JPH09260770A - 面発光レーザ - Google Patents
面発光レーザInfo
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- JPH09260770A JPH09260770A JP6633896A JP6633896A JPH09260770A JP H09260770 A JPH09260770 A JP H09260770A JP 6633896 A JP6633896 A JP 6633896A JP 6633896 A JP6633896 A JP 6633896A JP H09260770 A JPH09260770 A JP H09260770A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来法と比較して極めて特性の優れた面発光
レーザを実現するにある。 【解決手段】 半導体基板１上に、第一の光反射層２、
活性層４、該活性層４を含むスペーサ層３、第二の光反
射層５を積層させた垂直共振器型面発光レーザにおい
て、第二の光反射層５中に該第二の光反射層を構成する
ドーパントと相異なる導電性を有するドーパントを拡散
させることによって、電流狭窄構造を設けることを特徴
とする。
レーザを実現するにある。 【解決手段】 半導体基板１上に、第一の光反射層２、
活性層４、該活性層４を含むスペーサ層３、第二の光反
射層５を積層させた垂直共振器型面発光レーザにおい
て、第二の光反射層５中に該第二の光反射層を構成する
ドーパントと相異なる導電性を有するドーパントを拡散
させることによって、電流狭窄構造を設けることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光レーザに関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】情報処理の高度化が進むにつれて、ＬＳ
Ｉの高速化、高集積化、大容量化が急速に進んできてい
るが、それと共に電子デバイス素子の配線遅延或いはク
ロストーク等の問題がますます深刻化している。
Ｉの高速化、高集積化、大容量化が急速に進んできてい
るが、それと共に電子デバイス素子の配線遅延或いはク
ロストーク等の問題がますます深刻化している。
【０００３】そこで、安価でかつ大量生産可能な形態、
即ち、民生品用（ＣＤ，ＭＤ，ＬＤ）として大量に出回
っている短波系レーザ、プラスチックファイバ及びＳi
受光素子を用いてボード間或いはチップ間を結合させる
光インターコネクションの光源として面発光レーザが有
望視されている。
即ち、民生品用（ＣＤ，ＭＤ，ＬＤ）として大量に出回
っている短波系レーザ、プラスチックファイバ及びＳi
受光素子を用いてボード間或いはチップ間を結合させる
光インターコネクションの光源として面発光レーザが有
望視されている。
【０００４】その理由は、並列性、円形出射ビーム、劈
開フリー、平面性等の特徴が既存の導波路レーザと比較
して優れているからである。
開フリー、平面性等の特徴が既存の導波路レーザと比較
して優れているからである。
【０００５】このような面発光レーザをアレイにする場
合、通常の構造は、図５に示すようち、プロセスの量産
性、簡便性等から平坦性を維持するため、結晶表面から
水素をイオン注入することで、結晶内部を部分的に破壊
して絶縁化することで、電流狭窄構造を作製している。
合、通常の構造は、図５に示すようち、プロセスの量産
性、簡便性等から平坦性を維持するため、結晶表面から
水素をイオン注入することで、結晶内部を部分的に破壊
して絶縁化することで、電流狭窄構造を作製している。
【０００６】尚、図５において、０１は半導体基板、０
２は第一の半導体光反射層、０３はスペーサ層、０４は
活性層、０５はイオン注入領域、０６は第二の半導体光
反射層である。
２は第一の半導体光反射層、０３はスペーサ層、０４は
活性層、０５はイオン注入領域、０６は第二の半導体光
反射層である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、短波系
においては、ＡlＧaＡs系では、比較的転移が動き易
く、非発光再結合中心となり、また、構造中にＡlを含
有するため酸化に対して非常に弱く、特に劈開端面が露
出している導波路形レーザでは長期信頼性がないことが
知られている。
においては、ＡlＧaＡs系では、比較的転移が動き易
く、非発光再結合中心となり、また、構造中にＡlを含
有するため酸化に対して非常に弱く、特に劈開端面が露
出している導波路形レーザでは長期信頼性がないことが
知られている。
【０００８】また、面発光レーザにといては、前述した
ように、イオン注入で活性層近傍の結晶構造を破壊して
いるため、加速電圧を300keV以上上げなければならず、
その際に入るダメージも大きいことが考えられ、長期的
な素子への通電時における信頼性等を考えると不安な面
がある。
ように、イオン注入で活性層近傍の結晶構造を破壊して
いるため、加速電圧を300keV以上上げなければならず、
その際に入るダメージも大きいことが考えられ、長期的
な素子への通電時における信頼性等を考えると不安な面
がある。
【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、その目的は従来法と比較して極めて特性の
優れた面発光レーザを実現するにある。
ものであり、その目的は従来法と比較して極めて特性の
優れた面発光レーザを実現するにある。
【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、本発明者は種々の実験を行ってきた結果、ｐ型ドー
パントとして通常使用しているＺnが拡散し易いという
実験事実を基に、半導体基板上に、第一の光反射層、活
性層、該活性層を含むスペーサ層、第二の光反射層を集
積させた垂直共振器型面発光レーザにおいて、第二の光
反射層中に該第二の光反射層を構成するドーパントであ
るＳiと相異なる導電性を有するＺnを拡散させた部分を
形成し、引き続き、第二の光反射層の形成を完了するこ
とによって、結晶構造にダメージを与えることなく、電
流狭窄構造を設けることが可能となり、面発光レーザの
特性を向上させることに成功した。
に、本発明者は種々の実験を行ってきた結果、ｐ型ドー
パントとして通常使用しているＺnが拡散し易いという
実験事実を基に、半導体基板上に、第一の光反射層、活
性層、該活性層を含むスペーサ層、第二の光反射層を集
積させた垂直共振器型面発光レーザにおいて、第二の光
反射層中に該第二の光反射層を構成するドーパントであ
るＳiと相異なる導電性を有するＺnを拡散させた部分を
形成し、引き続き、第二の光反射層の形成を完了するこ
とによって、結晶構造にダメージを与えることなく、電
流狭窄構造を設けることが可能となり、面発光レーザの
特性を向上させることに成功した。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細に説明する。
す実施例を参照して詳細に説明する。
【００１２】〔実施例１〕本発明の第一の実施例を図１
〜図３に示す。本実施例は、発振波長0.85μｍのｐ型Ｇ
aＡs基板上面発光レーザに関するものである。尚、実施
例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範
囲で、種々の変更或いは改良を行いうることは言うまで
もない。
〜図３に示す。本実施例は、発振波長0.85μｍのｐ型Ｇ
aＡs基板上面発光レーザに関するものである。尚、実施
例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範
囲で、種々の変更或いは改良を行いうることは言うまで
もない。
【００１３】本実施例に係るｐ型ＧaＡs基板上面発光レ
ーザは、次のような工程により作製される。
ーザは、次のような工程により作製される。
【００１４】先ず、最初に厚さ350μｍ、通常のｐ型Ｇa
Ａs基板（Ｚnドープ、キャリア濃度１×1018cm-3程度）
１、上にＭＯＣＶＤ法によって、２１対のｐ型Ａl0.15
Ｇa0. 85Ａs／ＡlＡs（炭素ドープ、キャリア濃度１×10
18cm-3程度、各光学膜厚λ／４ｎ、但しｎは屈折率）か
ら構成される多層膜からなる第一の半導体光反射層２、
活性層４を含む光学波長λ（λは発振波長でこの場合85
0nm)のスペーサ層３、シリコンドープ、キャリア濃度１
×1018cm-3程度のｎ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs／ＡlＡs多層
膜からなる第二の半導体光反射層５を5.5対成長後、Ｇa
Ａsと格子整合したｎ型ＩnＧaＰ６を光学膜厚λ／４ｎ
だけ成長する。
Ａs基板（Ｚnドープ、キャリア濃度１×1018cm-3程度）
１、上にＭＯＣＶＤ法によって、２１対のｐ型Ａl0.15
Ｇa0. 85Ａs／ＡlＡs（炭素ドープ、キャリア濃度１×10
18cm-3程度、各光学膜厚λ／４ｎ、但しｎは屈折率）か
ら構成される多層膜からなる第一の半導体光反射層２、
活性層４を含む光学波長λ（λは発振波長でこの場合85
0nm)のスペーサ層３、シリコンドープ、キャリア濃度１
×1018cm-3程度のｎ型Ａl0.15Ｇa0.85Ａs／ＡlＡs多層
膜からなる第二の半導体光反射層５を5.5対成長後、Ｇa
Ａsと格子整合したｎ型ＩnＧaＰ６を光学膜厚λ／４ｎ
だけ成長する。
【００１５】次に、図２に示すように、上記結晶上に各
素子径10μｍ、厚さ200nmになるようにＳiＯ2からなる
マスク７を形成する。
素子径10μｍ、厚さ200nmになるようにＳiＯ2からなる
マスク７を形成する。
【００１６】引き続き、図１に示すように、ウェハをＡ
s2Ｚnの入った炉に導入し、水素雰囲気中で基板温度６
５０度、１時間の処理を行い、Ｚn拡散を行う。
s2Ｚnの入った炉に導入し、水素雰囲気中で基板温度６
５０度、１時間の処理を行い、Ｚn拡散を行う。
【００１７】その後、マスク（ＳiＯ2）７を弗酸で除去
及び有機洗浄後、残りの第二半導体光反射層８を３０対
作製する。
及び有機洗浄後、残りの第二半導体光反射層８を３０対
作製する。
【００１８】最後に、図３に示すように、各レーザ素子
部分に対応するように、素子径８μｍのＡuＧe／Ｎi／
Ａuからなるリング電極９、基板裏面の共通電極ＡuＺn
／Ｎi／Ａuを形成し、面発光レーザ素子作製を完了す
る。
部分に対応するように、素子径８μｍのＡuＧe／Ｎi／
Ａuからなるリング電極９、基板裏面の共通電極ＡuＺn
／Ｎi／Ａuを形成し、面発光レーザ素子作製を完了す
る。
【００１９】上記工程を経て作製された本実施例の面発
光レーザ及びイオン注入を用いた従来法による面発光レ
ーザに対して、ＩＬ、ＩＶ特性を調べたところ、従来法
による面発光レーザは、閾値電流４．５ｍＡ、閾値電圧
２．２Ｖで発振したが、本実施例の面発光レーザは閾値
電流４．０ｍＡ、閾値電圧２．０Ｖで発振した。
光レーザ及びイオン注入を用いた従来法による面発光レ
ーザに対して、ＩＬ、ＩＶ特性を調べたところ、従来法
による面発光レーザは、閾値電流４．５ｍＡ、閾値電圧
２．２Ｖで発振したが、本実施例の面発光レーザは閾値
電流４．０ｍＡ、閾値電圧２．０Ｖで発振した。
【００２０】このことから、Ｚn拡散による本発明によ
る構造は、イオン注入による非発光再結合中心が生じな
いため、レーザ特性に対して若干の改善が施されたこと
が判る。
る構造は、イオン注入による非発光再結合中心が生じな
いため、レーザ特性に対して若干の改善が施されたこと
が判る。
【００２１】次に、信頼性について９０度における加速
試験を行ったところ、従来のものは６００時間を超えた
ところで、多数の劣化サンプルが見られたが、本発明に
よるものは、１０００時間を超えても、初期のburn-in
によるfail outを除き、殆ど光出力が低下しなかった。
試験を行ったところ、従来のものは６００時間を超えた
ところで、多数の劣化サンプルが見られたが、本発明に
よるものは、１０００時間を超えても、初期のburn-in
によるfail outを除き、殆ど光出力が低下しなかった。
【００２２】〔実施例２〕本発明の第二の実施例を図５
に示す。本実施例は、発振波長1.55μｍのｐ型ＩnＰ基
板上面発光レーザに関するものである。このｐ型ＩnＰ
基板上面発光レーザは、次のような工程により作製され
る。
に示す。本実施例は、発振波長1.55μｍのｐ型ＩnＰ基
板上面発光レーザに関するものである。このｐ型ＩnＰ
基板上面発光レーザは、次のような工程により作製され
る。
【００２３】先ず、最初に厚さ350μｍ、通常のｐ型Ｉn
Ｐ基板（Ｚnドープ、キャリア濃度１×1018cm-3程度）
１、上にＭＯＣＶＤ法によって、４５．５対ｐ型ＩnＧa
ＡsＰ(1.4Q)／ＩnＰ（Ｚnドープ、キャリア濃度１×10
18cm-3程度、各光学膜厚λ／４ｎ、但し、ｎは屈折率）
から構成される多層膜からなる第一の半導体光反射層
２、活性層４を含む光学波長λ（λは発振波長でこの場
合1550nm) のスペーサ層３、シリコンドープ、キャリア
濃度１×1018cm-3程度のｎ型ＩnＧaＡsＰ(1.4Q)／ＩnＰ
多層膜からなる第二の半導体光反射層５を5.5対だけ成
長する。
Ｐ基板（Ｚnドープ、キャリア濃度１×1018cm-3程度）
１、上にＭＯＣＶＤ法によって、４５．５対ｐ型ＩnＧa
ＡsＰ(1.4Q)／ＩnＰ（Ｚnドープ、キャリア濃度１×10
18cm-3程度、各光学膜厚λ／４ｎ、但し、ｎは屈折率）
から構成される多層膜からなる第一の半導体光反射層
２、活性層４を含む光学波長λ（λは発振波長でこの場
合1550nm) のスペーサ層３、シリコンドープ、キャリア
濃度１×1018cm-3程度のｎ型ＩnＧaＡsＰ(1.4Q)／ＩnＰ
多層膜からなる第二の半導体光反射層５を5.5対だけ成
長する。
【００２４】次に、上記結晶上に各素子径10μｍになる
ようにＳiＯ2、200nmからなるマスクを形成する。
ようにＳiＯ2、200nmからなるマスクを形成する。
【００２５】引き続き、ウェハをＡs2Ｚnの入った炉に
導入し、水素雰囲気中で基板温度５５０度、１時間の処
理を行い、Ｚn拡散を行う。
導入し、水素雰囲気中で基板温度５５０度、１時間の処
理を行い、Ｚn拡散を行う。
【００２６】その後、マスク（ＳiＯ2）を弗酸で除去及
び有機洗浄後、各レーザ素子部分に対応するように、素
子径８μｍのＡuＧe／Ｎi／Ａuからなるリング電極９を
形成する。
び有機洗浄後、各レーザ素子部分に対応するように、素
子径８μｍのＡuＧe／Ｎi／Ａuからなるリング電極９を
形成する。
【００２７】その後、ＳiＯ2／ＴiＯ2多層膜による反射
層１０を形成し、最後に、基板裏面の共通電極ＡuＺn／
Ｎi／Ａuを形成し、面発光レーザ素子作製を完了する。
層１０を形成し、最後に、基板裏面の共通電極ＡuＺn／
Ｎi／Ａuを形成し、面発光レーザ素子作製を完了する。
【００２８】上記工程を経て作製された本実施例の面発
光レーザに対して、ＩＬ、ＩＶ特性を調べたところ、閾
値電流９．０ｍＡ、閾値電圧３．０Ｖで発振し、このこ
とから、Ｚn拡散による本発明による構造は、イオン注
入による非発光再結合中心が生じないため、レーザ特性
に対して若干の改善が施されたことが判る。
光レーザに対して、ＩＬ、ＩＶ特性を調べたところ、閾
値電流９．０ｍＡ、閾値電圧３．０Ｖで発振し、このこ
とから、Ｚn拡散による本発明による構造は、イオン注
入による非発光再結合中心が生じないため、レーザ特性
に対して若干の改善が施されたことが判る。
【００２９】次に、信頼性について９０度における加速
試験を行ったところ、本実施例によるものは、２０００
時間を超えても、初期のburn-in によるfail outを除
き、殆ど光出力が低下しなかった。
試験を行ったところ、本実施例によるものは、２０００
時間を超えても、初期のburn-in によるfail outを除
き、殆ど光出力が低下しなかった。
【００３０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明による面発光レーザは、結晶基板にダ
メージを与えることなく、平坦な構造で電流狭窄構造が
可能となるため、面発光レーザ自身の大幅な信頼性向上
及び特性向上が図られ、光交換、光ニューラルネットワ
ーク、光インターコネクション、光情報処理用の光源及
び光スイッチとしての利用が可能になる等、経済的効果
も大である。
たように、本発明による面発光レーザは、結晶基板にダ
メージを与えることなく、平坦な構造で電流狭窄構造が
可能となるため、面発光レーザ自身の大幅な信頼性向上
及び特性向上が図られ、光交換、光ニューラルネットワ
ーク、光インターコネクション、光情報処理用の光源及
び光スイッチとしての利用が可能になる等、経済的効果
も大である。
【図１】本発明の第一の実施例に係る面発光レーザの作
製工程図である。
製工程図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る面発光レーザの作
製工程図である。
製工程図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る面発光レーザの作
製工程図である。
製工程図である。
【図４】本発明の第二の実施例に係る面発光レーザの作
製工程図である。
製工程図である。
【図５】従来の面発光レーザの構造図である。
１ ｐ型ＧaＡs基板 ２ 第一の半導体光反射層 ３ スペーサ層 ４ 活性層 ５，８ 第二の半導体光反射層 ６ ｎ型ＩnＧaＰ ７ マスク ９ リング電極 １０ 反射層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 隆志 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に、第一の光反射層、活性
層、該活性層を含むスペーサ層、第二の光反射層を積層
させた垂直共振器型面発光レーザにおいて、第二の光反
射層中に該第二の光反射層を構成するドーパントと相異
なる導電性を有するドーパントを拡散させることによっ
て、電流狭窄構造を設けることを特徴とする面発光レー
ザ。 - 【請求項２】 該第二の光反射層中に該第二の光反射層
を構成するドーパントと相異なる導電性を有するドーパ
ントを拡散させる工程に際して、最初の該第二の光反射
層の成長を数対で中断し、その後拡散工程を行うことに
よって、電流狭窄構造を設けた後、残りの該第二の光半
導体層を積層することを特徴とする請求項１記載の面発
光レーザ。 - 【請求項３】 該第二の光反射層を構成するドーパント
と相異なる導電性を有するドーパントとしてＺnを用い
ることを特徴とする請求項１記載の面発光レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6633896A JPH09260770A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 面発光レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6633896A JPH09260770A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 面発光レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260770A true JPH09260770A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13312980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6633896A Withdrawn JPH09260770A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 面発光レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260770A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6301281B1 (en) * | 1998-08-31 | 2001-10-09 | Agilent Technologies, Inc. | Semiconductor laser having co-doped distributed bragg reflectors |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP6633896A patent/JPH09260770A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6301281B1 (en) * | 1998-08-31 | 2001-10-09 | Agilent Technologies, Inc. | Semiconductor laser having co-doped distributed bragg reflectors |
| DE19964244C2 (de) * | 1998-08-31 | 2002-05-16 | Agilent Technologies Inc | Halbleiterlaser mit codotierten verteilten Bragg-Reflektoren |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |