JPH06120610A - 面発光半導体レーザ - Google Patents
面発光半導体レーザInfo
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- JPH06120610A JPH06120610A JP4267473A JP26747392A JPH06120610A JP H06120610 A JPH06120610 A JP H06120610A JP 4267473 A JP4267473 A JP 4267473A JP 26747392 A JP26747392 A JP 26747392A JP H06120610 A JPH06120610 A JP H06120610A
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- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/42—Arrays of surface emitting lasers
- H01S5/423—Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低しきい値電流でレーザ発振でき、かつ容易
に室温で連続発振できる面発光半導体レーザを提供する
ことを目的とする。 【構成】 ２種類の半導体層を交互に積層してなる光学
波長の１／４の膜厚の第１半導体多層膜７と２種類の誘
電体層を交互に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の
第１誘電体多層膜８とを有する第１光反射層１２と、ｎ
型クラッド層４と、活性層５とｐ型クラッド層６と、２
種類の半導体層を交互に積層してなる光学波長の１／４
の膜厚の第２半導体多層膜３と２種類の誘電体層を交互
に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電体
多層膜１１とを有する第２反射層１３と、を含み、第１
光反射層１２の第１誘電体多層膜８は、基板１０上の誘
電体膜９に融着されている。
に室温で連続発振できる面発光半導体レーザを提供する
ことを目的とする。 【構成】 ２種類の半導体層を交互に積層してなる光学
波長の１／４の膜厚の第１半導体多層膜７と２種類の誘
電体層を交互に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の
第１誘電体多層膜８とを有する第１光反射層１２と、ｎ
型クラッド層４と、活性層５とｐ型クラッド層６と、２
種類の半導体層を交互に積層してなる光学波長の１／４
の膜厚の第２半導体多層膜３と２種類の誘電体層を交互
に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電体
多層膜１１とを有する第２反射層１３と、を含み、第１
光反射層１２の第１誘電体多層膜８は、基板１０上の誘
電体膜９に融着されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面発光半導体レーザに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】面発光半導体レーザは低しきい値電流動
作、高密度２次元集積化光源または動的単一動作が可能
なデバイスであることから、光情報処理用、光通信用、
または光インターコネクション用光源として期待されて
いる。また、通信の大容量化に伴い、面発光半導体レー
ザを電子デバイスと高集積可能なＳｉ基板形成すること
は非常に有望である。
作、高密度２次元集積化光源または動的単一動作が可能
なデバイスであることから、光情報処理用、光通信用、
または光インターコネクション用光源として期待されて
いる。また、通信の大容量化に伴い、面発光半導体レー
ザを電子デバイスと高集積可能なＳｉ基板形成すること
は非常に有望である。
【０００３】このような面発光半導体レーザではレーザ
発振させるために極めて高反射率の光反射層が必要であ
る。従来、Ｓｉ基板上、ＩｎＰ基板上、あるいはＧａＡ
ｓ基板上の面発光半導体レーザの光反射層は、上記各基
板上に光学波長の１／４の膜厚を有しかつ格子整合した
２種類の半導体多層膜、例えばＩｎＰ基板上であればＩ
ｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ（１．３μｍ組成）をエピタキシ
ャル成長して形成するか、二種類の誘電体（例えばａ−
Ｓｉ／ＳｉＯ2 ）を光学波長の１／４の膜厚で交互に積
層するというＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａ
ｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｅｒ）構造を有していた。
発振させるために極めて高反射率の光反射層が必要であ
る。従来、Ｓｉ基板上、ＩｎＰ基板上、あるいはＧａＡ
ｓ基板上の面発光半導体レーザの光反射層は、上記各基
板上に光学波長の１／４の膜厚を有しかつ格子整合した
２種類の半導体多層膜、例えばＩｎＰ基板上であればＩ
ｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ（１．３μｍ組成）をエピタキシ
ャル成長して形成するか、二種類の誘電体（例えばａ−
Ｓｉ／ＳｉＯ2 ）を光学波長の１／４の膜厚で交互に積
層するというＤＢＲ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａ
ｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｅｒ）構造を有していた。
【０００４】しかしながら、面発光半導体レーザを構成
する半導体多層膜においては、基板に格子整合するＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の２種類の半導体の屈折率差を大
きくとれない。特にＩｎＰに格子整合する半導体の場合
には２種類の半導体の屈折率差Δｎ、例えばＩｎＰ，Ｉ
ｎＧａＡｓＰ（１．３μｍ組成）のΔｎは０．２５程度
と低い値である。
する半導体多層膜においては、基板に格子整合するＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の２種類の半導体の屈折率差を大
きくとれない。特にＩｎＰに格子整合する半導体の場合
には２種類の半導体の屈折率差Δｎ、例えばＩｎＰ，Ｉ
ｎＧａＡｓＰ（１．３μｍ組成）のΔｎは０．２５程度
と低い値である。
【０００５】このため高反射率を得るために半導体多層
膜の対数を多くする必要があり、面発光半導体レーザを
構成する全膜厚が短波長帯（発振波長８００〜１０００
ｎｍ程度）で約１０μｍ、長波長帯で約２０μｍにまで
及び、成長時間が長くなり成長方向の膜厚の揺らぎが生
じ、所望の高反射率が得られにくいという問題点があっ
た。
膜の対数を多くする必要があり、面発光半導体レーザを
構成する全膜厚が短波長帯（発振波長８００〜１０００
ｎｍ程度）で約１０μｍ、長波長帯で約２０μｍにまで
及び、成長時間が長くなり成長方向の膜厚の揺らぎが生
じ、所望の高反射率が得られにくいという問題点があっ
た。
【０００６】また、面発光半導体レーザにおいて、第１
光反射層と第２光反射層を高反射率（９９％以上）を有
する誘電体多層膜のみで構成した場合には、量子サイズ
効果が生じる短いキャビティ長を構成し、かつ均一に電
流注入可能な井戸数（２０ｗｅｌｌ程度以下）の超格子
構造（ＭＱＷ：ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌ
ｌ）の活性層にすることが可能となり、しきい値電流密
度の著しい減少が期待される。しかしながら、この場合
には、キャビティを構成する半導体の全膜厚が約０．５
μｍとなり、再現性、信頼性を確保することが難しく、
また電極が活性層に近いため空間的に均一な電流を活性
層に注入することが困難であるという問題点があった。
光反射層と第２光反射層を高反射率（９９％以上）を有
する誘電体多層膜のみで構成した場合には、量子サイズ
効果が生じる短いキャビティ長を構成し、かつ均一に電
流注入可能な井戸数（２０ｗｅｌｌ程度以下）の超格子
構造（ＭＱＷ：ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌ
ｌ）の活性層にすることが可能となり、しきい値電流密
度の著しい減少が期待される。しかしながら、この場合
には、キャビティを構成する半導体の全膜厚が約０．５
μｍとなり、再現性、信頼性を確保することが難しく、
また電極が活性層に近いため空間的に均一な電流を活性
層に注入することが困難であるという問題点があった。
【０００７】一方、従来より、Ｓｉ基板上に面発光半導
体レーザを形成する場合には次の２つの問題点があっ
た。第１に、Ｓｉ基板とＩｎＰの格子定数が異なること
から面発光半導体レーザを構成する半導体膜に高密度転
位が発生し、しきい値電流が増加し安定な動作が得られ
にくいこと、第２に、Ｓｉ基板とＩｎＰの熱膨張係数の
違いにより膜厚が１５μｍ程度になるとクラックが発生
することである。このため、第１光反射層および第２光
反射層を両方とも半導体多層膜で形成することは困難で
あった。
体レーザを形成する場合には次の２つの問題点があっ
た。第１に、Ｓｉ基板とＩｎＰの格子定数が異なること
から面発光半導体レーザを構成する半導体膜に高密度転
位が発生し、しきい値電流が増加し安定な動作が得られ
にくいこと、第２に、Ｓｉ基板とＩｎＰの熱膨張係数の
違いにより膜厚が１５μｍ程度になるとクラックが発生
することである。このため、第１光反射層および第２光
反射層を両方とも半導体多層膜で形成することは困難で
あった。
【０００８】また、ＧａＡｓ基板，ＩｎＰ基板やＳｉ基
板以外の基板には面発光半導体レーザを作製することは
困難であった。
板以外の基板には面発光半導体レーザを作製することは
困難であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低し
きい値電流でもレーザ発振が可能であり、かつ容易に室
温で連続発振できる面発光半導体レーザを提供すること
にある。
きい値電流でもレーザ発振が可能であり、かつ容易に室
温で連続発振できる面発光半導体レーザを提供すること
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は２種類の半導体層を交互に積層し
てなる光学波長の１／４の膜厚の第１の半導体多層膜と
２種類の誘電体層を交互に積層してなる光学波長の１／
４の膜厚の第１の誘電体多層膜とを有する第１の光反射
層と、該第１の光反射層の上に順次設けられたｎ型クラ
ッド層、活性層およびｐ型クラッド層と、該ｐ型クラッ
ド層の上に設けられ、かつ２種類の半導体層を交互に積
層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２の半導体多層
膜と２種類の誘電体層を交互に積層してなる光学波長の
１／４の膜厚の第２の誘電体多層膜とを有する第２の反
射層と、を含み、前記第１の光反射層の前記第１の誘電
体多層膜は、表面に誘電体膜を有する基板の該誘電体膜
に融着されていることを特徴とする。
に、請求項１の発明は２種類の半導体層を交互に積層し
てなる光学波長の１／４の膜厚の第１の半導体多層膜と
２種類の誘電体層を交互に積層してなる光学波長の１／
４の膜厚の第１の誘電体多層膜とを有する第１の光反射
層と、該第１の光反射層の上に順次設けられたｎ型クラ
ッド層、活性層およびｐ型クラッド層と、該ｐ型クラッ
ド層の上に設けられ、かつ２種類の半導体層を交互に積
層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２の半導体多層
膜と２種類の誘電体層を交互に積層してなる光学波長の
１／４の膜厚の第２の誘電体多層膜とを有する第２の反
射層と、を含み、前記第１の光反射層の前記第１の誘電
体多層膜は、表面に誘電体膜を有する基板の該誘電体膜
に融着されていることを特徴とする。
【００１１】また、請求項２記載の発明は金属部と２種
類の半導体層を交互に積層してなる光学波長の１／４の
膜厚の第１の半導体多層膜と２種類の誘電体層を交互に
積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第１の誘電体多
層膜とを有する第１の光反射層と、該第１の光反射層の
上に順次設けられたｎ型クラッド層、活性層およびｐ型
クラッド層と、該ｐ型クラッド層の上に設けられ、かつ
２種類の半導体層を交互に積層してなる光学波長の１／
４の膜厚の第２の半導体多層膜と２種類の誘電体層を交
互に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電
体多層膜とを有する第２の反射層と、を含み、前記第１
の光反射層の前記金属部は、表面に金属膜を有する基板
の該金属膜に融着されていることを特徴とする。
類の半導体層を交互に積層してなる光学波長の１／４の
膜厚の第１の半導体多層膜と２種類の誘電体層を交互に
積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第１の誘電体多
層膜とを有する第１の光反射層と、該第１の光反射層の
上に順次設けられたｎ型クラッド層、活性層およびｐ型
クラッド層と、該ｐ型クラッド層の上に設けられ、かつ
２種類の半導体層を交互に積層してなる光学波長の１／
４の膜厚の第２の半導体多層膜と２種類の誘電体層を交
互に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電
体多層膜とを有する第２の反射層と、を含み、前記第１
の光反射層の前記金属部は、表面に金属膜を有する基板
の該金属膜に融着されていることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明によれば、量子サイズ効果が生じる短い
キャビティ長を有し、かつ高反射率の光反射層を有する
長波長帯面発光半導体レーザをそのキャビティ方向で保
持することにより信頼性良く作製することが可能とな
る。このため、本発明の面発光半導体レーザの活性層に
電流注入の均一な範囲内（井戸数２０ｗｅｌｌ程度以
下）で、超格子構造（ＭＱＷ）を用いることができ、レ
ーザ発振のしきい値電流の低減が達成され、室温での連
続発振が容易となる。
キャビティ長を有し、かつ高反射率の光反射層を有する
長波長帯面発光半導体レーザをそのキャビティ方向で保
持することにより信頼性良く作製することが可能とな
る。このため、本発明の面発光半導体レーザの活性層に
電流注入の均一な範囲内（井戸数２０ｗｅｌｌ程度以
下）で、超格子構造（ＭＱＷ）を用いることができ、レ
ーザ発振のしきい値電流の低減が達成され、室温での連
続発振が容易となる。
【００１３】また、本発明の面発光半導体レーザをＳｉ
基板上に作製する場合、予め別の基板上に格子整合する
ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を構成するた
め半導体膜の転位密度を低減でき、低しきい値電流を達
成でき、半導体レーザの寿命時間を著しく増加させるこ
とが可能である。
基板上に作製する場合、予め別の基板上に格子整合する
ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層を構成するた
め半導体膜の転位密度を低減でき、低しきい値電流を達
成でき、半導体レーザの寿命時間を著しく増加させるこ
とが可能である。
【００１４】短波長帯面発光半導体レーザにおいては、
本発明によりエピタキシャル成長時間を大幅に短縮する
ことで、膜厚の揺らぎを抑えることが容易になり歩留り
の向上が可能となる。
本発明によりエピタキシャル成長時間を大幅に短縮する
ことで、膜厚の揺らぎを抑えることが容易になり歩留り
の向上が可能となる。
【００１５】また従来単結晶であるＧａＡｓ，ＩｎＰ，
Ｓｉ基板以外に高品質な結晶を有する面発光半導体レー
ザを形成することは困難であったが、本発明によれば、
単結晶以外の基板でも面発光半導体レーザを作製するこ
とが可能となる。
Ｓｉ基板以外に高品質な結晶を有する面発光半導体レー
ザを形成することは困難であったが、本発明によれば、
単結晶以外の基板でも面発光半導体レーザを作製するこ
とが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１７】（実施例１）図１ないし図５に本発明の長
波長帯の面発光半導体レーザの一実施例の製造方法を工
程順に示す。
波長帯の面発光半導体レーザの一実施例の製造方法を工
程順に示す。
【００１８】まず、図１に示すように、ＩｎＰ基板１上
にＩｎＰバッファ層２，ＩｎＧａＡｓＰ層（１．３μｍ
組成）とＩｎＰ層を交互に４．５対からなる光学波長の
１／４の膜厚の第２の半導体多層膜（ＤＢＲ層）３，Ｉ
ｎＰからなるｎ型クラッド層４，ＩｎＧａＡｓＰ（１．
３μｍ組成）のバリア層とＩｎＧａＡｓの井戸層との１
０対からなるＭＱＷ活性層５およびＩｎＰからなるｐ型
クラッド層６でλキャビティを構成し、ＩｎＧａＡｓＰ
層（１．３μｍ組成）とＩｎＰ層を交互に４．５対から
なる光学波長の１／４の膜厚の第１の半導体多層膜（Ｄ
ＢＲ層）７を連続してエピタキシャル成長させる。
にＩｎＰバッファ層２，ＩｎＧａＡｓＰ層（１．３μｍ
組成）とＩｎＰ層を交互に４．５対からなる光学波長の
１／４の膜厚の第２の半導体多層膜（ＤＢＲ層）３，Ｉ
ｎＰからなるｎ型クラッド層４，ＩｎＧａＡｓＰ（１．
３μｍ組成）のバリア層とＩｎＧａＡｓの井戸層との１
０対からなるＭＱＷ活性層５およびＩｎＰからなるｐ型
クラッド層６でλキャビティを構成し、ＩｎＧａＡｓＰ
層（１．３μｍ組成）とＩｎＰ層を交互に４．５対から
なる光学波長の１／４の膜厚の第１の半導体多層膜（Ｄ
ＢＲ層）７を連続してエピタキシャル成長させる。
【００１９】次に、図２に示すように、上記第１の半導
体多層膜７の上にＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層とを交互に１
２対蒸着して光学波長の１／４の膜厚の第１の誘電体多
層膜８を形成する。
体多層膜７の上にＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層とを交互に１
２対蒸着して光学波長の１／４の膜厚の第１の誘電体多
層膜８を形成する。
【００２０】次に、図３に示すように、予めＳｉＯ2 を
表面に蒸着してＳｉＯ2 の誘電体膜９を形成しておいた
第２基板であるＳｉ基板１０上に図２に示した第１の誘
電体多層膜８の上端面を密着させ、真空に引いた状態で
アニール温度４５０℃で両者を融着する。
表面に蒸着してＳｉＯ2 の誘電体膜９を形成しておいた
第２基板であるＳｉ基板１０上に図２に示した第１の誘
電体多層膜８の上端面を密着させ、真空に引いた状態で
アニール温度４５０℃で両者を融着する。
【００２１】次に、図４に示すように、上記ＩｎＰ基板
１を研磨して１００μｍ程度の厚さとした後、ＨＣｌと
Ｈ3 ＰＯ4 の混合溶液により上記第２の半導体多層膜３
のＩｎＧａＡｓＰ層が現れるまでエッチングを行い、そ
の後ＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層とを交互に１２対蒸着して
第２の誘電体多層膜１１を形成する。ここで、図４に示
すように、第１の半導体多層膜７と第１の誘電体多層膜
８とは第１の光反射層１２を構成し、また第２の半導体
多層膜３と第２の誘電体多層膜１１とは第２の光反射層
１３を構成している。
１を研磨して１００μｍ程度の厚さとした後、ＨＣｌと
Ｈ3 ＰＯ4 の混合溶液により上記第２の半導体多層膜３
のＩｎＧａＡｓＰ層が現れるまでエッチングを行い、そ
の後ＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層とを交互に１２対蒸着して
第２の誘電体多層膜１１を形成する。ここで、図４に示
すように、第１の半導体多層膜７と第１の誘電体多層膜
８とは第１の光反射層１２を構成し、また第２の半導体
多層膜３と第２の誘電体多層膜１１とは第２の光反射層
１３を構成している。
【００２２】次に、図５に示すように、前記第１の光反
射層１２の第１の半導体多層膜７のＩｎＧａＡｓＰ層ま
で直径５０μｍの円柱状にエッチングを施し、素子分離
のためポリイミドからなる絶縁膜１４により平坦化した
後、外径４８μｍ，内径４０μｍのドーナツ状に前記第
２の光反射層１３の第２の半導体多層膜３のＩｎＧａＡ
ｓＰ層の上部までエッチングし、最後に両電極１５およ
び１６をパターニングして目的の面発光半導体レーザを
形成する。
射層１２の第１の半導体多層膜７のＩｎＧａＡｓＰ層ま
で直径５０μｍの円柱状にエッチングを施し、素子分離
のためポリイミドからなる絶縁膜１４により平坦化した
後、外径４８μｍ，内径４０μｍのドーナツ状に前記第
２の光反射層１３の第２の半導体多層膜３のＩｎＧａＡ
ｓＰ層の上部までエッチングし、最後に両電極１５およ
び１６をパターニングして目的の面発光半導体レーザを
形成する。
【００２３】上記のようにして構成した長波長帯面発光
半導体レーザにおいて電流−光出力特性を測定したとこ
ろ、しきい値電流５５ｍＡで発振波長１．５５μｍのレ
ーザ発振が確認された。また寿命実験において、出力５
００μＷの条件でＡＰＣ動作を行い１０００時間までレ
ーザ発振が確認された。
半導体レーザにおいて電流−光出力特性を測定したとこ
ろ、しきい値電流５５ｍＡで発振波長１．５５μｍのレ
ーザ発振が確認された。また寿命実験において、出力５
００μＷの条件でＡＰＣ動作を行い１０００時間までレ
ーザ発振が確認された。
【００２４】（実施例２）図６ないし図１０に本発明の
面発光半導体レーザの他の実施例の製造方法を工程順に
示す。
面発光半導体レーザの他の実施例の製造方法を工程順に
示す。
【００２５】まず、図６に示すようにＧａＡｓ基板３１
上にＧａＡｓバッファ層３２，ＡｌＧａＡｓ層（Ａｌの
混晶比０．３）とＡｌＡｓ層を交互に４．５対からなる
光学波長の１／４の膜厚の第２の半導体多層膜（ＤＢＲ
層）３３，ＡｌＧａＡｓ（Ａｌの混晶比は１〜０．３ま
で徐々に変化させる）からなるｎ型クラッド層３４，Ａ
ｌＧａＡｓ（Ａｌの混晶比０．３）のバリア層とＧａＡ
ｓの井戸層の５対からなるＭＱＷ活性層３５，ＡｌＧａ
Ａｓ（Ａｌの混晶比は０．３〜１まで徐々に変化させ
る）からなるｐ型クラッド層３６でλキャビティを構成
し、ＡｌＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層（Ａｌの混晶比０．
３）を交互に５対からなる光学波長の１／４の膜厚の第
１の半導体多層膜（ＤＢＲ層）３７を連続してエピタキ
シャル成長させる。
上にＧａＡｓバッファ層３２，ＡｌＧａＡｓ層（Ａｌの
混晶比０．３）とＡｌＡｓ層を交互に４．５対からなる
光学波長の１／４の膜厚の第２の半導体多層膜（ＤＢＲ
層）３３，ＡｌＧａＡｓ（Ａｌの混晶比は１〜０．３ま
で徐々に変化させる）からなるｎ型クラッド層３４，Ａ
ｌＧａＡｓ（Ａｌの混晶比０．３）のバリア層とＧａＡ
ｓの井戸層の５対からなるＭＱＷ活性層３５，ＡｌＧａ
Ａｓ（Ａｌの混晶比は０．３〜１まで徐々に変化させ
る）からなるｐ型クラッド層３６でλキャビティを構成
し、ＡｌＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層（Ａｌの混晶比０．
３）を交互に５対からなる光学波長の１／４の膜厚の第
１の半導体多層膜（ＤＢＲ層）３７を連続してエピタキ
シャル成長させる。
【００２６】次に、図７に示すように、上記第１の半導
体多層膜３７の上にＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層とを交互に
１２対蒸着して光学波長の１／４の膜厚の第１の誘電体
多層膜３８を形成する。
体多層膜３７の上にＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層とを交互に
１２対蒸着して光学波長の１／４の膜厚の第１の誘電体
多層膜３８を形成する。
【００２７】次に、図８に示すように、ドーナツ状に第
１の半導体多層膜３７のＡｌＧａＡｓの上端までエッチ
ングした後、金を蒸着して金属部３９を形成する。その
後予め金錫を蒸着して電極４０を形成しておいた第２基
板であるＳｉ基板４１に上記第１の誘電体多層膜３８の
上端を密着させ、Ｈ2 雰囲気中で４００℃でアニールを
行い融着する。
１の半導体多層膜３７のＡｌＧａＡｓの上端までエッチ
ングした後、金を蒸着して金属部３９を形成する。その
後予め金錫を蒸着して電極４０を形成しておいた第２基
板であるＳｉ基板４１に上記第１の誘電体多層膜３８の
上端を密着させ、Ｈ2 雰囲気中で４００℃でアニールを
行い融着する。
【００２８】次に、図９に示すように、第１基板である
ＧａＡｓ基板３１を研磨して１００μｍ程度の厚さとし
た後、Ｈ2 Ｏ2 とＮＨ4 ＯＨの混合溶液により上記第２
の半導体多層膜３３のＡｌＧａＡｓ層が現れるまでエッ
チングを行い、その後ＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層と交互に
１２対蒸着して第２の誘電体多層膜４２を形成する。こ
こで、図９に示すように、第１の半導体多層膜３７と第
１の誘電体多層膜３８とは第１の光反射層４３を構成
し、また第２の半導体多層膜３３と第２の誘電体多層膜
４２とは第２の光反射層４４を構成している。
ＧａＡｓ基板３１を研磨して１００μｍ程度の厚さとし
た後、Ｈ2 Ｏ2 とＮＨ4 ＯＨの混合溶液により上記第２
の半導体多層膜３３のＡｌＧａＡｓ層が現れるまでエッ
チングを行い、その後ＳｉＯ2 層とＴｉＯ2 層と交互に
１２対蒸着して第２の誘電体多層膜４２を形成する。こ
こで、図９に示すように、第１の半導体多層膜３７と第
１の誘電体多層膜３８とは第１の光反射層４３を構成
し、また第２の半導体多層膜３３と第２の誘電体多層膜
４２とは第２の光反射層４４を構成している。
【００２９】次に、図１０に示すように、導波路を形成
するため第１の光反射層４３の第１の半導体多層膜３７
まで直径２０μｍの円柱状にエッチングを施して凹部を
形成し、その凹部に絶縁のためＳｉＯ2 を堆積させて絶
縁膜４５を形成した後、外径１９μｍ，内径１５μｍの
ドーナツ状に前記第２の光反射層４４の第２の半導体多
層膜３３のＡｌＧａＡｓの上部までエッチングをしポリ
イミドで素子間の絶縁を行った後、最後に電極４６をパ
ターニングして目的の面発光半導体レーザを形成する。
するため第１の光反射層４３の第１の半導体多層膜３７
まで直径２０μｍの円柱状にエッチングを施して凹部を
形成し、その凹部に絶縁のためＳｉＯ2 を堆積させて絶
縁膜４５を形成した後、外径１９μｍ，内径１５μｍの
ドーナツ状に前記第２の光反射層４４の第２の半導体多
層膜３３のＡｌＧａＡｓの上部までエッチングをしポリ
イミドで素子間の絶縁を行った後、最後に電極４６をパ
ターニングして目的の面発光半導体レーザを形成する。
【００３０】上記のようにして構成した面発光半導体レ
ーザにおいて電流−光出力特性を特定したところ、しき
い値電流５ｍＡで発振波長８５０ｎｍのレーザ発振が確
認された。また寿命実験において、出力５００μＷの条
件でＡＰＣ動作を行い１０００時間までレーザ発振が確
認された。
ーザにおいて電流−光出力特性を特定したところ、しき
い値電流５ｍＡで発振波長８５０ｎｍのレーザ発振が確
認された。また寿命実験において、出力５００μＷの条
件でＡＰＣ動作を行い１０００時間までレーザ発振が確
認された。
【００３１】本実施例ではＩｎＰ基板等の前記第１基板
上に格子整合する半導体で面発光半導体レーザを構成し
たが、格子定数の異なる半導体組成の層を一層以上設け
たり、また光反射層の電気的抵抗を下げるため半導体組
成を徐々に変化させたり、２種類の半導体組成の間に中
間層を設けたりしても同様の効果があることは言うまで
もない。
上に格子整合する半導体で面発光半導体レーザを構成し
たが、格子定数の異なる半導体組成の層を一層以上設け
たり、また光反射層の電気的抵抗を下げるため半導体組
成を徐々に変化させたり、２種類の半導体組成の間に中
間層を設けたりしても同様の効果があることは言うまで
もない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
量子サイズ効果の生じる短いキャビティ長にした場合で
も信頼性の高い長波長帯面発光半導体レーザを作製する
ことが可能となり、このため活性層に超格子構造である
ＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）を用
いることができ、レーザ発振のしきい値電流の低減が達
成され、室温連続発振が容易となる。
量子サイズ効果の生じる短いキャビティ長にした場合で
も信頼性の高い長波長帯面発光半導体レーザを作製する
ことが可能となり、このため活性層に超格子構造である
ＭＱＷ（ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）を用
いることができ、レーザ発振のしきい値電流の低減が達
成され、室温連続発振が容易となる。
【００３３】また、短波長帯面発光半導体レーザにおい
ては、エピタキシャル成長時間を大幅に短縮することに
より、膜厚の揺らぎを抑えることが容易になり歩留りを
改善できる。
ては、エピタキシャル成長時間を大幅に短縮することに
より、膜厚の揺らぎを抑えることが容易になり歩留りを
改善できる。
【００３４】また前記第２基板としてＳｉ基板を用いる
場合、Ｓｉ基板上に形成された長波長帯面発光レーザに
比べて、前記クラッド層、前記活性層を構成する半導体
の転位密度が低減でき、低しきい値電流が達成され、半
導体レーザの寿命時間を著しく増加させることが可能と
なる。またＧａＡｓ，ＩｎＰ，Ｓｉ基板以外にも面発光
半導体レーザを作製することが可能となる。
場合、Ｓｉ基板上に形成された長波長帯面発光レーザに
比べて、前記クラッド層、前記活性層を構成する半導体
の転位密度が低減でき、低しきい値電流が達成され、半
導体レーザの寿命時間を著しく増加させることが可能と
なる。またＧａＡｓ，ＩｎＰ，Ｓｉ基板以外にも面発光
半導体レーザを作製することが可能となる。
【００３５】また、本発明の面発光半導体レーザをＳｉ
基板上の電子デバイスと高集積化することにより、光交
換用、光インターコネクション用、または光情報処理用
の光源としても利用できる。
基板上の電子デバイスと高集積化することにより、光交
換用、光インターコネクション用、または光情報処理用
の光源としても利用できる。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例の製造工程の
一工程を示す縦断面図である。
一工程を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図３】図２に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図４】図３に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図５】図４に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の半導体レーザの他の実施例の製造工程
の一工程を示す縦断面図である。
の一工程を示す縦断面図である。
【図７】図６に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図８】図７に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図９】図８に示した工程の後工程を示す縦断面図であ
る。
る。
【図１０】図９に示した工程の後工程を示す縦断面図で
ある。
ある。
１ ＩｎＰ基板 ２ ＩｎＰバッファ層 ３ 第２の半導体多層膜 ４ ｎ型クラッド層 ５ ＭＱＷ活性層 ６ ｐ型クラッド層 ７ 第１の半導体多層膜 ８ 第１の誘電体多層膜 ９ Ｓｉ基板表面の誘電体膜 １０ Ｓｉ基板 １１ 第２の誘電体多層膜 １２ 第１の光反射層 １３ 第２の光反射層 １４ 絶縁膜 １５ 電極 １６ 電極 ３１ ＧａＡｓ基板 ３２ ＧａＡｓバッファ層 ３３ 第２の半導体多層膜 ３４ ｎ型クラッド層 ３５ ＭＱＷ活性層 ３６ ｐ型クラッド層 ３７ 第１の半導体多層膜 ３８ 第１の誘電体多層膜 ３９ 金属部 ４０ 電極 ４１ Ｓｉ基板 ４２ 第２の誘電体多層膜 ４３ 第１の光反射層 ４４ 第２の光反射層 ４５ 絶縁膜 ４６ 電極
Claims (2)
- 【請求項１】 ２種類の半導体層を交互に積層してなる
光学波長の１／４の膜厚の第１の半導体多層膜と２種類
の誘電体層を交互に積層してなる光学波長の１／４の膜
厚の第１の誘電体多層膜とを有する第１の光反射層と、 該第１の光反射層の上に順次設けられたｎ型クラッド
層、活性層およびｐ型クラッド層と、 該ｐ型クラッド層の上に設けられ、かつ２種類の半導体
層を交互に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２
の半導体多層膜と２種類の誘電体層を交互に積層してな
る光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電体多層膜とを有
する第２の反射層と、を含み、前記第１の光反射層の前
記第１の誘電体多層膜は、表面に誘電体膜を有する基板
の該誘電体膜に融着されていることを特徴とする面発光
半導体レーザ。 - 【請求項２】 金属部と２種類の半導体層を交互に積層
してなる光学波長の１／４の膜厚の第１の半導体多層膜
と２種類の誘電体層を交互に積層してなる光学波長の１
／４の膜厚の第１の誘電体多層膜とを有する第１の光反
射層と、 該第１の光反射層の上に順次設けられたｎ型クラッド
層、活性層およびｐ型クラッド層と、 該ｐ型クラッド層の上に設けられ、かつ２種類の半導体
層を交互に積層してなる光学波長の１／４の膜厚の第２
の半導体多層膜と２種類の誘電体層を交互に積層してな
る光学波長の１／４の膜厚の第２の誘電体多層膜とを有
する第２の反射層と、を含み、前記第１の光反射層の前
記金属部は、表面に金属膜を有する基板の該金属膜に融
着されていることを特徴とする面発光半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04267473A JP3097938B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 面発光半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04267473A JP3097938B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 面発光半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120610A true JPH06120610A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3097938B2 JP3097938B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=17445335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04267473A Expired - Fee Related JP3097938B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 面発光半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3097938B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784363A2 (en) | 1995-12-26 | 1997-07-16 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser and method for manufacturing the same |
| EP0785601A1 (en) * | 1996-01-16 | 1997-07-23 | Motorola, Inc. | Visible VCSEL with hybrid mirrors |
| JP2009290161A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2015164211A (ja) * | 2004-09-16 | 2015-09-10 | コーニング インコーポレイテッド | ＩｎＰベース縦型共振器表面発光レーザの作成方法及びこの方法で作成されるデバイス |
| JP2019121806A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 面発光レーザ素子及びこれを含む発光装置 |
| US11424595B2 (en) * | 2018-01-09 | 2022-08-23 | Oepic Semiconductors, Inc. | Pillar confined backside emitting VCSEL |
| US11757255B2 (en) * | 2018-01-26 | 2023-09-12 | Oepic Semiconductors, Inc. | Planarization of backside emitting VCSEL and method of manufacturing the same for array application |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP04267473A patent/JP3097938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0784363A2 (en) | 1995-12-26 | 1997-07-16 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser and method for manufacturing the same |
| EP0784363A3 (en) * | 1995-12-26 | 1998-05-06 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser and method for manufacturing the same |
| US5864575A (en) * | 1995-12-26 | 1999-01-26 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser and method for manufacturing the same |
| US6127200A (en) * | 1995-12-26 | 2000-10-03 | Nippon Telegraph & Telephone Corporation | Vertical-cavity surface-emitting laser and method for manufacturing the same |
| EP0785601A1 (en) * | 1996-01-16 | 1997-07-23 | Motorola, Inc. | Visible VCSEL with hybrid mirrors |
| US5748665A (en) * | 1996-01-16 | 1998-05-05 | Motorola, Inc. | Visible VCSEL with hybrid mirrors |
| KR100445206B1 (ko) * | 1996-01-16 | 2004-12-08 | 모토로라 인코포레이티드 | 하이브리드미러들을갖는수직공동표면발광레이저 |
| JP2015164211A (ja) * | 2004-09-16 | 2015-09-10 | コーニング インコーポレイテッド | ＩｎＰベース縦型共振器表面発光レーザの作成方法及びこの方法で作成されるデバイス |
| JP2009290161A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2019121806A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 面発光レーザ素子及びこれを含む発光装置 |
| US11424595B2 (en) * | 2018-01-09 | 2022-08-23 | Oepic Semiconductors, Inc. | Pillar confined backside emitting VCSEL |
| US11757255B2 (en) * | 2018-01-26 | 2023-09-12 | Oepic Semiconductors, Inc. | Planarization of backside emitting VCSEL and method of manufacturing the same for array application |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3097938B2 (ja) | 2000-10-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |