JPH0832178A - 表面発光レーザ・ダイオード・アレイ - Google Patents
表面発光レーザ・ダイオード・アレイInfo
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
Abstract
(57)【要約】
【目的】アレイにおける個別の表面発光レーザ・ダイオ
ードを光学的および熱的に容易に分離するための方法を
提供する。 【構成】本発明の一実施例によれば、表面発光レーザ
（ＳＥＬ）アレイは、発光層と、発光層を挟む第１、第
２のミラー層とを備えている。第１、第２のミラー層
は、発光層で発生された光を発光層に向けて反射する。
第１のミラー層は、該第１のミラー層を通って延びる複
数の光分離領域を備えている。光分離領域は、発光層を
それぞれがＳＥＬに対応する複数の光発光領域に分割す
る。各光分離領域は、光発生領域の１つで発生された光
が付近の光発生領域に伝播するのを防止する。光分離領
域はトレンチ（溝）で構成される。トレンチは吸光材で
充填することができ、また、熱伝導材を充填して熱放散
経路を提供することもできる。光分離領域は、領域をイ
オン注入によって、または、不規則化することによって
作製することもできる。
ードを光学的および熱的に容易に分離するための方法を
提供する。 【構成】本発明の一実施例によれば、表面発光レーザ
（ＳＥＬ）アレイは、発光層と、発光層を挟む第１、第
２のミラー層とを備えている。第１、第２のミラー層
は、発光層で発生された光を発光層に向けて反射する。
第１のミラー層は、該第１のミラー層を通って延びる複
数の光分離領域を備えている。光分離領域は、発光層を
それぞれがＳＥＬに対応する複数の光発光領域に分割す
る。各光分離領域は、光発生領域の１つで発生された光
が付近の光発生領域に伝播するのを防止する。光分離領
域はトレンチ（溝）で構成される。トレンチは吸光材で
充填することができ、また、熱伝導材を充填して熱放散
経路を提供することもできる。光分離領域は、領域をイ
オン注入によって、または、不規則化することによって
作製することもできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザに関するもので
あり、とりわけ、表面発光レーザ・ダイオード・アレイ
における個々のこうしたダイオードを分離するための改
良式方法に関するものである。
あり、とりわけ、表面発光レーザ・ダイオード・アレイ
における個々のこうしたダイオードを分離するための改
良式方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ・ダイオードは、本来、半
導体ウェーハの表面と平行なダイオード構造が得られる
ような方法で製造されていた。この構造の場合、光は、
構造のエッジから放出されるので、光は、やはり、半導
体ウェーハの表面に対して平行に放出された。あいに
く、この構造は、２次元レーザ・ダイオード・アレイの
コスト的に有効な製造には向いていない。
導体ウェーハの表面と平行なダイオード構造が得られる
ような方法で製造されていた。この構造の場合、光は、
構造のエッジから放出されるので、光は、やはり、半導
体ウェーハの表面に対して平行に放出された。あいに
く、この構造は、２次元レーザ・ダイオード・アレイの
コスト的に有効な製造には向いていない。
【０００３】第２クラスのレーザ・ダイオードは、レー
ザ構造が、半導体ウェーハの表面に対して垂直となり、
光が表面に対して垂直に放出されるように製造される。
これらのレーザ・ダイオードは、一般に、表面発光レー
ザ（ＳＥＬ）として既知のところである。該レーザは、
ディスプレイ、光源、光学スキャナ、及び、光学スキャ
ナ用データ・リンクのためのレーザ・アレイの製造によ
り適している。
ザ構造が、半導体ウェーハの表面に対して垂直となり、
光が表面に対して垂直に放出されるように製造される。
これらのレーザ・ダイオードは、一般に、表面発光レー
ザ（ＳＥＬ）として既知のところである。該レーザは、
ディスプレイ、光源、光学スキャナ、及び、光学スキャ
ナ用データ・リンクのためのレーザ・アレイの製造によ
り適している。
【０００４】稠密レーザ・ダイオード・アレイの場合、
熱的及び光学的分離は、重大な問題になる可能性があ
る。ＳＥＬは、一般に、２つのミラー領域間に発光層を
挟み込んで製造される。各ミラー領域は、屈折率の異な
る層を交互に設けて、ブラッグ層を形成することによっ
て、構成される。こうしたＳＥＬアレイの場合、個々の
ＳＥＬは、共通の発光層とミラー層から構成される。個
々のＳＥＬの位置は、共通層の製造後に導入される、個
々の電極及び注入領域によって決まる。発光層に隣接し
たブラッグ・ミラーの層は、ＳＥＬの１つに発生した光
を隣接するＳＥＬに運ぶ光パイプの働きをすることが可
能である。この結合は、そのセル内にＳＥＬの１つと、
ＳＥＬの光出力についてモニタを行う対応するフォトダ
イオードを備えた、セル・アレイの場合、とりわけ厄介
である。この場合、フォトダイオードは、隣接セルのＳ
ＥＬからの光と、そのセルのＳＥＬによって生じた光を
区別することができない。従って、隣接セルから漏れる
光によって、間違ったモニタ信号を発生する可能性があ
る。ＳＥＬの１つからの光が別のＳＥＬに結合すると、
受光ＳＥＬの性能が劣化する可能性もある。
熱的及び光学的分離は、重大な問題になる可能性があ
る。ＳＥＬは、一般に、２つのミラー領域間に発光層を
挟み込んで製造される。各ミラー領域は、屈折率の異な
る層を交互に設けて、ブラッグ層を形成することによっ
て、構成される。こうしたＳＥＬアレイの場合、個々の
ＳＥＬは、共通の発光層とミラー層から構成される。個
々のＳＥＬの位置は、共通層の製造後に導入される、個
々の電極及び注入領域によって決まる。発光層に隣接し
たブラッグ・ミラーの層は、ＳＥＬの１つに発生した光
を隣接するＳＥＬに運ぶ光パイプの働きをすることが可
能である。この結合は、そのセル内にＳＥＬの１つと、
ＳＥＬの光出力についてモニタを行う対応するフォトダ
イオードを備えた、セル・アレイの場合、とりわけ厄介
である。この場合、フォトダイオードは、隣接セルのＳ
ＥＬからの光と、そのセルのＳＥＬによって生じた光を
区別することができない。従って、隣接セルから漏れる
光によって、間違ったモニタ信号を発生する可能性があ
る。ＳＥＬの１つからの光が別のＳＥＬに結合すると、
受光ＳＥＬの性能が劣化する可能性もある。
【０００５】個々のＳＥＬにおいて生じるパワーは、隣
接するＳＥＬの温度を上昇させるのに十分なものになる
可能性がある。個々のＳＥＬの特性は、温度によって変
動するので、ＳＥＬは、できる限り、光学的にも、熱的
にも分離するのが有利である。さらに、個々のＳＥＬか
ら熱を取り除いて、アレイ全体の温度が、許容できない
レベルに達するのを防ぐための手段を設けるのが有効で
ある。
接するＳＥＬの温度を上昇させるのに十分なものになる
可能性がある。個々のＳＥＬの特性は、温度によって変
動するので、ＳＥＬは、できる限り、光学的にも、熱的
にも分離するのが有利である。さらに、個々のＳＥＬか
ら熱を取り除いて、アレイ全体の温度が、許容できない
レベルに達するのを防ぐための手段を設けるのが有効で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、本発明の目的
は、改良形ＳＥＬアレイを提供することにある。
は、改良形ＳＥＬアレイを提供することにある。
【０００７】本発明のもう１つの目的は、個々のＳＥＬ
が光学的に分離された、ＳＥＬアレイを提供することに
ある。
が光学的に分離された、ＳＥＬアレイを提供することに
ある。
【０００８】本発明のさらにもう１つの目的は、個々の
ＳＥＬが熱的に分離された、ＳＥＬアレイを提供するこ
とにある。
ＳＥＬが熱的に分離された、ＳＥＬアレイを提供するこ
とにある。
【０００９】本発明のさらにもう１つの目的は、個々の
ＳＥＬによって生じる熱がアレイから取り除かれる、Ｓ
ＥＬアレイを提供することにある。
ＳＥＬによって生じる熱がアレイから取り除かれる、Ｓ
ＥＬアレイを提供することにある。
【００１０】本発明の以上の及びその他の目的について
は、下記の本発明に関する詳細な説明及び添付の図面か
ら、当該技術の熟練者には明らかになるであろう。
は、下記の本発明に関する詳細な説明及び添付の図面か
ら、当該技術の熟練者には明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、発光層と、発
光層を挟む第１と第２のミラー層から構成されるＳＥＬ
アレイである。第１と第２のミラーは、発光層から生じ
た光を発光層に向かって反射する。第１のミラーには、
それぞれ、第１のミラーを通って延びる、複数の光分離
領域が含まれている。光分離領域は、発光層を複数の領
域に分割する。こうした各領域は、ＳＥＬの１つに対応
する。各光分離領域は、発光領域の１つにおいて生じた
光が、近傍の発光領域内に伝搬するのを阻止するように
配置される。本発明の実施例の１つでは、光分離領域
は、ＳＥＬアレイの表面から第１のミラーを通って延び
るトレンチ（溝）を設けることによって、構成される。
トレンチには、吸光材料を充填することができる。ま
た、トレンチには、熱伝導材料を充填して、ＳＥＬによ
って生じる熱に対する改良式熱放散経路を形成すること
も可能である。光分離領域は、ＳＥＬ間にイオン注入領
域を設けることによって、または、ＳＥＬ間の領域にお
いてミラーの１つを不規則化することによって形成する
ことも可能である。
光層を挟む第１と第２のミラー層から構成されるＳＥＬ
アレイである。第１と第２のミラーは、発光層から生じ
た光を発光層に向かって反射する。第１のミラーには、
それぞれ、第１のミラーを通って延びる、複数の光分離
領域が含まれている。光分離領域は、発光層を複数の領
域に分割する。こうした各領域は、ＳＥＬの１つに対応
する。各光分離領域は、発光領域の１つにおいて生じた
光が、近傍の発光領域内に伝搬するのを阻止するように
配置される。本発明の実施例の１つでは、光分離領域
は、ＳＥＬアレイの表面から第１のミラーを通って延び
るトレンチ（溝）を設けることによって、構成される。
トレンチには、吸光材料を充填することができる。ま
た、トレンチには、熱伝導材料を充填して、ＳＥＬによ
って生じる熱に対する改良式熱放散経路を形成すること
も可能である。光分離領域は、ＳＥＬ間にイオン注入領
域を設けることによって、または、ＳＥＬ間の領域にお
いてミラーの１つを不規則化することによって形成する
ことも可能である。
【００１２】
【実施例】本発明は、従来のＳＥＬ１０の断面図である
図１を参照することによって、より理解がしやすくな
る。ＳＥＬの構成は、レーザ技術の熟練者にとって周知
のところであるため、ここでは、詳述しない。この論考
のためには、ＳＥＬ１０が、上部ミラー領域１８、発光
領域１４、及び、底部ミラー領域１９を備えた、ｐ−ｉ
−ｎダイオードとみなすことができるという点に言及す
れば十分である。これらの領域は、基板１２上に構成さ
れる。電極２２と２７の間には、電力が加えられる。エ
ピタキシャル成長によって、各種層が形成される。
図１を参照することによって、より理解がしやすくな
る。ＳＥＬの構成は、レーザ技術の熟練者にとって周知
のところであるため、ここでは、詳述しない。この論考
のためには、ＳＥＬ１０が、上部ミラー領域１８、発光
領域１４、及び、底部ミラー領域１９を備えた、ｐ−ｉ
−ｎダイオードとみなすことができるという点に言及す
れば十分である。これらの領域は、基板１２上に構成さ
れる。電極２２と２７の間には、電力が加えられる。エ
ピタキシャル成長によって、各種層が形成される。
【００１３】活性領域は、一般に、それぞれ、スペーサ
１５及び１６によって、ミラー領域１８及び１９から隔
てられた、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ま
たは、ＩｎＡｌＧａＡｓによる１つ以上の量子井戸から
構成される。材料の選択は、ＳＥＬによって放出される
光の所望の波長によって決まる。さらに、バルク活性領
域に基づく装置が、当該技術において既知のところであ
る。この層１４は、ｐ−ｉ−ｎダイオードに順バイアス
を加えることによって生じる電子及びホールの再結合を
介した、自然放出及び誘発放出によって光を発生する発
光層とみなすことが可能である。
１５及び１６によって、ミラー領域１８及び１９から隔
てられた、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ま
たは、ＩｎＡｌＧａＡｓによる１つ以上の量子井戸から
構成される。材料の選択は、ＳＥＬによって放出される
光の所望の波長によって決まる。さらに、バルク活性領
域に基づく装置が、当該技術において既知のところであ
る。この層１４は、ｐ−ｉ−ｎダイオードに順バイアス
を加えることによって生じる電子及びホールの再結合を
介した、自然放出及び誘発放出によって光を発生する発
光層とみなすことが可能である。
【００１４】ミラー領域は、２０及び２１を典型的な例
とする、交番層から構成される。これらの層は、屈折率
が異なる。各層の厚さは、光の四分の一波長となるよう
に選択される。このスタックが、ブラッグ・ミラーを形
成する。該スタックは、一般に、ＡｌＡｓ及びＧａＡｓ
またはＡｌＧａＡｓの交番層から構成される。所望の反
射性を得るためには、一般に、２０〜３０対の層が必要
とされる。上部ミラー領域１８における層は、一般に、
ｐタイプ半導体となるようにドープされ、下部ミラー領
域１９における層は、一般に、ｎタイプ半導体となるよ
うにドープされる。基板１２は、ｎタイプ接触が望まし
い。底部電極２７は、ｎオーム接触が望ましい。しか
し、ｎ−ｉ−ｐダイオードは、ｐ基板またはｐ層を付着
させた半絶縁基板に、構造を成長させることによって、
形成することも可能である。
とする、交番層から構成される。これらの層は、屈折率
が異なる。各層の厚さは、光の四分の一波長となるよう
に選択される。このスタックが、ブラッグ・ミラーを形
成する。該スタックは、一般に、ＡｌＡｓ及びＧａＡｓ
またはＡｌＧａＡｓの交番層から構成される。所望の反
射性を得るためには、一般に、２０〜３０対の層が必要
とされる。上部ミラー領域１８における層は、一般に、
ｐタイプ半導体となるようにドープされ、下部ミラー領
域１９における層は、一般に、ｎタイプ半導体となるよ
うにドープされる。基板１２は、ｎタイプ接触が望まし
い。底部電極２７は、ｎオーム接触が望ましい。しか
し、ｎ−ｉ−ｐダイオードは、ｐ基板またはｐ層を付着
させた半絶縁基板に、構造を成長させることによって、
形成することも可能である。
【００１５】電極２２と２７の間の電流の流れは、領域
２５及び２６を注入して、該領域を抵抗率の大きい領域
に変換することによって、領域２４に限定される。これ
は、一般に、水素イオンの注入によって実施される。
２５及び２６を注入して、該領域を抵抗率の大きい領域
に変換することによって、領域２４に限定される。これ
は、一般に、水素イオンの注入によって実施される。
【００１６】留意すべきは、ＳＥＬ１０は、図１の縮尺
率で示されていないということである。すなわち、ミラ
ー領域及び活性領域は、図面において見やすくするた
め、拡大されている。実際には、領域１２の厚さは、一
般に、ミラー及び活性領域の約１０μｍに対して、１５
０μｍである。上部電極２２のウインドウ３０は、直径
が約１０μｍであり、底部電極２７は、基板底部をカバ
ーしている。
率で示されていないということである。すなわち、ミラ
ー領域及び活性領域は、図面において見やすくするた
め、拡大されている。実際には、領域１２の厚さは、一
般に、ミラー及び活性領域の約１０μｍに対して、１５
０μｍである。上部電極２２のウインドウ３０は、直径
が約１０μｍであり、底部電極２７は、基板底部をカバ
ーしている。
【００１７】本発明によるＳＥＬアレイは、最初に、基
板上に、底部ミラー領域、活性領域、及び、上部ミラー
領域を構成する層を付着させ、次に、これらの層を個々
のＳＥＬに分割することによって、構成することが可能
である。図２は、このやり方で形成されたＳＥＬアレイ
の透視図である。アレイは、基板１２上に形成され、さ
らに、ＳＥＬ１０４を典型的な例とする、個々のＳＥＬ
に分割される。
板上に、底部ミラー領域、活性領域、及び、上部ミラー
領域を構成する層を付着させ、次に、これらの層を個々
のＳＥＬに分割することによって、構成することが可能
である。図２は、このやり方で形成されたＳＥＬアレイ
の透視図である。アレイは、基板１２上に形成され、さ
らに、ＳＥＬ１０４を典型的な例とする、個々のＳＥＬ
に分割される。
【００１８】次に、図２に示されたライン１０１−１０
２に沿ったアレイ１００の断面図である、図３を参照す
る。アレイ１００は、底部ミラー領域１１４、活性領域
１３０、及び、上部ミラー領域１１５から構成される。
基板１１２上に、これらの領域を形成してから、上部ミ
ラー領域１１５に注入領域１２４のような注入領域が注
入される。次に、上部ミラー領域１１５の表面に、上部
電極１２３が設けられる。上部電極に連係して、連続底
面電極１２２を用いることによって、装置に電力が供給
される。
２に沿ったアレイ１００の断面図である、図３を参照す
る。アレイ１００は、底部ミラー領域１１４、活性領域
１３０、及び、上部ミラー領域１１５から構成される。
基板１１２上に、これらの領域を形成してから、上部ミ
ラー領域１１５に注入領域１２４のような注入領域が注
入される。次に、上部ミラー領域１１５の表面に、上部
電極１２３が設けられる。上部電極に連係して、連続底
面電極１２２を用いることによって、装置に電力が供給
される。
【００１９】電流を導くには、注入領域と、上部電極１
２３の位置決めで十分であるが、これらは、電気的分離
には不十分である。従来のＳＥＬアレイでは、追加注入
領域を用いることによって、各種ＳＥＬが互いに電気的
に分離される。しかし、この追加注入領域を設けたとし
ても、あるＳＥＬの活性領域に生じた光が、近傍のＳＥ
Ｌに伝搬する可能性がある。ミラー領域に対して十分な
斜角をなす方向に出ていく光子が、ミラー領域１１４と
１１５の間に捕獲され、この結果、近傍領域に伝搬する
可能性がある。実際、上部ミラー領域と底面ミラー領域
は、発光領域において斜角をなして発生する光子を捕獲
する光パイプの壁面を形成する。こうした光子が、図３
に１３５で示されている。このタイプの光の伝搬を阻止
するため、ＳＥＬ間には、トレンチのエッチングが施さ
れる。図３には、典型的なトレンチが１２５−１２８で
示されている。これらのトレンチは、ミラー領域の間で
捕獲された光を遮断して、アレイをなすＳＥＬ間におけ
る光の伝搬を阻止する。さらに詳細に後述するように、
これらのトレンチを利用して、熱をアレイ外に伝導する
ことも可能である。
２３の位置決めで十分であるが、これらは、電気的分離
には不十分である。従来のＳＥＬアレイでは、追加注入
領域を用いることによって、各種ＳＥＬが互いに電気的
に分離される。しかし、この追加注入領域を設けたとし
ても、あるＳＥＬの活性領域に生じた光が、近傍のＳＥ
Ｌに伝搬する可能性がある。ミラー領域に対して十分な
斜角をなす方向に出ていく光子が、ミラー領域１１４と
１１５の間に捕獲され、この結果、近傍領域に伝搬する
可能性がある。実際、上部ミラー領域と底面ミラー領域
は、発光領域において斜角をなして発生する光子を捕獲
する光パイプの壁面を形成する。こうした光子が、図３
に１３５で示されている。このタイプの光の伝搬を阻止
するため、ＳＥＬ間には、トレンチのエッチングが施さ
れる。図３には、典型的なトレンチが１２５−１２８で
示されている。これらのトレンチは、ミラー領域の間で
捕獲された光を遮断して、アレイをなすＳＥＬ間におけ
る光の伝搬を阻止する。さらに詳細に後述するように、
これらのトレンチを利用して、熱をアレイ外に伝導する
ことも可能である。
【００２０】トレンチの壁面が、十分に粗い場合、ＳＥ
Ｌの光学的分離目的には、空のトレンチでも十分かもし
れない。しかし、本発明の望ましい実施例の場合、トレ
ンチには、活性領域によって生じる波長の光を吸収する
色素を混合したポリイミドから成る不透明材料のよう
な、不透明材料が充填される。可視範囲では、ローダミ
ン６Ｇを利用することが可能である。フォトレジストを
利用して、トレンチを充填することも可能である。トレ
ンチの充填にとって望ましい材料は、パッシベーション
が得られるので、スピン・オン・ガラスである。このガ
ラスは、色素によるドーピングが可能である。多くの場
合、光の透過を妨げるには、屈折率の変化で十分であ
る。
Ｌの光学的分離目的には、空のトレンチでも十分かもし
れない。しかし、本発明の望ましい実施例の場合、トレ
ンチには、活性領域によって生じる波長の光を吸収する
色素を混合したポリイミドから成る不透明材料のよう
な、不透明材料が充填される。可視範囲では、ローダミ
ン６Ｇを利用することが可能である。フォトレジストを
利用して、トレンチを充填することも可能である。トレ
ンチの充填にとって望ましい材料は、パッシベーション
が得られるので、スピン・オン・ガラスである。このガ
ラスは、色素によるドーピングが可能である。多くの場
合、光の透過を妨げるには、屈折率の変化で十分であ
る。
【００２１】トレンチは、ヒート・パイプを形成して、
アレイから熱を取り除くため、熱伝導材料を充填するこ
とが可能である。例えば、トレンチに、良好な熱伝導特
性を有する誘電体材料である、炭化珪素のコーティング
を施すことが可能である。金またはアルミニウムのよう
な導電材料が、熱伝導材料として利用される場合、トレ
ンチの壁面は、炭化珪素のような絶縁体によるコーティ
ングを施さなければならない。図４には、充填されたト
レンチの断面図が２００で示されている。トレンチ２０
０の壁面に誘電体層２０１を被着させてから、トレンチ
２００に熱伝導材料２０２が充填される。
アレイから熱を取り除くため、熱伝導材料を充填するこ
とが可能である。例えば、トレンチに、良好な熱伝導特
性を有する誘電体材料である、炭化珪素のコーティング
を施すことが可能である。金またはアルミニウムのよう
な導電材料が、熱伝導材料として利用される場合、トレ
ンチの壁面は、炭化珪素のような絶縁体によるコーティ
ングを施さなければならない。図４には、充填されたト
レンチの断面図が２００で示されている。トレンチ２０
０の壁面に誘電体層２０１を被着させてから、トレンチ
２００に熱伝導材料２０２が充填される。
【００２２】図３に示すトレンチは、光学的分離のた
め、両方のミラー領域を通って基板１１２内に延びる
が、上部ミラー領域と底部ミラー領域の間の活性領域に
捕獲される光の伝搬を阻止するには、活性領域までしか
延びる必要はない。トレンチがさらに深くなると、電気
的分離と光学的分離の両方が可能になるという利点があ
る。
め、両方のミラー領域を通って基板１１２内に延びる
が、上部ミラー領域と底部ミラー領域の間の活性領域に
捕獲される光の伝搬を阻止するには、活性領域までしか
延びる必要はない。トレンチがさらに深くなると、電気
的分離と光学的分離の両方が可能になるという利点があ
る。
【００２３】熱伝導層またはトレースを介して、図５に
示すように、各種トレンチとオフ・チップ・ヒート・シ
ンクを接続することが可能である。図５は、２つの充填
トレンチ３０１及び３０２を示すＳＥＬアレイ３００の
一部に関する断面図である。トレンチは、トレンチ、及
び、チップ表面からヒート・シンク３０４に熱を電導す
る熱伝導層３０３に接続されている。炭化珪素のような
薄い誘電体層３０５を用いて、ＳＥＬの上部電極のよう
な、アレイ３００表面における他の導電構造から熱伝導
層３０３を分離することが可能である。当該技術の熟練
者には明らかなように、ＳＥＬのウインドウに重なる層
３０３に、ウインドウを開けて、光がＳＥＬを出ること
ができるようにしなければならない。
示すように、各種トレンチとオフ・チップ・ヒート・シ
ンクを接続することが可能である。図５は、２つの充填
トレンチ３０１及び３０２を示すＳＥＬアレイ３００の
一部に関する断面図である。トレンチは、トレンチ、及
び、チップ表面からヒート・シンク３０４に熱を電導す
る熱伝導層３０３に接続されている。炭化珪素のような
薄い誘電体層３０５を用いて、ＳＥＬの上部電極のよう
な、アレイ３００表面における他の導電構造から熱伝導
層３０３を分離することが可能である。当該技術の熟練
者には明らかなように、ＳＥＬのウインドウに重なる層
３０３に、ウインドウを開けて、光がＳＥＬを出ること
ができるようにしなければならない。
【００２４】ＳＥＬの上部表面の十分な部分が、層３０
３と接触している場合、トレンチに熱伝導材料を充填す
る必要はない。この場合、ＳＥＬアレイの表面に薄い誘
電体層を被着させ、第２の熱伝導層によってカバーす
る。両方の層の上部電極及びウインドウの上に、バイア
が開けられる。第２の誘電体層を利用して、熱伝導層
と、上部電極との接続に利用されるメタライゼーション
層との間を電気的に分離することが可能である。
３と接触している場合、トレンチに熱伝導材料を充填す
る必要はない。この場合、ＳＥＬアレイの表面に薄い誘
電体層を被着させ、第２の熱伝導層によってカバーす
る。両方の層の上部電極及びウインドウの上に、バイア
が開けられる。第２の誘電体層を利用して、熱伝導層
と、上部電極との接続に利用されるメタライゼーション
層との間を電気的に分離することが可能である。
【００２５】熱伝導トレンチを必要としない場合、上述
のトレンチの代わりに、光を吸収するか、あるいは、光
を捕獲して、捕獲した光をアレイ外に送り出す領域を設
けることによって、光学的分離を実施することが可能で
ある。次に、２つのＳＥＬ４０１及び４０２を通る、Ｓ
ＥＬアレイ４００の一部に関する断面図である図６を参
照する。上部ブラッグ・ミラー４１５の領域４４０は、
ミラー層間の境界を破壊するため、不規則化されてい
る。ミラー層間に捕獲された、活性領域で生じた光が、
領域４４０に入ると、不規則化によってミラーが破壊さ
れているので、もはや、上部ミラーによって光が反射さ
れることはない。こうして領域４４０に入った光は、領
域４４０の側部から反射され、最終的には、４０８で示
すように、ＳＥＬアレイを出ることになる。
のトレンチの代わりに、光を吸収するか、あるいは、光
を捕獲して、捕獲した光をアレイ外に送り出す領域を設
けることによって、光学的分離を実施することが可能で
ある。次に、２つのＳＥＬ４０１及び４０２を通る、Ｓ
ＥＬアレイ４００の一部に関する断面図である図６を参
照する。上部ブラッグ・ミラー４１５の領域４４０は、
ミラー層間の境界を破壊するため、不規則化されてい
る。ミラー層間に捕獲された、活性領域で生じた光が、
領域４４０に入ると、不規則化によってミラーが破壊さ
れているので、もはや、上部ミラーによって光が反射さ
れることはない。こうして領域４４０に入った光は、領
域４４０の側部から反射され、最終的には、４０８で示
すように、ＳＥＬアレイを出ることになる。
【００２６】領域を不規則化する方法は、当該技術にお
いて周知のところであり、従って、ここでは、詳述しな
い。本論述のためには、局部加熱を行うか、あるいは、
領域にイオン拡散または注入を施すことによって、不規
則化領域を形成することができるという点に言及すれば
十分である。さらに、加熱とイオン注入または拡散の組
み合わせを利用することも可能である。
いて周知のところであり、従って、ここでは、詳述しな
い。本論述のためには、局部加熱を行うか、あるいは、
領域にイオン拡散または注入を施すことによって、不規
則化領域を形成することができるという点に言及すれば
十分である。さらに、加熱とイオン注入または拡散の組
み合わせを利用することも可能である。
【００２７】隣接するＳＥＬ間に領域にイオン注入を行
って、表面から上部ミラー領域を通って延びる吸光領域
を形成することによって、光分離機能を得ることも可能
である。こうした領域は、ＳＥＬアレイ外に光を導くの
ではなく、迷光を吸収する。イオン注入は、かなりの用
量の、一般には、１０15イオン／ｃｍ2を超える水素を
注入して実施することが可能である。
って、表面から上部ミラー領域を通って延びる吸光領域
を形成することによって、光分離機能を得ることも可能
である。こうした領域は、ＳＥＬアレイ外に光を導くの
ではなく、迷光を吸収する。イオン注入は、かなりの用
量の、一般には、１０15イオン／ｃｍ2を超える水素を
注入して実施することが可能である。
【００２８】当該技術の熟練者には、以上の説明及び添
付の図面から本発明に対するさまざまな修正が明らかに
なるであろう。
付の図面から本発明に対するさまざまな修正が明らかに
なるであろう。
【００２９】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。 [例１]光の通過に応答して、光を発生する発光層と、前
記発光層の一方の側に配置され、前記発光層において発
生した光を前記発光層に向けて反射する第１のミラー手
段と、前記発光層の他方の側に配置され、前記発光層に
おいて発生した光を前記発光層に向けて反射する第２の
ミラー手段と、それぞれ、前記第１のミラー手段を通っ
て延びており、それらによって、前記発光層が複数の発
光領域に分割され、それぞれが、ＳＥＬ（表面発光レー
ザ）の１つに対応し、それぞれ、前記発光領域の１つに
おいて発生した光が、近傍の発光領域内に伝搬するのを
阻止するように配置されている、複数の光分離領域から
構成される、複数のＳＥＬから構成されるＳＥＬアレ
イ。 [例２]前記分離領域の１つが、前記発光層を通って延び
るトレンチから成ることを特徴とする、例１に記載のＳ
ＥＬアレイ。 [例３]前記トレンチに、吸光材料が充填されていること
を特徴とする、例２に記載のＳＥＬアレイ。 [例４]前記トレンチに、熱伝導材料が充填されているこ
とを特徴とする、例３に記載のＳＥＬアレイ。 [例５]前記第１のミラーが、隣接層の屈折率が異なる、
複数の層を備えたブラッグ・ミラーから構成されること
と、前記光分離領域が、前記第１のミラーの、前記層が
同じ屈折率を有する領域から構成されることを特徴とす
る、例１に記載のＳＥＬアレイ。 [例６]前記分離領域の１つが、前記第１のミラー手段
の、入射光を吸収する領域から構成されることを特徴と
する、例１に記載のＳＥＬアレイ。 [例７]さらに、前記ＳＥＬアレイの表面と接触した誘電
体層と、前記誘電体層と接触した熱伝導層が設けられて
いることを特徴とする、例１に記載のＳＥＬアレイ。 [例８]さらに、ヒート・シンクが設けられていること
と、前記熱伝導層が、前記ヒート・シンクと熱的に接続
されていることを特徴とする、例７に記載のＳＥＬアレ
イ。
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。 [例１]光の通過に応答して、光を発生する発光層と、前
記発光層の一方の側に配置され、前記発光層において発
生した光を前記発光層に向けて反射する第１のミラー手
段と、前記発光層の他方の側に配置され、前記発光層に
おいて発生した光を前記発光層に向けて反射する第２の
ミラー手段と、それぞれ、前記第１のミラー手段を通っ
て延びており、それらによって、前記発光層が複数の発
光領域に分割され、それぞれが、ＳＥＬ（表面発光レー
ザ）の１つに対応し、それぞれ、前記発光領域の１つに
おいて発生した光が、近傍の発光領域内に伝搬するのを
阻止するように配置されている、複数の光分離領域から
構成される、複数のＳＥＬから構成されるＳＥＬアレ
イ。 [例２]前記分離領域の１つが、前記発光層を通って延び
るトレンチから成ることを特徴とする、例１に記載のＳ
ＥＬアレイ。 [例３]前記トレンチに、吸光材料が充填されていること
を特徴とする、例２に記載のＳＥＬアレイ。 [例４]前記トレンチに、熱伝導材料が充填されているこ
とを特徴とする、例３に記載のＳＥＬアレイ。 [例５]前記第１のミラーが、隣接層の屈折率が異なる、
複数の層を備えたブラッグ・ミラーから構成されること
と、前記光分離領域が、前記第１のミラーの、前記層が
同じ屈折率を有する領域から構成されることを特徴とす
る、例１に記載のＳＥＬアレイ。 [例６]前記分離領域の１つが、前記第１のミラー手段
の、入射光を吸収する領域から構成されることを特徴と
する、例１に記載のＳＥＬアレイ。 [例７]さらに、前記ＳＥＬアレイの表面と接触した誘電
体層と、前記誘電体層と接触した熱伝導層が設けられて
いることを特徴とする、例１に記載のＳＥＬアレイ。 [例８]さらに、ヒート・シンクが設けられていること
と、前記熱伝導層が、前記ヒート・シンクと熱的に接続
されていることを特徴とする、例７に記載のＳＥＬアレ
イ。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、個々のＳＥＬを光学的に、また、熱的に容易
に分離することができる。さらに、個々のＳＥＬによっ
て生じた熱をアレイから容易に取り除くこともできる。
とにより、個々のＳＥＬを光学的に、また、熱的に容易
に分離することができる。さらに、個々のＳＥＬによっ
て生じた熱をアレイから容易に取り除くこともできる。
【図１】従来のＳＥＬの断面図である。
【図２】本発明によるＳＥＬアレイの実施例の１つに関
する透視図である。
する透視図である。
【図３】図２に示すアレイの断面図である。
【図４】本発明による光学分離領域を形成するために用
いられるトレンチの断面図である。
いられるトレンチの断面図である。
【図５】熱伝導層を利用して、ＳＥＬアレイからヒート
・シンクに熱を伝達する本発明の実施例の断面図であ
る。
・シンクに熱を伝達する本発明の実施例の断面図であ
る。
【図６】本発明のもう１つの実施例の断面図である。
【符号の説明】 １０、１０４：ＳＥＬ １２、１１２：基板 １４：発光領域 １５、１６：スペーサ １８、１１５：上部ミラー領域 １９、１１４：底部ミラー領域 ２２、２７：電極 ３０：ウインドウ １００：アレイ １２２：連続底面電極 １２３：上部電極 １２４：注入領域 １２５、１２６、１２７、１２８、２００、３０１、３
０２：トレンチ １３０：活性領域 ２０１、３０５：誘電体層 ３０３：熱伝導層 ４００：ＳＥＬアレイ ４０１、４０２：ＳＥＬ領域 ４１５：上部ブラッグ・ミラー ４４０：領域
０２：トレンチ １３０：活性領域 ２０１、３０５：誘電体層 ３０３：熱伝導層 ４００：ＳＥＬアレイ ４０１、４０２：ＳＥＬ領域 ４１５：上部ブラッグ・ミラー ４４０：領域
Claims (1)
- 【請求項１】光の通過に応答して、光を発生する発光層
と、 前記発光層の一方の側に配置され、前記発光層において
発生された光を前記発光層に向けて反射する第１のミラ
ー手段と、 前記発光層の他の側に配置され、前記発光層において発
生された光を前記発光層に向けて反射する第２のミラー
手段と、 前記第１のミラー手段を通って延び、前記発光層を複数
の発光領域に分割する複数の光分離領域と、 を備えて成る表面発光レーザ・ダイオード・アレイ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/271,606 US5729563A (en) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | Method and apparatus for optically and thermally isolating surface emitting laser diodes |
| US271606 | 1994-07-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832178A true JPH0832178A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3787376B2 JP3787376B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=23036289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19584595A Expired - Fee Related JP3787376B2 (ja) | 1994-07-07 | 1995-07-07 | 表面発光レーザ・ダイオード・アレイ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5729563A (ja) |
| EP (1) | EP0691717B1 (ja) |
| JP (1) | JP3787376B2 (ja) |
| DE (1) | DE69506184T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11261174A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-09-24 | Hewlett Packard Co <Hp> | Ｖｃｓｅｌおよびｖｃｓｅｌアレイ |
| JP2007294744A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2008311491A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Ricoh Co Ltd | 面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、光伝送モジュール及び光伝送システム |
| JP2014007335A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体発光素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| GB9709949D0 (en) * | 1997-05-17 | 1997-07-09 | Dowd Philip | Vertical-cavity surface-emitting laser polarisation control |
| US6052399A (en) * | 1997-08-29 | 2000-04-18 | Xerox Corporation | Independently addressable laser array with native oxide for optical confinement and electrical isolation |
| DE69834925T2 (de) * | 1997-10-10 | 2006-10-05 | Cymer, Inc., San Diego | Pulsenergiesteuerung für excimer-laser |
| US6117699A (en) * | 1998-04-10 | 2000-09-12 | Hewlett-Packard Company | Monolithic multiple wavelength VCSEL array |
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