JP5279392B2 - 面発光レーザおよびその製造方法、面発光レーザアレイの製造方法、および面発光レーザアレイを備えている光学機器 - Google Patents
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Description
この面発光レーザによれば、半導体基板表面に対して垂直方向に光を取り出すことができるため、二次元アレイの形成が素子形成時のマスクパターンの変更のみで容易に可能になる。
この二次元アレイから出射される複数のビームを用いた並列処理により、高密度化および高速化が可能になり、様々な産業上の応用が期待される。
例えば、電子写真プリンタの露光光源として面発光レーザアレイを用いると、複数のビームによる印字工程の高密度・高速化が可能となる。
このような電子写真における印刷工程では、感光ドラム上に安定かつ微小なレーザスポットの形成が必要なため、レーザ特性として、単一横モードや単一縦モードでの安定動作も要求される。
この方法では、面発光レーザの高性能化のためにAl組成の高い、例えばAl組成98%のAlGaAs層を多層膜反射鏡内に設け、それを高温水蒸気雰囲気中で選択酸化することで、電流狭窄構造を形成し、必要な領域のみに電流を注入するようにされる。
ところで、以上のような選択酸化によることは、単一横モードという観点からは、望ましくないものである。
すなわち、酸化層の存在により必要以上に大きな屈折率差が生じることにより、高次横モードを発生させてしまうこととなる。
そこで、その対策として、上記電流狭窄構造により発光領域を3μm径程度まで小さくすることで、高次横モードが閉じ込められないようにし、単一横モード発振を達成する等の方法が用いられる。
しかしながら、このような発光領域を制限する方法では、発光領域が小さくなるために素子一個当たりの出力が大幅に低下する。
すなわち、基本横モードと高次横モード間に損失差を意図的に導入することで、ある程度広い発光領域を保ちながらも、単一横モード発振を可能にする方法が検討されている。
これは、面発光レーザ素子の光出射面である素子表面に段差加工を施すことで、高次横モードへの損失を基本横モードの損失よりも増大させる方法である。
なお、本明細書では、上記したように反射鏡の光出射面の光出射領域に、反射率を制御のために施された段差構造を、以下において表面レリーフ構造と称することとする。
VCSEL用のミラーとしては、一般に、屈折率の異なる二つの層を各々レーザ発振波長の1/4(以後、断りがなければこれを1/4波長と略記することもある)の光学的厚さで、交互に複数ペア積層する多層膜反射鏡が用いられている。
通常、この多層膜反射鏡は、高屈折率層で終端し、低屈折率である空気との最終界面の反射も利用して99%以上の高反射率を得ている。
図2(a)に示される低反射領域204のように、高屈折率層206の最終層(1/4波長の光学的厚さ)を取り除けば、多層膜反射鏡は低屈折率層208で終端することとなる。これにより、凸型の表面レリーフ構造が得られる。
このような凸型の表面レリーフ構造によれば、低屈折率層208と、該低屈折率層208よりも屈折率の低い空気との界面での反射による光の位相は、その下に存在する多層膜反射鏡の全反射光の位相とπずれることになる。
このため、低反射領域204では、反射率が例えば99%以下にまで下がり、その反射損失を5〜10倍程度まで大きくすることができる。
すなわち、低反射領域204と高次横モード光分布212とのオーバーラップが大きくなるように、低反射領域204を光出射部の周辺部にのみ形成する。
一方、基本横モード光分布210は高屈折率層206の最終層が残っている高反射領域202とのオーバーラップが大きくなるように、高反射領域202を光出射部の中央部に残す。
これにより、高次横モードへの反射損を大きくして、高次横モードでの発振を抑え、基本横モードのみの発振が得られる。
このような凹型の表面レリーフ構造は、特許文献1にも開示されているが、この構造によっても、低反射領域204では位相がπずれることにより凸型と同じ原理で反射率を低下させることができ、基本横モード発振が可能となる。
しかしながら、表面レリーフ構造は、それを構成する層厚によって反射率が敏感に左右され、単一横モード化が大きく影響されることから、その作製に際して層厚制御がきわめて重要となる。
すなわち、表面レリーフ構造は、その作製に際して除去あるいは付加される層の厚さに、反射率(反射損失)が極めて敏感であるという特徴を有している。
図3は、非特許文献2に記載された図であって、横軸に表面レリーフにより除去される層厚、縦軸(左側)に導入される損失をプロットしたものである。
図3より、除去される層厚に対して、損失が周期的なピークを持つ様子が見て取れる。
しかも、そのピークは急峻で、所望の損失値を導入しようとすると、除去する層厚を極めて高い精度(+/−5nm以下)で制御する必要がある。
一方、損失の大きさは、シングルモード化の程度、さらにはその素子の出力特性に大きく影響する。
言い換えれば、表面レリーフ構造を作製する際に、除去あるいは付加される層厚を高い精度で簡便に把握でき、それに応じて層厚を調整することができれば、素子の作製における再現性および均一性は大幅に向上すると言える。
また、本発明は、上記面発光レーザの製造方法による面発光レーザで構成される面発光レーザアレイの製造方法、およひ面発光レーザアレイを備えている光学機器を提供することを目的とする。
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に形成された凸形状の反射率の高い領域とからなる反射率を制御するための構造を備え、波長λで発振する面発光レーザであって、
前記上部反射ミラーが複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡で構成され、前記積層構造体中に、バンド間吸収を生じる吸収層が設けられており、
前記吸収層が、前記積層構造体において真ん中に積層されている層よりも表面側で、且つ、最表面の層以外の層に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の光学機器は、上記した面発光レーザを複数個配置して構成されている面発光レーザアレイを光源として備えていることを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが順次積層され、
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に凸形状の反射率の高い領域からなる反射率を制御するための構造を形成し、波長λで発振する面発光レーザを製造する面発光レーザの製造方法であって、
前記上部反射ミラーとして、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡を形成する際に、バンド間吸収を生じる吸収層を、前記積層構造体中に形成する工程と、
前記吸収層を形成する工程の後で、且つ、前記多層膜反射鏡を形成し終える前に、前記積層構造体に光を照射することによって反射スペクトルを測定する工程と、
前記反射スペクトルを測定する工程において得られたブロードなディップ波長を測定する工程と、
前記ディップ波長に基づいて、前記積層構造体の表面層の厚さを調整する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザの製造方法は、基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが順次積層され、
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に凸形状の反射率の高い領域からなる反射率を制御するための構造を形成し、波長λで発振する面発光レーザを製造する面発光レーザの製造方法であって、
前記上部反射ミラーとして、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡を形成する際に、バンド間吸収を生じる吸収層を、前記積層構造体中に形成する工程と、
前記吸収層を形成する工程の後で、且つ、前記多層膜反射鏡を形成し終える前に、前記積層構造体の表面に半導体層を形成する工程と、
前記積層構造体の表面に形成された半導体層に光を照射することにより、反射スペクトルを測定する工程と、
前記反射スペクトルを測定する工程において得られたブロードなディップ波長を測定する工程と、
前記ディップ波長に基づいて、前記半導体層の厚さを調整する工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の面発光レーザアレイの製造方法は、上記したいずれかに記載の面発光レー
ザの製造方法による面発光レーザを複数個配置することを特徴とする。
また、本発明によれば、上記面発光レーザの製造方法による面発光レーザで構成される面発光レーザアレイの製造方法、および面発光レーザアレイを備えている光学機器を実現することができる。
それは、本発明者らの鋭意検討した結果による、つぎのような知見に基づくものである。
本発明者らは、面発光レーザ層構造内の低反射領域(図2(a)、204)に対応する層まで成長した状態で反射スペクトルを測定した。
これにより、図5の実線506、508、510に見られるようなブロードなディップ(窪み)514が生じることが明らかとなった。
そして、このようなディップによる波長(以下、これをディップ波長と記す)を把握することで、導入される損失量を定量的に見積もる方法を見出した。
このディップ波長はレリーフ構造における低反射領域を形成する層厚の情報を反映しており、その波長から導入される損失量を定量的に見積もることができる。言い換えれば、所望の損失量に対応するディップ波長になるように低反射領域を形成する表面層の層厚を調整すればよいと言える。
図5は、吸収層における吸収係数の違いによるディップ形状の違いを説明するための図であるが、図5の低反射領域におけるディップ波長514が反射スペクトル測定から把握可能になるには、ウエハ層構造が以下の条件を満たすことが必要である。
第一の条件として、面発光レーザ層構造において上部多層膜反射鏡を完全に形成せず、レリーフ構造における低反射領域での表面もしくはその付近で層構造の形成を停止したウエハ(積層構造体)を用意する。
また、第二の条件として、その積層構造体において面発光レーザ層構造上部多層膜反射鏡の半分より表面側に、発振波長においてバンド間吸収程度(5000cm−1以上)の大きな吸収を起こす層を設ける。
反射スペクトルはレーザ発振波長を中心に短波長側から長波長側をカバーするように測定する。
図4は、赤色面発光レーザを形成するための最終ウエハ層構造である。
第一の条件である積層構造体にするために、図示してあるp型GaAs/Al0.5Ga0.5As層124を成長させず、p型GaAs吸収層122で結晶成長を止めて、低反射領域の表面の状態を形成する。
このとき、Al0.9Ga0.1As低屈折率層120がGaAs吸収層122の下に存在しているが、例えば、このAl0.9Ga0.1As低屈折率層120とこのGaAs吸収層122の層厚の合計が1/4波長付近の光学的厚さになるように調整する。
これにより、GaAs吸収層/空気界面からの反射光がその下に存在する界面からの反射光と位相がπずれるために実質的な反射率が低下し、このGaAs吸収層122の表面に低反射領域が形成されることになる。
また、第二の条件として、このGaAs吸収層122は発振波長680nmの光に対しバンド間吸収するため、上記第一および第二の二つの条件を満たしていることになる。
この場合、反射スペクトルにおいて、多層膜反射鏡106や114による高反射帯域と面発光レーザ共振器による鋭い共振波長512が見えるだけでなく、つぎのようにも観察される。
すなわち、低反射領域におけるブロードなディップ波長514も、図5の実線506(吸収係数5000cm−1以上の場合)が示すようにも観察される。
ここで、第一の条件が示すような、積層構造体、すなわち低反射領域では、1/4波長の光学的厚さをもつGaAs層(122)/Al0.9Ga0.1As低屈折率層(120)で多層膜反射鏡114を終端している。
したがって、これらの層と直下の1/4波長の光学的厚さをもつAl0.5Ga0.5As高屈折率層118をあわせた1/2波長の光学的厚さが形成する構造から見ると、
上部には空気とGaAs層との界面による反射鏡が、下部には面発光レーザの上部多層膜反射鏡114による反射鏡がそれぞれ存在することになる。
すなわち、面発光レーザ共振器以外に、新たに共振器が低反射領域の最表面に形成されたことになり、その新規共振器の共振波長が低反射領域における共振波長として観測される。
しかし、このままでは、上部と下部の反射率が大きく異なることから、明瞭に共振波長を観測することは困難である。
ここで、第二の条件である吸収を導入することで、共振波長における反射率が大きく落ち込み、ブロードなディップが形成されて初めてそのディップの共振波長の値が現実的に特定可能となる。
吸収がない、あるいは少ない場合には、ディップの落ち込みはほとんど認識できず、明瞭にその波長を特定することができない。
また、半導体の吸収としてバンド間吸収以外に自由キャリア吸収などがある。
しかし、1×1020cm−3程度の極めて高いドーピングを用いても、その吸収係数としては1000cm−1程度にすることしかできず、十分なディップが形成できず、本目的には不十分となる。
一方、バンド間吸収は一般的に5000cm−1以上あり、図5の506、508、510で見られるように十分なディップが得られ、波長を確定することができる。
したがって、この吸収層の構造、配置にはいくつかの望ましい形態が存在する。まず、この吸収層は、上部多層膜反射鏡において結晶成長に用いた基板と反対側の表面側半分以内に設置する必要がある。
好ましくは、上部多層膜反射鏡の表面側5ペア以内である。
具体的には吸収層が、上部多層膜反射鏡を構成する積層構造体の中間に積層されている層よりも表面側で、且つ、最表面の層以外の層に設けられている構成とし、前記吸収層が、前記積層構造体の表面側から5ペア以内に設けられている構成とする。
これは、基本横モードで単一横モード発振する面発光レーザとして機能する場合は、面内方向の光分布は高反射領域に集中し、その深さ方向の主要な光分布は図6の606が示すように表面に近くなるほど光分布が小さくなる。
一方、低反射領域の反射スペクトルを測定している場合には、光分布は608のように最表面に近づくに従って大きくなる。
しかしながら、低反射領域であっても多層膜反射鏡内で活性層(基板)に近い側では、図6に示すように光分布は次第に大きくなっていく。
このようなことから、多層膜反射鏡で表面に近い側に配置することで、反射スペクトル測定時には必要な吸収が増えて明瞭な共振波長514の特定が可能になり、面発光レーザ動作時には不必要な吸収を減らして、素子特性の劣化を抑えることができる。
図6に示すように、多層膜反射鏡の表面側において、低反射領域では、この界面付近は光分布608が示すように腹になり吸収が増え、反射スペクトル測定においてディップ波長514がより明瞭に測定できることになる。
一方、高反射領域では、この界面付近の光分布606は節になり吸収を極力抑えることができ、素子特性への影響を最小限にすることが可能となる。
一方で厚くしすぎると素子駆動時に不必要な吸収が増えるため、多層膜反射鏡の構成層の半分(約30nm)より薄くするのが好ましい。
具体的には、図6が示すような低反射領域204の第一層(低屈折率、612)のみならず、その下の層の層厚がばらついた場合を想定して検討した。
すなわち、その下の第二(高屈折率、614)、第三(低屈折率、616),第四の層(高屈折率、618)が別々に−20〜+20nmまで層厚が目標値(通常は1/4波長の光学的厚さ)からばらついた場合を、結晶成長などで起こり得るばらつきと想定した。
そして、この場合にディップ波長や反射損がどのように変化するかを検討した。
図6の各層は、具体的には図4に対応させると、第一層はGaAs吸収層122とAl0.9Ga0.1As低屈折率層120を組み合わせた1/4波長の光学的厚さをもつ層に相当する。
また、第二層はAl0.5Ga0.5As高屈折率層118(1/4波長の光学的厚さ)に相当する。
また、第三層はAl0.5Ga0.5As高屈折率層118の下に存在する1/4波長の光学的厚さの層(Al0.9Ga0.1As低屈折率層)に相当する。
また、第四層はさらにその下の1/4波長の光学的厚さの層(Al0.5Ga0.5As高屈折率層)に相当する。
ここで損失として高反射領域202、すなわち最終層まで層構造を形成した状態での損失値で規格化した値(規格化損失)を用いた。
この図より、第一層だけでなく、その下に存在する第二、第三、あるいは第四の層がばらついても、ばらついた量に応じて導入される損失がほぼ同じように変化することがわかった。
言い換えると、第一層の厚さだけを高い精度で制御しても、導入される損失を制御するには不十分であることを意味している。
この検討により、その下に存在する多層膜反射鏡の構成層を含めた全体的な層厚制御が必要であることが明らかになった。
ここで言うディップ波長のずれとは、第一から第四の層まですべての層が1/4波長の光学的厚さをもつ場合のディップ共振波長を基準とし、その波長からのずれを意味する。
その様子を図8に示す。
横軸はディップ波長のずれであり、縦軸は図7と同様に規格化損失である。結果として、第一層だけでなく、その下に存在する層がばらついたとしても、それに応じて損失がほとんど同じように低下することがみてとれる。
すなわち、その下に存在する第二、第三、あるいは第四の層がばらついたとしても、ばらついた量に相当する分だけディップ波長がずれ、それに応じて損失がほとんど同じように低下することがみてとれる。
言い換えると、ディップ波長のずれさえ正確に把握していれば、どの層がどれだけばらついているかを細かく把握する必要がなく、導入される損失を定量的に見積もることが可能であることがわかった。
さらに推し進めて、所望の損失が得られるように、ディップ波長がその損失に応じた値になるように、例えば第一の層厚だけを調整することで必要な損失が得られることも、この図から理解できる。
例えば、680nmである赤色面発光レーザに対しては、AlGaAs、AlGaAsP、InGaAsP、InGaAsなどが挙げられる。
700〜1000nm帯の面発光レーザでは、InGaAsが挙げられる。
また、より短波長側のZnSe系面発光レーザでは、MgZnCdSSeTe、ZnCdSeなどが、GaN系面発光レーザにおいては、AlGaInNPAs、InGaNなどが挙げられる。
まず、所望の素子特性を得るために低反射領域における必要な損失値を決定する。
その損失に相当する層厚と、その場合の低反射領域におけるディップ波長を算出する。
例えば、図8で規格化損失として6が必要であれば、ディップ波長の目標値として1/4波長の光学的厚さで層厚を形成した場合の低反射領域におけるディップ波長からのずれは0nmになる。
一方、規格化損失として4が必要であれば、波長ずれの目標値は1/4波長の光学的厚さで形成した場合の低反射領域におけるディップ波長からの波長ずれは−8nm、あるいは+5nmとなる。
p型GaAs吸収層122まで結晶成長した時点で反射スペクトルを測定し、そのディップ波長のずれが上述したような所望の値になっているかどうか確認する。
足りなければ、再度GaAsを成長し、多すぎればエッチングを行うなどして調整する。
このように一旦結晶成長を中止し、反射スペクトルを測定するために、結晶成長装置から大気中に一度搬出する必要がある。
したがって、このウエハの最表面はAlを含まない層で終端するのが好ましい。
あるいは、成長中に反射スペクトルをその場観察することで、所望のディップ波長が得られた時点で成長を終了してもよい。
この場合には結晶成長装置から搬出する必要がないため、必ずしもAlを含む層で終端する必要がない。
いずれにせよ、反射スペクトルより所望のディップ波長が確認できた後に、p型GaAs/Al0.5Ga0.5As高屈折率層124を結晶成長し、ウエハ形成を終了する。
この層で終了することでレーザ発振に必要な高反射領域の形成を可能にする。
図8が示すように、高反射率が得られる許容層厚は広い(+/−15nm)ため、その層厚制御は結晶成長の時間を制御することで十分可能である。
ドライあるいはウェットエッチングにより、現在最表面にあるp型GaAs/Al0.5Ga0.5As高屈折率層124を、例えばリング状に取り除くことで低反射領域を形成し、図2(a)にあるような凸型レリーフを形成することができる。
図3に示すように、低反射領域(高損失領域)が得られる許容層厚は非常に狭い(+/−5nm)ため、上記エッチングには高い制御性が求められる。
したがって、このエッチングにおいては、エッチングストップ層を用いた選択エッチングを利用することが好ましい。
例えば、図4の構造で説明すると、クエン酸系のエッチャントで最表面に存在するGaAsコンタクト層をまず取り除き、Al0.5Ga0.5As高屈折率層を露出させて他のエッチャントを用いてGaAs吸収層まで取り除くことが考えられる。
あるいは、エッチングストップ層としてGaInP層を利用し、硫酸系エッチャントを用いてGaAs/AlGaAs層を一度に選択エッチングすることも考えられる。
そして、それ以外の高反射領域になる領域にGaAsコンタクト層/Al0.5Ga0.5As高屈折率層124を選択的に成長することで凸型レリーフ構造を形成しても良い。
上記手順を踏むことで、高精度な凸型の表面レリーフ構造の作製が可能になり、再現性および均一性の優れた素子の製造が可能となる。
例えば、その他のIII−V族あるいはII−VI族化合物半導体などの様々な半導体材料を適用することができる。
さらに、本実施形態の構造は、誘電体材料や金属材料などその他の材料を用いたレリーフ構造にも適用可能である。
また、以上では面発光レーザを例にとって説明したが、本発明の原理は面発光レーザに限定されることなく、一般的な多層膜反射鏡を用いた発光および受光素子にも適用可能である。
本実施形態においては、基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが積層されてなり、
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に形成された凸形状の反射率の高い領域とからなる反射率を制御するための構造を備え、波長λで発振する面発光レーザをつぎのように構成することができる。
前記上部反射ミラーを、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡で構成する。
そして、前記積層構造体中に、前記波長λに対して吸収係数が5000cm−1以上の吸収層が設けらている構成とする。
その際、前記吸収層を、前記積層構造体において真ん中に積層されている層よりも表面側で、且つ、最表面の層以外の層に設けるように構成することができる。
好ましくは、前記吸収層が、前記積層構造体の表面側から5ペア以内に設けるように構成する。
また、前記吸収層は、前記多層膜反射鏡の表面側からみて、前記多層膜反射鏡における高屈折率層から低屈折率層へ移る界面に、該吸収層の一部が含まれるように配置するように構成する。
また、前記吸収層は、厚さが2nm以上30nm以下とすることが好ましい。
また、前記上部反射ミラーの光出射部における前記凸形状は、選択エッチングによって形成することができる。
また、前記吸収層は、少なくともAlを含まない半導体層で形成することができる。
また、本実施形態においては、上記したいずれかに記載の面発光レーザを複数個配置して面発光レーザアレイを構成することができる。
また、本実施形態においては、上記面発光レーザアレイを光源として備えた光学機器を構成することができる。
また、本実施形態においては、面発光レーザの製造方法を、つぎのように構成することができる。
すなわち、基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが順次積層する。
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に凸形状の反射率の高い領域からなる反射率を制御するための構造を形成する。
そして、波長λで発振する面発光レーザを製造する面発光レーザの製造方法を、つぎのように構成することができる。
まず、第1の工程において、前記上部反射ミラーとして、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡を形成する際に、前記波長λに対して吸収係数が5000cm−1以上の吸収層を、前記積層構造体中に形成する。
次に、第2の工程において、前記吸収層を形成する工程の後で、且つ、前記多層膜反射鏡を形成し終える前に、前記積層構造体に光を照射することによって反射スペクトルを測定する。
次に、第3の工程において、前記反射スペクトルを測定する工程において得られたブロードなディップ波長を測定する。
次に、第4の工程において、前記ディップ波長に基づいて、前記積層構造体の表面層の厚さを調整する。
また、本実施形態においては、面発光レーザの製造方法を、つぎのようにも構成することができる。
まず、第1の工程において、前記上部反射ミラーとして、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡を形成する際に、前記波長λに対して吸収係数が5000cm−1以上の吸収層を、前記積層構造体中に形成する。
次に、第2の工程において、前記吸収層を形成する工程の後で、且つ、前記多層膜反射鏡を形成し終える前に、前記積層構造体の表面に少なくともAlを含まない半導体層を形成する。
次に、第3の工程において、前記積層構造体の表面に形成された半導体層に光を照射することにより、反射スペクトルを測定する。
次に、第4の工程において、前記反射スペクトルを測定する工程において得られたブロードなディップ波長を測定する。
次に、第5の工程において、前記ディップ波長に基づいて、前記半導体層の厚さを調整する。
そして、前記吸収層を形成するに際し、該吸収層を前記積層構造体において真ん中に積層されている層よりも表面側で、且つ、最表面の層以外の層に形成するようにしてもよい。
また、前記吸収層を形成するに際し、該吸収層を前記積層構造体の表面側から5ペア以内に形成するようにしてもよい。
また、前記吸収層を形成するに際し、前記多層膜反射鏡の表面側からみて、前記多層膜反射鏡における高屈折率層から低屈折率層へ移る界面に、前記吸収層の一部が含まれるように形成してもよい。
また、前記吸収層を形成するに際し、該吸収層の厚さが2nm以上30nm以下になるように形成してもよい。
また、前記上部反射ミラーの光出射部における前記凸形状を形成するに際し、該凸形状を選択エッチングを用いて形成するようにしてもよい。
また、本実施形態においては、上記したいずれかに記載の面発光レーザの製造方法による面発光レーザを複数個配置して製造する面発光レーザアレイの製造方法を構成することができる。
[実施例1]
実施例1として、680nmで発振する凸型の表面レリーフ構造を備えた垂直共振器型面発光レーザの構成例およびその製造方法について説明する。
図1に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザの構成例を説明するための断面模式図を示す。
図1において、102はn側電極、104はn型GaAs基板、106はn型AlAs/Al0.5Ga0.5As多層膜反射鏡、108はn型AlGaInPスペーサ層、110はGaInP量子井戸活性層である。
112はp型AlGaInPスペーサ層、114はp型Al0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As多層膜反射鏡、116はAl0.98Ga0.02As酸化狭窄層、118はp型Al0.5Ga0.5As高屈折率層である。120はp型Al0.9Ga0.1As低屈折率層、122はp型GaAs吸収層であり、ここでは低反射領域で最大の損失を得るために、120と122の二層で1/4波長の光学的厚さになるようにされている。
より少ない損失で済む場合には、例えば図7を参考にそれに応じた層厚にすれば良い。
124はp型GaAsコンタクト/Al0.5Ga0.5As高屈折率層であり、コンタクト層には5×1019cm−3以上の高濃度p型ドーピングを行っている。126は絶縁膜、128はp側電極である。
その多重量子井戸構造が内部光定在波の腹に位置するように、n型AlGaInPスペーサ層108、p型AlGaInPスペーサ層112の層厚を調整する。これらで構成される共振器としては発振波長680nmに対して、その波長の整数倍の光学的厚さを持つように層厚を調整する。
活性層自体の発光波長は面発光レーザ共振器の共振波長より短波側に発光ピーク波長(例えば660〜670nm)を持つように調整作製される。
この反射鏡の反射帯域の中心波長は発振波長である680nmに調節する。n型伝導性を得るために、SiやSeをドーピングする。
電気抵抗をさらに下げるために、二つの異なる屈折率層間に組成傾斜層を設けたり、光吸収を少なくしつつ、電気抵抗を下げるために光分布の腹周辺ではドーピング量を落とし、節ではドーピング量をふやす変調ドーピングなどを用いたりしてもよい。
この反射鏡の反射帯域の中心波長は発振波長である680nmに調節する。p型伝導性を得るために、CやZnをドーピングする。
電気抵抗をさらに下げるために、n型多層膜反射鏡で用いた組成傾斜層を用いる方法などもp型反射鏡に適用することが可能である。
この層を高温水蒸気雰囲気下で選択酸化させて素子周辺部から絶縁させることにより、中央部のみに電流が流れる電流狭窄構造を形成する。
本実施例では酸化狭窄により電流が流れる領域がほぼ円形で6um径になるように調節した。
基本モードによる単一横モード化のために、光出射中央部はp型GaAs/Al0.5Ga0.5As高屈折率層124で終端して発振に必要な高反射率が得られるようにする。
また、光出射周辺部はこの高屈折率層124を取り除いて、GaAs吸収層122の表面を露出させて高次モードが発振に到らないような低反射領域を形成する。
その構造は上記した構造と同じであり、以下の工程により製造される。
まず、第1の工程において、低反射領域の表面層厚を決定する。
次に、第2の工程において、吸収層を決定する。
次に、第3の工程において、低反射領域におけるディップ波長を計算する。
次に、第4の工程において、低反射領域における反射スペクトルを測定し、第3の工程でのディップ波長の計算値と比較し、ディップ波長の実測値が計算値に一致するまで表面層の層厚調整をする。
次に、第5の工程において、残りの層構造部分を形成する。
次に、第6の工程において、上記調整後のウエハによる素子を形成する。
第1の工程においては、まず、シングルモード化のために必要十分な損失をもつ低反射領域を形成するための表面層の層厚(具体的には120と122をあわせた層)を決定する。
本実施例では、図8が示すように規格化損失として6が得られる層厚として、p型GaAs吸収層122を10nm、p型Al0.9Ga0.1As低屈折率層120を42nmと、合計1/4波長の光学的厚さをもつように選んだ。
ここでは1/4波長の光学的厚さを選んだが、必要な素子特性に応じて、例えば図7を参考に、必要な損失に対応する層厚を決定すればよい。
また、おのおの界面にグレーデッド層を挿入してヘテロ障壁を減らして不必要な電気抵抗の上昇を抑える工夫を施しても良い。
より好ましくは上述した形態で配置する。さらに、低反射領域を精度よく形成するために、最上部のp型GaAs/Al0.5Ga0.5As高屈折率層124を取り除くための選択エッチングが可能になるのが好ましい。
そこで、ここでは吸収層122として10nmのGaAsを選択し、かつ、それをエッチングストップ層としても使用した。
以上を踏まえて、最終構造はつぎのような構造とする。
すなわち、最表面から20nmのp型GaAsコンタクト層、27nmのAl0.5Ga0.5As高屈折率層(図4の124に相当し、1/4波長の光学的厚さに対応)、10nmのGaAs吸収層122(エッチングストップ層を兼ねる)とする。
また、42nmのAl0.9Ga0.1As低屈折率層120(122と120の二層で1/4波長の光学的厚さに対応)、50nmのAl0.5Ga0.5As高屈折率層118(1/4波長の光学的厚さ)とする。
そして、これらの層を含みつつ、多層膜反射鏡114全体が形成される構造とする。
図10に計算結果を示す。
ここでは、意図的にAl0.9Ga0.1As低屈折率層120の層厚を1/4波長の光学的厚さである目標値の42nmを基準に、−10nmから+10nmまで5nm毎に変化させた場合の反射スペクトルの変化を示す。
低反射領域におけるブロードなディップ波長が明瞭に観測され、かつ上記120層の厚さが変化するとそれに応じてディップ波長が変化する様子も観測される。ディップ波長の測定分解能が数nmあれば、層厚ばらつきも+/−5nm以内に十分収まり、所望の損失を導入することができる。
第6の工程においては、上記第5の工程までの工程が済み、層厚調整がなされたウエハを用いて下記のように素子形成を行う。
始めに、レリーフ構造を形成する。そのためのマスクパターン形成として、誘電体層を堆積し、フォトリソグラフィー、バッファードふっ酸によるウェットエッチングを用いてSiO2をパターニングする。ここでは3.5umφの凸型レリーフを形成する。
まず、クエン酸系エッチャントにより、124の上半分であるGaAsコンタクト層を同じく124の下半分のAl0.5Ga0.5As高屈折率層に対して選択的に取り除く。
続いて、そのAl0.5Ga0.5As高屈折率層を、その下に存在するGaAs吸収層122に対して選択的にエッチングし、GaAs吸収層122の表面を露出させて低反射領域を形成する。
次に、20〜30um径のメサを形成する。上記と同じように、誘電体層を再度パターニングしてドライエッチング等により、少なくともAlGaAs選択酸化層の側面が露出するまでエッチングを行う。
この時、レリーフ径の中心とメサ径の中心が揃うように注意してアライメントを行う。あるいは、セルフアライメントが可能になるようなプロセスを採用してもよい。
続いて、高温・水蒸気雰囲気下で必要なだけAl0.98Ga0.2As酸化狭窄層116をメサ周辺から酸化させる。
ここでは6um径で中央に電流が流れるような酸化狭窄領域になるように時間を調整する。その後、必要な誘電体層を堆積し、再度パターニングしてp型GaAsコンタクト層の一部を露出させ、その上部にリング状のTi/Auを蒸着してp側電極を形成する。
その後、n型GaAs基板の裏面にAuGe/Ni/Auを蒸着し、400℃前後でアニールすることでn側電極を形成する。
最後に必要な大きさのチップに切り出して、パッケージにダイボンディングし、p側電極をワイヤーボンディングして素子が完成する。
また、マスクをアレイ用に適切に設計することで、単一素子のみならず、素子が複数個二次元に配置されたアレイを作製することができる。
このように、マスクのみの変更で、比較的容易にアレイ構造が得られる点が面発光レーザの利点である。
以上に説明した本実施例の構成によれば、反射スペクトル測定から、導入される損失量の再現性を大幅に向上させ、ウエハ間での再現性および均一性を大幅に向上させることができる。
実施例2として、同じく680nmで発振する凸型の表面レリーフ構造を備えた垂直共振器型面発光レーザについて説明する。
本実施例においては、素子構造は図1に示す実施例1の構造と同じであるが、凸型の表面レリーフ構造の作製方法として、エッチングの代わりに選択成長が用いられる。
図10に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザの構成例を説明するための断面模式図を示す。
図10では、図1に示した構成と同様の構成には同一の符号が付されており、重複する部分の説明は省略する。
図10において、1002は誘電体膜を形成するSiO2膜(低反射領域)、1006は高反射領域や電極とのコンタクトを形成するその他の領域である。
まず、誘電体膜を用いて選択成長のためのマスクを形成する。具体的には、誘電体膜としてSiO2膜1002を堆積する。
その後、フォトリソグラフィーとウェットエッチングを用いてSiO2膜1002をパターニングする。
このとき、図10が示すように、低反射領域を形成したい領域はSiO2膜1002でカバーし、高反射領域や電極とのコンタクトを形成するその他の領域1006は結晶成長のためにGaAs吸収層122が露出するようにパターニングする。
そして、p型GaAs/Al0.5Ga0.5As高屈折率層124を選択成長によりGaAs吸収層122が露出した領域にのみ形成することで凸型レリーフ構造を形成する。
このように本発明は、エッチングだけでなく、選択成長を用いても実施可能で、レリーフ構造の形成方法に関わらず、反射スペクトル測定から導入される損失量の再現性が大幅に向上し、ウエハ間での再現性および均一性が大幅に向上する。
実施例3として、同じく680nmで発振する凸型の表面レリーフ構造を備えた垂直共振器型面発光レーザについて説明する。
図11に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザの構成例を説明するための断面模式図を示す。
図11では、図1に示した構成と同様の構成には同一の符号が付されており、重複する部分の説明は省略する。
図11において、1102は型Al0.9Ga0.1As低屈折率層、1104はp型GaAs吸収層である。
1106はp型Al0.5Ga0.5As高屈折率層、1108はp型Al0.9Ga0.1As低屈折率層、1110はp型GaInPエッチストップ層である。
吸収層としては実施例1と同様にp型GaAs吸収層1104を用いるが、その配置が異なる。
本実施例の具体的な構造は、最表面から20nmのp型GaAsコンタクト層、27nmのAl0.5Ga0.5As高屈折率層(図11の124に相当し、1/4波長の光学的厚さに対応)が形成される。
また、10nmのp型GaInPエッチストップ層1110、43nmのp型Al0.9Ga0.1As低屈折率層1108(1110と1108の二層で1/4波長の光学的厚さに対応)が形成される。
また、44nmのp型Al0.5Ga0.5As高屈折率層1106、10nmのp型GaAs吸収層1104、48nmのp型Al0.9Ga0.1As低屈折率層1102が形成される。
そして、これらの層を含みつつ、多層膜反射鏡114が形成された構造を備えている。
すなわち、図6でいう高屈折率層から低屈折率層へ移る界面610に吸収層1104の中心を配置する。
したがって、44nmのAl0.5Ga0.5As高屈折率層1106、10nmのGaAs吸収層1104の1/2の5nmで1/4波長の光学的厚さに対応し、
残り1/2の5nmのGaAs吸収層1104と48nmのAl0.9Ga0.1As低屈折率層1102で1/4波長の光学的厚さに対応するように構成されている。
このGaAs吸収層1104が設けられた節の位置は、図6に示すように、低反射領域における反射スペクトル測定では、光強度分布において腹となるため、十分な吸収が生じて、ディップ波長の測定が可能となる。
ここで、おのおの界面にグレーデッド層を挿入してヘテロ障壁を減らして不必要な電気抵抗の上昇を抑える工夫を施しても良い。
本実施例によれば、実施例1で示した方法により導入する損失量を見積もり、均一性、再現性の高い素子を形成することができる。
実施例4として、本発明の垂直共振器型面発光レーザを適用して構成した光学機器の構成例について説明する。
ここでは、光学機器として、本発明の垂直共振器型面発光レーザによる赤色面発光レーザアレイを用いて構成した画像形成装置の構成例について説明する。
図12に、本実施例の赤色面発光レーザによるレーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。
図12(a)は画像形成装置の上面図であり、図12(b)は同装置の側面図である。
図12において、1200は感光体、1202は帯電器、1204は現像器、1206は転写帯電器、1208は定着器、1210は回転多面鏡、1212はモータである。
また、1214は赤色面発光レーザアレイ、1216は反射鏡、1220はコリメータレンズ及び1222はf−θレンズである。
具体的には、図12に示されるモータ1212は、回転多面鏡1210を回転駆動するように構成されている。
また、本実施例における回転多面鏡1210は、6つの反射面を備えている。1214は記録用光源であるところの赤色面発光レーザアレイである。
この赤色面発光レーザアレイ1214は、レーザドライバ(図示せず)により画像信号に応じて点灯または消灯し、こうして変調されたレーザ光は、赤色面発光レーザアレイ1214からコリメータレンズ1220を介し回転多面鏡1210に向けて照射される。
この反射光は、f−θレンズ1222により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡1216を経て感光体1200に照射され、感光体1200上で主走査方向に走査される。
このとき、回転多面鏡1210の1面を介したビーム光の反射により、感光体1200の主走査方向に赤色面発光レーザアレイ1214に対応した複数のライン分の画像が形成される。
本実施例においては、4×8の赤色面発光レーザアレイ1214を用いており、32ライン分の画像が同時に形成される。
また、感光体1200は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器1204により現像され、現像された可視像は転写帯電器1206により、転写紙(図示せず)に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器1208に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
以上説明したように、本実施例による赤色面発光レーザアレイを電子写真記録方式の画像形成装置に用いることにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることが可能となる。
例えば、本発明の垂直共振器型面発光レーザを適用して構成した光源を用い、該光源からの光を画像表示体上に入射させ、画像の表示をするようにしてプロジェクションディスプレイ等の光学機器を構成するようにしてもよい。
104:n型GaAs基板
106:n型AlAs/Al0.5Ga0.5As多層膜反射鏡
108:n型AlGaInPスペーサ層
110:GaInP量子井戸活性層
112:p型AlGaInPスペーサ層
114:p型Al0.9Ga0.1As/Al0.5Ga0.5As多層膜反射鏡
116:Al0.98Ga0.02As酸化狭窄層
118:p型Al0.5Ga0.5As高屈折率層
120:p型Al0.9Ga0.1As低屈折率層
122:p型GaAs吸収層
124:p型GaAs/Al0.5Ga0.5As高屈折率層
126:絶縁膜
128:p側電極
130:光出射中央部(高反射領域)
132:光出射周辺部(低反射領域)
202:高反射領域
204:低反射領域
206:高屈折率層
208:低屈折率層
210:基本横モード光分布
212:高次横モード光分布
512:共振波長
514:低反射領域における共振波長(ディップ(窪み))
Claims (16)
- 基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが積層されており、
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に形成された凸形状の反射率の高い領域とからなる反射率を制御するための構造を備え、波長λで発振する面発光レーザであって、
前記上部反射ミラーが複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡で構成され、前記積層構造体中に、バンド間吸収を生じる吸収層が設けられており、
前記吸収層が、前記積層構造体において真ん中に積層されている層よりも表面側で、且つ、最表面の層以外の層に設けられていることを特徴とする面発光レーザ。 - 前記吸収層の吸収係数は、前記波長λに対して5000cm-1以上であることを特徴とする請求項1に記載の面発光レーザ。
- 前記吸収層が、前記積層構造体の表面側から5ペア以内に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の面発光レーザ。
- 前記吸収層は、前記多層膜反射鏡の表面側からみて、前記多層膜反射鏡における高屈折率層から低屈折率層へ移る界面に、該吸収層の一部が含まれるように配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
- 前記上部反射ミラーの光出射部における前記凸形状が、選択エッチングによって形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
- 前記吸収層が、少なくともAlを含まない半導体層で形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の面発光レーザ。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の面発光レーザを複数個配置して構成されている面発光レーザアレイを光源として備えていることを特徴とする光学機器。
- 基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが順次積層され、
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に凸形状の反射率の高い領域からなる反射率を制御するための構造を形成し、波長λで発振する面発光レーザを製造する面発光レーザの製造方法であって、
前記上部反射ミラーとして、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡を形成する際に、バンド間吸収を生じる吸収層を、前記積層構造体中に形成する工程と、
前記吸収層を形成する工程の後で、且つ、前記多層膜反射鏡を形成し終える前に、前記積層構造体に光を照射することによって反射スペクトルを測定する工程と、
前記反射スペクトルを測定する工程において得られたブロードなディップ波長を測定する工程と、
前記ディップ波長に基づいて、前記積層構造体の表面層の厚さを調整する工程と、
を有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。 - 前記吸収層の吸収係数は、波長λに対して5000cm-1以上であることを特徴とする請求項8に記載の面発光レーザの製造方法。
- 基板上に、下部反射ミラー、活性層、上部反射ミラーが順次積層され、
前記上部反射ミラーの光出射部に、反射率の低い領域と該反射率の低い領域の中央部に凸形状の反射率の高い領域からなる反射率を制御するための構造を形成し、波長λで発振する面発光レーザを製造する面発光レーザの製造方法であって、
前記上部反射ミラーとして、複数の層を積層した積層構造体による多層膜反射鏡を形成する際に、バンド間吸収を生じる吸収層を、前記積層構造体中に形成する工程と、
前記吸収層を形成する工程の後で、且つ、前記多層膜反射鏡を形成し終える前に、前記積層構造体の表面に半導体層を形成する工程と、
前記積層構造体の表面に形成された半導体層に光を照射することにより、反射スペクトルを測定する工程と、
前記反射スペクトルを測定する工程において得られたブロードなディップ波長を測定する工程と、
前記ディップ波長に基づいて、前記半導体層の厚さを調整する工程と、
を有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。 - 前記吸収層の吸収係数は、前記波長λに対して5000cm-1以上であることを特徴とする請求項10に記載の面発光レーザの製造方法。
- 前記吸収層を形成するに際し、該吸収層を前記積層構造体において真ん中に積層されている層よりも表面側で、且つ、最表面の層以外の層に形成する工程を有することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の面発光レーザの製造方法。
- 前記吸収層を形成するに際し、該吸収層を前記積層構造体の表面側から5ペア以内に形成する工程を有することを特徴とする請求項10または請求項12に記載の面発光レーザの製造方法。
- 前記吸収層を形成するに際し、前記多層膜反射鏡の表面側からみて、前記多層膜反射鏡における高屈折率層から低屈折率層へ移る界面に、
前記吸収層の一部が含まれるように形成する工程を有することを特徴とする請求項10または請求項12に記載の面発光レーザの製造方法。 - 前記上部反射ミラーの光出射部における前記凸形状を形成するに際し、該凸形状を選択エッチングを用いて形成する工程を有することを特徴とする請求項10または請求項12に記載の面発光レーザの製造方法。
- 請求項10または請求項12に記載の面発光レーザの製造方法による面発光レーザを複数個配置することを特徴とする面発光レーザアレイの製造方法。
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JP5106487B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2012-12-26 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザの製造方法及び面発光レーザアレイの製造方法、該製造方法による面発光レーザアレイを備えている光学機器 |
JP5279393B2 (ja) * | 2008-07-31 | 2013-09-04 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザおよびその製造方法、面発光レーザアレイの製造方法、および面発光レーザアレイを備えている光学機器 |
JP5725804B2 (ja) * | 2010-11-05 | 2015-05-27 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザ及び面発光レーザアレイ、面発光レーザの製造方法及び面発光レーザアレイの製造方法、面発光レーザアレイを備えた光学機器 |
DE102010061950A1 (de) * | 2010-11-25 | 2012-05-31 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren sowie Anordnung zum Bestimmen des Erwärmungszustandes eines Spiegels in einem optischen System |
JP2014086565A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Fuji Xerox Co Ltd | 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置および情報処理装置 |
JP6208051B2 (ja) | 2014-03-06 | 2017-10-04 | 大同特殊鋼株式会社 | 点光源発光ダイオード |
US10447011B2 (en) | 2014-09-22 | 2019-10-15 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Single mode vertical-cavity surface-emitting laser |
US10079474B2 (en) | 2014-09-22 | 2018-09-18 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Single mode vertical-cavity surface-emitting laser |
CN110880674A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-13 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 一种高阶模选择抑制型垂直面发射激光器及其制备方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5052016A (en) * | 1990-05-18 | 1991-09-24 | University Of New Mexico | Resonant-periodic-gain distributed-feedback surface-emitting semiconductor laser |
JP2001284722A (ja) | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Seiko Epson Corp | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
WO2002071562A2 (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-12 | Science & Technology Corporation @ Unm | Quantum dot vertical cavity surface emitting laser |
JP2003115634A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-04-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子 |
US6927412B2 (en) * | 2002-11-21 | 2005-08-09 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitter |
JP4899344B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2012-03-21 | 富士ゼロックス株式会社 | 表面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
JP2007158153A (ja) | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザー素子及びその製造方法及び二次元面発光レーザーアレイ及び光走査装置及び画像形成装置 |
JP5082344B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2012-11-28 | 富士ゼロックス株式会社 | 面発光型半導体レーザおよびその製造方法 |
JP4110181B2 (ja) | 2006-09-01 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | 半導体レーザ装置 |
JP4974981B2 (ja) | 2007-09-21 | 2012-07-11 | キヤノン株式会社 | 垂直共振器型面発光レーザ素子、及び該垂直共振器型面発光レーザ素子を用いた画像形成装置 |
US7839913B2 (en) | 2007-11-22 | 2010-11-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface emitting laser, surface emitting laser array, and image forming apparatus including surface emitting laser |
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