JP4845055B2 - Surface emitting laser device manufacturing method and surface emitting laser device - Google Patents
Surface emitting laser device manufacturing method and surface emitting laser device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4845055B2 JP4845055B2 JP2008058205A JP2008058205A JP4845055B2 JP 4845055 B2 JP4845055 B2 JP 4845055B2 JP 2008058205 A JP2008058205 A JP 2008058205A JP 2008058205 A JP2008058205 A JP 2008058205A JP 4845055 B2 JP4845055 B2 JP 4845055B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- dielectric layer
- emitting laser
- dielectric
- surface emitting
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は、垂直共振器型の面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザ素子に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a vertical cavity surface emitting laser element and a surface emitting laser element.
従来の面発光レーザ素子として、DBR(Distributed Bragg Reflector)ミラーである上部および下部多層膜反射鏡の間に活性層を含む複数の半導体層を積層した垂直共振器型の面発光レーザ素子が開示されている(特許文献1、2参照)。また、特許文献1、2に開示される面発光レーザ素子は、メサポスト構造を有するとともに、電流経路を制限して電流注入効率を上げるための電流狭窄層を備えている。この電流狭窄層は、外周に位置するAl2O3からなる電流狭窄部と、電流狭窄部の中心に位置し、AlAsからなる円形の電流注入部とを有するものである。この電流注入部は、面発光レーザ素子に電流を注入した際の電流経路になるとともに、レーザ光が出射する開口部になる。 As a conventional surface emitting laser element, a vertical cavity surface emitting laser element is disclosed in which a plurality of semiconductor layers including an active layer are stacked between upper and lower multilayer reflectors which are DBR (Distributed Bragg Reflector) mirrors. (See Patent Documents 1 and 2). In addition, the surface emitting laser elements disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a mesa post structure and a current confinement layer for limiting the current path and increasing the current injection efficiency. This current confinement layer has a current confinement portion made of Al 2 O 3 located on the outer periphery and a circular current injection portion made of AlAs located in the center of the current confinement portion. This current injection portion serves as a current path when current is injected into the surface emitting laser element, and also serves as an opening through which laser light is emitted.
さらに、特許文献1、2に開示される面発光レーザ素子は、p側円環電極からの電流注入を効率よく行なうために、複数の半導体層の最上層、およびこの最上層と電流狭窄層との間の所定位置に、p+型半導体からなる低抵抗の電流経路層を備えている。p側円環電極から注入された電流は、これらの電流経路層を電流経路として、電流狭窄層を経由して効率よく活性層まで注入される。その結果、面発光レーザ素子の発振しきい値電流は低減される。なお、半導体層の最上層の電流経路層は、p側円環電極に対するコンタクト層としても機能しているので、以下ではコンタクト層と呼ぶ。 Further, in the surface emitting laser elements disclosed in Patent Documents 1 and 2, in order to efficiently inject current from the p-side annular electrode, the uppermost layer of a plurality of semiconductor layers, and the uppermost layer and the current confinement layer Is provided with a low-resistance current path layer made of a p + type semiconductor. The current injected from the p-side annular electrode is efficiently injected to the active layer via the current confinement layer using these current path layers as current paths. As a result, the oscillation threshold current of the surface emitting laser element is reduced. The uppermost current path layer of the semiconductor layer also functions as a contact layer for the p-side annular electrode, and will be referred to as a contact layer below.
ここで、面発光レーザ素子においては、レーザ発振させるべき波長の光が上部および下部多層膜反射鏡間で定在波を形成する必要があるが、この定在波が形成される場合、下部多層膜反射鏡の最上面、および上部多層膜反射鏡の最下面がその定在波の腹の位置になる。また、上述した電流狭窄層、コンタクト層、および電流経路層は、その電気的特性が優先的に設計された層であるため、レーザ発振光を吸収、散乱するおそれがある。そのため、電流狭窄層、コンタクト層、および電流経路層は、光の定在波の節の位置に配置されることが好ましい。したがって、従来の面発光レーザ素子においては、上述した光の定在波の腹と節の位置を実現するために、各層の厚さおよび屈折率が調整されている。 Here, in the surface emitting laser element, it is necessary that the light having the wavelength to be oscillated forms a standing wave between the upper and lower multilayer reflectors. When this standing wave is formed, the lower multilayer The uppermost surface of the membrane reflector and the lowermost surface of the upper multilayer reflector are the antinodes of the standing wave. Further, the current confinement layer, the contact layer, and the current path layer described above are layers whose electrical characteristics are preferentially designed, and thus there is a possibility that laser oscillation light may be absorbed and scattered. Therefore, it is preferable that the current confinement layer, the contact layer, and the current path layer are disposed at the node of the standing wave of light. Therefore, in the conventional surface emitting laser element, the thickness and refractive index of each layer are adjusted in order to realize the positions of the antinodes and nodes of the standing wave of light described above.
さらに、特許文献1、2に開示される面発光レーザ素子は、p側円環電極の開口部内のコンタクト層の表面に、リフェイズ層と呼ばれる位相調整層を備えている。この位相調整層は、窒化珪素などの誘電体からなり、コンタクト層と上部多層膜反射鏡の最下面との間に介挿され、コンタクト層が定在波の節に位置し、上部多層膜反射鏡の最下面が定在波の腹に位置するように、その光学厚さがλ/4程度に調整されている。ここで、ある層の光学厚さは、その層厚と屈折率との積で示される。 Further, the surface emitting laser elements disclosed in Patent Documents 1 and 2 include a phase adjustment layer called a rephase layer on the surface of the contact layer in the opening of the p-side annular electrode. This phase adjustment layer is made of a dielectric material such as silicon nitride, and is interposed between the contact layer and the lowermost surface of the upper multilayer reflector, and the contact layer is located at a node of the standing wave to reflect the upper multilayer film. The optical thickness is adjusted to about λ / 4 so that the lowermost surface of the mirror is located at the antinode of the standing wave. Here, the optical thickness of a certain layer is represented by the product of the layer thickness and the refractive index.
しかしながら、本発明者らが従来構造の面発光レーザ素子を製造したところ、発振しきい値電流が設計値よりも大きくなるという問題があることを見出した。本発明者らが製造した面発光レーザ素子を精査したところ、以下の理由により素子抵抗が増大していることが判明した。 However, when the present inventors manufactured a surface emitting laser element having a conventional structure, it has been found that there is a problem that the oscillation threshold current becomes larger than the design value. When the surface emitting laser element manufactured by the present inventors was examined closely, it was found that the element resistance was increased for the following reason.
図10は、従来構造の面発光レーザ素子の要部の模式的な断面図である。図10に示すように、この面発光レーザ素子300は、外周に位置する電流狭窄部307aと、電流狭窄部307aの中心に位置する円形の電流注入部307bとを有する電流狭窄層307と、p型スペーサ層309と、p+型電流経路層310と、p型スペーサ層311と、p+型コンタクト層312とが順次積層した構造を有する。また、p+型コンタクト層312上にp側円環電極313が形成され、p側円環電極313の開口部内には、窒化珪素からなる円板状の位相調整層314が形成されている。また、p側円環電極313と位相調整層314上には、誘電体多層膜からなる上部DBRミラー316が形成されている。なお、活性層は電流狭窄層307の下方に位置している。また、少なくとも活性層からp+型コンタクト層312までは円柱状のメサポスト構造を有している。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a main part of a surface emitting laser element having a conventional structure. As shown in FIG. 10, the surface emitting
本発明者らの見出したところによれば、従来構造の面発光レーザ素子300においては、位相調整層314の外周とp側円環電極313の内周との間に、位相調整層314の外周にわたって幅0.3〜0.5μm程度の間隙321が形成されており、この間隙321の直下の部分において、p+型コンタクト層312に溝324が形成されていた。本発明者らがさらに精査したところ、この溝324は、面発光レーザ素子300のメサポストを形成する工程で、位相調整層314の外周とp側円環電極313の内周との間にエッチング液が進入してp+型コンタクト層312が侵食されることにより形成されていた。このような溝324が形成されると、p+型コンタクト層312は、その部分で厚さが薄くなるか断絶するため、電気抵抗が高くなる。その結果、p側円環電極313から注入された電流は、矢印Ar3が示すように主にp+型電流経路層310を面方向に流れ、p+型コンタクト層312には流れないため、素子抵抗が増大すると考えられる。
According to the findings of the present inventors, in the surface emitting
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発振しきい値電流が小さい面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザ素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a surface emitting laser element having a small oscillation threshold current and a surface emitting laser element.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法は、垂直共振器型の面発光レーザ素子の製造方法であって、基板上に下部多層膜反射鏡を積層し、前記下部多層膜反射鏡上に、活性層を含むとともに最上層にコンタクト層を有する複数の半導体層を積層する積層工程と、前記コンタクト層上の一部領域に第一誘電体層を形成する第一誘電体層形成工程と、前記コンタクト層上に、中心に開口部を有する円環電極を、該開口部内に前記第一誘電体層が配置されるように形成する円環電極形成工程と、前記第一誘電体層と、該第一誘電体層と前記円環電極との間に形成された間隙とを覆うように第二誘電体層を形成する第二誘電体層形成工程と、前記円環電極をマスクとして前記積層した半導体層をメサポスト形状にエッチングするメサポスト形成工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method for manufacturing a surface-emitting laser device according to the present invention is a method for manufacturing a vertical cavity surface-emitting laser device, in which a lower multilayer film is reflected on a substrate. A step of laminating a mirror, and laminating a plurality of semiconductor layers including an active layer and having a contact layer as an uppermost layer on the lower multilayer reflector, and a first dielectric in a partial region on the contact layer Forming a first dielectric layer, and forming an annular electrode having an opening at the center on the contact layer so that the first dielectric layer is disposed in the opening. A second dielectric layer forming a second dielectric layer so as to cover an electrode forming step, the first dielectric layer, and a gap formed between the first dielectric layer and the annular electrode; Forming the stacked semiconductor layer using the ring electrode as a mask; Characterized in that it comprises a mesa post forming step of etching the strike shape, a.
また、本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法は、上記発明において、前記メサポスト形成工程後に、前記第二誘電体層上に誘電体からなる上部多層膜反射鏡を形成する上部多層膜反射鏡形成工程をさらに含み、前記第一および第二誘電体層形成工程において、所望のレーザ発振波長をλとすると、前記第一および第二誘電体層を合計の光学厚さがλ/4程度となるように形成することを特徴とする。 The surface emitting laser device manufacturing method according to the present invention is the above-described invention, wherein in the above invention, after the mesa post forming step, an upper multilayer reflector comprising an upper multilayer reflector made of a dielectric is formed on the second dielectric layer. And forming the first and second dielectric layers, wherein the desired laser oscillation wavelength is λ, and the total optical thickness of the first and second dielectric layers is about λ / 4. It forms so that it may become.
また、本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法は、上記発明において、前記第一誘電体層形成工程において、所望のレーザ発振波長をλとすると、前記第一誘電体層を、下部誘電体層と上部誘電体層との積層構造を有するとともに、該下部誘電体の光学厚さがλ/4程度となるように形成し、前記メサポスト形成工程後に、前記第二誘電体層上に誘電体からなる上部多層膜を積層して、該上部多層膜と該第二誘電体層とを含み前記上部誘電体層を最下層とする上部多層膜反射鏡を形成する上部多層膜反射鏡形成工程をさらに含むことを特徴とする。 The method of manufacturing a surface-emitting laser device according to the present invention is the above-described invention, wherein in the first dielectric layer forming step, the first dielectric layer is formed as a lower dielectric, assuming that a desired laser oscillation wavelength is λ. And a lower dielectric having an optical thickness of about λ / 4. After the mesa post forming step, a dielectric is formed on the second dielectric layer. An upper multilayer reflector forming step of forming an upper multilayer reflector including the upper multilayer film and the second dielectric layer and having the upper dielectric layer as a lowermost layer. It is further characterized by including.
また、本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法は、上記発明において、前記積層工程は、前記コンタクト層と前記活性層との間にAlAsまたはAl1−xGaxAs(0<x<1)からなる被酸化層を積層する被酸化層積層工程を含み、前記メサポスト形成工程後に、前記積層した被酸化層を選択酸化熱処理してAlAsまたはAl1−xGaxAsからなる電流注入部とAl2O3または(Al1−xGax)2O3からなる電流狭窄部とを有する電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程を含むことを特徴とする。 In the method of manufacturing a surface emitting laser element according to the present invention, in the above invention, the stacking step may include AlAs or Al 1-x Ga x As (0 <x <1) between the contact layer and the active layer. And a current injection portion made of AlAs or Al 1-x Ga x As by subjecting the stacked oxidized layer to a selective oxidation heat treatment after the mesa post forming step. And a current confinement layer forming step of forming a current confinement layer having a current confinement portion made of Al 2 O 3 or (Al 1-x Ga x ) 2 O 3 .
また、本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法は、上記発明において、前記積層工程は、前記コンタクト層と前記被酸化層との間に前記コンタクト層と同程度のアクセプタ濃度を有する電流経路層を積層する電流経路層積層工程を含むことを特徴とする。 In the method of manufacturing a surface emitting laser element according to the present invention, in the above invention, the stacking step includes a current path layer having an acceptor concentration comparable to the contact layer between the contact layer and the oxidized layer. Including a current path layer laminating step of laminating.
また、本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法は、上記発明において、前記第一誘電体層における少なくとも前記コンタクト層に接している部分は、化学量論的組成よりも窒素の組成比が大きい窒化珪素からなることを特徴とする。 In the method of manufacturing a surface emitting laser element according to the present invention, in the above invention, at least a portion of the first dielectric layer in contact with the contact layer has a nitrogen composition ratio larger than a stoichiometric composition. It is made of silicon nitride.
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、垂直共振器型の面発光レーザ素子であって、基板と、前記基板上に積層した下部多層膜反射鏡と、前記下部多層膜反射鏡上に積層した、メサポスト構造を有し、活性層を含むとともに最上層にコンタクト層を有する複数の半導体層と、前記コンタクト層上に形成され、中心に開口部を有するとともに前記メサポスト構造の外周と一致する外周を有する円環電極と、前記コンタクト層上の前記円環電極の開口部内に形成された第一誘電体層と、前記第一誘電体層と、該第一誘電体層と前記円環電極との間に形成された間隙とを覆うように形成された第二誘電体層と、を備えたことを特徴とする。 The surface-emitting laser element according to the present invention is a vertical cavity surface-emitting laser element, and includes a substrate, a lower multilayer reflector that is stacked on the substrate, and a stack that is stacked on the lower multilayer reflector. A plurality of semiconductor layers having a mesa post structure, including an active layer and having a contact layer as an uppermost layer, and an outer periphery formed on the contact layer and having an opening at the center and matching the outer periphery of the mesa post structure An annular electrode having a first dielectric layer formed in an opening of the annular electrode on the contact layer, the first dielectric layer, the first dielectric layer, and the annular electrode; And a second dielectric layer formed so as to cover a gap formed therebetween.
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、上記発明において、前記第二誘電体層上に形成された誘電体からなる上部多層膜反射鏡をさらに備え、所望のレーザ発振波長をλとすると、前記第一および第二誘電体層の合計の光学厚さがλ/4程度であることを特徴とする。 Further, the surface emitting laser element according to the present invention further includes an upper multilayer reflector made of a dielectric formed on the second dielectric layer in the above invention, and a desired laser oscillation wavelength is λ, The total optical thickness of the first and second dielectric layers is about λ / 4.
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、上記発明において、前記第二誘電体層上に形成された誘電体からなる上部多層膜をさらに備え、前記第一誘電体層は、下部誘電体層と上部誘電体層との積層構造を有するとともに、所望のレーザ発振波長をλとすると、該下部誘電体の光学厚さがλ/4程度であり、前記上部多層膜と前記第二誘電体層と前記上部誘電体層とが、該上部誘電体層を最下層とする上部多層膜反射鏡を構成していることを特徴とする。 The surface emitting laser element according to the present invention may further include an upper multilayer film made of a dielectric formed on the second dielectric layer, wherein the first dielectric layer is a lower dielectric layer. And the upper dielectric layer, and when the desired laser oscillation wavelength is λ, the optical thickness of the lower dielectric is about λ / 4, and the upper multilayer film and the second dielectric layer And the upper dielectric layer constitutes an upper multilayer reflector having the upper dielectric layer as the lowest layer.
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、上記発明において、前記複数の半導体層は、前記活性層と前記コンタクト層との間に、選択酸化熱処理によって形成された、AlAsまたはAl1−xGaxAs(0<x<1)からなる電流注入部とAl2O3または(Al1−xGax)2O3からなる電流狭窄部とを有する電流狭窄層を備えたことを特徴とする。 In the surface-emitting laser device according to the present invention, in the above invention, the plurality of semiconductor layers are AlAs or Al 1-x Ga formed by selective oxidation heat treatment between the active layer and the contact layer. A current confinement layer having a current injection portion made of x As (0 <x <1) and a current confinement portion made of Al 2 O 3 or (Al 1-x Ga x ) 2 O 3 is provided. .
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、上記発明において、前記複数の半導体層は、前記電流狭窄層と前記コンタクト層との間に形成された、前記コンタクト層と同程度のアクセプタ濃度を有する電流経路層を備えたことを特徴とする。 In the surface-emitting laser device according to the present invention as set forth in the invention described above, the plurality of semiconductor layers have an acceptor concentration similar to that of the contact layer formed between the current confinement layer and the contact layer. A current path layer is provided.
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、上記発明において、前記第一誘電体層における少なくとも前記コンタクト層に接している部分は、化学量論的組成よりも窒素の組成比が大きい窒化珪素からなることを特徴とする。 In the surface emitting laser element according to the present invention, in the above invention, at least a portion of the first dielectric layer in contact with the contact layer is made of silicon nitride having a nitrogen composition ratio larger than the stoichiometric composition. It is characterized by becoming.
また、本発明に係る面発光レーザ素子は、上記発明において、前記コンタクト層は、厚さが50nm以下であり、アクセプタ濃度が1×1019cm−3以上であり、水素濃度が1×1018cm−3以下であることを特徴とする。 In the surface emitting laser element according to the present invention, the contact layer has a thickness of 50 nm or less, an acceptor concentration of 1 × 10 19 cm −3 or more, and a hydrogen concentration of 1 × 10 18. It is characterized by being cm −3 or less.
本発明によれば、第一誘電体層と円環電極との間に形成される間隙の直下の部分においてコンタクト層に溝が形成されず、素子抵抗の増大が防止されるので、発振しきい値電流が小さい面発光レーザ素子を実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, no groove is formed in the contact layer in the portion immediately below the gap formed between the first dielectric layer and the annular electrode, and an increase in element resistance is prevented, so that the oscillation threshold is reduced. There is an effect that a surface emitting laser element with a small value current can be realized.
以下に、図面を参照して本発明に係る面発光レーザ素子の製造方法および面発光レーザ素子の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a surface emitting laser element manufacturing method and a surface emitting laser element according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
はじめに、本発明の実施の形態1に係る面発光レーザ素子について説明する。本実施の形態1に係る面発光レーザ素子は、レーザ発振波長が1100nm帯であり、レーザ発振波長をλとすると、合計の光学厚さがλ/4である第一および第二誘電体層を備えている。
(Embodiment 1)
First, the surface emitting laser element according to the first embodiment of the present invention will be described. The surface-emitting laser element according to the first embodiment includes a first and second dielectric layers having a laser oscillation wavelength in the 1100 nm band and a total optical thickness of λ / 4, where the laser oscillation wavelength is λ. I have.
図1は、本実施の形態1に係る面発光レーザ素子100の模式的な断面図である。図1に示すように、この面発光レーザ素子100は、基板101と、基板101上に形成された下部多層膜反射鏡である下部DBRミラー102と、バッファ層103と、n型コンタクト層104と、多重量子井戸構造を有する活性層105と、下部傾斜組成層106と、外周に位置する電流狭窄部107aと電流狭窄部107aの中心に位置する円形の電流注入部107bとを有する電流狭窄層107と、上部傾斜組成層108と、p型スペーサ層109と、p+型電流経路層110と、p型スペーサ層111と、p+型コンタクト層112とが順次積層した構造を有する。そして、活性層105からp+型コンタクト層112までが円柱状のメサポストM1を構成している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting
基板101は、アンドープのGaAsからなる。また、下部DBRミラー102は、GaAs/Al0.9Ga0.1As層の34ペアからなる。また、n型コンタクト層104は、n型GaAsからなる。また、活性層105は、層数が3のGaInNAs井戸層と層数が4のGaAs障壁層が交互に積層した構造を有しており、最下層のGaAs障壁層はn型クラッド層としても機能する。また、電流狭窄層107については、電流狭窄部107aはAl2O3からなり、電流注入部107bは、直径が6〜7μmであり、AlAsからなる。下部傾斜組成層106および上部傾斜組成層108は、AlGaAsからなり、厚さ方向において電流狭窄層107に近づくにつれてそのAs組成が段階的に増加するように構成されている。また、p型スペーサ層109、111とp+型電流経路層110、p+型コンタクト層112とは、それぞれ炭素をドープしたp型、p+型のGaAsからなる。なお、各p型またはn型層のアクセプタまたはドナー濃度はたとえば1×1018cm−3程度であり、p+型層のアクセプタ濃度はたとえば1×1019cm−3以上である。なお、GaAsからなる各半導体層の屈折率は約3.45である。
The
また、p+型コンタクト層112上に、Pt/Tiからなり、中心に開口部113aを有するとともに、メサポストM1の外周と一致する外周を有するp側円環電極113が形成されている。p側円環電極113の外径は、たとえば30μmであり、開口部113aの内径は、たとえば11〜14μmである。
On the p + -
また、p側円環電極113の開口部113a内には、窒化珪素(SiNx)からなる円板状の第一誘電体層114が形成されている。第一誘電体層114の外周とp側円環電極113の内周との間には、第一誘電体層114の外周にわたって幅0.3〜0.5μm程度の間隙121が形成されている。
A disc-shaped first
また、第一誘電体層114と、間隙121とを覆い、その外周がp側円環電極113上に到るように、SiNxからなる第二誘電体層115が形成されている。
Further, a
さらに、第二誘電体層115上からメサポストM1の外周にわたって誘電体からなる上部多層膜反射鏡である上部DBRミラー116が形成されている。上部DBRミラー116は、たとえばSiNx/SiO2の10〜12ペアからなるが、たとえばα−Si/SiO2またはα−Si/Al2O3のペアを、その材料の屈折率に応じて99%程度の適切な反射率がえられるようなペア数にしたものでもよい。また、n型コンタクト層104は、メサポストM1の下部から半径方向外側に延びており、その表面にたとえばAuGeNi/Auからなる半円環状のn側電極117が形成されている。n側電極117は、たとえば外径が82μm、内径が42μmである。また、上部DBRミラー116が形成されていない領域には、表面保護のためにSiNxなどの誘電体からなるパッシベーション膜118が形成されている。
Further, an
また、n側電極117に対して、パッシベーション膜118に形成された開口部を介して接触するように、Auからなるn側引き出し電極119が形成されている。一方、p側円環電極113に対しても、パッシベーション膜118に形成された開口部を介して接触するように、Auからなるp側引き出し電極120が形成されている。そして、n側電極117およびp側円環電極113は、それぞれn側引き出し電極119およびp側引き出し電極120によって、外部に設けた不図示の電流供給回路に電気的に接続している。
Further, an n-
そして、この面発光レーザ素子100は、電流供給回路からそれぞれn側引き出し電極119およびp側引き出し電極120を介してn側電極117およびp側円環電極113間に電圧を印加し、電流を注入すると、電流は主に低抵抗のp+型コンタクト層112とp+型電流経路層110とを流れ、さらに電流経路が電流狭窄層107によって電流注入部107b内に狭窄されて、高い電流密度で活性層105に供給される。その結果、活性層105はキャリア注入されて自然放出光を発光する。自然放出光のうち、レーザ発振波長である波長λの光は、下部DBRミラー102と上部DBRミラー116との間で定在波を形成し、活性層105によって増幅される。そして、注入電流がしきい値以上になると、定在波を形成する光がレーザ発振し、p側円環電極113の開口部113aから1100nm帯のレーザ光が出力する。
The surface emitting
つぎに、この面発光レーザ素子100における光の定在波と電流経路とについてより具体的に説明する。図2は、この面発光レーザ素子100における光の定在波と電流経路とについて説明する説明図である。
Next, the standing wave of light and the current path in the surface emitting
はじめに、面発光レーザ素子100における光の定在波について説明する。図2において、線L1は、活性層105から第二誘電体層115までの積層構造における位置と、その位置での定在波の振幅とを示している。ここで、p型スペーサ層109、111は、光学厚さがλ/4となるように形成されている。また、第一誘電体層114および第二誘電体層115の合計の光学厚さがλ/4程度となるように形成されており、第一誘電体層114および第二誘電体層115が位相調整層として機能している。なお、この合計の光学厚さは、光学設計等の都合上、正確にλ/4の場合に限られず、λ/4程度であればよい。その結果、線L1が示すように、定在波は、活性層105と、第二誘電体層115の上面すなわち上部DBRミラー116の最下面とに腹ANがほぼ位置し、電流狭窄層107とp+型電流経路層110とp+型コンタクト層112とに節Nがほぼ位置するように形成される。
First, the standing wave of light in the surface emitting
なお、SiNxはその組成比によって屈折率が異なるから、第一誘電体層114および第二誘電体層115の具体的層厚については、その組成比に応じて以下のように決定する。たとえば、第一誘電体層114および第二誘電体層115がいずれもx=1.5のSiNxからなる場合、その屈折率nは1.8であるから、レーザ発振波長λを1100nmとすると、第一誘電体層114および第二誘電体層115の合計の層厚を、1100/(4・1.8)、すなわち約152.8nmとする。また、第一誘電体層114および第二誘電体層115がいずれもx=1.2のSiNxからなる場合、その屈折率nは2.2であるから、第一誘電体層114および第二誘電体層115の合計の層厚を約125nmとする。
Since the refractive index of SiN x varies depending on the composition ratio, the specific layer thicknesses of the
つぎに、図2を用いて、面発光レーザ素子100における電流経路について説明する。この面発光レーザ素子100においては、第二誘電体層115が間隙121を覆うように形成されている。その結果、後述するように、メサポストM1を形成する際などに半導体層のエッチングを行っても、間隙121からエッチング液が進入してp+型コンタクト層112を侵食するおそれがない。したがって、p側円環電極113から注入された電流は、矢印Ar1が示すように低抵抗であるp+型電流経路層110とp+型コンタクト層112とを電流経路として並列に流れるため、素子抵抗は設計どおり低く維持される。そして、電流はさらに電流狭窄層107によって電流注入部107b内に狭窄されて、高い電流密度で活性層105に供給される。その結果、面発光レーザ素子100の発振しきい値電流は小さくなる。なお、p+型電流経路層110とp+型コンタクト層112との層厚は、十分に低抵抗にするとともに光の定在波に影響を及ぼさないように、いずれも50nm以下とすることが好ましく、15〜30nmとすることが特に好ましい。
Next, a current path in the surface emitting
以上説明したように、この面発光レーザ素子100は、素子抵抗の増大が防止されるため、発振しきい値電流が小さいものとなる。
As described above, the surface emitting
つぎに、面発光レーザ素子100の製造方法について説明する。図3〜7は、面発光レーザ素子100の製造方法の一例について説明する説明図である。
Next, a method for manufacturing the surface emitting
はじめに、エピタキシャル成長法によって、図3に示すように、基板101上に下部DBRミラー102、バッファ層103、n型コンタクト層104、活性層105、下部傾斜組成層106、AlAsからなる被酸化層122、上部傾斜組成層108、p型スペーサ層109、p+型電流経路層110、p型スペーサ層111、p+型コンタクト層112を順次積層し、さらにCVD法によって、p+型コンタクト層112の一部領域に、SiNxからなる円板状の第一誘電体層114を形成する。
First, as shown in FIG. 3, a
つぎに、リフトオフ法を用いて、p+型コンタクト層112上に、p側円環電極113を、開口部113a内に第一誘電体層114が配置されるように形成する。具体的には、まず図4に示すように、第一誘電体層114上とp+型コンタクト層112上とにネガ型のフォトレジスト123を塗布し、p側円環電極113の形状のパターンPを形成する。このとき、パターンPは、フォトレジスト123の表面から深くなるにしたがって幅が拡大するように形成される。
Next, a lift-off method is used to form a p-side
つぎに、図5に示すように、フォトレジスト123の上方からPt/Ti層を蒸着し、パターンP内のp+型コンタクト層112上にp側円環電極113を形成する。このとき、p側円環電極113は、フォトレジスト123の最表面におけるパターンPの形状と同じ形状に形成される。その結果、第一誘電体層114の外周とp側円環電極113の内周との間には、第一誘電体層114の外周にわたって幅0.3〜0.5μm程度の間隙121が形成される。
Next, as shown in FIG. 5, a Pt / Ti layer is deposited from above the
つぎに、図6に示すように、たとえばプラズマCVD法によって、第一誘電体層114と、間隙121とを覆うようにSiNxからなる第二誘電体層115を形成する。このとき、第二誘電体層115を、p側円環電極113の表面を完全に覆わず、p側円環電極113の外周の領域A1が露出するよう形成する。
Next, as shown in FIG. 6, a
また、第一誘電体層114と第二誘電体層115との合計の光学厚さがλ/4程度となるように第二誘電体層115を形成する。上述したようにSiNxはその組成比によって屈折率が異なるから、第一誘電体層114および第二誘電体層115の具体的層厚については、その組成比に応じて決定する。
Further, the
ところで、通常のSiNxには、その生成過程においてある程度の水素が含有される。第一誘電体層114を構成するSiNxの組成比xが小さいと、SiNxの密度が高くなるため、後の熱処理工程において、含有される水素の移動が制限され、p+型コンタクト層112に侵入し、電気抵抗を増大させる場合がある。一方、SiNxの組成比xが大きいと、SiNxの密度が低くなる。その結果、熱処理工程において水素が表面から逃げやすくなるので、水素のp+型コンタクト層112への侵入が抑制され、電気抵抗の増大も抑制される。したがって、第一誘電体層114を構成するSiNxの組成比xについては、少なくともp+型コンタクト層112に接している部分では大きいほうが好ましい。すなわち、たとえば第一誘電体層114が多層構造を有する場合、この多層構造のうち、p+型コンタクト層112に接している層を構成するSiNxの組成比xが大きいほうが好ましい。また、組成比xについては、特に化学量論的組成であるx=1.33よりも大きいほうが好ましい。なお、水素がp+型コンタクト層112に侵入した場合でも、p+型コンタクト層112のアクセプタ濃度が1×1019cm−3以上であり、水素濃度が1×1018cm−3以下であれば、p+型コンタクト層112は電流経路として有効に機能するので好ましい。なお、第二誘電体層115はp+型コンタクト層112と接する面積が極めて小さいので、第二誘電体層115を構成するSiNxの組成比xは特に問わないが、面発光レーザ素子100の光学特性上の観点からは、第一誘電体層114と同じとすることが特に好ましい。
By the way, normal SiN x contains a certain amount of hydrogen in its production process. When the composition ratio x of SiN x constituting the
つぎに、p側円環電極113を金属マスクとして、酸エッチング液等を用いてn型コンタクト層104に到る深さまで半導体層をエッチングして円柱状のメサポストM1を形成し、さらに別のマスクを形成し、バッファ層103に到る深さまでn型コンタクト層104をエッチングする。その結果、図7に示すメサポストM1が形成された構造が得られる。このエッチング工程においては、第二誘電体層115が間隙121を覆うように形成されているため、間隙121から酸エッチング液が進入してp+型コンタクト層112を侵食するおそれがない。また、第二誘電体層115を形成する際に、p側円環電極113の外周の領域A1が露出するように第二誘電体層115を形成しているので、第二誘電体層115の外周がp側円環電極113の外周からはみ出すこともない。その結果、p側円環電極113の外周とメサポストM1の外周とが高精度に一致するようにすることができる。
Next, using the p-side
つぎに、水蒸気雰囲気中において熱処理を行って、被酸化層122をメサポストM1の外周側から選択酸化する。このとき、被酸化層122においてAlAs+H2O→Al2O3+AsH3なる化学反応が起こり、被酸化層122の外周側からAlAsがAl2O3となり、電流狭窄部107aが形成される。上記化学反応は被酸化層122の外周側から均一に進行するので、中心にはAlAsからなる電流注入部107bが形成される。ここでは、熱処理時間等を調整して、電流注入部107bの直径が6〜7μmになるようにする。このように電流注入部107bを形成するので、メサポストM1の中心と、電流注入部107bの中心と、さらにp側円環電極113の開口部113aの中心とを高精度に一致させることができる。その結果、面発光レーザ素子100を歩留まり良く単一横モードレーザとすることができる。
Next, heat treatment is performed in a steam atmosphere to selectively oxidize the oxidized
なお、上記の化学反応によって生成したAsH3は飛散する。飛散したAsH3は、p側円環電極113の露出した領域A1において、p側円環電極113に含まれるPtと、Pt+AsH3→PtAs2+3H2なる化学反応を起こす。その結果、p側円環電極113は露出した領域A1において変質し、電気抵抗が増大するが、第二誘電体層115で覆われた領域はそのような変質から保護され、低抵抗のままである。
Note that AsH 3 generated by the above chemical reaction is scattered. The scattered AsH 3 causes a chemical reaction of Pt included in the p-side
つぎに、メサポストM1の外周側のn型コンタクト層104の表面に、半円環状のn側電極117を形成する。つぎに、全面にパッシベーション膜118を形成した後、n側電極117およびp側円環電極113上においてパッシベーション膜118および第二誘電体層115に開口部を形成し、これらの開口部を介してn側電極117に接触するn側引き出し電極119と、p側円環電極113に接触するp側引き出し電極120を形成する。
Next, a semi-annular n-
つぎに、CVD法を用いて上部DBRミラー116を形成した後に、基板101の裏面を研磨し、基板101の厚さをたとえば150μmに調整する。その後、素子分離を行い、図1に示す面発光レーザ素子100が完成する。
Next, after forming the
つぎに、本発明の実施例として、上記の製造方法によって、図1に示す構造を有する面発光レーザ素子を製造した。この際、第一誘電体層および第二誘電体層を構成するSiNxとして、組成比xがx=1.33のもの(実施例1)と、1.5のもの(実施例2)を用いた。一方、比較例として、上記の製造方法とほぼ同様であるが、組成比xがx=1.33のSiNxからなる第一誘電体層を、その光学厚さがλ/4となるように形成し、第二誘電体層を形成せずに、面発光レーザ素子を製造した。 Next, as an example of the present invention, a surface emitting laser element having the structure shown in FIG. 1 was manufactured by the above manufacturing method. At this time, as SiN x constituting the first dielectric layer and the second dielectric layer, those having a composition ratio x of x = 1.33 (Example 1) and 1.5 (Example 2). Using. On the other hand, as a comparative example, it is almost the same as the above manufacturing method, but the first dielectric layer made of SiN x having a composition ratio x of x = 1.33 is set so that its optical thickness becomes λ / 4. A surface emitting laser element was manufactured without forming the second dielectric layer.
これらの面発光レーザ素子の素子抵抗を測定したところ、比較例のものは100Ωであったが、実施例1のものは80Ωであり、実施例2のものは70Ωであった。すなわち、実施例1のものは、第二誘電体層がp+型コンタクト層の侵食を防止する結果、第二誘電体層のない比較例のものよりも素子抵抗が低減したと考えられる。さらに、実施例2のものは、第二誘電体層の侵食防止効果に加え、第一誘電体層および第二誘電体層に含有される水素のp+型コンタクト層への侵入が防止された結果、さらに素子抵抗が低減したものと考えられる。また、実施例1、2の面発光レーザ素子は、それらの素子抵抗の低減を反映して、高周波特性におけるインピーダンス整合性の向上や、CR(容量及び抵抗性分)による帯域制限の抑制の効果が期待できる。 When the element resistances of these surface emitting laser elements were measured, the comparative example was 100Ω, the example 1 was 80Ω, and the example 2 was 70Ω. In other words, the device of Example 1 is considered to have a lower element resistance than that of the comparative example without the second dielectric layer as a result of the second dielectric layer preventing the p + -type contact layer from eroding. Furthermore, in Example 2, in addition to the erosion preventing effect of the second dielectric layer, the penetration of hydrogen contained in the first dielectric layer and the second dielectric layer into the p + type contact layer was prevented. As a result, it is considered that the element resistance is further reduced. In addition, the surface emitting laser elements of Examples 1 and 2 reflect the reduction of the element resistance, thereby improving the impedance matching in the high frequency characteristics and suppressing the band limitation due to CR (capacitance and resistance). Can be expected.
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2に係る面発光レーザ素子について説明する。本実施の形態2に係る面発光レーザ素子は、実施の形態1に係る面発光レーザ素子と同様に、レーザ発振波長が1100nm帯であるが、第二誘電体層を上部多層膜反射鏡の一部としている点が異なる。
(Embodiment 2)
Next, a surface emitting laser element according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Like the surface emitting laser element according to the first embodiment, the surface emitting laser element according to the second embodiment has a laser oscillation wavelength in the 1100 nm band, but the second dielectric layer is a part of the upper multilayer reflector. The difference is that it is part.
図8は、本実施の形態2に係る面発光レーザ素子200の模式的な断面図である。なお、図1に示す面発光レーザ素子100と同一要素には同一符号を付している。図8に示すように、この面発光レーザ素子200は、面発光レーザ素子100と同様の構造を有する。しかしながら、面発光レーザ素子100とは異なり、p側円環電極113の開口部113a内に形成された円板状の第一誘電体層214は、SiNxからなる下部誘電体層214aと、下部誘電体層214a上に積層したSiO2からなる上部誘電体層214bとの積層構造を有する。また、下部誘電体層214aは、その光学厚さがλ/4程度となるように形成されている。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the surface emitting
また、第一誘電体層214の外周とp側円環電極113の内周との間には、第一誘電体層214の外周にわたって幅0.3〜0.5μm程度の間隙221が形成されている。また、第一誘電体層214と、間隙221とを覆い、その外縁がp側円環電極113上に到るように、SiNxからなる第二誘電体層215が形成されている。
Further, a
さらに、第二誘電体層215上からメサポストM1の外周にわたって誘電体からなる上部多層膜216が形成されている。上部多層膜216は、たとえばSiNx/SiO2の10〜12ペアからなる。
Further, an
この面発光レーザ素子200における光の定在波と電流経路とについて説明する。図9は、この面発光レーザ素子200における光の定在波と電流経路とについて説明する説明図である。
The standing wave of light and the current path in the surface emitting
はじめに、面発光レーザ素子200における光の定在波について説明する。図9において、線L2は、活性層105から第二誘電体層215までの積層構造における位置と、その位置での定在波の振幅とを示している。この面発光レーザ素子200においては、上部誘電体層214bと、第二誘電体層215と、上部多層膜216とが上部DBRミラーを構成しており、上部誘電体層214bの下面が上部DBRミラーの最下面となっている。すなわち、上部誘電体層214bと、第二誘電体層215とが、DBRミラーの最下部の1ペアを形成している。また、下部誘電体層214aは光学厚さがλ/4程度となるように形成されており、位相調整層として機能している。その結果、線L2が示すように、定在波は、活性層105と上部誘電体層214bの下面すなわち上部DBRミラーの最下面とに腹ANがほぼ位置し、電流狭窄層107とp+型電流経路層110とp+型コンタクト層112とに節Nがほぼ位置するように形成される。
First, the standing wave of light in the surface emitting
つぎに、面発光レーザ素子200における電流経路について説明する。この面発光レーザ素子200においては、第二誘電体層215が間隙221を覆うように形成されている。その結果、面発光レーザ素子100と同様に、p側円環電極113から注入された電流は、矢印Ar2が示すように低抵抗であるp+型電流経路層110とp+型コンタクト層112とを電流経路として並列に流れるため、素子抵抗は設計どおり低く維持される。その結果、面発光レーザ素子100の発振しきい値電流は小さくなる。
Next, a current path in the surface emitting
なお、面発光レーザ素子200は、上述した面発光レーザ素子100の製造方法と同様の方法で製造できる。
The surface emitting
以上説明したように、この面発光レーザ素子200は、素子抵抗の増大が防止されるため、発振しきい値電流が小さいものとなる。
As described above, the surface emitting
なお、上記実施の形態では、被酸化層はAlAsからなるものであったが、Al1−xGaxAs(0<x<1)からなるものでもよい。被酸化層がAl1−xGaxAsからなる場合は、電流狭窄層は、電流狭窄部が(Al1−xGax)2O3からなり、電流注入部がAl1−xGaxAsからなるものとなる。 In the above embodiment, the layer to be oxidized is made of AlAs, but it may be made of Al 1-x Ga x As (0 <x <1). When the layer to be oxidized is made of Al 1-x Ga x As, the current confinement layer is made of (Al 1-x Ga x ) 2 O 3 and the current injection portion is made of Al 1-x Ga x As. It will consist of
また、上記実施の形態では、リフトオフ法を用いてp側円環電極を形成しているが、p側円環電極の形成方法については特に限定されない。他の方法でp側円環電極を形成する場合であっても、p側円環電極と第一誘電体層との間には、その材質の相違によって間隙が形成されるため、本発明を適用してその効果を得ることができる。 Moreover, in the said embodiment, although the p side annular electrode is formed using the lift-off method, it does not specifically limit about the formation method of a p side annular electrode. Even when the p-side annular electrode is formed by another method, a gap is formed between the p-side annular electrode and the first dielectric layer due to the difference in material. The effect can be obtained by applying.
また、上記実施の形態では、コンタクト層を含め電流経路層が2層形成されているが、電流経路層がコンタクト層のみであっても、あるいは3層以上であっても、本発明の効果を奏するものとできる。 Further, in the above embodiment, two current path layers including the contact layer are formed. However, even if the current path layer is only the contact layer or three or more layers, the effect of the present invention can be obtained. It can be played.
100〜300 面発光レーザ素子
101 基板
102 下部DBRミラー
103 バッファ層
104 n型コンタクト層
105 活性層
106 下部傾斜組成層
107、307 電流狭窄層
107a、307a 電流狭窄部
107b、307b 電流注入部
108 上部傾斜組成層
109、111、309、311 p型スペーサ層
110、310 p+型電流経路層
112、312 p+型コンタクト層
113、313 p側円環電極
113a 開口部
114,214 第一誘電体層
115、215 第二誘電体層
116、316 上部DBRミラー
117 n側電極
118 パッシベーション膜
119 n側引き出し電極
120 p側引き出し電極
121〜321 間隙
122 被酸化層
123 フォトレジスト
214a 下部誘電体層
214b 上部誘電体層
216 上部多層膜
314 位相調整層
324 溝
A1 領域
AN 腹
Ar1〜Ar3 矢印
L1、L2 線
M1 メサポスト
N 節
P パターン
100 to 300 surface emitting
Claims (13)
基板上に下部多層膜反射鏡を積層し、前記下部多層膜反射鏡上に、活性層を含むとともに最上層にコンタクト層を有する複数の半導体層を積層する積層工程と、
前記コンタクト層上の一部領域に第一誘電体層を形成する第一誘電体層形成工程と、
前記コンタクト層上に、中心に開口部を有する円環電極を、該開口部内に前記第一誘電体層が配置されるように形成する円環電極形成工程と、
前記第一誘電体層と、該第一誘電体層と前記円環電極との間に形成された間隙とを覆うように第二誘電体層を形成する第二誘電体層形成工程と、
前記円環電極をマスクとして前記積層した半導体層をメサポスト形状にエッチングするメサポスト形成工程と、
前記メサポスト形成工程後に、前記第二誘電体層上に誘電体からなる上部多層膜反射鏡を形成する上部多層膜反射鏡形成工程と、
を含み、
前記第一および第二誘電体層形成工程において、所望のレーザ発振波長をλとすると、前記第一および第二誘電体層を合計の光学厚さがλ/4程度となるように形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。 A method of manufacturing a vertical cavity surface emitting laser element,
Laminating a lower multilayer reflector on a substrate, and laminating a plurality of semiconductor layers including an active layer and having a contact layer on the uppermost layer on the lower multilayer reflector;
A first dielectric layer forming step of forming a first dielectric layer in a partial region on the contact layer;
Forming an annular electrode having an opening in the center on the contact layer so that the first dielectric layer is disposed in the opening; and
A second dielectric layer forming step of forming a second dielectric layer so as to cover the first dielectric layer and a gap formed between the first dielectric layer and the annular electrode;
A mesa post forming step of etching the laminated semiconductor layer into a mesa post shape using the annular electrode as a mask;
An upper multilayer reflector forming step of forming an upper multilayer reflector made of a dielectric on the second dielectric layer after the mesa post forming step;
Only including,
In the first and second dielectric layer forming steps, when the desired laser oscillation wavelength is λ, the first and second dielectric layers are formed so that the total optical thickness is about λ / 4. A method for manufacturing a surface-emitting laser element, comprising:
基板上に下部多層膜反射鏡を積層し、前記下部多層膜反射鏡上に、活性層を含むとともに最上層にコンタクト層を有する複数の半導体層を積層する積層工程と、
前記コンタクト層上の一部領域に第一誘電体層を形成する第一誘電体層形成工程と、
前記コンタクト層上に、中心に開口部を有する円環電極を、該開口部内に前記第一誘電体層が配置されるように形成する円環電極形成工程と、
前記第一誘電体層と、該第一誘電体層と前記円環電極との間に形成された間隙とを覆うように第二誘電体層を形成する第二誘電体層形成工程と、
前記円環電極をマスクとして前記積層した半導体層をメサポスト形状にエッチングするメサポスト形成工程と、
前記メサポスト形成工程後に、前記第二誘電体層上に誘電体からなる上部多層膜反射鏡を形成する上部多層膜反射鏡形成工程と、
を含み、
前記第一誘電体層形成工程において、所望のレーザ発振波長をλとすると、前記第一誘電体層を、下部誘電体層と上部誘電体層との積層構造を有するとともに、該下部誘電体の光学厚さがλ/4程度となるように形成し、
前記上部多層膜反射鏡形成工程において、前記第二誘電体層上に誘電体からなる上部多層膜を積層して、該上部多層膜と該第二誘電体層とが含まれ前記上部誘電体層が最下層である上部多層膜反射鏡を形成することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。 A method of manufacturing a vertical cavity surface emitting laser element,
Laminating a lower multilayer reflector on a substrate, and laminating a plurality of semiconductor layers including an active layer and having a contact layer on the uppermost layer on the lower multilayer reflector;
A first dielectric layer forming step of forming a first dielectric layer in a partial region on the contact layer;
Forming an annular electrode having an opening in the center on the contact layer so that the first dielectric layer is disposed in the opening; and
A second dielectric layer forming step of forming a second dielectric layer so as to cover the first dielectric layer and a gap formed between the first dielectric layer and the annular electrode;
A mesa post forming step of etching the laminated semiconductor layer into a mesa post shape using the annular electrode as a mask;
An upper multilayer reflector forming step of forming an upper multilayer reflector made of a dielectric on the second dielectric layer after the mesa post forming step;
Including
In the first dielectric layer forming step, when a desired laser oscillation wavelength is λ, the first dielectric layer has a laminated structure of a lower dielectric layer and an upper dielectric layer, and the lower dielectric layer Formed so that the optical thickness is about λ / 4,
In the upper multilayer mirror forming step, by stacking the upper multilayer film made of dielectric on the second dielectric layer, the upper multilayer film and said second dielectric layer and it is included the upper dielectric layer There manufacturing method to that surface-emitting laser element, wherein the benzalkonium to form the upper multilayer reflector is the lowermost layer.
前記メサポスト形成工程後に、前記積層した被酸化層を選択酸化熱処理してAlAsまたはAl1−xGaxAsからなる電流注入部とAl2O3または(Al1−xGax)2O3からなる電流狭窄部とを有する電流狭窄層を形成する電流狭窄層形成工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の面発光レーザ素子の製造方法。 The stacking step includes an oxidized layer stacking step of stacking an oxidized layer made of AlAs or Al 1-x Ga x As (0 <x <1) between the contact layer and the active layer,
After the mesa post formation step, the stacked oxidation target layer is subjected to a selective oxidation heat treatment from a current injection portion made of AlAs or Al 1-x Ga x As and Al 2 O 3 or (Al 1-x Ga x ) 2 O 3. The method for manufacturing a surface emitting laser element according to claim 1, further comprising a current confinement layer forming step of forming a current confinement layer having a current confinement portion.
基板と、
前記基板上に積層した下部多層膜反射鏡と、
前記下部多層膜反射鏡上に積層した、メサポスト構造を有し、活性層を含むとともに最上層にコンタクト層を有する複数の半導体層と、
前記コンタクト層上に形成され、中心に開口部を有するとともに前記メサポスト構造の外周と一致する外周を有する円環電極と、
前記コンタクト層上の前記円環電極の開口部内に形成された第一誘電体層と、
前記第一誘電体層と、該第一誘電体層と前記円環電極との間に形成された間隙とを覆うように形成された第二誘電体層と、
前記第二誘電体層上に形成された誘電体からなる上部多層膜反射鏡と、
を備え、
所望のレーザ発振波長をλとすると、前記第一および第二誘電体層の合計の光学厚さがλ/4程度であることを特徴とする面発光レーザ素子。 A vertical cavity surface emitting laser element,
A substrate,
A lower multilayer reflector mirror laminated on the substrate;
A plurality of semiconductor layers stacked on the lower multilayer reflector, having a mesa post structure, including an active layer and having a contact layer as an uppermost layer;
An annular electrode formed on the contact layer, having an opening at the center and having an outer periphery coinciding with the outer periphery of the mesa post structure;
A first dielectric layer formed in the opening of the annular electrode on the contact layer;
A second dielectric layer formed to cover the first dielectric layer and a gap formed between the first dielectric layer and the annular electrode;
An upper multilayer mirror made of a dielectric formed on the second dielectric layer;
Equipped with a,
A surface-emitting laser element , wherein a total optical thickness of the first and second dielectric layers is about λ / 4, where λ is a desired laser oscillation wavelength .
基板と、
前記基板上に積層した下部多層膜反射鏡と、
前記下部多層膜反射鏡上に積層した、メサポスト構造を有し、活性層を含むとともに最上層にコンタクト層を有する複数の半導体層と、
前記コンタクト層上に形成され、中心に開口部を有するとともに前記メサポスト構造の外周と一致する外周を有する円環電極と、
前記コンタクト層上の前記円環電極の開口部内に形成された第一誘電体層と、
前記第一誘電体層と、該第一誘電体層と前記円環電極との間に形成された間隙とを覆うように形成された第二誘電体層と、
前記第二誘電体層上に形成された誘電体からなる上部多層膜反射鏡と、
を備え、
前記第一誘電体層は、下部誘電体層と上部誘電体層との積層構造を有するとともに、所望のレーザ発振波長をλとすると、該下部誘電体の光学厚さがλ/4程度であり、
前記第二誘電体層上に形成された誘電体からなる上部多層膜と前記第二誘電体層と前記上部誘電体層とが、該上部誘電体層を最下層とする前記上部多層膜反射鏡を構成していることを特徴とする面発光レーザ素子。 A vertical cavity surface emitting laser element,
A substrate,
A lower multilayer reflector mirror laminated on the substrate;
A plurality of semiconductor layers stacked on the lower multilayer reflector, having a mesa post structure, including an active layer and having a contact layer as an uppermost layer;
An annular electrode formed on the contact layer, having an opening at the center and having an outer periphery coinciding with the outer periphery of the mesa post structure;
A first dielectric layer formed in the opening of the annular electrode on the contact layer;
A second dielectric layer formed to cover the first dielectric layer and a gap formed between the first dielectric layer and the annular electrode;
An upper multilayer mirror made of a dielectric formed on the second dielectric layer;
Equipped with a,
The first dielectric layer has a laminated structure of a lower dielectric layer and an upper dielectric layer. When a desired laser oscillation wavelength is λ, the optical thickness of the lower dielectric is about λ / 4. ,
An upper multilayer film made of a dielectric formed on the second dielectric layer and the second dielectric layer and said upper dielectric layer, the upper multilayer mirror the upper dielectric layer and the bottom layer surface-emitting laser element characterized in that it constitutes a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008058205A JP4845055B2 (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Surface emitting laser device manufacturing method and surface emitting laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008058205A JP4845055B2 (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Surface emitting laser device manufacturing method and surface emitting laser device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009218282A JP2009218282A (en) | 2009-09-24 |
JP4845055B2 true JP4845055B2 (en) | 2011-12-28 |
Family
ID=41189885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008058205A Active JP4845055B2 (en) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | Surface emitting laser device manufacturing method and surface emitting laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4845055B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103119197A (en) * | 2010-08-31 | 2013-05-22 | 株式会社岛津制作所 | Amorphous silicon nitride film and method for producing same |
JP2016004944A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 古河電気工業株式会社 | Surface emitting laser element |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002084829A1 (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-24 | Cielo Communications, Inc. | Long wavelength vertical cavity surface emitting laser |
WO2004006393A2 (en) * | 2002-07-06 | 2004-01-15 | Optical Communication Products, Inc. | Method of self-aligning an oxide aperture with an annular intra-cavity contact in a long wavelength vcsel |
JP4767020B2 (en) * | 2006-01-05 | 2011-09-07 | パナソニック株式会社 | Method of manufacturing nitride compound semiconductor device |
-
2008
- 2008-03-07 JP JP2008058205A patent/JP4845055B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009218282A (en) | 2009-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5435503B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
EP3308436B1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser | |
JP4868004B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
WO2020113558A1 (en) | Vertical-cavity surface-emitting laser | |
JP2002164621A (en) | Plane emission semiconductor laser element | |
US8638829B2 (en) | Semiconductor laser | |
DK1808944T3 (en) | The surface emitting semiconductor laser | |
KR20070075337A (en) | Surface-emitting type semiconductor laser | |
US8228964B2 (en) | Surface emitting laser, surface emitting laser array, and image formation apparatus | |
JP2001085788A (en) | Surface-emitting-typr semiconductor laser element and surface-meitting-type semiconductor laser array | |
JP3800856B2 (en) | Surface emitting laser and surface emitting laser array | |
JP4087152B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser device and laser array | |
US7871841B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor light-emitting device | |
JP2005158922A (en) | Surface-emitting semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP4845055B2 (en) | Surface emitting laser device manufacturing method and surface emitting laser device | |
JP6004063B1 (en) | Manufacturing method of surface emitting semiconductor laser device | |
JPWO2007135772A1 (en) | Light emitting element | |
JP2009246252A (en) | Surface emitting laser element and surface emitting laser array | |
JPWO2005074080A1 (en) | Surface emitting laser and manufacturing method thereof | |
WO2002050968A1 (en) | Surface-emitting laser, method of manufacture thereof, and surface-emitting laser array | |
JP2007165501A (en) | Surface-emitting semiconductor laser and its manufacturing method | |
US20070153863A1 (en) | Surface-emitting type semiconductor laser and method for manufacturing the same | |
JP5261201B2 (en) | Surface emitting laser, surface emitting laser array and manufacturing method thereof | |
JP5322800B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser | |
JP2004031863A (en) | Surface light emission type semiconductor laser element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110812 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110920 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111005 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4845055 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |