, it is possible to control the optical mode. 即ち、高反射率領域を規定し、この径を最低次数の動作モードのモードサイズに等しくすれば、容易に単峰性の基本横モード発振を得ることができる。 That is, defining the high reflectance region, if equal to the diameter to the minimum mode size of order operation mode, it is possible to easily obtain a fundamental transverse mode oscillation unimodal.
【0045】 [0045]
また、コンタクト層8から注入される電流量が多くなるゲイン領域は、光出射領域11と一致しているから、図5に示すように、最も次数の低い基本モードとゲイン領域とのオーバーラップが最大となり、高次の光学モードとゲイン領域とのオーバーラップは反対に小さくなることから、高次モードでの発振が抑制され、基本モードで発振するようになる。 The gain region the amount of current is increased to be injected from the contact layer 8, because they match the light emission region 11, as shown in FIG. 5, the overlap with the lowest order fundamental mode and the gain region becomes maximum, the overlap with higher order optical modes and the gain region since the smaller opposite, oscillation of higher-order mode is suppressed, so that the oscillation in the fundamental mode. このように光出射領域11に対応する部分とその周辺部分とで反射率に差を設けることで、0次基本横モードの発振に有利な条件が整い、望ましいモードが選択されるという効果を得ることができる。 By thus providing a difference in reflectance at the portion corresponding to the light emitting region 11 and its peripheral portion, it's favorable conditions to the oscillation of the zero-order fundamental transverse mode, such an effect that the desired mode is selected be able to.
【0046】 [0046]
また、コンタクト層8は、注入された電流の広がりを妨げる働きを持つ。 The contact layer 8 has a function to prevent the spread of the injected current. 即ち、コンタクト層8によって電流狭窄を行うことになり、図6に示す通り、p型のGaInPからなるキャップ層7に注入されたキャリアは電流経路22を通って素子内に広がることになる。 In other words, will be performing current constriction by the contact layer 8, the carriers injected into the cap layer 7 made from the street, p-type GaInP shown in FIG. 6 will be spread into the element through the current path 22. このとき、電流密度は光出射領域11に対応する部分で高く、そこから離れるにしたがって減衰する分布を有するから、レーザ発振自体を阻害するものではない。 At this time, the current density is high at the portion corresponding to the light emission region 11, since having a distribution of attenuated with distance from it, does not inhibit the laser oscillation itself.
【0047】 [0047]
この電流狭窄効果とモード選択効果との相乗効果により、しきい値電流を低減することができる。 The synergy between the current confinement effect and mode selection effect, it is possible to reduce the threshold current. また、光閉じ込めの程度は従来の屈折率導波型に比べ小さいから、開口の直径を10μm程度にまで広げても横モードは安定しており、基本横モードでの最大光出力を飛躍的に向上させることができる。 Further, since the degree of light confinement is smaller than the conventional index-guided, the transverse mode even spread diameter of the aperture to about 10μm it is stable and significantly the maximum light output in the fundamental transverse mode it is possible to improve.
【0048】 [0048]
最後に、n型のGaAs基板1の裏面にAuGe/Ni/Au層よりなる第1電極10を形成して、図1に示す構成を備え、λ〜780nmの波長で発振する面発光型半導体レーザを得ることができる。 Finally, to form the first electrode 10 made of AuGe / Ni / Au layer on the back surface of the GaAs substrate 1 of n-type, the configuration shown in FIG. 1, the surface-emitting type semiconductor laser that oscillates at a wavelength of λ~780nm it is possible to obtain.
【0049】 [0049]
上記した第1の実施形態では、キャップ層7のキャリア濃度を、この層の上に直接後述の半導体材料からなる第2電極9を形成しても、ショットキー障壁により容易には電流注入が行われないレベルの濃度とすることにより、キャップ層7と第2電極9との間でオーム性接触が得られないようにして、電流注入部をコンタクト層8を形成した部分に限定したが、例えば、キャップ層7とコンタクト層8との間にシリコン絶縁膜を介在させることにより、さらにキャップ層7と第2電極9との間の絶縁性を高めて、無効な電流がキャップ層7に流れないよう工夫することも可能である。 In the first embodiment described above, also form a second electrode 9, easily the current injected by the Schottky barrier line of the carrier concentration of the cap layer 7, a semiconductor material below directly on this layer with the concentration of a level not crack, the cap layer 7 so as not to obtain ohmic contact between the second electrode 9, but with limited current injection portion in the portion forming the contact layer 8, for example, by interposing the silicon insulating film between the cap layer 7 and the contact layer 8, further enhance the insulation between the cap layer 7 and the second electrode 9, an invalid current does not flow into the cap layer 7 it is also possible to devise so.
【0050】 [0050]
但し、光出射領域11に対応する部分の周辺部分の反射率が、光出射領域11に対応する部分の反射率に対し相対的に低下するように、第2電極9の光学的厚さに加えて、シリコン絶縁膜の光学的な厚さを調整する必要がある。 However, the reflectance of the peripheral portion of the portion corresponding to the light emitting region 11, such that relatively decreased to reflectivity of the portion corresponding to the light emission region 11, in addition to the optical thickness of the second electrode 9 Te, it is necessary to adjust the optical thickness of the silicon insulating film.
【0051】 [0051]
上記した第1の実施形態では、キャップ層7とコンタクト層8の材料を選択することにより、キャップ層7と第2電極9とはオーム性接触させず、コンタクト層8と第2電極9とはオーム性接触をさせて電流狭窄を行ったが、より効率よく活性層への電流注入を行うために、別の電流閉じ込め(電流狭窄)手段を利用することもできる。 In the first embodiment described above, by selecting the material of the cap layer 7 and the contact layer 8, without ohmic contact to the cap layer 7 and the second electrode 9, the contact layer 8 and the second electrode 9 were subjected to current confinement by the ohmic contact, it is also for more current injection into efficient active layer, utilizing different current confinement (current confinement) means.
【0052】 [0052]
例えば、キャップ層7をアンドープ若しくはn型のGaInPから形成した以外は第1の実施形態と同様にして、基板1上に、第1多層反射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキャップ層7を順次積層し、図3に示すように、マスク21を用いたエッチングにより、アンドープ若しくはp型のGaAsよりなるコンタクト層8を光出射領域に対応する部分にのみ形成した後、図7(A)に示すように、コンタクト層8が形成された領域を除いて、シリコン系絶縁膜からなる不純物拡散用マスク23を形成する。 For example, except that the cap layer 7 is formed of an undoped or n-type GaInP in the same manner as in the first embodiment, on the substrate 1, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4 the second spacer layer 5, the second multilayer reflection film 6, and sequentially laminating a cap layer 7, as shown in FIG. 3, by etching using a mask 21, a contact layer 8 made of undoped or p-type GaAs after formed only at a portion corresponding to the light emitting region, as shown in FIG. 7 (a), except for the region where the contact layer 8 is formed, to form an impurity diffusion mask 23 made of a silicon-based insulating film. 図7(B)に示すように、このマスク23を用いて亜鉛の気相拡散を行うことにより、コンタクト層8及びその下方にあるキャップ層7に亜鉛を拡散させてコンタクト層8及びキャップ層7aからなる亜鉛拡散領域24を形成する。 As shown in FIG. 7 (B), by performing vapor-phase diffusion of zinc using the mask 23, the zinc in the contact layer 8 and the cap layer 7 is in its downward diffused contact layer 8 and the cap layer 7a to form a zinc diffusion region 24 consisting of. キャップ層7及びコンタクト層8はいずれも薄いので、キャップ層7まで到達する拡散は比較的容易である。 Since both the cap layer 7 and the contact layer 8 is thin, diffusion reaching the cap layer 7 is relatively easy. 図には特に示さないが、マスク23を除去した後、第2電極9を形成して、光出射領域11に対応する部分とその周辺部分との間で異なる反射率を有するよう位相調整を行う。 Although not particularly shown, after removing the mask 23, performs a phase adjustment so as to have formed a second electrode 9, a different reflectance between the portion corresponding to the light emitting region 11 and its peripheral portion .
【0053】 [0053]
亜鉛はp型のドーパントとして働くから、n型のGaInPよりなるキャップ層7と亜鉛が拡散されたキャップ層7aとの界面にはpn接合部25が形成される。 Zinc Since acts as a p-type dopant, pn junction 25 is formed at the interface between the zinc and the cap layer 7 of n-type GaInP is diffused cap layer 7a. キャップ層7aに注入されたキャリアは、この接合部25を避けて第2多層反射膜6に向かって流れ、電流狭窄の効果を得ることができる。 Carriers injected into the cap layer 7a flows toward the second multilayer reflective film 6 to avoid this junction 25, it is possible to obtain the effect of the current confinement. また、キャップ層7がアンドープの場合においても、キャップ層7aに注入されたキャリアは、キャップ層7のように抵抗率の高いアンドープのGaInP層は通過することができず、第2多層反射膜6の方に向かって流れることになる。 In the case cap layer 7 is undoped also carriers injected into the cap layer 7a is, GaInP layer of high resistivity undoped as the cap layer 7 can not pass, a second multilayer reflective film 6 It will flow toward the.
【0054】 [0054]
なお、積層膜の導電型を逆転して、第2多層反射膜6の導電型をn型とした場合は亜鉛の代わりにn型のドーパントとして働くシリコンやゲルマニウムを拡散源として用いることもできる。 Incidentally, in reversing the conductivity type of the multilayer film, if the conductivity type of the second multilayer reflective film 6 is n-type may be a silicon or germanium which acts as an n-type dopant in place of zinc as a diffusion source.
【0055】 [0055]
また、例えば、第1の実施形態と同様にして、第1多層反射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキャップ層7を順次積層した基板を成長室から取り出し、図3に示すように、エッチングによりp型のGaAsよりなるコンタクト層8を光出射領域11に対応する部分にのみ形成した後、図8(A)に示すように、コンタクト層8上にシリコン系絶縁膜あるいはフォトレジストよりなるマスク26を形成して、キャップ層7の内、光出射領域11に対応する部分の周辺にある部分にプロトン注入を行い、図8(B)に示す高抵抗化されたプロトン注入領域27を形成する。 Further, for example, as in the first embodiment, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, the second multilayer reflection film 6, and the cap layer 7 sequentially taken out laminated substrate from the growth chamber, as shown in FIG. 3, a contact layer 8 made of p-type GaAs etching after forming only the portion corresponding to the light emission region 11, in FIG. 8 (a) as shown, by forming a mask 26 made of a silicon-based insulating film or a photoresist on the contact layer 8, of the cap layer 7 performs proton implantation in a portion in the neighborhood of the portion corresponding to the light emission region 11, Figure 8 to form the proton implanted regions 27 which are high-resistance shown in (B). 図には特に示さないが、マスク26を除去した後、第2電極9を形成して、光出射領域11に対応する部分とその周辺部分との間で異なる反射率を有するよう位相調整を行う。 Although not particularly shown, after removing the mask 26, performs a phase adjustment so as to have formed a second electrode 9, a different reflectance between the portion corresponding to the light emitting region 11 and its peripheral portion .
【0056】 [0056]
プロトン注入領域27は、キャリアがキャップ層7中を横方向へ広がろうするのを阻止するため、電流狭窄の効果を得ることができる。 Proton injection region 27, since the carriers are prevented from it to spread the cap layer 7 medium in the transverse direction, it is possible to obtain the effect of the current confinement.
(第2の実施の形態) (Second Embodiment)
第2の実施の形態に係る面発光型半導体レーザは、図9に示す通り、柱(ポスト)状に形成された点以外は、第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザと同様の構成である。 Surface-emitting type semiconductor laser according to the second embodiment, as shown in FIG. 9, column except formed (post) shape, the semiconductor laser and the same surface-emitting type according to the first embodiment it is a configuration. 柱(ポスト)状に形成することによって、一層の電流狭窄効果を得ることができる。 By forming the pillar (post) form, it can be obtained to further current confining effect.
【0057】 [0057]
この面発光型半導体レーザの製造方法を簡単に説明する。 The method for manufacturing the surface-emitting type semiconductor laser will be briefly described.
【0058】 [0058]
第1の実施形態と同様にして、第1多層反射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキャップ層7を順次積層した基板を成長室から取り出し、図3に示すように、エッチングによりp型のGaAsよりなるコンタクト層8を光出射領域11に対応する部分にのみ形成する。 In the same manner as in the first embodiment, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, and second multilayer reflective film 6, and a cap layer 7 are sequentially stacked the substrate is taken out of the growth chamber, as shown in FIG. 3, it is formed only at a portion corresponding to the contact layer 8 made of p-type GaAs etching on the light emitting region 11.
【0059】 [0059]
その後、光出射領域11の外周部を環状に残しながら、ドライエッチング技術を用いてキャップ層7及び第2多層反射膜6を除去し、いわゆるポスト31を形成する。 Thereafter, the outer peripheral portion of the light emission region 11 while leaving an annular, using dry etching techniques to remove the cap layer 7 and the second multilayer reflective film 6 to form a so-called post 31.
【0060】 [0060]
エッチングマスクを除去した後、RFスパッタリング法を使用して、キャップ層7の露出部分とコンタクト層8とを覆うように、インジウム・スズ酸化物(ITO)からなる第2電極9を着膜する。 After removing the etching mask, using an RF sputtering method, so as to cover the exposed portion and the contact layer 8 of the cap layer 7, to-deposit the second electrode 9 made of indium tin oxide (ITO). コンタクト層8と第2電極9との間の接触をオーム性接触にするために、300〜600℃の温度範囲でアニールを行う。 To the contact between the contact layer 8 and the second electrode 9 in ohmic contact is annealed in the temperature range of 300 to 600 ° C.. アニール温度は、他の工程との兼ね合いを考慮して、この温度範囲から適宜決定すればよい。 Annealing temperature, in consideration of the balance with other steps may be suitably determined from the temperature range.
【0061】 [0061]
露出したポスト31の側面をシリコン系絶縁膜28で覆った後、第2電極9とコンタクトを取ることができるようにCr/Auよりなる上部電極29を形成する。 After covering the exposed side surfaces of the post 31 with a silicon-based insulating film 28, an upper electrode 29 made of Cr / Au to be able to contact the second electrode 9. 最後に、基板1の裏面にAuGe/Ni/Auよりなる第1電極10を形成して、図9に示す構成を備え、λ〜780nmの波長で発振する面発光型半導体レーザを得ることができる。 Finally, to form the first electrode 10 made of AuGe / Ni / Au on the back surface of the substrate 1, the configuration shown in FIG. 9, it is possible to obtain a surface-emitting type semiconductor laser that oscillates at a wavelength of λ~780nm .
【0062】 [0062]
本実施形態の面発光型半導体レーザは、電流が通過することができる領域が、コンタクト層8よりもわずかに広い領域に限られるので、コンタクト層下方での電流の広がりが少なく、発光に寄与しない無効な注入キャリアが減るので、一層の低しきい値化あるいは高効率化を達成できる。 Surface-emitting type semiconductor laser of this embodiment, a region where current can pass through it, since the only slightly larger area than the contact layer 8, is less spread of current in the contact layer down, does not contribute to light emission since reducing the invalid injection carrier, it can achieve further low threshold reduction or efficiency.
(第3の実施の形態) (Third Embodiment)
第3の実施の形態に係る面発光型半導体レーザは、第2の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの変形例であり、図10に示す通り、第2多層反射膜6の最下層をAl 0.9 Ga 0.1 Asに代えてAlAsとし、その周縁部を酸化して絶縁領域とした以外は、第2の実施の形態に係る面発光型半導体レーザと同様の構成である。 Surface-emitting type semiconductor laser according to the third embodiment is a modification of the surface-emitting type semiconductor laser according to the second embodiment, as shown in FIG. 10, the bottom layer of the second multilayer reflective film 6 and AlAs instead of al 0.9 Ga 0.1 as, except for using oxidized insulating region its periphery, a surface-emitting type semiconductor laser and similar structure according to the second embodiment. この通り、AlAs層の一部を選択的に酸化することによって、より強力な電流狭窄効果を得ることができる。 This street, by selectively oxidizing a portion of the AlAs layer, it is possible to obtain a stronger current confining effect.
【0063】 [0063]
この面発光型半導体レーザの製造方法を簡単に説明する。 The method for manufacturing the surface-emitting type semiconductor laser will be briefly described.
【0064】 [0064]
第2の実施形態と同様にして、第1多層反射膜2、第1スペーサ層3、量子井戸活性層4、第2スペーサ層5、第2多層反射膜6、及びキャップ層7を順次積層した基板を成長室から取り出し、図3に示すように、エッチングによりp型のGaAsよりなるコンタクト層8を光出射領域11に対応する部分にのみ形成し、光出射領域11の外周部を環状に残しながら、ドライエッチング技術を用いてキャップ層7及び第2多層反射膜6を除去し、いわゆるポスト31を形成する。 In the same manner as in the second embodiment, the first multilayer reflective film 2, the first spacer layer 3, the quantum well active layer 4, the second spacer layer 5, and second multilayer reflective film 6, and a cap layer 7 are sequentially stacked the substrate is taken out of the growth chamber, as shown in FIG. 3, formed only in the portion corresponding to the contact layer 8 made of p-type GaAs etching on the light emitting region 11, leaving the outer peripheral portion of the light emitting region 11 annularly while, to remove the cap layer 7 and the second multilayer reflection film 6 by using a dry etching technique to form a so-called post 31.
【0065】 [0065]
この後、400℃の水蒸気に約10分間接触させて、いわゆるウェット酸化を実行することで、第2多層反射膜6中のAlAs層は周縁部から酸化されてAl 23となり、ポスト31の一部に絶縁領域30(選択酸化層)が形成される。 Thereafter, in contact with the 400 ° C. in steam for about 10 minutes, by executing the so-called wet oxidation, AlAs layer in the second multilayer reflective film 6 becomes Al 2 O 3 is oxidized from the periphery of the post 31 some insulation region 30 (selective oxidation layer) is formed.
【0066】 [0066]
エッチングマスクを除去した後、RFスパッタリング法を使用して、キャップ層7の露出部分とコンタクト層8とを覆うように、インジウム・スズ酸化物(ITO)からなる第2電極9を着膜する。 After removing the etching mask, using an RF sputtering method, so as to cover the exposed portion and the contact layer 8 of the cap layer 7, to-deposit the second electrode 9 made of indium tin oxide (ITO). コンタクト層8と第2電極9との間の接触をオーム性接触にするために、300〜600℃の温度範囲でアニールを行う。 To the contact between the contact layer 8 and the second electrode 9 in ohmic contact is annealed in the temperature range of 300 to 600 ° C.. アニール温度は、他の工程との兼ね合いを考慮して、この温度範囲から適宜決定すればよい。 Annealing temperature, in consideration of the balance with other steps may be suitably determined from the temperature range.
【0067】 [0067]
露出したポスト31の側面をシリコン系絶縁膜28で覆った後、第2電極9とコンタクトを取ることができるようにCr/Auよりなる上部電極29を形成する。 After covering the exposed side surfaces of the post 31 with a silicon-based insulating film 28, an upper electrode 29 made of Cr / Au to be able to contact the second electrode 9. 最後に、基板1の裏面にAuGe/Ni/Auよりなる第1電極10を形成して、図10に示す構成を備え、λ〜780nmの波長で発振する面発光型半導体レーザを得ることができる。 Finally, to form the first electrode 10 made of AuGe / Ni / Au on the back surface of the substrate 1, the configuration shown in FIG. 10, it is possible to obtain a surface-emitting type semiconductor laser that oscillates at a wavelength of λ~780nm .
【0068】 [0068]
本実施形態の面発光型半導体レーザでは、電流狭窄層として設けられた選択酸化層30が光閉じ込めの機能をも果たし、一方、電流狭窄機能はコンタクト層8によって分担されることになる。 In the surface-emitting type semiconductor laser of this embodiment, also serve confinement selective oxidation layer 30 provided light as a current confinement layer, while the current confinement function will be shared by the contact layer 8. 従って、しきい値電流は更に低下すると共に、より一層の横モードの安定性の向上と高出力化が図られる。 Therefore, the threshold current is further reduced, improving the stability of the more transverse mode and high output can be achieved.
【0069】 [0069]
なお、第3の実施形態では、第2多層反射膜6の最下層をAl 0.9 Ga 0.1 Asに代えてAlAsとしたが、選択酸化を受ける層の位置及び材料はこれに限られず、第2多層反射膜6の一部をアルミニウム組成比が90%以上望ましくは98%以上のAlGaAs層とし、残りをそれよりも低いアルミニウム組成比を有するAlGaAs層としておくことにより、半導体層の一部を選択酸化することが可能になる。 In the third embodiment, the lowermost layer of the second multilayer reflective film 6 was AlAs instead of Al 0.9 Ga 0.1 As, the position and material of the layer undergoing selective oxidation is not limited thereto, the second multi-layer a part of the reflection film 6 preferably aluminum composition ratio of 90% or more and 98% or more of the AlGaAs layer, by keeping the AlGaAs layer having a lower Al composition ratio than the rest, selectively oxidized portion of the semiconductor layer it becomes possible to.
【0070】 [0070]
また、第3の実施の形態においては、AlAs層の選択酸化の際、加熱する温度を400℃としたが、これに限定されることなく、最終的な電流通路の大きさが所望の値となるよう制御できる温度とすればよい。 In the third embodiment, in the selective oxidation of the AlAs layer, but the heating temperature was 400 ° C., without being limited thereto, the size of the final current path and a desired value may be the temperature can be controlled to be. 加熱温度を上げると酸化速度が増加し、短時間で所望の酸化領域を形成することができるが、400℃程度が酸化距離を最も制御し易いため好ましい。 The oxidation rate increasing the heating temperature is increased, it is possible to form a desired oxidized region in a short time, preferably liable about 400 ° C. is most controlled oxidation distance.
【0071】 [0071]
第1から第3の実施の形態においては、第2電極9の材料には、インジウム・スズ酸化物(ITO)を使用したが、この材料に限るものではない。 In the third embodiment from the first, the material of the second electrode 9, was used indium tin oxide (ITO), not limited to this material.
【0072】 [0072]
第2電極9の材料は、レーザ発振される波長の光に対して光学的に透明で、かつ導電性の高い材料であればよい。 Material of the second electrode 9 is optically transparent to light of wavelengths laser oscillation, and may be a highly conductive material. 具体的には、100乃至300nmの厚さで積層した場合にも、電極とのコンタクトを取るのに十分な1×10 3乃至1×10 5 Ω -1 cm -1の範囲の導電率を示し、かつ、500〜900nmの波長範囲の光に対して80%以上の透過率と10%以下の吸収率とを示す半導体材料から選択することができる。 Specifically, even when stacked to a thickness of 100 to 300 nm, it shows a conductivity in the range of sufficient 1 × 10 3 to 1 × 10 5 Ω -1 cm -1 to make contact with the electrode and it may be selected from semiconductor material having a transmittance of 80% or more with respect to light in the wavelength range of 500~900nm and less than 10% of the absorption rate.
【0073】 [0073]
このような材料としては、インジウム・スズ酸化物(ITO)の他には、カドミウム・スズ酸化物(CTO)など、Cd 2-x Sn x4でxが0.2乃至0.4の範囲、In 2-y SnO 4でyが0.01乃至0.2の範囲にある化合物が、上記の条件を満たしている。 Such materials, in addition to indium tin oxide (ITO), cadmium tin oxide (CTO), such as the range of Cd 2-x Sn x O 4 in x is from 0.2 to 0.4 , compounds y is in the range of 0.01 to 0.2 in 2-y SnO 4 has meet the above requirements. なお、これらの材料は、通常、屈折率が2程度であり、位相調整の際には屈折率も考慮して光学的厚さを制御する必要がある。 Incidentally, these materials, usually a refractive index of about 2, when the phase adjustment is necessary to control the optical thickness in consideration of the refractive index.
【0074】 [0074]
第1から第3の実施の形態においては、キャップ層7の材料にはGaInPが使用されているが、この材料に限るものではない。 In the third embodiment from the first, the material of the cap layer 7 is GaInP is used, not limited to this material. 格子定数が半導体基板と近接しており、典型的には格子不整合率が0.1%以下のいわゆる格子整合系材料であって、レーザ発振される光を透過するという要件を満たす材料であればよい。 Lattice constant is close to the semiconductor substrate, typically a lattice mismatch rate is a so-called lattice-matched material below 0.1%, there a material that meets the requirement of transmitting the light lasing Bayoi. 例えば、活性層を構成する材料としてGaAs/AlGaAs系半導体を用いた場合には、(Al X Ga 1-X0.5 In 0.5 P系材料またはZnS X Se 1-X系材料がキャップ層7の材料としての上記要件を満たす。 For example, in the case of using the GaAs / AlGaAs system semiconductor as the material constituting the active layer, the (Al X Ga 1-X) 0.5 In 0.5 P -based material or ZnS X Se 1-X based material cap layer 7 material meet the above requirements as. 材料の酸化による劣化が少ない点でAl含有量が多すぎないものが好ましい。 What is not too much Al content in terms less deterioration due to oxidation of the material is preferred.
【0075】 [0075]
なお、キャップ層7をエッチストッパーとして用いる場合には、コンタクト層8を構成する材料は、キャップ層7を構成する材料の10倍以上のエッチング選択性を有するように、キャップ層7の材料を選択することがより好ましい。 In the case of using the cap layer 7 as an etch stopper, the material constituting the contact layer 8 so as to have a 10 times or more of the etch selectivity of the material constituting the cap layer 7, selecting the material of the cap layer 7 it is more preferable to be.
【0076】 [0076]
第1から第3の実施の形態においては、いずれも第2多層反射膜7をp型とし、第1多層反射膜4をn型としたが、これに限定されることなく、導電型を反転することも可能である。 In the third embodiment from the first, both the second multilayer reflective film 7 and p-type and the first multilayer reflective film 4 is n-type, without having to be limited to this, reverse the conductivity type it is also possible to. 光の取り出し方向や導電型による素子抵抗の違いを勘案しながら、総合的な見地から導電型を決めればよい。 Taking into account the difference of the element resistance due to the take-out direction and the conductivity type of the light may be determined conductivity type from a comprehensive point of view.
【0077】 [0077]
一般に、p型層はn型層に比べ禁制帯幅不連続に起因する素子抵抗の増大が懸念されるから、p型層の層数が増えることはレーザ特性を悪くする要因となり好ましくない。 In general, the p-type layer because an increase of the element resistance due to the band gap discontinuity than in n-type layer is concerned, the number of layers of the p-type layer increases the unfavorably cause of deteriorating the laser characteristics. また、上記実施の形態においては、出射光を基板上面から取り出す関係上、第2多層反射膜の方が第1多層反射膜に比べ少ない層数で構成されている。 Further, in the above embodiment, the relationship taking out the light emitted from the upper surface of the substrate, toward the second multilayer reflective film is constituted by a small number of layers than the first multilayer reflective film. このため、第2多層反射膜の導電型をp型とした。 Therefore, the conductivity type of the second multilayer reflective film is a p-type. 従って、逆に出射光を基板裏面から取り出す場合には、第2多層反射膜の層数を第1多層反射膜の層数よりも多くして、かつ、第2多層反射膜の導電型をn型とすることが考えられる。 Therefore, when taking out the emitted light from the substrate backside Conversely, the number of layers of the second multilayer reflective film by more than the number of layers of the first multilayer reflective film, and the conductivity type of the second multilayer reflective film n it is considered to be a type.
【0078】 [0078]
また、素子抵抗は面積に反比例するため、例えば、第2及び第3の実施の形態に見られるポスト状に形成された面発光型半導体レーザの場合、面積の小さい第2多層反射膜は素子抵抗を増大させる要因となる。 Further, since the element resistance is inversely proportional to the area, for example, in the case of the second and third embodiment of the post shape formed surface-emitting type semiconductor laser found in the form of, small area second multilayer reflection film element resistance It becomes a factor to increase. 従って、同じ面積ならp型層よりも素子抵抗を小さくできるn型層を、第2多層反射膜とすることがより好ましい。 Thus, the n-type layer can be reduced element resistance than the same area if the p-type layer, it is more preferable that the second multilayer reflective film.
【0079】 [0079]
第1から第3の実施の形態においては、量子井戸活性層を構成する材料として、GaAs/AlGaAs系半導体を用いたが、これに限定されることなく、例えば量子井戸活性層にGaAs/InGaAs系、あるいは、GaInP/AlGaInP系半導体を用いることも可能である。 In the third embodiment from the first, as the material constituting the quantum well active layer, was used GaAs / AlGaAs-based semiconductor, without having to be limited to this, for example, GaAs / InGaAs system in the quantum well active layer or, it is also possible to use a GaInP / AlGaInP-based semiconductor. GaAs/InGaAs系半導体の場合、量子井戸層からの発光波長はGaAs基板に対して透明であるから、基板裏面から出射光を取り出すのが容易であり、工程的利点もある。 For GaAs / InGaAs-based semiconductor, since the emission wavelength of the quantum well layer is transparent to the GaAs substrate, it is easy from the substrate back surface retrieve the emitted light, there is also step advantages.
【0080】 [0080]
第1から第3の実施の形態においては、キャップ層を第2多層反射膜とは別に設けたが、第2多層反射膜の最外層をアンドープの層とし、これをキャップ層として用いてもよい。 In the third embodiment from the first, is provided separately from the second multilayer reflective film cap layer, the outermost layer of the second multilayer reflective film and undoped layers may be used as a cap layer .
【0081】 [0081]
第1から第3の実施の形態においては、結晶成長方法としてMOCVD法を用いる場合について述べたが、これに限定されることなく、例えば分子線ビームエピタキシー(MBE)法を用いても同様な半導体膜を得ることができる。 In the third embodiment from the first, it has dealt with the case of using the MOCVD method as a crystal growth method, without being limited thereto, such as molecular beam epitaxy (MBE) method also using a semiconductor it is possible to obtain a film.
【0082】 [0082]
なお、いずれの実施の形態も限定的に解釈されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能である。 Note that not all the embodiments also be interpreted as limiting, it is also feasible in other ways within the range satisfying the requirements for the invention.
【0083】 [0083]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明の面発光型半導体レーザは、積層する層の光学的厚さを調整することにより、光学モードの制御が可能であり、容易に基本横モード発振を得ることができるという効果を奏する。 As described above, the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, by adjusting the optical thickness of the layers to be laminated, it is possible to control the optical modes, it can be obtained easily fundamental transverse mode oscillation there is an effect that.
【0084】 [0084]
また、本発明の面発光型半導体レーザは、光出射領域に対応する部分のみで電極とのコンタクトを取ることが可能で、電流狭窄と基本横モードの選択性の向上とを同時に行うことができ、しきい値電流を低減し光出射領域の面積を広げることが可能であることから、基本横モードでの高出力化を図ることができるという効果を奏する。 Further, the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, can be only at the portion corresponding to the light emission region make contact with the electrode, it is possible to perform the improvement of the selectivity of the current confinement and the fundamental transverse mode at the same time an effect that since it is possible to widen the area of ​​the light emitting region to reduce the threshold current, it is possible to increase the output of the fundamental transverse mode.
【0085】 [0085]
さらに、本発明の面発光型半導体レーザは、簡易なプロセスで再現性良く製造することができるという効果を奏する。 Further, the surface-emitting type semiconductor laser of the present invention, an effect that can be produced with good reproducibility by a simple process.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】(A)は本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの断面図であり、(B)は(A)に示す面発光型半導体レーザの反射率分布を示すグラフである。 1 (A) is a sectional view of a planar type surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention, (B) the reflectance distribution of the surface-emitting type semiconductor laser shown in (A) it is a graph showing a.
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの製造工程における断面図である(積層工程)。 2 is a cross-sectional view of a planar type surface emitting semiconductor laser manufacturing process according to the first embodiment of the present invention (laminating step).
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの製造工程における断面図である(エッチング工程)。 3 is a cross-sectional view of a planar type surface emitting semiconductor laser manufacturing process according to the first embodiment of the present invention (etching step).
【図4】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの製造工程における断面図である(第2電極形成工程)。 4 is a cross-sectional view of a planar type surface emitting semiconductor laser manufacturing process according to the first embodiment of the present invention (second electrode forming step).
【図5】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザのゲイン領域と光学モードのオーバーラップを示す概念図である。 5 is a conceptual diagram showing an overlap of the gain region and the optical mode of the planar type surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの電流経路を示す概念図である。 6 is a conceptual diagram showing a current path for the planar type surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.
【図7】(A)及び(B)は、本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの電流注入方法を改善した第1の変形例の断面図である(Zn拡散方式)。 7 (A) and (B) is a cross-sectional view of a first variant with improved current injection method of the planar type surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention (Zn diffusion method).
【図8】(A)及び(B)は、本発明の第1の実施の形態に係るプレーナ型面発光型半導体レーザの電流注入方法を改善した第2の変形例の断面図である(プロトン注入方式)。 8 (A) and (B) is a cross-sectional view of a second variant with improved current injection method of the planar type surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention (protons injection method).
【図9】本発明の第2の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの断面図である。 9 is a cross-sectional view of a surface emitting semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第3の実施の形態に係る面発光型半導体レーザの断面図である。 10 is a third cross-sectional view of the surface-emitting type semiconductor laser according to the embodiment of the present invention.
【図11】従来技術に係る面発光型半導体レーザの断面図である。 11 is a cross-sectional view of the surface-emitting type semiconductor laser according to the prior art.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 GaAs基板2 第1多層反射膜3 第1スペーサ層4 量子井戸活性層5 第2スペーサ層6 第2多層反射膜7 キャップ層8 コンタクト層9 第2電極10 第1電極11 開口部(光出射領域) 1 GaAs substrate 2 first multilayer reflective film 3 first spacer layer 4 quantum well active layer 5 second spacer layer 6 and the second multilayer reflective film 7 capping layer 8 contact layer 9 second electrode 10 first electrode 11 opening (light exit region)
21 レジストマスク22 電流経路23 絶縁膜マスク24 亜鉛拡散領域25 pn接合部26 対プロトン注入用マスク27 プロトン注入領域28 シリコン系絶縁保護膜29 上部電極30 選択酸化層(絶縁領域) 21 resist mask 22 current path 23 insulating film mask 24 zinc diffused region 25 pn junction 26 to proton implantation mask 27 proton implanted regions 28 silicon dielectric protective film 29 upper electrode 30 selectively oxidized layer (insulating region)
125 VCSEL 125 VCSEL
130 基板132,138 パラレル・ミラー・スタック135 スペーサ層139 トレンチ140 メサ142 コンタクト・ウィンドウ144 誘電体層146 コンタクト層147 電極148 光学モード149 電流分布 130 substrate 132, 138 parallel mirror stack 135 spacer layer 139 trench 140 mesa 142 contact window 144 dielectric layer 146 contact layer 147 electrode 148 the optical mode 149 current distribution

Claims (10)

  1. 半導体基板に設けられた第1電極と、 A first electrode provided on the semiconductor substrate,
    該半導体基板の第1電極とは反対側の面に設けられた第1多層反射膜と、 A first multilayer reflection film provided on the surface opposite to the first electrode of said semiconductor substrate,
    活性層を挟んで該第1多層反射膜に対向するように設けられた第2多層反射膜と、 A second multilayer reflective film provided so as to face the first multilayer reflective film across the active layer,
    レーザ発振される光に対して光学的に透明で且つ第1電極と共に活性層に電流を注入するための第2電極と、 A second electrode for injecting current into the active layer along with and the first electrode is optically transparent to the light lasing,
    前記第2電極と前記第2多層反射膜との間で且つ光出射領域に対応する部分に設けられ 、レーザ発振される光に対して光学的に透明なコンタクト層と、 Provided and the portion corresponding to the light emission region between the second electrode and the second multilayer reflective film, an optically transparent contact layer to the light lasing,
    前記第2電極と前記第2多層反射膜との間に設けられ、前記コンタクト層が形成された部分を介して活性層への電流注入を可能とし、該コンタクト層が形成されていない部分を介して活性層への電流注入を不能とするキャップ層と、 Provided between the second electrode and the second multilayer reflective film, to allow the current injection into the active layer through a portion where the contact layer is formed, through a portion of the contact layer is not formed a cap layer for disabling the current injection into the active layer Te,
    を備え、 Equipped with a,
    前記第2電極の光学的厚さと前記コンタクト層の光学的厚さとを調整することにより、前記コンタクト層が形成された部分の周辺部分の反射率を、前記コンタクト層が形成された部分の反射率よりも低下させた面発光型半導体レーザ。 By adjusting the optical thickness of the optical thickness and the contact layer of the second electrode, the reflectance of the peripheral portion of the portion where the contact layer is formed, the reflectance of the portion where the contact layer is formed surface-emitting type semiconductor laser is lower than.
  2. 前記キャップ層は、レーザ発振される光に対して光学的に透明であり、前記第2多層反射膜と格子整合する材料から形成される請求項1に記載の面発光型半導体レーザ。 It said cap layer is optically transparent to light that is the laser oscillation, a surface emitting semiconductor laser according to claim 1 which is formed from the second multilayer reflective film and the lattice matching to materials.
  3. 前記コンタクト層は、前記キャップ層と格子整合し、前記キャップ層とヘテロ接合することが可能で、かつ、前記第2電極とオーム性接触することが可能な材料から形成される請求項1または2に記載の面発光型半導体レーザ。 The contact layer, the capped layer lattice matched, can be the cap layer and the heterojunction, and claim 1 or 2 is formed from a material capable of contacting the second electrode and the ohmic the VCSEL according to.
  4. 第1の導電型のGaAs基板に設けられた第1電極と、 A first electrode disposed on a first conductivity type GaAs substrate,
    該基板の第1電極とは反対側の面に設けられた第1の導電型のAlGaAs系第1多層反射膜と、 A first conductivity type AlGaAs-based first multilayer reflection film provided on the surface opposite to the first electrode of the substrate,
    アンドープのAlGaAs系活性層を挟んで該第1多層反射膜に対向するように設けられた第2の導電型のAlGaAs系第2多層反射膜と、 A second conductivity type AlGaAs-based second multilayer reflection film provided so as to face the first multilayer reflective film across the AlGaAs-based active layer of undoped,
    レーザ発振される光に対して光学的に透明で且つ第1電極と共に前記活性層に電流を注入するための第2電極と、 A second electrode for injecting current into said active layer with and the first electrode is optically transparent to the light lasing,
    前記第2電極と前記第2多層反射膜との間で且つ光出射領域に対応する部分に設けられ 、レーザ発振される光に対して光学的に透明なコンタクト層と、 Provided and the portion corresponding to the light emission region between the second electrode and the second multilayer reflective film, an optically transparent contact layer to the light lasing,
    前記第2電極と前記第2多層反射膜との間に設けられ、前記コンタクト層が形成された部分を介して前記活性層への電流注入を可能とし、該コンタクト層が形成されていない部分を介して前記活性層への電流注入を不能とするキャップ層と、 Provided between the second electrode and the second multilayer reflective film, to allow the current injection into the active layer through a portion where the contact layer is formed, a portion where the contact layer is not formed a cap layer for disabling the current injection into the active layer through,
    を備え、 Equipped with a,
    前記第2電極の光学的厚さと前記コンタクト層の光学的厚さとを調整することにより、前記コンタクト層が形成された部分の周辺部分の反射率を、前記コンタクト層が形成された部分の反射率よりも低下させた面発光型半導体レーザ。 By adjusting the optical thickness of the optical thickness and the contact layer of the second electrode, the reflectance of the peripheral portion of the portion where the contact layer is formed, the reflectance of the portion where the contact layer is formed surface-emitting type semiconductor laser is lower than.
  5. 前記キャップ層は、AlGaInP系半導体またはGaInP系半導体から形成される請求項4に記載の面発光型半導体レーザ。 The cap layer, a surface emitting semiconductor laser according to claim 4 which is formed of an AlGaInP-based semiconductor or a GaInP semiconductor.
  6. 前記コンタクト層は、AlGaAs系半導体またはGaAs系半導体から形成される請求項4または5に記載の面発光型半導体レーザ。 The contact layer, the surface-emitting type semiconductor laser according to claim 4 or 5 is formed of an AlGaAs-based semiconductor or GaAs semiconductor.
  7. 前記第2電極は、カドミウム・スズ酸化物またはインジウム・スズ酸化物から形成される請求項1から6までのいずれか1項に記載の面発光型半導体レーザ。 The second electrode, the surface emitting semiconductor laser according to any one of claims 1 to 6, which is formed from cadmium tin oxide or indium tin oxide.
  8. 請求項1から7までのいずれか1項に記載の面発光型半導体レーザを製造する製造方法であって、 A method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to any one of claims 1 to 7,
    半導体基板上に、第1多層反射膜、活性層、第2多層反射膜、キャップ層、及びコンタクト層を順次積層する積層工程と、 On a semiconductor substrate, a first multilayer reflection film, an active layer, a second multilayer reflective film, cap layer, and laminating step of sequentially laminating a contact layer,
    前記コンタクト層を光出射領域に対応する部分を残してエッチングするエッチング工程と、 An etching step of etching to leave portions corresponding to the contact layer in the light emitting region,
    前記コンタクト層が形成された部分とその周辺部分とを覆うように第2電極を形成する電極積層工程と、 An electrode stack forming a second electrode so as to cover the portion where the contact layer is formed and a peripheral portion,
    を有する面発光型半導体レーザの製造方法。 Surface-emitting type semiconductor laser manufacturing method of having.
  9. 前記エッチング工程において、コンタクト層をエッチングする際に、前記キャップ層をエッチストッパーとして使用する請求項8に記載の面発光型半導体レーザの製造方法。 In the etching step, when etching the contact layer, the method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser according to claim 8, using the cap layer as an etch stopper.
  10. 前記コンタクト層は、前記キャップ層を半導体の結晶成長により積層した後、半導体の結晶成長により連続して積層される請求項8または9に記載の面発光型半導体レーザの製造方法。 The contact layer may be formed by laminating the cap layer by semiconductor crystal growth, surface-emitting type semiconductor laser manufacturing method according to claim 8 or 9 are successively stacked by semiconductor crystal growth.
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