JPH06318760A - Surface light emission laser and manufacture thereof - Google Patents

Surface light emission laser and manufacture thereof

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JPH06318760A
JPH06318760A JP3975594A JP3975594A JPH06318760A JP H06318760 A JPH06318760 A JP H06318760A JP 3975594 A JP3975594 A JP 3975594A JP 3975594 A JP3975594 A JP 3975594A JP H06318760 A JPH06318760 A JP H06318760A
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layer
semiconductor
active layer
reflecting mirror
emitting laser
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Toyoji Chino
豊治 知野
Kenichi Matsuda
賢一 松田
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Abstract

PURPOSE:To provide a surface light emission laser provided with an active layer having an area smaller than that of a reflecting mirror and a method of manufacturing the laser. CONSTITUTION:An upper reflecting mirror 16 is formed by dry etching and after a protective film is formed on the mirror 16, an active layer 20 and barrier layers 21 and 22 are subjected to dry etching. The layer 20 is side-etched by wet etching, whereby the layer 20 having an area smaller than that of the mirror 16 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ及びその製
造方法に関し、特に面発光レーザとその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser and its manufacturing method, and more particularly to a surface emitting laser and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】垂直共振器型面発光レーザ(Vertical-Ca
vity Surface-Emitting Laser、以下、面発光レーザと
称する)は、低閾値電流で動作し、レーザ光の放射面積
が広く、ビーム出射角が非常に狭い、などの特徴を有し
ており、近年盛んに研究されている。面発光レーザは、
基板と垂直な方向に形成されたレーザ共振器と、半導体
結晶表面から構成されるレーザ反射鏡とを有し、その結
晶表面からレーザ光が射出されるため、半導体基板を劈
開する必要がない。このような構造上の特徴は、歩留ま
りを改善し、、個々の素子に分離する前にウエハ単位で
面発光レーザの動作テストを行うことを可能とする。更
に容易に2次元レーザアレイを形成することもできる。
このような面発光レーザの特徴は、従来の端面発光レー
ザ(Edge-Emitting Laser)が有していた問題点のいくつ
かを解決するものとして大いに注目されている。
2. Description of the Related Art Vertical cavity surface emitting lasers (Vertical-Ca
vity Surface-Emitting Laser (hereinafter referred to as surface emitting laser) operates with a low threshold current, has a wide emission area of laser light, and has a very narrow beam emission angle. Is being researched. The surface emitting laser is
It has a laser resonator formed in a direction perpendicular to the substrate and a laser reflecting mirror composed of a semiconductor crystal surface, and since laser light is emitted from the crystal surface, it is not necessary to cleave the semiconductor substrate. Such a structural feature improves the yield and makes it possible to perform an operation test of the surface emitting laser on a wafer-by-wafer basis before separating into individual devices. A two-dimensional laser array can be formed more easily.
Such a feature of the surface emitting laser has attracted a great deal of attention as a solution to some of the problems of the conventional edge emitting lasers.

【0003】図8(a)から図8(d)は、従来の面発
光レーザ300の製造方法を示している。このような面
発光レーザ300の製造方法は、例えばIEEE Photonic
Technology Letters, Vol. 3(1991), pp. 9-11に示され
ている。まず、図8(a)に示されるように、n−Ga
As基板301上に底部反射鏡312、スペーサ層30
4、活性層305、スペーサ層306、及び上部反射鏡
313を順にエピタキシャル成長させる。底部反射鏡3
12は、交互に数十層ずつ堆積されたn−Al 0.08Ga
0.92As層302とn−Al0.6Ga0.4As層303か
らなり、上部反射鏡313は、交互に数十層ずつ堆積さ
れたp−Al0.08Ga0.92As層307とp−Al0.6
Ga0.4As層308からなる。また、スペーサ層30
4、活性層305、及びスペーサ層306は、それぞれ
n−Al0.35Ga0.65As、p−GaAs、及びp−A
0.35Ga0.65Asからなる。
FIGS. 8 (a) to 8 (d) are conventional surface-emitting devices.
The manufacturing method of the optical laser 300 is shown. Such a face
The method of manufacturing the light emitting laser 300 is, for example, IEEE Photonic.
Technology Letters, Vol. 3 (1991), pp. 9-11.
ing. First, as shown in FIG. 8A, n-Ga
A bottom reflector 312 and a spacer layer 30 on the As substrate 301.
4, active layer 305, spacer layer 306, and upper reflector
313 is epitaxially grown in order. Bottom reflector 3
12 is n-Al alternately deposited by several tens of layers 0.08Ga
0.92As layer 302 and n-Al0.6Ga0.4As layer 303
The upper reflecting mirrors 313 are alternately deposited by several tens of layers.
P-Al0.08Ga0.92As layer 307 and p-Al0.6
Ga0.4It is composed of an As layer 308. In addition, the spacer layer 30
4, the active layer 305, and the spacer layer 306 are respectively
n-Al0.35Ga0.65As, p-GaAs, and p-A
l0.35Ga0.65It consists of As.

【0004】次に、図8(b)及び図8(c)に示され
るように、上部反射鏡313とスペーサ層306を重ク
ロム酸カリウムと、臭化水素と酢酸との混合液でエッチ
ング後、活性層305をクロロックス(Clorox)
と水との混合液でスペーサ層306の面積よりも活性層
305の面積が小さくなるようにサイドエッチングを行
う。最後に図8(d)に示されるように、スペーサ層3
04上に上部反射鏡313の表面が露出するようにポリ
イミド膜309を形成し、AuGeからなる電極310
及び311をそれぞれ基板301及び上部反射鏡313
と電気的に接続するように形成する。
Next, as shown in FIGS. 8B and 8C, the upper reflecting mirror 313 and the spacer layer 306 are etched with a mixed solution of potassium dichromate, hydrogen bromide and acetic acid. , The active layer 305 is Clorox
Side etching is performed with a mixed liquid of water and water so that the area of the active layer 305 is smaller than the area of the spacer layer 306. Finally, as shown in FIG. 8D, the spacer layer 3
04, a polyimide film 309 is formed so that the surface of the upper reflecting mirror 313 is exposed, and an electrode 310 made of AuGe is formed.
And 311 to the substrate 301 and the upper reflecting mirror 313, respectively.
It is formed so as to be electrically connected to.

【0005】また、Conference on lasers and electro
-optics 1991 in technical digestpp. 330-333に、半
導体レーザの製造方法として、異なる基板同士を接合す
る原子層接合技術が提案されている。図9(a)から図
9(c)を用いてこの技術を説明する。 図9(a)に
示されるように、InP基板401上にn−InGaA
s層402、n−InP層403、u−InGaAsP
層(λg=1.3μm)404、u−InGaAsP層
(λg=1.5μm)405、及びp−InP層406
を順に有機金属化学気相成長法(MOCVD)でエピタ
キシャル成長させる。
Conference on lasers and electro
-Optics 1991 in technical digest pp. 330-333 proposes an atomic layer bonding technique for bonding different substrates as a semiconductor laser manufacturing method. This technique will be described with reference to FIGS. 9A to 9C. As shown in FIG. 9A, n-InGaA is formed on the InP substrate 401.
s layer 402, n-InP layer 403, u-InGaAsP
The layer (λg = 1.3 μm) 404, the u-InGaAsP layer (λg = 1.5 μm) 405, and the p-InP layer 406.
Are sequentially epitaxially grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).

【0006】次に図9(b)に示されるように、p−G
aAs基板407の表面とp−InP層406とを密着
させたまま水素雰囲気中670℃で30分間加熱し、G
aAs基板407とInP層406との最表面の原子同
士を再配列させ結合させる。これによってGaAs基板
407がInP層406に接合される。最後に図9
(c)に示されるように、塩酸でInP401を除去
し、レーザ素子の製造を行う。
Next, as shown in FIG. 9B, p-G
While keeping the surface of the aAs substrate 407 and the p-InP layer 406 in close contact with each other, heating was performed in a hydrogen atmosphere at 670 ° C. for 30 minutes, and G
The outermost atoms of the aAs substrate 407 and the InP layer 406 are rearranged and bonded. As a result, the GaAs substrate 407 is bonded to the InP layer 406. Finally Figure 9
As shown in (c), InP401 is removed with hydrochloric acid to manufacture a laser device.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】面発光レーザにおい
て、底部反射鏡及び上部反射鏡は活性層へ電流を注入す
るための電流経路となる。従って、底部反射鏡及び上部
反射鏡は低抵抗を有するように大きな面積を有している
ことが好ましい。一方、効率よく電流を閉じこめキャリ
アの再結合を促進し、発光効率を向上させるために、活
性層は小さな面積を有していることが好ましい。
In the surface emitting laser, the bottom reflector and the top reflector serve as a current path for injecting a current into the active layer. Therefore, it is preferable that the bottom reflector and the top reflector have a large area so as to have a low resistance. On the other hand, it is preferable that the active layer has a small area in order to efficiently confine the current to promote the recombination of carriers and improve the light emission efficiency.

【0008】しかしながら、上述の従来技術において
は、上部反射鏡はテーパを有する形状にエッチングされ
てしまい、上部反射鏡の上面が小さくなってしまう。こ
のため上部反射鏡の抵抗が余り低減できないという問題
が生じる。また上面が小さくなってしまうので、適当な
面積を有する上面を形成する必要があり、面発光レーザ
を微細に形成することはできないという問題も有してい
る。
However, in the above conventional technique, the upper reflecting mirror is etched into a tapered shape, and the upper surface of the upper reflecting mirror becomes small. For this reason, there arises a problem that the resistance of the upper reflecting mirror cannot be reduced so much. Further, since the upper surface becomes small, it is necessary to form the upper surface having an appropriate area, and there is also a problem that the surface emitting laser cannot be minutely formed.

【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、垂直な側壁
を有する上部反射鏡と上部反射鏡よりも小さな面積を有
する活性層とを備えた面発光レーザ及びその製造方法を
提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an upper reflecting mirror having vertical side walls and an active layer having an area smaller than that of the upper reflecting mirror. Another object of the present invention is to provide a surface emitting laser and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による面発光レー
ザの製造方法は、底部反射鏡となる第1の半導体積層
と、該第1の半導体積層上に形成された、活性層と活性
層を挟む上方バリア層及び下方バリア層とを含む第2の
半導体積層と、該第2の半導体積層上に形成された上部
反射鏡となる第3の半導体積層とを有する半導体基板上
に上部反射鏡を規定するマスクパターンを形成する工程
と、該上方バリア層の表面が露出するまで、該マスクパ
ターンをマスクとして該第3の半導体積層をドライエッ
チングによって除去し、該上部反射鏡を形成する工程
と、少なくとも該上部反射鏡の側面にエッチング保護膜
を形成する工程と、該マスクパターン及び該エッチング
保護膜をマスクとして、ドライエッチングによって該活
性層の一部と上方バリア層の一部及び下方バリア層の一
部とを除去する工程と、該活性層の一部と上方バリア層
と下方バリア層との一部を更にウエットエッチングによ
って除去し、該上部反射鏡よりも小さい面積を有する活
性層を形成する工程とを包含し、そのことにより上記目
的が達成される。
According to a method of manufacturing a surface emitting laser according to the present invention, a first semiconductor stack serving as a bottom reflector, an active layer and an active layer formed on the first semiconductor stack are formed. An upper reflecting mirror is provided on a semiconductor substrate having a second semiconductor laminated layer including an upper barrier layer and a lower barrier layer sandwiched therebetween and a third semiconductor laminated layer serving as an upper reflecting mirror formed on the second semiconductor laminated layer. Forming a defining mask pattern, and removing the third semiconductor stack by dry etching using the mask pattern as a mask until the surface of the upper barrier layer is exposed to form the upper reflecting mirror. A step of forming an etching protection film on at least a side surface of the upper reflecting mirror; and a part of the active layer and an upper burr by dry etching using the mask pattern and the etching protection film as a mask. A step of removing a part of the layer and a part of the lower barrier layer, and a part of the active layer, a part of the upper barrier layer and a part of the lower barrier layer are further removed by wet etching, Forming an active layer having a small area, whereby the above object is achieved.

【0011】該方法は、前記半導体基板をエピタキシャ
ル成長法によって形成する工程を更に包含していてもよ
い。
The method may further include the step of forming the semiconductor substrate by an epitaxial growth method.

【0012】前記エッチング保護膜は酸化ケイ素ででき
ていてもよい。本発明の他の面発光レーザの製造方法
は、第1の半導体基板上に底部反射鏡となる第1の半導
体積層を介して形成された少なくとも活性層を含む第2
の半導体積層の一部をエッチングによって除去し、該活
性層を所定の形状に形成する工程と、第2の半導体基板
上に形成された上部反射鏡となる第3の半導体積層の表
面と該第2の半導体積層の表面とを接触させ還元性雰囲
気下で加熱し、該第3の半導体積層と該第2の半導体積
層とを直接接合によって接合する工程とを包含し、その
ことによって上記目的が達成される。
The etching protection film may be made of silicon oxide. Another surface-emitting laser manufacturing method of the present invention includes a second semiconductor device including at least an active layer formed on a first semiconductor substrate via a first semiconductor stack serving as a bottom reflector.
Removing a part of the semiconductor stack by etching to form the active layer in a predetermined shape, and the surface of the third semiconductor stack to be the upper reflecting mirror formed on the second semiconductor substrate and the third semiconductor stack. The step of bringing the second semiconductor stack into contact with the surface of the second semiconductor stack and heating the second semiconductor stack by heating in a reducing atmosphere, and thereby joining the third semiconductor stack and the second semiconductor stack by direct joining. To be achieved.

【0013】該方法は、第3の半導体積層を形成後に、
該第3の半導体積層の一部をエッチングによって除去
し、エッチングされた該第2の半導体積層よりも大きな
面積を有する上部反射鏡を形成する工程を更に包含して
いてもよい。
The method comprises the steps of forming a third semiconductor stack,
The method may further include the step of removing a part of the third semiconductor stack by etching to form an upper reflecting mirror having a larger area than the etched second semiconductor stack.

【0014】また、本発明の半導体レーザの製造方法
は、活性層と該活性層を挟むように形成された底部クラ
ッド層及び上部クラッド層を有する基板上に上部反射鏡
を規定するマスクパターンを形成する工程と、該マスク
パターンをマスクとして上部半導体積層をドライエッチ
ングによって除去し、該上部反射鏡を形成する工程と、
少なくとも該上部反射鏡の側面にエッチング保護膜を形
成する工程と、該マスクパターン及び該エッチング保護
膜をマスクとして、ドライエッチングによって該活性層
の一部を除去する工程と、該活性層の一部を更にウエッ
トエッチングによって除去し、該上部反射鏡よりも小さ
い面積を有する活性層を形成する工程と、を包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser of the present invention, a mask pattern defining an upper reflecting mirror is formed on a substrate having an active layer and a bottom clad layer and an upper clad layer sandwiching the active layer. And a step of forming the upper reflecting mirror by removing the upper semiconductor laminated layer by dry etching using the mask pattern as a mask,
Forming an etching protection film on at least a side surface of the upper reflecting mirror; removing a part of the active layer by dry etching using the mask pattern and the etching protection film as a mask; and forming a part of the active layer. Is further removed by wet etching to form an active layer having an area smaller than that of the upper reflecting mirror, whereby the above object is achieved.

【0015】本発明の他の半導体レーザの製造方法は、
第1の半導体基板上に第1のクラッド層を介して形成さ
れた活性層の一部をエッチングによって除去する工程
と、第2の半導体基板上に形成された第2のクラッド層
の表面と該第1の半導体基板上の該活性層の表面とを接
触させ還元性雰囲気下で加熱し、該活性層と該第2のク
ラッド層とを直接接合によって接合する工程とを包含し
そのことにより上記目的が達成される。
Another method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention is
A step of removing a part of the active layer formed on the first semiconductor substrate via the first clad layer by etching; a surface of the second clad layer formed on the second semiconductor substrate; A step of bringing the surface of the active layer on the first semiconductor substrate into contact with the surface of the active layer, heating the active layer in a reducing atmosphere, and directly joining the active layer and the second clad layer together; The purpose is achieved.

【0016】また、本発明の面発光レーザは、底部反射
鏡と、該底部反射鏡上に形成された少なくとも活性層を
有する半導体層と、該半導体層上に形成された、垂直な
側面を有する上部反射鏡とを有し、該活性層の面積を該
上部反射鏡の面積よりも小さくすることにより、上記目
的が達成される。
Further, the surface emitting laser of the present invention has a bottom reflecting mirror, a semiconductor layer having at least an active layer formed on the bottom reflecting mirror, and a vertical side surface formed on the semiconductor layer. The above object is achieved by having an upper reflecting mirror and making the area of the active layer smaller than the area of the upper reflecting mirror.

【0017】[0017]

【作用】ドライエッチングにより上部反射鏡を形成し、
上部反射鏡に保護膜を形成した後、活性層及びバリア層
をドライエッチングする。活性層をウエットエッチング
によりサイドエッチングすることにより、上部反射鏡よ
り面積の小さい活性層を形成する。
[Function] An upper reflecting mirror is formed by dry etching,
After forming the protective film on the upper reflecting mirror, the active layer and the barrier layer are dry-etched. By side-etching the active layer by wet etching, an active layer having an area smaller than that of the upper reflecting mirror is formed.

【0018】また、上部反射鏡を形成した第1の基板
と、底部反射鏡及び活性層を形成した第2の基板を用
い、活性層を所定の形状にエッチングし、その後、活性
層を上部反射鏡と密着させ還元雰囲気下で加熱すること
により直接接合によって、接合する。これにより、上部
反射鏡より面積の小さい活性層を形成する。
The active layer is etched into a predetermined shape by using the first substrate having the upper reflecting mirror and the second substrate having the bottom reflecting mirror and the active layer formed thereon, and thereafter, the active layer is subjected to the upper reflecting. Bonding is performed by direct bonding by closely contacting with a mirror and heating in a reducing atmosphere. As a result, an active layer having an area smaller than that of the upper reflecting mirror is formed.

【0019】[0019]

【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

【0020】図1(a)は、本発明による面発光レーザ
11の断面を示している。面発光レーザ11は、基板1
2上にバッファ層13を介して形成されており、底部反
射鏡14と、底部反射鏡14上に形成された活性領域1
5と、活性領域15上に形成された上部反射鏡16を有
している。基板12及びバッファ層13はそれぞれn型
GaAsとp型GaAsからなる。活性領域15は、底
部反射鏡14と上部反射鏡16とに挟まれており、垂直
共振器として機能する。
FIG. 1A shows a cross section of a surface emitting laser 11 according to the present invention. The surface emitting laser 11 is the substrate 1
2 and a bottom reflecting mirror 14 and an active region 1 formed on the bottom reflecting mirror 14.
5 and an upper reflecting mirror 16 formed on the active region 15. The substrate 12 and the buffer layer 13 are made of n-type GaAs and p-type GaAs, respectively. The active region 15 is sandwiched between the bottom reflection mirror 14 and the top reflection mirror 16 and functions as a vertical resonator.

【0021】図1(b)に示されるように、活性領域1
5は、活性層20と、バリア層21及び22と、スペー
サ層22、23、24、25、及び26とを含んでい
る。活性層20はバリア層21及び22に挟まれてお
り、更にバリア層21及び22はスペーサ層23及び2
5とスペーサ層24及び26とによって挟まれている。
活性層20とバリア層21及び22とは、それぞれアン
ドープのIn0.2Ga0.8As及びアンドープのGaAs
からなる。またスペーサ層23及び24はアンドープの
Al0.5Ga0.5Asからなり、スペーサ層25及び26
はそれぞれp型Al 0.5Ga0.5As及びn型Al0.5
0.5Asからなる。バリア層21及び22によって電
子と正孔が活性層20に閉じこめられる。単一縦モード
でレーザ発振するよう垂直共振器の長さを調節するため
にスペーサ層22〜26は設けられている。
As shown in FIG. 1B, the active region 1
5 is an active layer 20, barrier layers 21 and 22, and a space.
Layers 22, 23, 24, 25, and 26
It The active layer 20 is sandwiched between barrier layers 21 and 22.
In addition, the barrier layers 21 and 22 are spacer layers 23 and 2
5 and the spacer layers 24 and 26.
The active layer 20 and the barrier layers 21 and 22 are
Dope In0.2Ga0.8As and undoped GaAs
Consists of. The spacer layers 23 and 24 are undoped.
Al0.5Ga0.5Spacer layers 25 and 26 made of As
Are p-type Al 0.5Ga0.5As and n-type Al0.5G
a0.5It consists of As. The barrier layers 21 and 22 charge
The child and the hole are confined in the active layer 20. Single portrait mode
To adjust the length of the vertical cavity to oscillate at
Are provided with spacer layers 22 to 26.

【0022】また図1(c)に示されるように、底部反
射鏡14は、p型AlAs層27及びp型GaAs層2
8が交互に堆積された分布型反射器(DBR)であり、
p型AlAs層27及びp型GaAs層28を一対とす
る24.5対からなる。同様に図1(d)に示されるよ
うに、上部反射鏡16は、n型AlAs層29及びn型
GaAs層30が交互に堆積された分布型反射器(DB
R)であり、n型AlAs層29及びn型GaAs層3
0を一対とする24対からなる。底部反射鏡14及び上
部反射鏡16が活性層20から発光する波長の光を反射
するように、p型AlAs層27、p型GaAs層2
8、n型AlAs層29、n型GaAs層30の厚さが
選ばれている。
Further, as shown in FIG. 1C, the bottom reflecting mirror 14 includes a p-type AlAs layer 27 and a p-type GaAs layer 2.
8 is a distributed reflector (DBR) alternately deposited,
The p-type AlAs layer 27 and the p-type GaAs layer 28 are 24.5 pairs. Similarly, as shown in FIG. 1D, the upper reflector 16 is a distributed reflector (DB) in which n-type AlAs layers 29 and n-type GaAs layers 30 are alternately deposited.
R), the n-type AlAs layer 29 and the n-type GaAs layer 3
It consists of 24 pairs with 0 as a pair. The p-type AlAs layer 27 and the p-type GaAs layer 2 are arranged so that the bottom reflecting mirror 14 and the upper reflecting mirror 16 reflect the light of the wavelength emitted from the active layer 20.
8, the thicknesses of the n-type AlAs layer 29 and the n-type GaAs layer 30 are selected.

【0023】上部反射鏡16上にはn型GaAsからな
るキャップ層17が形成されており、カソード電極18
がキャップ層17に電気的に接続されている。また底部
反射鏡14のp−GaAs層28上にアノード電極19
が形成されている。カソード電極18は、ウィンド31
を有するリング状に形成されており、ウィンド31から
レーザ光が射出される。
A cap layer 17 made of n-type GaAs is formed on the upper reflecting mirror 16, and a cathode electrode 18 is formed.
Are electrically connected to the cap layer 17. The anode electrode 19 is formed on the p-GaAs layer 28 of the bottom reflecting mirror 14.
Are formed. The cathode 18 has a window 31
The laser light is emitted from the window 31.

【0024】以下に面発光レーザ11の製造方法を説明
する。まず図2(a)に示すように、p型GaAsバッ
ファ層13と、底部反射鏡14のためのp型AlAs層
27及びp型GaAs層28と、活性領域15のための
活性層20、バリア層21及び22、スペーサ層23〜
26と、上部反射鏡16のためのn型AlAs層29及
びn型GaAs層30、及びn型キャップ層17とをn
型GaAs基板12上にエピタキシャル成長させる。こ
れらの半導体層の形成には、当業者に周知のさまざまな
エピタキシャル成長法を用いることができるが、各半導
体層の厚さを正確に制御するために、有機金属化学気相
成長法(MOCVD)や、分子線エピタキシャル成長法
(MBE)などを用いることが好ましい。各半導体層は
以下の表に示す組成と厚さを有している。
A method of manufacturing the surface emitting laser 11 will be described below. First, as shown in FIG. 2A, the p-type GaAs buffer layer 13, the p-type AlAs layer 27 and the p-type GaAs layer 28 for the bottom reflecting mirror 14, the active layer 20 for the active region 15, and the barrier. Layers 21 and 22, spacer layer 23-
26, the n-type AlAs layer 29 and the n-type GaAs layer 30 for the upper reflecting mirror 16, and the n-type cap layer 17 as n.
Epitaxially grow on the type GaAs substrate 12. Various epitaxial growth methods well known to those skilled in the art can be used to form these semiconductor layers, but in order to accurately control the thickness of each semiconductor layer, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or It is preferable to use a molecular beam epitaxial growth method (MBE) or the like. Each semiconductor layer has the composition and thickness shown in the table below.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】活性層20はバンドギャップ波長λg=
0.98μmを有しているので、波長0.98μmの光
を反射するように底部反射鏡14及び上部反射鏡16は
構成されている。このような反射鏡は分布反射鏡(DB
R)として当業者には周知であり、反射鏡を構成する半
導体層の屈折率と厚さを所定の値にすることによって任
意の波長を反射する反射鏡を設計することができる。本
実施例では、GaAs層とAlAs層からなる一対を2
4対積層することによって99%程度の光を反射でき
る。
The active layer 20 has a bandgap wavelength λg =
Since it has a wavelength of 0.98 μm, the bottom reflecting mirror 14 and the top reflecting mirror 16 are configured so as to reflect light having a wavelength of 0.98 μm. Such a reflector is a distributed reflector (DB
R) is well known to those skilled in the art, and it is possible to design a reflecting mirror that reflects an arbitrary wavelength by setting the refractive index and the thickness of the semiconductor layer forming the reflecting mirror to predetermined values. In this embodiment, two pairs of a GaAs layer and an AlAs layer are used.
By stacking 4 pairs, about 99% of light can be reflected.

【0027】図2(b)に示されるように、n型キャッ
プ層17上に酸化ケイ素膜40を形成した後レジストパ
ターン41を酸化ケイ素膜40上に形成する。レジスト
パターン41は、上部反射鏡16の面積を規定する。上
部反射鏡16は、AlAs層とGaAs層とのバンド不
連続によって生じる高抵抗を有しているので、面積を大
きくして抵抗を下げることが好ましい。従って、レジス
トパターン41はできるだけ大きいほうが好ましいが、
後述するように面発光レーザ11を2次元に集積化する
ためには、小さく形成することが好ましい。従って、直
径10〜15μm程度の円形であることが好ましい。
As shown in FIG. 2B, after forming the silicon oxide film 40 on the n-type cap layer 17, a resist pattern 41 is formed on the silicon oxide film 40. The resist pattern 41 defines the area of the upper reflecting mirror 16. Since the upper reflecting mirror 16 has high resistance caused by band discontinuity between the AlAs layer and the GaAs layer, it is preferable to increase the area to reduce the resistance. Therefore, it is preferable that the resist pattern 41 is as large as possible,
As will be described later, in order to integrate the surface emitting laser 11 in two dimensions, it is preferable to make it small. Therefore, a circular shape having a diameter of about 10 to 15 μm is preferable.

【0028】レジストパターン41をマスクとして酸化
ケイ素膜40及び半導体層をドライエッチングする。エ
ッチング前に1×10-4Torr以下の真空度に反応室
を排気した後、1sccmの流量の塩素ガスと20sc
cmの流量のアルゴンガスを用いて30mTorr以下
の圧力でドライエッチングを行う。エッチング前に9×
10-7Torr以下の真空度にし、5mTorr程度の
圧力を保ちながらエッチングを行うことがより好まし
い。この条件で、基板12に対し垂直に半導体層をエッ
チングすることができる。バリア層22の表面が露出す
るようにエッチングは、時間制御される。
The silicon oxide film 40 and the semiconductor layer are dry-etched using the resist pattern 41 as a mask. Before etching, the reaction chamber was evacuated to a vacuum degree of 1 × 10 −4 Torr or less, and then chlorine gas at a flow rate of 1 sccm and 20 sc
Dry etching is performed at a pressure of 30 mTorr or less using an argon gas having a flow rate of cm. 9x before etching
It is more preferable to perform the etching with a vacuum degree of 10 −7 Torr or less and while maintaining a pressure of about 5 mTorr. Under this condition, the semiconductor layer can be etched perpendicularly to the substrate 12. The etching is time-controlled so that the surface of the barrier layer 22 is exposed.

【0029】レジストパターン41を除去後、基板12
の全面を覆うように酸化ケイ素膜(図示せず)を堆積し
たのち、バリア層22の表面が露出するまで酸化ケイ素
膜をドライエッチングする。図2(c)に示されるよう
に、これによって、上部反射鏡16とスペーサ層24及
び26との側面にサイドウオール43が形成される。そ
の後、再び図2(d)に示されるように、上述のドライ
エッチング方法を用いて、スペーサ層23の表面が露出
するように、酸化ケイ素膜40及びサイドウォール43
をマスクとしてバリア層21及び22と活性層20とを
除去する。この工程において、酸化ケイ素膜40も少し
エッチングされるかも知れない。しかし、酸化ケイ素膜
40のエッチング速度はバリア層21及び22と活性層
20とのエッチング速度よりも遅いので、酸化ケイ素膜
40がすべてエッチングされてしまうまでに、スペーサ
層23の表面が露出する。
After removing the resist pattern 41, the substrate 12
After a silicon oxide film (not shown) is deposited so as to cover the entire surface of the barrier layer 22, the silicon oxide film is dry-etched until the surface of the barrier layer 22 is exposed. As shown in FIG. 2C, this forms sidewalls 43 on the side surfaces of the upper reflecting mirror 16 and the spacer layers 24 and 26. After that, as shown in FIG. 2D again, the silicon oxide film 40 and the sidewalls 43 are exposed by the dry etching method described above so that the surface of the spacer layer 23 is exposed.
Using the as a mask, the barrier layers 21 and 22 and the active layer 20 are removed. In this step, the silicon oxide film 40 may also be slightly etched. However, since the etching rate of the silicon oxide film 40 is slower than the etching rates of the barrier layers 21 and 22 and the active layer 20, the surface of the spacer layer 23 is exposed before the silicon oxide film 40 is completely etched.

【0030】次に、図2(e)に示されるように、クエ
ン酸、過酸化水素水、及び水の混合液(重量比1:1:
1)を20℃に保ちながら基板12を混合液に浸す。こ
の混合液は、GaAsをエッチングするが、Al0.5
0.5Asはほとんどエッチングしない。したがって、
図2(e)に示されるように、GaAsからなり、側面
が露出したバリア層21及び22が選択的にエッチング
される。上部反射鏡16を構成するn型GaAs層30
は側面がサイドウォールで覆われており、表面が露出し
たスペーサ層23はAl0.5Ga0.5Asからなるためで
ある。活性層20はIn0.5Ga0.5Asからなり、バリ
ア層21及び22のエッチング速度よりも遅い。しか
し、活性層20は薄く、またよくエッチングされるバリ
ア層21及び22に挟まれているため、バリア層21及
び22とともに溶出されてしまう。
Next, as shown in FIG. 2E, a mixture of citric acid, hydrogen peroxide and water (weight ratio 1: 1 :).
The substrate 12 is immersed in the mixed solution while keeping 1) at 20 ° C. This mixed solution etches GaAs, but Al 0.5 G
a 0.5 As hardly etches. Therefore,
As shown in FIG. 2E, the barrier layers 21 and 22 made of GaAs and having exposed side surfaces are selectively etched. N-type GaAs layer 30 constituting the upper reflecting mirror 16
This is because the side surface is covered with the sidewall and the spacer layer 23 whose surface is exposed is made of Al 0.5 Ga 0.5 As. The active layer 20 is made of In 0.5 Ga 0.5 As and is slower than the etching rates of the barrier layers 21 and 22. However, since the active layer 20 is thin and sandwiched between the barrier layers 21 and 22 which are well etched, it is eluted together with the barrier layers 21 and 22.

【0031】エッチング時間は、活性層20が所定の面
積を有するように決定される。活性層20の面積は、上
部反射鏡16の面積とは無関係に任意の値にすることが
できるが、閾値電流を小さくし、活性層20の電流密度
を高くするために、できるだけ面積は小さいほうが好ま
しい。製造工程上の制約や、放熱の問題を考慮しなくて
良い場合には、発光波長の直径であることが好ましい。
通常は、波長の3〜5倍程度の直径であることが好まし
い。本実施例によれば、発光波長は0.98μmなの
で、活性層20の断面は3〜5μm程度の直径を有する
円形であることが好ましい。
The etching time is determined so that the active layer 20 has a predetermined area. The area of the active layer 20 can be set to an arbitrary value irrespective of the area of the upper reflecting mirror 16, but in order to reduce the threshold current and increase the current density of the active layer 20, the area should be as small as possible. preferable. The diameter of the emission wavelength is preferable when it is not necessary to consider the restrictions on the manufacturing process and the problem of heat radiation.
Usually, the diameter is preferably about 3 to 5 times the wavelength. According to the present embodiment, since the emission wavelength is 0.98 μm, the cross section of the active layer 20 is preferably circular with a diameter of about 3 to 5 μm.

【0032】最後に図2(f)に示されるように、酸化
ケイ素膜40及びサイドウォール43を除去した後、カ
ソード電極18をキャップ層17上にけいせいする。キ
ャップ層23及び25とp−AlAs層27との一部を
フッ酸で除去した後、アノード電極19をp−GaAs
層28上に形成する。GaAsからなる半導体層は金属
電極と良好なオーミック接触を形成し易いからである。
電極形成後に、図3に示されるように、スペーサ層23
上に、活性領域15の側面と上部反射鏡16の側面を覆
うようにポリイミドなどからなる保護膜45を形成して
も良い。
Finally, as shown in FIG. 2F, after removing the silicon oxide film 40 and the sidewalls 43, the cathode electrode 18 is formed on the cap layer 17. After removing part of the cap layers 23 and 25 and the p-AlAs layer 27 with hydrofluoric acid, the anode electrode 19 is formed of p-GaAs.
Formed on layer 28. This is because the semiconductor layer made of GaAs easily forms a good ohmic contact with the metal electrode.
After forming the electrodes, as shown in FIG.
A protective film 45 made of polyimide or the like may be formed thereon so as to cover the side surface of the active region 15 and the side surface of the upper reflecting mirror 16.

【0033】また図4に示されるように、複数の面発光
レーザ11を2次元に配置し、レーザアレイ46を構成
しても良い。面発光レーザ11を2次元に配置する場
合、面発光レーザ11の上部反射鏡16の大きさによっ
て、配置間隔は規定されるので、面発光レーザ11を高
密度に配置するためには、上部反射鏡16は小さな面積
を有することが好ましい。
Further, as shown in FIG. 4, a plurality of surface emitting lasers 11 may be arranged two-dimensionally to form a laser array 46. When the surface emitting lasers 11 are arranged two-dimensionally, the arrangement interval is defined by the size of the upper reflecting mirror 16 of the surface emitting lasers 11. Therefore, in order to arrange the surface emitting lasers 11 at a high density, the upper reflection is required. The mirror 16 preferably has a small area.

【0034】上述したように、本発明の面発光レーザ1
1は、垂直な側面を有する上部反射鏡と上部反射鏡より
も小さな面積を有する活性層とを備えているので、上部
反射鏡を介して流れる電流は、より面積の狭い活性層に
閉じこめられる。したがって活性層において、高い電流
密度が達成され、閾値電流を低くすることができる。上
部反射鏡はドライエッチングにより形成されるので高い
精度で所望の断面形状に加工することができる。一方活
性層は、ウエットエッチングによって、形成されるの
で、活性層にダメージを与える非発光結合中心が生成す
ることがない。したがって、高い外部量子効率が達成さ
れる。上部反射鏡の面積と活性層の面積とは互いに何等
制限を与えあうことがないので、用途に応じてそれぞれ
所定の面積を有するように形成することができる。特に
上部反射鏡が高抵抗を有する場合には面積を大きくする
ことによって、上部反射鏡を流れる電流を多くすること
ができる。
As described above, the surface emitting laser 1 of the present invention.
1 comprises an upper reflector having vertical side faces and an active layer having an area smaller than that of the upper reflector, so that the current flowing through the upper reflector is confined in the active layer having a smaller area. Therefore, in the active layer, a high current density can be achieved and the threshold current can be lowered. Since the upper reflecting mirror is formed by dry etching, it can be processed into a desired sectional shape with high accuracy. On the other hand, since the active layer is formed by wet etching, non-radiative coupling centers that damage the active layer are not generated. Therefore, high external quantum efficiency is achieved. Since the area of the upper reflecting mirror and the area of the active layer do not impose any restriction on each other, they can be formed to have respective predetermined areas depending on the application. Particularly when the upper reflecting mirror has a high resistance, the current flowing through the upper reflecting mirror can be increased by increasing the area.

【0035】このような方法によれば、活性層20の側
面が半導体層に接しない面発光レーザが得られる。活性
層の側面は、半導体層よりもはるかに低屈折率の空気な
どに接するため、高い光の閉じこめ効果が期待できる。
According to such a method, a surface emitting laser in which the side surface of the active layer 20 is not in contact with the semiconductor layer can be obtained. Since the side surface of the active layer is in contact with air having a much lower refractive index than the semiconductor layer, a high light confining effect can be expected.

【0036】上述の面発光レーザ11の製造方法は、端
面発光レーザにも適用できる。図5(a)から図5
(f)を用いて端面発光レーザ51の製造方法を説明す
る。図5(a)に示されるように、n−GaAsからな
る半導体基板52上にn−AlGaAsからなるクラッ
ド層53、u−GaAsからなる活性層54、p−Al
GaAsからなるクラッド層55、及びp−GaAsか
らなるキャップ層56を順にエピタキシャル成長させ
る。
The method of manufacturing the surface emitting laser 11 described above can also be applied to an edge emitting laser. 5 (a) to 5
A method of manufacturing the edge emitting laser 51 will be described with reference to (f). As shown in FIG. 5A, a clad layer 53 made of n-AlGaAs, an active layer 54 made of u-GaAs, and p-Al are formed on a semiconductor substrate 52 made of n-GaAs.
A cladding layer 55 made of GaAs and a cap layer 56 made of p-GaAs are epitaxially grown in order.

【0037】図5(b)に示されるように、キャップ層
56上に酸化ケイ素膜57を形成した後、レジストパタ
ーン58を酸化ケイ素膜57上に形成し、レジストパタ
ーン58をマスクとして酸化ケイ素膜57をエッチング
する。その後、上述のドライエッチングによって、活性
層54が露出するまでエッチングする。
As shown in FIG. 5B, after a silicon oxide film 57 is formed on the cap layer 56, a resist pattern 58 is formed on the silicon oxide film 57, and the resist pattern 58 is used as a mask to form the silicon oxide film. Etch 57. Then, the dry etching is performed until the active layer 54 is exposed.

【0038】レジストパターン58を除去後、基板52
の表面全体に酸化ケイ素膜(図示せず)を堆積後、活性
層54の表面が露出するまで酸化ケイ素膜をエッチング
し、図5(c)に示されるように、サイドウォール59
をキャップ層56及びクラッド層55の側面に形成す
る。
After removing the resist pattern 58, the substrate 52
After depositing a silicon oxide film (not shown) on the entire surface of the silicon oxide film, the silicon oxide film is etched until the surface of the active layer 54 is exposed, and as shown in FIG.
Are formed on the side surfaces of the cap layer 56 and the cladding layer 55.

【0039】図5(d)に示されるように、再度、上述
のドライエッチングによって、クラッド層53の表面が
露出するまで活性層54をエッチングする。その後、ク
エン酸、過酸化水素水、及び水の混合液(重量比1:
1:1)を用いて活性層54が所定の面積になるまでウ
エットエッチングする。最後に、酸化ケイ素膜57及び
サイドウォール59を除去し、キャップ層56及び基板
52に電極60及び61を形成する。
As shown in FIG. 5D, the active layer 54 is again etched by the above-mentioned dry etching until the surface of the cladding layer 53 is exposed. Then, a mixed solution of citric acid, hydrogen peroxide solution and water (weight ratio 1:
Wet etching is performed using 1: 1) until the active layer 54 has a predetermined area. Finally, the silicon oxide film 57 and the sidewall 59 are removed, and the electrodes 60 and 61 are formed on the cap layer 56 and the substrate 52.

【0040】このような方法によれば、活性層54の側
面が半導体層に接しないレーザが得られる。活性層の側
面は、半導体層よりもはるかに低屈折率の空気などに接
するため、高い光の閉じこめ効果が期待できる。
According to such a method, a laser in which the side surface of the active layer 54 does not contact the semiconductor layer can be obtained. Since the side surface of the active layer is in contact with air having a much lower refractive index than the semiconductor layer, a high light confining effect can be expected.

【0041】(実施例2)以下に本発明による面発光レ
ーザ111を説明する。図6(e)は、本発明による面
発光レーザ111の断面を示している。面発光レーザ1
11は、p型基板112上にバッファ層113を介して
形成されており、底部反射鏡114と、底部反射鏡11
4上に形成された活性領域115と、活性領域115上
に形成された上部反射鏡116とを有している。基板1
12及びバッファ層113はともにp型GaAsからな
る。活性領域115は、底部反射鏡114と上部反射鏡
116とに挟まれており、垂直共振器として機能する。
Example 2 The surface emitting laser 111 according to the present invention will be described below. FIG. 6E shows a cross section of the surface emitting laser 111 according to the present invention. Surface emitting laser 1
11 is formed on the p-type substrate 112 via the buffer layer 113, and includes a bottom reflecting mirror 114 and a bottom reflecting mirror 11.
4 and an upper reflecting mirror 116 formed on the active region 115. Board 1
Both 12 and the buffer layer 113 are made of p-type GaAs. The active region 115 is sandwiched between the bottom reflection mirror 114 and the top reflection mirror 116, and functions as a vertical resonator.

【0042】活性領域115は、活性層120と、バリ
ア層121及び122と、スペーサ層122、123、
124、125、及び126とを含んでいる。活性層1
20はバリア層121及び122に挟まれており、更に
バリア層121及び122はスペーサ層123及び12
5とスペーサ層124及び126とによって挟まれてい
る。活性層120とバリア層121及び122とは、そ
れぞれアンドープのIn0.2Ga0.8As及びアンドープ
のGaAsからなる。またスペーサ層123及び124
はアンドープのAl0.5Ga0.5Asからなり、スペーサ
層125及び126はそれぞれp型Al0.5Ga0.5As
及びn型Al0.5Ga0.5Asからなる。バリア層121
及び122によって電子と正孔が活性層120に閉じこ
められる。単一縦モードでレーザ発振するよう垂直共振
器の長さを調節するためにスペーサ層122〜126は
設けられている。
The active region 115 includes an active layer 120, barrier layers 121 and 122, spacer layers 122 and 123, and
Includes 124, 125, and 126. Active layer 1
20 is sandwiched between barrier layers 121 and 122, and the barrier layers 121 and 122 are spacer layers 123 and 12.
5 and the spacer layers 124 and 126. The active layer 120 and the barrier layers 121 and 122 are made of undoped In 0.2 Ga 0.8 As and undoped GaAs, respectively. In addition, the spacer layers 123 and 124
Is made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 As, and the spacer layers 125 and 126 are p-type Al 0.5 Ga 0.5 As, respectively.
And n-type Al 0.5 Ga 0.5 As. Barrier layer 121
And 122 trap electrons and holes in the active layer 120. Spacer layers 122-126 are provided to adjust the length of the vertical cavity to oscillate in a single longitudinal mode.

【0043】底部反射鏡114は、p型AlAs層12
7及びp型GaAs層128が交互に堆積された分布型
反射器(DBR)であり、p型AlAs層127及びp
型GaAs層128を一対とする24.5対からなる。
同様に、上部反射鏡116は、n型AlAs層129及
びn型GaAs層130が交互に堆積された分布型反射
器(DBR)であり、n型AlAs層129及びn型G
aAs層130を一対とする24対からなる。底部反射
鏡114及び上部反射鏡116が活性層120から発光
する波長の光を反射するように、p型AlAs層12
7、p型GaAs層128、n型AlAs層129、n
型GaAs層130の厚さが選ばれている。
The bottom reflector 114 is composed of the p-type AlAs layer 12
Is a distributed reflector (DBR) in which 7 and p-type GaAs layers 128 are alternately deposited, and p-type AlAs layers 127 and p
It is composed of 24.5 pairs of the type GaAs layers 128.
Similarly, the upper reflecting mirror 116 is a distributed reflector (DBR) in which the n-type AlAs layers 129 and the n-type GaAs layers 130 are alternately deposited, and the n-type AlAs layers 129 and the n-type G are provided.
It is composed of 24 pairs of aAs layers 130. The p-type AlAs layer 12 is formed so that the bottom reflector 114 and the top reflector 116 reflect light having a wavelength emitted from the active layer 120.
7, p-type GaAs layer 128, n-type AlAs layer 129, n
The thickness of the type GaAs layer 130 is selected.

【0044】上部反射鏡116上にはn型GaAsから
なるバッファ層117と、n型基板201が形成されて
おり、カソード電極118がn型基板201に電気的に
接続されている。またp型基板112には、アノード電
極119が形成されている。
A buffer layer 117 made of n-type GaAs and an n-type substrate 201 are formed on the upper reflecting mirror 116, and a cathode electrode 118 is electrically connected to the n-type substrate 201. An anode electrode 119 is formed on the p-type substrate 112.

【0045】以下に面発光レーザ111の製造方法を説
明する。まず図6(a)に示すように、n型基板201
上にn型バッファ層117と上部反射鏡116のための
n型AlAs層129及びn型GaAs層130とをエ
ピタキシャル成長させる。また図6(c)に示すよう
に、p型GaAsバッファ層113と、底部反射鏡11
4のためのp型AlAs層127及びp型GaAs層1
28と、活性領域115のための活性層120、バリア
層121及び122、スペーサ層123〜126とをp
型基板112上にエピタキシャル成長させる。これらの
半導体層の形成には、当業者に周知のさまざまなエピタ
キシャル成長法を用いることができるが、各半導体層の
厚さを正確に制御するために、有機金属化学気相成長法
(MOCVD)や、分子線エピタキシャル成長法(MB
E)などを用いることが好ましい。各半導体層は実質的
には実施例1に示した半導体層と同じであるので説明を
省略する。
A method of manufacturing the surface emitting laser 111 will be described below. First, as shown in FIG. 6A, an n-type substrate 201
An n-type buffer layer 117, an n-type AlAs layer 129 and an n-type GaAs layer 130 for the upper reflecting mirror 116 are epitaxially grown on the n-type buffer layer 117. Further, as shown in FIG. 6C, the p-type GaAs buffer layer 113 and the bottom reflecting mirror 11 are provided.
4 for p-type AlAs layer 127 and p-type GaAs layer 1
28, the active layer 120 for the active region 115, the barrier layers 121 and 122, and the spacer layers 123 to 126.
Epitaxial growth is performed on the mold substrate 112. Various epitaxial growth methods well known to those skilled in the art can be used to form these semiconductor layers, but in order to accurately control the thickness of each semiconductor layer, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or MOCVD is used. , Molecular beam epitaxial growth method (MB
It is preferable to use E) or the like. Since each semiconductor layer is substantially the same as the semiconductor layer shown in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0046】図6(b)に示されるように、n型基板2
01のn型AlAs層129上にレジストパターン14
1を形成し、レジストパターン141をマスクとしてn
型バッファ層117の表面が露出するまでドライエッチ
ングする。エッチング方法は実施例1で示す方法と同様
である。また、図6(d)に示されるように、レジスト
パターン142をp型基板112のスペーサ層126上
に形成し、同様にレジストパターン142をマスクとし
て、バリア層121の表面が露出するまでドライエッチ
ングを行う。ドライエッチングによって、活性層120
の側面に生じたダメージの入った部分をウエットエッチ
ングによって数nm程度除去しても良い。レジストパタ
ーン141及び142は、それぞれ上部反射鏡116及
び活性層120の面積を規定する。実施例1で説明され
る理由から、レジストパターン141は直径10〜15
μm程度の円形に、レジストパターン142は直径3〜
5μm程度の円形に形成されることが好ましい。
As shown in FIG. 6B, the n-type substrate 2
Resist pattern 14 on the n-type AlAs layer 129 of No. 01.
1 is formed, and n is formed using the resist pattern 141 as a mask.
Dry etching is performed until the surface of the mold buffer layer 117 is exposed. The etching method is the same as the method shown in the first embodiment. Further, as shown in FIG. 6D, a resist pattern 142 is formed on the spacer layer 126 of the p-type substrate 112, and the resist pattern 142 is also used as a mask to dry-etch the surface of the barrier layer 121 until it is exposed. I do. The active layer 120 is formed by dry etching.
The damaged portion generated on the side surface of the may be removed by about several nm by wet etching. The resist patterns 141 and 142 define the areas of the upper reflecting mirror 116 and the active layer 120, respectively. For the reason described in Example 1, the resist pattern 141 has a diameter of 10 to 15
The resist pattern 142 has a diameter of 3 to 3
It is preferably formed in a circular shape having a size of about 5 μm.

【0047】次にレジストパターン141及び142を
それぞれ除去後、フッ化水素酸水溶液または、硫酸と過
酸化水素水と水との混合液にn型基板201及びp型基
板112を30秒程度浸し、n型AlAs層129とス
ペーサ層126の表面処理を行う。図6(e)に示され
るように、n型基板201のn型AlAs層129のパ
ターンの中心をp型基板112のスペーサ層126のパ
ターンの中心に一致するように、n型AlAs層129
とスペーサ層126との表面を密着させ、そのままMO
CVD装置の反応室に放置する。反応室に水素ガスを流
しながら、密着させたn型基板201とp型基板112
を600℃程度で数時間加熱する。これにより、n型A
lAs層129とスペーサ層126との表面の原子間に
結合が生じ、接触面が直接接合によって、接合される。
最後にカソード電極118及びアノード電極119をそ
れぞれn型基板201及びp型基板112に形成する。
Next, after removing the resist patterns 141 and 142 respectively, the n-type substrate 201 and the p-type substrate 112 are dipped in a hydrofluoric acid aqueous solution or a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water for about 30 seconds, Surface treatment of the n-type AlAs layer 129 and the spacer layer 126 is performed. As shown in FIG. 6E, the n-type AlAs layer 129 is aligned so that the center of the pattern of the n-type AlAs layer 129 of the n-type substrate 201 coincides with the center of the pattern of the spacer layer 126 of the p-type substrate 112.
And the surface of the spacer layer 126 are brought into close contact with each other, and MO
Leave it in the reaction chamber of the CVD device. While adhering hydrogen gas to the reaction chamber, the n-type substrate 201 and the p-type substrate 112 which are in close contact with each other are attached.
Is heated at about 600 ° C. for several hours. As a result, n-type A
Bonding occurs between atoms on the surfaces of the 1As layer 129 and the spacer layer 126, and the contact surfaces are bonded by direct bonding.
Finally, the cathode electrode 118 and the anode electrode 119 are formed on the n-type substrate 201 and the p-type substrate 112, respectively.

【0048】このような方法によれば、上部反射鏡11
6と活性層120を含む活性領域115とは互いに独立
に加工できるので、用途に応じてそれぞれ所定の面積を
有するように形成することができる。また、面発光レー
ザ111を2次元アレイとして用いる場合には、上部反
射鏡116をパターニングする必要はなく、図6(a)
に示される半導体構造のn型基板201を図6(d)に
示されるp型基板112に上述の直接接合によって接合
するだけでよい。この場合、n型基板201とp型基板
112との位置合わせは必要ないので製造工程は簡単に
なる。
According to such a method, the upper reflecting mirror 11
Since 6 and the active region 115 including the active layer 120 can be processed independently of each other, they can be formed so as to have a predetermined area depending on the application. Further, when the surface emitting laser 111 is used as a two-dimensional array, it is not necessary to pattern the upper reflecting mirror 116, and FIG.
It is only necessary to bond the n-type substrate 201 having the semiconductor structure shown in FIG. 6 to the p-type substrate 112 shown in FIG. 6D by the above-described direct bonding. In this case, since the n-type substrate 201 and the p-type substrate 112 need not be aligned with each other, the manufacturing process is simplified.

【0049】上述の面発光レーザ111の製造方法は、
端面発光レーザにも適用できる。図7(a)から図7
(f)を用いて端面発光レーザ151の製造方法を説明
する。図7(a)に示されるように、n−GaAsから
なる半導体基板155上にn−AlGaAsからなるク
ラッド層156をエピタキシャル成長させる。また、図
7(b)に示されるように、p−GaAsからなる半導
体基板152上にn−AlGaAsからなるクラッド層
153、u−GaAsからなる活性層154、を順にエ
ピタキシャル成長させる。
The method of manufacturing the surface emitting laser 111 described above is as follows.
It can also be applied to edge emitting lasers. 7 (a) to 7
A method of manufacturing the edge emitting laser 151 will be described with reference to (f). As shown in FIG. 7A, a cladding layer 156 made of n-AlGaAs is epitaxially grown on a semiconductor substrate 155 made of n-GaAs. Further, as shown in FIG. 7B, a cladding layer 153 made of n-AlGaAs and an active layer 154 made of u-GaAs are epitaxially grown in order on a semiconductor substrate 152 made of p-GaAs.

【0050】図7(c)に示されるように、活性層15
4をウエットエッチングなどによって所望の形状にパタ
ーニングする。続いて、フッ化水素酸水溶液または、硫
酸と過酸化水素水と水との混合液に半導体基板152及
155を30秒程度浸し、クラッド層156と活性層1
54との表面処理を行う。図7(d)に示されるよう
に、活性層154とクラッド層156との表面を密着さ
せ、そのままMOCVD装置の反応室に放置する。反応
室に水素ガスを流しながら、密着させた半導体基板15
2及び155を600℃程度で数時間加熱する。これに
より、クラッド層156と活性層154との表面の原子
間に結合が生じ、接触面が直接接合によって、接合され
る。半導体基板155とクラッド層156の一部をウエ
ットエッチングによって除去し、クラッド層156及び
半導体基板152にそれぞれカソード電極157及びア
ノード電極158を形成する。このような方法によれ
ば、活性層154の側面が半導体層に接しないレーザが
得られる。
As shown in FIG. 7C, the active layer 15
4 is patterned into a desired shape by wet etching or the like. Then, the semiconductor substrates 152 and 155 are soaked in a hydrofluoric acid aqueous solution or a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water for about 30 seconds so that the cladding layer 156 and the active layer 1 are formed.
Surface treatment with 54 is performed. As shown in FIG. 7D, the surfaces of the active layer 154 and the cladding layer 156 are brought into close contact with each other and left as they are in the reaction chamber of the MOCVD apparatus. Semiconductor substrate 15 adhered while flowing hydrogen gas into the reaction chamber
2 and 155 are heated at about 600 ° C. for several hours. As a result, bonds are generated between the atoms on the surfaces of the clad layer 156 and the active layer 154, and the contact surfaces are bonded by direct bonding. A part of the semiconductor substrate 155 and the cladding layer 156 is removed by wet etching to form a cathode electrode 157 and an anode electrode 158 on the cladding layer 156 and the semiconductor substrate 152, respectively. According to such a method, a laser in which the side surface of the active layer 154 is not in contact with the semiconductor layer can be obtained.

【0051】上述の実施例1及び2において、InGa
Asからなる活性層を備えた面発光レーザの製造方法を
説明したが、InGaAsPとAlGaInPからなる
活性層を備えた面発光レーザも上述の方法によって同様
に製造することができる。また、各半導体層は上述の組
成や厚さに限定されるものではない。酸化ケイ素からな
る保護膜は、プラズマCVD法や光CVD法、熱CVD
法などで形成することができる。酸化ケイ素以外にも窒
化ケイ素やフォトレジストを保護膜に用いることができ
る。
In Examples 1 and 2 described above, InGa
Although the method of manufacturing the surface emitting laser provided with the active layer made of As has been described, the surface emitting laser provided with the active layer made of InGaAsP and AlGaInP can be similarly manufactured by the above method. Further, each semiconductor layer is not limited to the above composition and thickness. The protective film made of silicon oxide is formed by plasma CVD method, photo CVD method, thermal CVD method.
It can be formed by a method or the like. Besides silicon oxide, silicon nitride or photoresist can be used for the protective film.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、反射鏡の面積を小さく
することなく活性層の面積を小さくできる。活性層はウ
エットエッチングによって形成されるので、非発光中心
となるようなダメージが低減される。従って、電流経路
となる反射鏡の抵抗を増大させることなく、活性層を流
れる電流を狭窄することができるので、発光効率が高
く、低閾値電流かつ低駆動電圧で動作するレーザを実現
することができる。また本発明によれば活性層の側面
が、半導体よりも屈折率の低い空気または保護膜に接し
ているレーザを形成することができる。従って、レーザ
光をより効率よく活性層に閉じこめることのできるレー
ザが実現される。
According to the present invention, the area of the active layer can be reduced without reducing the area of the reflecting mirror. Since the active layer is formed by wet etching, damage that would otherwise become a non-radiative center is reduced. Therefore, the current flowing through the active layer can be confined without increasing the resistance of the reflecting mirror serving as the current path, so that it is possible to realize a laser having high emission efficiency and operating at a low threshold current and a low driving voltage. it can. Further, according to the present invention, it is possible to form a laser in which the side surface of the active layer is in contact with air or the protective film having a refractive index lower than that of the semiconductor. Therefore, it is possible to realize a laser capable of confining laser light in the active layer more efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明の第1の実施例による面発光レ
ーザの概略斜視図、(b)はその活性領域の断面図、
(c)及び(d)はそれぞれ底部反射鏡及び上部反射鏡
の断面図
1A is a schematic perspective view of a surface emitting laser according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view of an active region thereof.
(C) and (d) are sectional views of the bottom reflector and the top reflector, respectively.

【図2】(a)から(f)は、第1の実施例による面発
光レーザの製造方法を説明する断面図
2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the surface emitting laser according to the first embodiment.

【図3】保護膜を有する面発光レーザの構成断面図FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a surface emitting laser having a protective film.

【図4】複数の面発光レーザが2次元に配置されたアレ
イを示す構成斜視図
FIG. 4 is a configuration perspective view showing an array in which a plurality of surface emitting lasers are two-dimensionally arranged.

【図5】(a)から(f)は、図2に示される製造方法
を用いて端面発光レーザを製造する方法を説明している
工程断面図
5A to 5F are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an edge-emitting laser using the manufacturing method shown in FIG.

【図6】(a)から(e)は、第2の実施例による面発
光レーザ及びその製造方法を説明している工程断面図
6A to 6E are process cross-sectional views illustrating a surface emitting laser according to a second embodiment and a method for manufacturing the same.

【図7】(a)から(e)は、図6に示される製造方法
を用いて端面発光レーザを製造する方法を説明している
工程断面図
7A to 7E are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an edge-emitting laser using the manufacturing method shown in FIG.

【図8】(a)から(d)は、従来技術による面発光レ
ーザの製造方法を説明している工程断面図
8A to 8D are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a surface emitting laser according to a conventional technique.

【図9】(a)から(c)は、従来技術による、端面発
光レーザの製造方法を説明している工程断面図
9A to 9C are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an edge-emitting laser according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 面発光レーザ 12 基板 13 バッファ層 14 底部反射鏡 15 活性領域 16 上部反射鏡 17 キャップ層 18 カソード電極 19 アノード電極 31 ウインド 11 surface emitting laser 12 substrate 13 buffer layer 14 bottom reflecting mirror 15 active region 16 top reflecting mirror 17 cap layer 18 cathode electrode 19 anode electrode 31 window

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】面発光レーザの製造方法であって、該方法
は、 底部反射鏡となる第1の半導体積層と、該第1の半導体
積層上に形成された、活性層と活性層を挟む上方バリア
層及び下方バリア層とを含む第2の半導体積層と、該第
2の半導体積層上に形成された上部反射鏡となる第3の
半導体積層とを有する半導体基板上に上部反射鏡を規定
するマスクパターンを形成する工程と、 該上方バリア層の表面が露出するまで、該マスクパター
ンをマスクとして該第3の半導体積層をドライエッチン
グによって除去し、該上部反射鏡を形成する工程と、 少なくとも該上部反射鏡の側面にエッチング保護膜を形
成する工程と、 該マスクパターン及び該エッチング保護膜をマスクとし
て、ドライエッチングによって該活性層の一部と上方バ
リア層と下方バリア層との一部を除去する工程と、 該活性層の一部と上方バリア層の一部及び下方バリア層
の一部とを更にウエットエッチングによって除去し、該
上部反射鏡よりも小さい面積を有する活性層を形成する
工程と、 を包含する、面発光レーザの製造方法。
1. A method of manufacturing a surface emitting laser, comprising: sandwiching a first semiconductor layer serving as a bottom reflector and an active layer formed on the first semiconductor layer. An upper reflector is defined on a semiconductor substrate having a second semiconductor stack including an upper barrier layer and a lower barrier layer, and a third semiconductor stack serving as an upper reflector formed on the second semiconductor stack. Forming a mask pattern for forming the upper reflecting mirror, and removing the third semiconductor stack by dry etching using the mask pattern as a mask until the surface of the upper barrier layer is exposed. A step of forming an etching protection film on a side surface of the upper reflecting mirror; and a part of the active layer, an upper barrier layer and a lower part of the active layer by dry etching using the mask pattern and the etching protection film as a mask. A step of removing a part of the barrier layer, and a part of the active layer, a part of the upper barrier layer and a part of the lower barrier layer are further removed by wet etching to reduce an area smaller than that of the upper reflecting mirror. And a step of forming an active layer having the same.
【請求項2】請求項1の面発光レーザの製造方法であっ
て、該方法は、前記半導体基板をエピタキシャル成長法
によって形成する工程を更に包含する、面発光レーザの
製造方法。
2. The method for manufacturing a surface emitting laser according to claim 1, further comprising the step of forming the semiconductor substrate by an epitaxial growth method.
【請求項3】請求項1の面発光レーザの製造方法であっ
て、前記エッチング保護膜は酸化ケイ素からなる、面発
光レーザの製造方法。
3. The method for manufacturing a surface emitting laser according to claim 1, wherein the etching protection film is made of silicon oxide.
【請求項4】面発光レーザの製造方法であって、該方法
は、 第1の半導体基板上に底部反射鏡となる第1の半導体積
層を介して形成された少なくとも活性層を含む第2の半
導体積層の一部をエッチングによって除去し、該活性層
を所定の形状に形成する工程と、 第2の半導体基板上に形成された上部反射鏡となる第3
の半導体積層の表面と該第2の半導体積層の表面とを接
触させ還元性雰囲気下で加熱し、該第3の半導体積層と
該第2の半導体積層とを直接接合によって接合する工程
と、を包含する、面発光レーザの製造方法。
4. A method of manufacturing a surface emitting laser, comprising: a second semiconductor layer including at least an active layer formed on a first semiconductor substrate via a first semiconductor stack serving as a bottom reflector. A step of removing a part of the semiconductor stack by etching to form the active layer into a predetermined shape, and a third step of forming an upper reflecting mirror formed on the second semiconductor substrate.
The step of contacting the surface of the semiconductor stack with the surface of the second semiconductor stack and heating in a reducing atmosphere to bond the third semiconductor stack and the second semiconductor stack by direct bonding. A method of manufacturing a surface emitting laser, comprising:
【請求項5】請求項4の面発光レーザの製造方法であっ
て、該方法は、第3の半導体積層を形成後に、該第3の
半導体積層の一部をエッチングによって除去し、エッチ
ングされた該第2の半導体積層よりも大きな面積を有す
る上部反射鏡を形成する工程を更に包含する、面発光レ
ーザの製造方法。
5. The method for manufacturing a surface emitting laser according to claim 4, wherein the method comprises etching after removing a part of the third semiconductor stack after forming the third semiconductor stack. A method of manufacturing a surface emitting laser, further comprising the step of forming an upper reflecting mirror having an area larger than that of the second semiconductor laminated layer.
【請求項6】半導体レーザの製造方法であって、該方法
は、 活性層と該活性層を挟むように形成された底部クラッド
層及び上部クラッド層を有する基板上に該上部半導体層
を規定するマスクパターンを形成する工程と、 該マスクパターンをマスクとして上部半導体積層をドラ
イエッチングによって除去し、該上部半導体層を形成す
る工程と、 少なくとも該上部半導体層の側面にエッチング保護膜を
形成する工程と、 該マスクパターン及び該エッチング保護膜をマスクとし
て、ドライエッチングによって該活性層の一部を除去す
る工程と、 該活性層の一部を更にウエットエッチングによって除去
し、該上部半導体層よりも小さい面積を有する活性層を
形成する工程と、を包含する、面発光レーザの製造方
法。
6. A method of manufacturing a semiconductor laser, the method defining an upper semiconductor layer on a substrate having an active layer and a bottom cladding layer and an upper cladding layer formed so as to sandwich the active layer. A step of forming a mask pattern, a step of removing the upper semiconductor stack by dry etching using the mask pattern as a mask to form the upper semiconductor layer, and a step of forming an etching protection film on at least a side surface of the upper semiconductor layer. A step of removing a part of the active layer by dry etching using the mask pattern and the etching protection film as a mask; and an area smaller than that of the upper semiconductor layer by removing a part of the active layer by wet etching. And a step of forming an active layer having a surface emitting laser.
【請求項7】半導体レーザの製造方法であって、該方法
は、 第1の半導体基板上に第1のクラッド層を介して形成さ
れた活性層の一部をエッチングによって除去する工程
と、 第2の半導体基板上に形成された第2のクラッド層の表
面と該第1の半導体基板上の該活性層の表面とを接触さ
せ還元性雰囲気下で加熱し、該活性層と該第2のクラッ
ド層とを直接接合によって接合する工程と、を包含す
る、面発光レーザの製造方法。
7. A method of manufacturing a semiconductor laser, the method comprising: removing a part of an active layer formed on a first semiconductor substrate via a first cladding layer by etching. The surface of the second cladding layer formed on the second semiconductor substrate and the surface of the active layer on the first semiconductor substrate are brought into contact with each other and heated in a reducing atmosphere, and the active layer and the second A method for manufacturing a surface emitting laser, which comprises a step of directly joining the cladding layer.
【請求項8】底部反射鏡と、 該底部反射鏡上に形成された少なくとも活性層を有する
半導体層と、 該半導体層上に形成された、垂直な側面を有する上部反
射鏡と、を有する面発光レーザであって、該活性層の面
積は該上部反射鏡の面積よりも小さい、面発光レーザ。
8. A surface having a bottom reflecting mirror, a semiconductor layer having at least an active layer formed on the bottom reflecting mirror, and an upper reflecting mirror having vertical side surfaces formed on the semiconductor layer. A surface emitting laser, wherein the active layer has an area smaller than that of the upper reflecting mirror.
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