JP4899344B2 - 表面発光型半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
104:下部半導体多層反射鏡 106:活性領域
108:AlAs層 110:上部半導体多層反射鏡
112:コンタクト層 114:上部電極
116:出射口 118:ポスト(メサ)
120:層間絶縁膜 122:酸化領域
124、140:レンズ状媒質 130:窪み
132:平坦な上面 142:周辺部
150:エッチストップ層 200:マスクパターン
202:窒化膜
d1:上部電極の開口部の径
d2:AlAs層の開口部の径
Claims (29)
- 下部半導体多層反射鏡と、
活性領域と、
該下部半導体多層反射鏡と共に共振器を構成する上部半導体多層反射鏡と、
上部半導体多層反射鏡上に形成され、活性領域で発生したレーザ光の出射領域を確定する第一の開口部を含む金属部と、
金属部と下部半導体多層反射鏡との間に設けられ、レーザ光の発光領域を確定する第二の開口部を有する光閉じ込め領域とを有し、
上部半導体多層反射鏡は、下部半導体多層反射鏡側に凸状面を有するレンズ状媒質を含み、
第一の開口部の径が第二の開口部の径よりも小さく、レンズ状媒質の凸状面の外形は、第一の開口部および第二の開口部の径よりも大きい、
表面発光型半導体レーザ。 - 上部半導体多層反射鏡は、金属部と接触するコンタクト層を含み、該コンタクト層内の一部にレンズ状媒質が形成される、請求項1に記載の表面発光型半導体レーザ。
- レンズ状媒質は、凸状面と対向する平坦な面を有する、請求項1または2に記載の表面発光型半導体レーザ。
- コンタクト層の表面とレンズ状媒質の平坦な面とはほぼ略同一の高さを有する、請求項2または3に記載の表面発光型半導体レーザ。
- レンズ状媒質の凸状面は、球面状である、請求項1ないし4いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ。
- レンズ状媒質の曲率半径は、5μm以上、2000μm以下である、請求項5に記載の表面発光型半導体レーザ。
- レンズ状媒質の凸状面は、周辺部のみに曲面を有する、請求項1または2に記載の表面発光型半導体レーザ。
- コンタクト層におけるレンズ状媒質と接しない部分の膜厚T1は、50nm≦T1≦500nmであり、レンズ状媒質と接する部分の膜厚T2は、T2≦50nm以下である、請求項2ないし7いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ。
- レンズ状媒質は、誘電体膜、窒化膜または透明導電体膜の少なくとも1つを含む、請求項1ないし8いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ。
- レンズ状媒質は、SiO2、TiO2、Al2O3、Ta2O5、MgO、MgF2、HfO2、ZrO2、SiN、SiON、TiN、ITOのいずれか1つを含む、請求項9に記載の表面発光型半導体レーザ。
- コンタクト層は、GaAsを含み、該コンタクト層の直下にAlAs層またはGaInP層を含む、請求項2に記載の表面発光型半導体レーザ。
- 表面発光型半導体レーザは、マルチモード発振する、請求項1ないし11いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ。
- 光閉じ込め領域は、Alが酸化された高抵抗化領域と当該高抵抗領域によって囲まれた導電領域とを含む、請求項1ないし12いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ。
- 基板上に複数の第一の開口部がアレイ状に形成されたレーザアレイを含む、請求項1ないし13いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ。
- 複数の第一の開口部は、基板上に形成された複数のポストの頂部に位置する、請求項14に記載の表面発光型半導体レーザ。
- 請求項1ないし15いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ素子が形成された半導体チップを実装したパッケージ。
- 請求項1ないし15いずれか1つに記載の表面発光型半導体レーザ素子が形成された半導体チップと、半導体チップから発せられたレーザ光と結合される光伝送媒体とを含む、光モジュール。
- 請求項16に記載されたパッケージと、パッケージから発せられた光を送信する送信手段とを備えた、光伝送装置。
- 少なくとも下部半導体多層反射膜、活性領域、上部半導体多層反射膜、上部半導体多層反射膜上に形成され、活性領域で発生したレーザ光の出射領域を確定する第一の開口部を含む金属部、金属部と下部半導体多層反射膜との間に設けられ、レーザ光の発光領域を確定する第二の開口部を有する光閉じ込め領域とを有する表面発光型半導体レーザの製造方法であって、
上部半導体多層反射膜上に、下部半導体多層反射膜側に向けて凸状面の窪みを有するマスクパターンを形成する工程と、
マスクパターンを用いて上部半導体多層反射膜をエッチングし、マスクパターン形状を反映した凸状面の窪みを上部半導体多層反射膜の表面に形成する工程と、
上部半導体多層反射膜の凸状面の窪みを含む領域上に、レンズ状媒質を形成する層を被覆する工程と、
レンズ状媒質の一部を除去することにより、少なくとも半導体積層体の凸状面の窪み内にレンズ状媒質を残す工程とを含み、
第一の開口部の径が第二の開口部の径よりも小さく、レンズ状媒質の凸状面の外形は、第一の開口部および第二の開口部の径よりも大きい、表面発光型半導体レーザの製造方法。 - レンズ状媒質は、誘電体膜、窒化膜、または透明導電体膜から選ばれる1つないしは複数の膜である、請求項19に記載の表面発光型半導体レーザの製造方法。
- マスクパターンは、ポジ型レジストから構成され、該レジストを露光するときに、中央部よりも周辺部の露光エネルギーを小さくするによって凸状面の窪みを形成する、請求項19に記載の製造方法。
- マスクパターンはレジストから形成され、当該レジストは、透過率の異なるグレースケールマスクを用いて露光され、凸状面の窪みが形成される、請求項19ないし21いずれか1つに記載の製造方法。
- 上部半導体多層反射膜の表面に凸状面の窪みを形成する工程は、レジストパターンと上部半導体多層反射膜とを同時にドライエッチングする工程を含む、請求項19ないし22いずれか1つに記載の製造方法。
- 少なくとも下部半導体多層反射膜、活性領域、上部半導体多層反射膜、上部半導体多層反射膜上に形成され、活性領域で発生したレーザ光の出射領域を確定する第一の開口部を含む金属部、金属部と下部半導体多層反射膜との間に設けられ、レーザ光の発光領域を確定する第二の開口部を有する光閉じ込め領域とを有する表面発光型半導体レーザの製造方法であって、
上部半導体多層反射膜上に、マスクパターンを形成する工程と、
マスクパターンを用いて上部半導体多層反射膜の一部を等方性エッチングし、周辺部に曲面を有する窪みを形成する工程と、
上部半導体多層反射膜の窪みを含む領域上に、レンズ状媒質を被覆する工程と、
レンズ状媒質の一部を除去することにより、少なくとも上部半導体多層反射膜の窪み内にレンズ状媒質を残す工程とを含み、
第一の開口部の径が第二の開口部の径よりも小さく、レンズ状媒質の凸状面の外形は、第一の開口部および第二の開口部の径よりも大きい、表面発光型半導体レーザの製造方法。 - レンズ状媒質を除去する工程は、CMPによる平坦化処理を含む、請求項19または24に記載の製造方法。
- レンズ状媒質を除去する工程は、エッチバックによる平坦化処理を含む、請求項19または24に記載の製造方法。
- 半上部半導体多層反射膜は、凸状面の窪みまたは周辺部に曲面を有する窪みが形成される層の直下にエッチストップ層を含む、請求項19または24に記載の製造方法。
- 製造方法はさらに、上部半導体多層反射膜をエッチングし、基板上にポストを形成する工程と、ポスト内の少なくともAlを含む層を酸化して光閉じ込め領域である電流狭窄層を形成する工程を含む、請求項19または24に記載の製造方法。
- 基板上に複数のポストがアレイ状に形成される、請求項28に記載の製造方法。
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