JP4026085B2 - 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4026085B2 JP4026085B2 JP10266596A JP10266596A JP4026085B2 JP 4026085 B2 JP4026085 B2 JP 4026085B2 JP 10266596 A JP10266596 A JP 10266596A JP 10266596 A JP10266596 A JP 10266596A JP 4026085 B2 JP4026085 B2 JP 4026085B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflective film
- multilayer reflective
- layer
- semiconductor multilayer
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
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
- 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]
- H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- 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
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光通信あるいは光情報処理分野で用いられる半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、特に半導体基板に対して垂直方向にレーザ光が出射される面発光型レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光スイッチング素子あるいは光コンピュータ装置の光源として、２次元集積化の容易な面発光型レーザ装置が注目されている。その一例としてエレクトロニクス・レターズ，第２５巻，１９８９年，１１２３ページ乃至１１２５ページに紹介されている垂直共振器型面発光レーザ装置がある。このレーザ装置では、図１６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型のＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に約２０周期積層してなる半導体多層反射膜１０２と、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層からなる量子井戸活性層１０４と、ｐ型のＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に約２０周期積層してなる半導体多層反射膜１０６とを順次積層し、つづいて金ＡｕおよびニッケルＮｉを蒸着した後、フォトリソグラフィ技術によってＮｉを円形にパターニングして残し、さらにこのＮｉをマスクとしてドライエッチングによりＡｕ層１１３、ｐ型半導体多層反射膜１０６、量子井戸活性層１０４、ｎ型半導体多層反射膜１０２を選択的に除去し、最後にｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１１４を形成する。このレーザ装置では、円形にパターニングされた素子の直径を１−５μｍとマイクロサイズに加工することで、発振しきい値電流約１ｍＡを達成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したようなマイクロサイズの面発光型レーザ装置で期待されるしきい値電流は、理論的には数十μＡであるはずであり、１ｍＡという値をとるということは非発光再結合によると思われる相当量の電流損失を生じていると考えられる。これは、量子井戸活性層の側面が大気中に露出した形となっていること、ドライエッチングにより損傷を受けた層がそのままの形でむき出しになっていることから、表面での非発光再結合および損傷を受けた層での非発光再結合が引き起こされているのである。
【０００４】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、表面での非発光再結合および損傷を受けた領域での非発光再結合による電流損失を低減し、しきい値電流の低い面発光型半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の面発光型半導体レーザ装置では、量子井戸活性層はエッチングすることなくそのまま残し、少なくとも第２のクラッド層上の第２の半導体多層反射膜および第２のコンタクト層とをパターニングするようにしている。
【０００６】
すなわち、本発明では、半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とが順次積層されてなる面発光型の半導体レーザ装置において、前記第２のクラッド層が少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成されると共に、前記第２の半導体多層反射膜がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、前記量子井戸活性層はそのまま残留させ、前記第２のクラッド層上の前記第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層を前記ＧａＩｎＰ層をエッチングストッパとして選択的に除去し、前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くし、前記半導体基板の裏面から光を取り出すことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明では、半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とが順次積層されてなる面発光型の半導体レーザ装置において、前記第２のクラッド層がＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせからなる超格子で構成されると共に、前記第２の半導体多層反射膜がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、前記量子井戸活性層はそのまま残留させ、前記第２のクラッド層上の前記第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層を該第２のクラッド層のＧａＩｎＰをエッチングストッパとして選択的に除去し、前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くして、前記半導体基板の裏面から光を取り出すことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の面発光型半導体レーザ装置の製造方法では、半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層と少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とを順次積層する工程と、前記第２のクラッド層に対してエッチング選択性をもつ条件で該第２のクラッド層をエッチングストッパとして第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層をパターニングするエッチング工程とを含み、前記第２の半導体多層反射膜は、ＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、前記第２のクラッド層は、少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料、およびＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせからなる超格子のうちのいずれかで構成され、前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くして、前記半導体基板の裏面から光を取り出すようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、量子井戸活性層はパターニングされることなく、上部半導体多層反射膜のみがパターニングされるため、量子井戸活性層側面が露出することのない構造を容易に得ることが可能である。したがって表面非発光再結合およびドライエッチングによる損傷による非発光再結合を生じないから、これに起因する無効電流の発生が抑制されて、電流損失が低減され、発振しきい値電流の低い面発光型半導体レーザ装置を得ることができる。
【００１２】
また、第２のクラッド層を少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成すると共に、第２の半導体多層反射膜をＡｌＧａＡｓ系材料若しくはＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成し、または、第２のクラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはまたはＺｎＳＳｅ系材料で構成すると共に、第２の半導体多層反射膜をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成し、または、第２のクラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはＺｎＳＳｅ系材料で構成すると共に、第２の半導体多層反射膜をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成することにより、上方に位置する第２の半導体多層反射膜をパターニングする際、クラッド層に対して半導体多層反射膜のエッチング選択性の高い条件を容易に選択することができるから、エッチング深さの制御が容易でかつ精度が高く、簡便で再現性が良く、歩留まりの高い製造工程を実現できる。
【００１３】
さらに、ＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはＺｎＳＳｅ系材料は、量子井戸活性層を構成するＡｌＧａＡｓ系材料あるいはＩｎＧａＡｓ系材料に比べエネルギーバンドギャップが格段に大きいため、量子井戸活性層へのキャリアの閉じ込めが強く、高効率・高特性温度のレーザ発振を得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ装置の上面図およびそのＡ−Ａ’断面図である。
【００１６】
この面発光型半導体レーザ装置は、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に形成されたｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２と、前記ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２上に形成されたｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層３と、このｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層３上に形成された、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ光閉じ込め層とからなる量子井戸活性層４と、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５と、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７が順次積層せしめられ、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６とｐ型ＧａＡｓコンタクト層７のみが発光領域の上方を除いてエッチング除去されている。このエッチング除去された領域は酸化シリコン膜からなる表面保護膜１２によって被覆保護されている。そして表面にはＣｒ／Ａｕからなるｐ側電極１３が形成されるとともに、基板裏面にはＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極１４が形成されている。
【００１７】
ここでｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２は、ｎ型ＧａＡｓ層とｎ型ＡｌＡｓ層とをそれぞれ膜厚λ／（４ｎr）（λ：発振波長，ｎr：屈折率）で約２０周期積層することによって形成されている。また、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６についても、まったく同様に約２５周期積層して形成される。周期については光の取り出し方向を基板表面側、裏面側のいずれかに取るかで決定され、周期が増えるにつれて反射率は高くなるから、例えば基板裏面から光を取り出すならｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６の周期数をｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２のそれよりも多くするようにすれば良い。
【００１８】
次に、この面発光型半導体レーザ装置の製造工程について説明する。
【００１９】
まず、図２に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に、膜厚約３μｍ（ＧａＡｓ：６７ｎｍ，ＡｌＡｓ：８０．２ｎｍ；２０周期）のｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２と、膜厚３０〜５００ｎｍのｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層３と、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ光閉じ込め層からなる量子井戸活性層４と、膜厚３０〜５００ｎｍのｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５と、膜厚約３．７μｍのｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６と、膜厚３〜１００ｎｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を順次積層する。この上層に酸化シリコン膜からなる絶縁膜８を形成し、フォトリソグラフィにより直径数μｍから数十μｍの円形あるいは多角形のレジストマスク９を形成する。
【００２０】
この後、図３に示すように、このレジストマスク９をマスクとしてエッチングを行い、絶縁膜８からなるマスクを形成する。
【００２１】
そしてさらに、図４に示すように、このレジストマスク９および絶縁膜８をマスクとして、硫酸過酸化水素溶液を用いて、露呈するｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型上部半導体多層反射膜６をエッチングして、半導体柱１０を形成する。このとき、下地のｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５の表面でエッチングがストップするので、エッチング深さのばらつきはない。
【００２２】
つづいてレジストマスク９を除去し、図５に示すように基板表面全体に酸化シリコン膜１２を形成する。ここで図６に示すように凹部を埋めるようにレジスト１１を塗布し、ＣＦ4 プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、半導体柱１０頂部の酸化シリコン膜１２および絶縁膜８のみを選択的に除去し、図７に示すようにｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を露呈せしめる。
【００２３】
最後に、図８に示すように基板表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ側電極１３を形成するとともに、基板裏面にＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極１４を形成した後、フォトリソグラフィにより、基板裏面にレーザ光取り出しのための窓を開けて、図１に示す面発光型半導体レーザ装置が完成する。
【００２４】
このようにして形成された半導体レーザによれば、電流狭窄のためにエッチング除去されているのは、上部クラッド層より上に積層された層のみであるから、量子井戸活性層が大気中に露出されることなく、良好に維持される。また上部クラッド層を構成する材料として用いられているＧａＩｎＰは酸化されにくい材料であり、エッチング後大気中に露出されても劣化することはない。また、このＧａＩｎＰのエネルギーバンドギャップは量子井戸活性層を構成するＩｎＧａＡｓに比べてはるかに大きく、量子井戸活性層へのキャリアの閉じ込めは極めて良好である（Ｅｇ／Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ＝１．８７ｅＶ， Ｅｇ／Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ＝１．２７ｅＶ）。
【００２５】
なお、前記実施例では各半導体層は有機金属気相成長法で形成したが、これに限定されることなく分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などによっても良い。
【００２６】
また、前記実施例では表面保護膜１２として酸化シリコン膜を用いたが、窒化シリコン膜など他の絶縁膜でも良い。また、半導体柱１０形成のためのマスクとして用いる絶縁膜についても、酸化シリコン膜に限定されることなく窒化シリコン膜など他の材料を用いても良い。
【００２７】
さらにまた、前記実施例では半導体柱形成のためのエッチングに硫酸過酸化水素溶液を用いたがＡｌＧａＡｓ系材料とＡｌＧａＩｎＰ系材料との間でエッチング選択比が大きくとれるものであればよく、水酸化アンモニウム過酸化水素溶液を用いてもよい。さらにドライエッチングを用いても同様な効果を得ることができる。
【００２８】
ウエットエッチングの場合、上層と下層でエッチング液にさらされる時間が異なることから、半導体柱の底部に向かうにつれて面積が広がるいわゆるテーパ形状が形成され、直径の小さな半導体柱が作りにくいという問題がある。これに対し、ドライエッチングの場合、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いれば、半導体柱の側壁が、垂直あるいはアンダーカット形状をとるようにすることもでき、直径の小さな半導体柱も容易に形成することができる。このときのエッチングガスとしては 、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4あるいはＡｒとＣｌ2の混合ガス等が用いられる。
【００２９】
このようにして作製された面発光型半導体レーザ装置の動作は、以下に示すごとくである。
ここで、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６は発光領域の上方を除いてエッチング除去されているため、ｐ側電極から注入されたキャリアの通路はこの半導体柱１０内部に限定されている。一方、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５はエッチングされずに残っているが、この層を構成している材料であるＧａＩｎＰは膜厚が非常に薄いからキャリアの広がりは極めて小さく、キャリアはそのままＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ光閉じ込め層からなる量子井戸活性層４に注入される。量子井戸層に注入されたキャリアは電子−正孔再結合により光を放出し、この光は上部と下部の半導体多層反射膜によって反射され、利得が損失を上回ったところでレーザ発振を生ずる。レーザ光は基板裏面に設けられた電極の窓部から出射される。
【００３０】
次に本発明の第２の実施例の面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
前記第１の実施例では、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６のエッチング後、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５をそのまま表面保護膜１２で被覆したのに対し、この実施例では、図９乃至図１５に示すように、表面保護膜１２の形成前にｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５の上からイオン注入１５を行い、量子井戸活性層４の発光領域を除く領域を高抵抗領域１６にしたことを特徴とする。これによりｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５と量子井戸活性層４におけるキャリアの広がりを抑え、さらに低しきい値電流、高効率のレーザ発振を得ようとするものである。
【００３２】
前記第１の実施例の方法における図２乃至図４に示したｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６をエッチングして半導体柱１０を形成する工程までは、前記第１の実施例とまったく同様にして形成し、この後レジストマスク９をそのままにして、図９に示すようにイオンを量子井戸活性層４を貫通する深さまで注入し、図１０に示すようにイオン注入領域１６を得る。
【００３３】
続いてレジストマスク９を除去し、図１１に示すように基板表面全体に酸化シリコン膜１２を形成する。この後、前記第１の実施例と同様に、図１２に示すように凹部にレジスト１１を塗布し、 ＣＦ4プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより前記半導体柱１０頂部の酸化シリコン膜１２および絶縁膜８を選択的に除去し、図１３に示すようにｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を露呈せしめる。
【００３４】
つづいて図１４に示すようにレジスト１１を除去し、この基板をヒ素あるいはヒ素とリンの混合雰囲気中で４００゜Ｃ、１５分間の熱処理を行うことにより、イオン注入による量子井戸活性層４側面の損傷が緩和され、量子井戸活性層４を含む高抵抗領域１６が形成される。
【００３５】
最後に図１５に示すように基板表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ側電極１３を形成するとともに、基板裏面にＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極１４を形成した後、フォトリソグラフィにより、基板裏面にレーザ光取り出しのための窓を開けて本発明の面発光型半導体レーザ装置が完成する。
【００３６】
このようにして作製された面発光型半導体レーザ装置によれば、前記第１の実施例に比べてさらに低しきい値電流とすることが可能である。
【００３７】
前記実施例では、注入するイオンは例えばプロトンを用いるが、プロトンに限らず窒素イオンや酸素イオン等、半導体層を高抵抗化することのできるイオン種であれば良い。
【００３８】
さらに前記実施例では、半導体柱を形成する際のエッチングマスクとして酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を用いているが、イオン注入後の熱処理に対して安定な材料であればよく、窒化タングステン等を用いること可能である。
【００３９】
さらにまた、前記２つの実施例では量子井戸活性層がＩｎＧａＡｓ系の場合を説明したが、これに限らずＡｌＧａＡｓ系やＩｎＧａＡｓＰ系など、様々な材料を用いることもできる。
【００４０】
さらにまた、前記２つの実施例では上部クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ系である場合を説明したが、これに限らずＺｎＳＳｅ系やＺｎＭｇＳＳｅ系など、様々な材料を用いることもできる。
【００４１】
さらにまた、前記２つの実施例では上部クラッド層がＧａＩｎＰ単層である場合を説明したが、これに限らず、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰ若しくは、ＺｎＳｅとＺｎＳＳｅの組みあわせからなる超格子層により構成しても同様な効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、量子井戸活性層を大気中に露出させることがないから、非発光再結合による無効電流の発生が抑制され、発振しきい値電流を低減することができる。また、電流狭窄のため上部半導体多層反射膜を除去する際、上部クラッド層との間で選択性のあるエッチングを行うため、エッチング深さの制御が容易でかつ精度が高く、簡便で再現性の良い、歩留まりの高い面発光型半導体レーザ装置の製造工程を実現できる。
【００４３】
さらに、上部クラッド層を構成するＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはＺｎＳＳｅ系材料のエネルギーバンドギャップは、量子井戸活性層を構成するＩｎＧａＡｓ系材料あるいはＡｌＧａＡｓ系材料に比べてはるかに大きいから、量子井戸活性層へのキャリアの閉じ込めは良好で、高効率・高特性温度のレーザ発振が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ装置を示す図
【図２】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図３】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図４】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図５】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図６】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図７】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図８】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図９】本発明の第２の実施例の面発光型半導体レーザ装置の製造工程図
【図１０】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１１】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１２】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１３】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１４】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１５】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１６】従来例の半導体レーザ装置を示す図
【符号の説明】
１ ｎ型ガリウムひ素（ＧａＡｓ）基板
２ ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜
３ ｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層
４ 量子井戸活性層
５ ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層
６ ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜
７ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
８ 絶縁膜（マスク）
９ フォトレジスト（マスク）
１０ 半導体柱
１１ フォトレジスト（マスク）
１２ 表面保護膜
１３ ｐ側電極
１４ ｎ側電極
１５ イオン注入のためのイオンビーム
１６ 高抵抗領域
１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２ ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜
１０４ 量子井戸活性層
１０６ ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜
１１３ ｐ側電極
１１４ ｎ側電極
【産業上の利用分野】
本発明は光通信あるいは光情報処理分野で用いられる半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、特に半導体基板に対して垂直方向にレーザ光が出射される面発光型レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光スイッチング素子あるいは光コンピュータ装置の光源として、２次元集積化の容易な面発光型レーザ装置が注目されている。その一例としてエレクトロニクス・レターズ，第２５巻，１９８９年，１１２３ページ乃至１１２５ページに紹介されている垂直共振器型面発光レーザ装置がある。このレーザ装置では、図１６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型のＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に約２０周期積層してなる半導体多層反射膜１０２と、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層からなる量子井戸活性層１０４と、ｐ型のＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層とを交互に約２０周期積層してなる半導体多層反射膜１０６とを順次積層し、つづいて金ＡｕおよびニッケルＮｉを蒸着した後、フォトリソグラフィ技術によってＮｉを円形にパターニングして残し、さらにこのＮｉをマスクとしてドライエッチングによりＡｕ層１１３、ｐ型半導体多層反射膜１０６、量子井戸活性層１０４、ｎ型半導体多層反射膜１０２を選択的に除去し、最後にｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１１４を形成する。このレーザ装置では、円形にパターニングされた素子の直径を１−５μｍとマイクロサイズに加工することで、発振しきい値電流約１ｍＡを達成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したようなマイクロサイズの面発光型レーザ装置で期待されるしきい値電流は、理論的には数十μＡであるはずであり、１ｍＡという値をとるということは非発光再結合によると思われる相当量の電流損失を生じていると考えられる。これは、量子井戸活性層の側面が大気中に露出した形となっていること、ドライエッチングにより損傷を受けた層がそのままの形でむき出しになっていることから、表面での非発光再結合および損傷を受けた層での非発光再結合が引き起こされているのである。
【０００４】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、表面での非発光再結合および損傷を受けた領域での非発光再結合による電流損失を低減し、しきい値電流の低い面発光型半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の面発光型半導体レーザ装置では、量子井戸活性層はエッチングすることなくそのまま残し、少なくとも第２のクラッド層上の第２の半導体多層反射膜および第２のコンタクト層とをパターニングするようにしている。
【０００６】
すなわち、本発明では、半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とが順次積層されてなる面発光型の半導体レーザ装置において、前記第２のクラッド層が少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成されると共に、前記第２の半導体多層反射膜がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、前記量子井戸活性層はそのまま残留させ、前記第２のクラッド層上の前記第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層を前記ＧａＩｎＰ層をエッチングストッパとして選択的に除去し、前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くし、前記半導体基板の裏面から光を取り出すことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明では、半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とが順次積層されてなる面発光型の半導体レーザ装置において、前記第２のクラッド層がＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせからなる超格子で構成されると共に、前記第２の半導体多層反射膜がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、前記量子井戸活性層はそのまま残留させ、前記第２のクラッド層上の前記第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層を該第２のクラッド層のＧａＩｎＰをエッチングストッパとして選択的に除去し、前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くして、前記半導体基板の裏面から光を取り出すことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の面発光型半導体レーザ装置の製造方法では、半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層と少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とを順次積層する工程と、前記第２のクラッド層に対してエッチング選択性をもつ条件で該第２のクラッド層をエッチングストッパとして第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層をパターニングするエッチング工程とを含み、前記第２の半導体多層反射膜は、ＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、前記第２のクラッド層は、少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料、およびＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせからなる超格子のうちのいずれかで構成され、前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くして、前記半導体基板の裏面から光を取り出すようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明によれば、量子井戸活性層はパターニングされることなく、上部半導体多層反射膜のみがパターニングされるため、量子井戸活性層側面が露出することのない構造を容易に得ることが可能である。したがって表面非発光再結合およびドライエッチングによる損傷による非発光再結合を生じないから、これに起因する無効電流の発生が抑制されて、電流損失が低減され、発振しきい値電流の低い面発光型半導体レーザ装置を得ることができる。
【００１２】
また、第２のクラッド層を少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成すると共に、第２の半導体多層反射膜をＡｌＧａＡｓ系材料若しくはＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成し、または、第２のクラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはまたはＺｎＳＳｅ系材料で構成すると共に、第２の半導体多層反射膜をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成し、または、第２のクラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはＺｎＳＳｅ系材料で構成すると共に、第２の半導体多層反射膜をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成することにより、上方に位置する第２の半導体多層反射膜をパターニングする際、クラッド層に対して半導体多層反射膜のエッチング選択性の高い条件を容易に選択することができるから、エッチング深さの制御が容易でかつ精度が高く、簡便で再現性が良く、歩留まりの高い製造工程を実現できる。
【００１３】
さらに、ＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはＺｎＳＳｅ系材料は、量子井戸活性層を構成するＡｌＧａＡｓ系材料あるいはＩｎＧａＡｓ系材料に比べエネルギーバンドギャップが格段に大きいため、量子井戸活性層へのキャリアの閉じ込めが強く、高効率・高特性温度のレーザ発振を得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ装置の上面図およびそのＡ−Ａ’断面図である。
【００１６】
この面発光型半導体レーザ装置は、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に形成されたｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２と、前記ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２上に形成されたｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層３と、このｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層３上に形成された、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ光閉じ込め層とからなる量子井戸活性層４と、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５と、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７が順次積層せしめられ、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６とｐ型ＧａＡｓコンタクト層７のみが発光領域の上方を除いてエッチング除去されている。このエッチング除去された領域は酸化シリコン膜からなる表面保護膜１２によって被覆保護されている。そして表面にはＣｒ／Ａｕからなるｐ側電極１３が形成されるとともに、基板裏面にはＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極１４が形成されている。
【００１７】
ここでｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２は、ｎ型ＧａＡｓ層とｎ型ＡｌＡｓ層とをそれぞれ膜厚λ／（４ｎr）（λ：発振波長，ｎr：屈折率）で約２０周期積層することによって形成されている。また、ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６についても、まったく同様に約２５周期積層して形成される。周期については光の取り出し方向を基板表面側、裏面側のいずれかに取るかで決定され、周期が増えるにつれて反射率は高くなるから、例えば基板裏面から光を取り出すならｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６の周期数をｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２のそれよりも多くするようにすれば良い。
【００１８】
次に、この面発光型半導体レーザ装置の製造工程について説明する。
【００１９】
まず、図２に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板１上に、膜厚約３μｍ（ＧａＡｓ：６７ｎｍ，ＡｌＡｓ：８０．２ｎｍ；２０周期）のｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜２と、膜厚３０〜５００ｎｍのｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層３と、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ光閉じ込め層からなる量子井戸活性層４と、膜厚３０〜５００ｎｍのｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５と、膜厚約３．７μｍのｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６と、膜厚３〜１００ｎｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を順次積層する。この上層に酸化シリコン膜からなる絶縁膜８を形成し、フォトリソグラフィにより直径数μｍから数十μｍの円形あるいは多角形のレジストマスク９を形成する。
【００２０】
この後、図３に示すように、このレジストマスク９をマスクとしてエッチングを行い、絶縁膜８からなるマスクを形成する。
【００２１】
そしてさらに、図４に示すように、このレジストマスク９および絶縁膜８をマスクとして、硫酸過酸化水素溶液を用いて、露呈するｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型上部半導体多層反射膜６をエッチングして、半導体柱１０を形成する。このとき、下地のｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５の表面でエッチングがストップするので、エッチング深さのばらつきはない。
【００２２】
つづいてレジストマスク９を除去し、図５に示すように基板表面全体に酸化シリコン膜１２を形成する。ここで図６に示すように凹部を埋めるようにレジスト１１を塗布し、ＣＦ4 プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより、半導体柱１０頂部の酸化シリコン膜１２および絶縁膜８のみを選択的に除去し、図７に示すようにｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を露呈せしめる。
【００２３】
最後に、図８に示すように基板表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ側電極１３を形成するとともに、基板裏面にＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極１４を形成した後、フォトリソグラフィにより、基板裏面にレーザ光取り出しのための窓を開けて、図１に示す面発光型半導体レーザ装置が完成する。
【００２４】
このようにして形成された半導体レーザによれば、電流狭窄のためにエッチング除去されているのは、上部クラッド層より上に積層された層のみであるから、量子井戸活性層が大気中に露出されることなく、良好に維持される。また上部クラッド層を構成する材料として用いられているＧａＩｎＰは酸化されにくい材料であり、エッチング後大気中に露出されても劣化することはない。また、このＧａＩｎＰのエネルギーバンドギャップは量子井戸活性層を構成するＩｎＧａＡｓに比べてはるかに大きく、量子井戸活性層へのキャリアの閉じ込めは極めて良好である（Ｅｇ／Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ＝１．８７ｅＶ， Ｅｇ／Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ＝１．２７ｅＶ）。
【００２５】
なお、前記実施例では各半導体層は有機金属気相成長法で形成したが、これに限定されることなく分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などによっても良い。
【００２６】
また、前記実施例では表面保護膜１２として酸化シリコン膜を用いたが、窒化シリコン膜など他の絶縁膜でも良い。また、半導体柱１０形成のためのマスクとして用いる絶縁膜についても、酸化シリコン膜に限定されることなく窒化シリコン膜など他の材料を用いても良い。
【００２７】
さらにまた、前記実施例では半導体柱形成のためのエッチングに硫酸過酸化水素溶液を用いたがＡｌＧａＡｓ系材料とＡｌＧａＩｎＰ系材料との間でエッチング選択比が大きくとれるものであればよく、水酸化アンモニウム過酸化水素溶液を用いてもよい。さらにドライエッチングを用いても同様な効果を得ることができる。
【００２８】
ウエットエッチングの場合、上層と下層でエッチング液にさらされる時間が異なることから、半導体柱の底部に向かうにつれて面積が広がるいわゆるテーパ形状が形成され、直径の小さな半導体柱が作りにくいという問題がある。これに対し、ドライエッチングの場合、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）法や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いれば、半導体柱の側壁が、垂直あるいはアンダーカット形状をとるようにすることもでき、直径の小さな半導体柱も容易に形成することができる。このときのエッチングガスとしては 、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4あるいはＡｒとＣｌ2の混合ガス等が用いられる。
【００２９】
このようにして作製された面発光型半導体レーザ装置の動作は、以下に示すごとくである。
ここで、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６は発光領域の上方を除いてエッチング除去されているため、ｐ側電極から注入されたキャリアの通路はこの半導体柱１０内部に限定されている。一方、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５はエッチングされずに残っているが、この層を構成している材料であるＧａＩｎＰは膜厚が非常に薄いからキャリアの広がりは極めて小さく、キャリアはそのままＩｎＧａＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ光閉じ込め層からなる量子井戸活性層４に注入される。量子井戸層に注入されたキャリアは電子−正孔再結合により光を放出し、この光は上部と下部の半導体多層反射膜によって反射され、利得が損失を上回ったところでレーザ発振を生ずる。レーザ光は基板裏面に設けられた電極の窓部から出射される。
【００３０】
次に本発明の第２の実施例の面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
前記第１の実施例では、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６のエッチング後、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５をそのまま表面保護膜１２で被覆したのに対し、この実施例では、図９乃至図１５に示すように、表面保護膜１２の形成前にｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５の上からイオン注入１５を行い、量子井戸活性層４の発光領域を除く領域を高抵抗領域１６にしたことを特徴とする。これによりｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５と量子井戸活性層４におけるキャリアの広がりを抑え、さらに低しきい値電流、高効率のレーザ発振を得ようとするものである。
【００３２】
前記第１の実施例の方法における図２乃至図４に示したｐ型ＧａＡｓコンタクト層７およびｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜６をエッチングして半導体柱１０を形成する工程までは、前記第１の実施例とまったく同様にして形成し、この後レジストマスク９をそのままにして、図９に示すようにイオンを量子井戸活性層４を貫通する深さまで注入し、図１０に示すようにイオン注入領域１６を得る。
【００３３】
続いてレジストマスク９を除去し、図１１に示すように基板表面全体に酸化シリコン膜１２を形成する。この後、前記第１の実施例と同様に、図１２に示すように凹部にレジスト１１を塗布し、 ＣＦ4プラズマを用いた反応性イオンエッチングにより前記半導体柱１０頂部の酸化シリコン膜１２および絶縁膜８を選択的に除去し、図１３に示すようにｐ型ＧａＡｓコンタクト層７を露呈せしめる。
【００３４】
つづいて図１４に示すようにレジスト１１を除去し、この基板をヒ素あるいはヒ素とリンの混合雰囲気中で４００゜Ｃ、１５分間の熱処理を行うことにより、イオン注入による量子井戸活性層４側面の損傷が緩和され、量子井戸活性層４を含む高抵抗領域１６が形成される。
【００３５】
最後に図１５に示すように基板表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ側電極１３を形成するとともに、基板裏面にＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極１４を形成した後、フォトリソグラフィにより、基板裏面にレーザ光取り出しのための窓を開けて本発明の面発光型半導体レーザ装置が完成する。
【００３６】
このようにして作製された面発光型半導体レーザ装置によれば、前記第１の実施例に比べてさらに低しきい値電流とすることが可能である。
【００３７】
前記実施例では、注入するイオンは例えばプロトンを用いるが、プロトンに限らず窒素イオンや酸素イオン等、半導体層を高抵抗化することのできるイオン種であれば良い。
【００３８】
さらに前記実施例では、半導体柱を形成する際のエッチングマスクとして酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜を用いているが、イオン注入後の熱処理に対して安定な材料であればよく、窒化タングステン等を用いること可能である。
【００３９】
さらにまた、前記２つの実施例では量子井戸活性層がＩｎＧａＡｓ系の場合を説明したが、これに限らずＡｌＧａＡｓ系やＩｎＧａＡｓＰ系など、様々な材料を用いることもできる。
【００４０】
さらにまた、前記２つの実施例では上部クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ系である場合を説明したが、これに限らずＺｎＳＳｅ系やＺｎＭｇＳＳｅ系など、様々な材料を用いることもできる。
【００４１】
さらにまた、前記２つの実施例では上部クラッド層がＧａＩｎＰ単層である場合を説明したが、これに限らず、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰ若しくは、ＺｎＳｅとＺｎＳＳｅの組みあわせからなる超格子層により構成しても同様な効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、量子井戸活性層を大気中に露出させることがないから、非発光再結合による無効電流の発生が抑制され、発振しきい値電流を低減することができる。また、電流狭窄のため上部半導体多層反射膜を除去する際、上部クラッド層との間で選択性のあるエッチングを行うため、エッチング深さの制御が容易でかつ精度が高く、簡便で再現性の良い、歩留まりの高い面発光型半導体レーザ装置の製造工程を実現できる。
【００４３】
さらに、上部クラッド層を構成するＡｌＧａＩｎＰ系材料若しくはＺｎＳＳｅ系材料のエネルギーバンドギャップは、量子井戸活性層を構成するＩｎＧａＡｓ系材料あるいはＡｌＧａＡｓ系材料に比べてはるかに大きいから、量子井戸活性層へのキャリアの閉じ込めは良好で、高効率・高特性温度のレーザ発振が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ装置を示す図
【図２】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図３】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図４】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図５】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図６】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図７】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図８】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図９】本発明の第２の実施例の面発光型半導体レーザ装置の製造工程図
【図１０】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１１】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１２】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１３】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１４】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１５】同半導体レーザ装置の製造工程図
【図１６】従来例の半導体レーザ装置を示す図
【符号の説明】
１ ｎ型ガリウムひ素（ＧａＡｓ）基板
２ ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜
３ ｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層
４ 量子井戸活性層
５ ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層
６ ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜
７ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
８ 絶縁膜（マスク）
９ フォトレジスト（マスク）
１０ 半導体柱
１１ フォトレジスト（マスク）
１２ 表面保護膜
１３ ｐ側電極
１４ ｎ側電極
１５ イオン注入のためのイオンビーム
１６ 高抵抗領域
１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２ ｎ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ下部半導体多層反射膜
１０４ 量子井戸活性層
１０６ ｐ型ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ上部半導体多層反射膜
１１３ ｐ側電極
１１４ ｎ側電極
Claims (3)
- 半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とが順次積層されてなる面発光型の半導体レーザ装置において、
前記第２のクラッド層が少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成されると共に、前記第２の半導体多層反射膜がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、
前記量子井戸活性層はそのまま残留させ、前記第２のクラッド層上の前記第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層を前記ＧａＩｎＰ層をエッチングストッパとして選択的に除去し、
前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くし、
前記半導体基板の裏面から光を取り出す
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ装置。 - 半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層と少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とを順次積層する工程と、
前記第２のクラッド層に対してエッチング選択性をもつ条件で該第２のクラッド層をエッチングストッパとして第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層をパターニングするエッチング工程とを含み、
前記第２の半導体多層反射膜は、ＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、
前記第２のクラッド層は、少なくとも１層のＧａＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系材料、およびＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせからなる超格子のうちのいずれかで構成され、
前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くして、前記半導体基板の裏面から光を取り出すようにした
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ装置の製造方法。 - 半導体基板上に、第１の半導体多層反射膜と、第１のクラッド層と、少なくともひとつの量子井戸構造をもつ量子井戸活性層と、第２のクラッド層と、第２の半導体多層反射膜と、コンタクト層とが順次積層されてなる面発光型の半導体レーザ装置において、
前記第２のクラッド層がＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰの組み合わせからなる超格子で構成されると共に、前記第２の半導体多層反射膜がＡｌＧａＡｓ系材料で構成され、
前記量子井戸活性層はそのまま残留させ、前記第２のクラッド層上の前記第２の半導体多層反射膜および前記コンタクト層を該第２のクラッド層のＧａＩｎＰをエッチングストッパとして選択的に除去し、
前記第２の半導体多層反射膜の周期数を前記第１の半導体多層反射膜の周期数よりも多くして、前記半導体基板の裏面から光を取り出す
ことを特徴とする面発光型半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10266596A JP4026085B2 (ja) | 1995-04-27 | 1996-04-24 | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-104349 | 1995-04-27 | ||
| JP10434995 | 1995-04-27 | ||
| JP10266596A JP4026085B2 (ja) | 1995-04-27 | 1996-04-24 | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0918093A JPH0918093A (ja) | 1997-01-17 |
| JP4026085B2 true JP4026085B2 (ja) | 2007-12-26 |
Family
ID=26443349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10266596A Expired - Fee Related JP4026085B2 (ja) | 1995-04-27 | 1996-04-24 | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4026085B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4193867B2 (ja) | 2006-05-02 | 2008-12-10 | ソニー株式会社 | ＧａＮ系半導体レーザの製造方法 |
| EP2054980B1 (en) | 2006-08-23 | 2013-01-09 | Ricoh Company, Ltd. | Surface-emitting laser array, optical scanning device, and image forming device |
| JP5538006B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-07-02 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP10266596A patent/JP4026085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0918093A (ja) | 1997-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6320893B1 (en) | Surface emitting semiconductor laser | |
| KR100708107B1 (ko) | 전기 광학적 특성이 개선된 반도체 광 방출 장치 및 그제조방법 | |
| JP2002164621A (ja) | 面発光半導体レーザ素子 | |
| JP2001237497A (ja) | 受動半導体構造およびその製造方法 | |
| JP2001237410A (ja) | オプトエレクトロニック集積回路とその製造方法 | |
| JP2001251017A (ja) | 半導体構造およびその製造方法 | |
| JP3799667B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JPH06314854A (ja) | 面型発光素子とその製造方法 | |
| JP4087152B2 (ja) | 面発光半導体レーザ素子及びレーザアレイ | |
| JP2869276B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP4224981B2 (ja) | 面発光半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JP4026085B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JPH06252504A (ja) | 面発光レーザとその製造方法 | |
| US20070127533A1 (en) | Long-wavelength vertical cavity surface emitting lasers having oxide aperture and method for manufacturing the same | |
| JP3876886B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ装置の製造方法 | |
| JP3546628B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ装置 | |
| JPH0888435A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3685541B2 (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP2000012962A (ja) | 面発光型半導体レーザ及びその作製方法 | |
| JPH09205250A (ja) | 横方向電流注入型面発光半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JPH04316387A (ja) | 面発光レーザ | |
| JP3132445B2 (ja) | 長波長帯面発光型半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH09246668A (ja) | 面発光型半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2921385B2 (ja) | 面発光レーザならびにその製造方法および端面発光レーザの製造方法 | |
| JP3440977B2 (ja) | 面発光半導体レーザおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040720 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050125 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050328 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050331 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050826 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070903 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070927 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101019 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111019 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121019 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131019 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |