JPH10190123A - Light emitting element and its manufacture - Google Patents

Light emitting element and its manufacture

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JPH10190123A
JPH10190123A JP34161996A JP34161996A JPH10190123A JP H10190123 A JPH10190123 A JP H10190123A JP 34161996 A JP34161996 A JP 34161996A JP 34161996 A JP34161996 A JP 34161996A JP H10190123 A JPH10190123 A JP H10190123A
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JP
Japan
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light emitting
face
resonator
emitting device
periodic structure
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JP34161996A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Doko
徹 堂向
Hitoshi Tamada
仁志 玉田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH10190123A publication Critical patent/JPH10190123A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily control the reflectance at the end face of a resonator by forming a diffraction grating having a cyclic recessing and projecting structure on the end face of the resonator. SOLUTION: In a light emitting element 10, a semiconductor laser LD comprises a laminated semiconductor layer 12 formed by successively forming first and second clad layers on a semiconductor substrate 11. Both front ends of the layer 12 respectively contain the front and rear end faces 13A and 13B of a resonator so that a horizontal stripe-like resonator having a grating formed by etching may be composed of the laser LD. In addition, current blocking areas 14 are formed on both sides of the stripe-like area constituting the horizontal resonator. The grating constituting the end faces 13A and 13B of the resonator has a cyclic recessing and projecting structure which controls the reflectance and transmittance of the end faces 13A and 13B.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば反射率が異
なる共振器端面を有する半導体レーザ等の発光素子及び
その製造方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device such as a semiconductor laser having a cavity facet having a different reflectivity and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザの一種として、エッチング
により形成した切断面を共振器端面とするエッチト・フ
ァセット・レーザ、或いはこのエッチト・ファセット・
レーザに立ち上げミラーを集積形成した疑似面発光レー
ザにおいては、その共振器端面の高反射率化、又は、低
反射率化等の反射率制御に、従来の劈開面を共振器端面
とした劈開レーザと同様に多層薄膜コーティングが用い
られている。
2. Description of the Related Art As one type of semiconductor laser, an etched facet laser having a cut surface formed by etching as an end face of a resonator, or an etched facet laser.
In a pseudo surface emitting laser in which a rising mirror is integrated and formed on a laser, a conventional cleavage plane is used as a resonator end face for controlling the reflectance of the resonator end face such as increasing or decreasing the reflectance. Multilayer thin film coatings have been used as well as lasers.

【0003】この多層薄膜コーティングは、既に確立さ
れた技術であり、ウエハから分割したバー単位で処理さ
れる劈開レーザの反射率制御には必須の技術である。
[0003] The multilayer thin film coating is an established technique, and is an essential technique for controlling the reflectance of a cleaved laser beam processed in units of bars divided from a wafer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
ト・ファセット・レーザあるいは疑似面発光レーザのよ
うに、共振器端面が劈開ではなくドライエッチングによ
ってウエハプロセスで形成できる場合には、多層薄膜コ
ーティングは必ずしも適していない。
However, when the cavity facet can be formed by a wafer process by dry etching instead of cleavage, such as an etched facet laser or a pseudo surface emitting laser, the multilayer thin film coating is not necessarily suitable. Not.

【0005】即ち、ウエハのまま多層薄膜コーティング
をすると、コーティング材の粒子の入射が端面において
はかなり斜めの入射となる。このため、ウエハ面内での
コーティングの膜厚分布の不均一化や膜質の劣化を生
じ、その結果、ウエハ面内での反射率のバラツキや反射
率の経時変化が生じやすい。また、共振器端面以外の領
域にもコーティング膜が形成される等の不都合も生じ
る。
That is, when a multi-layer thin film is coated on a wafer, the incidence of particles of the coating material becomes fairly oblique on the end face. For this reason, the coating film thickness distribution becomes uneven and the film quality deteriorates in the wafer surface, and as a result, the reflectivity varies in the wafer surface and the reflectance changes over time. Further, inconveniences such as formation of a coating film in a region other than the end face of the resonator also occur.

【0006】従って、ウエハではなく、バーに劈開した
後に、多層薄膜コーティングを行うことになり、コーテ
ィングをしない場合にはフルウエハプロセスで作製する
ことができるという、エッチト・ファセット・レーザの
利点を充分に生かすことができなかった。さらに、特に
エッチト・ファセット・レーザに立ち上げミラーを集積
形成した疑似面発光レーザでは、バーに劈開した後で
も、立ち上げミラーがあるために、斜め入射でのコーテ
ィング膜の成膜を余儀なくされ、その結果上述の問題を
完全に解決することが困難であった。
[0006] Therefore, a multilayer thin film coating is performed after cleavage into a bar instead of a wafer, and the advantage of an etched facet laser that it can be manufactured by a full wafer process without coating is sufficiently used. Couldn't make the most of it. Furthermore, in particular, in a pseudo surface emitting laser in which a rising mirror is integrated and formed on an etched facet laser, even after being cleaved into a bar, the rising mirror makes it necessary to form a coating film at oblique incidence. As a result, it has been difficult to completely solve the above problem.

【0007】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、容易に共振器端面の反射率の制御を行うことが
できる発光素子及びその製造方法を提供するものであ
る。
[0007] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a light emitting device and a method for manufacturing the same, which can easily control the reflectance of the cavity end face.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の発光素子は、共
振器端面に、凹凸周期構造の回折格子を形成した構成と
する。
The light emitting device according to the present invention has a structure in which a diffraction grating having a periodic structure of irregularities is formed on the end face of the resonator.

【0009】上述の本発明の構成によれば、共振器端面
に形成された凹凸周期構造の回折格子によって、共振器
端面での端面反射率を制御できる。
According to the configuration of the present invention described above, the end face reflectivity at the end face of the resonator can be controlled by the diffraction grating having the periodic structure of irregularities formed on the end face of the resonator.

【0010】本発明の発光素子の製造方法は、発光素子
の共振器端面をエッチングにより形成する際に、エッチ
ングマスクの形状を凹凸周期構造とし、共振器端面の一
方の面或いは両方の面に凹凸周期構造を有する回折格子
を形成する工程を有するものである。
According to the method of manufacturing a light emitting device of the present invention, when the cavity facet of the light emitting element is formed by etching, the shape of the etching mask is made to have a periodic structure of concavities and convexities, and one or both of the cavity facets are provided with irregularities. And a step of forming a diffraction grating having a periodic structure.

【0011】上述の本発明製法によれば、エッチングマ
スクの形状を凹凸周期構造とし、これにより共振器端面
のエッチングを行うことにより、共振器端面を凹凸周期
構造として形成することができ、所定の端面反射率を有
する共振器端面を形成することができる。また、ウエハ
の状態で端面反射率を設定した共振器端面の形成を行う
ことができる。
According to the method of the present invention described above, the shape of the etching mask has a periodic structure of irregularities, and by etching the end face of the resonator, the end face of the resonator can be formed as a periodic structure of irregularities. A resonator end face having end face reflectivity can be formed. In addition, it is possible to form a cavity end face with the end face reflectivity set in the state of a wafer.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明は、発光素子の共振器端面
に、凹凸周期構造を有する回折格子が形成されて成る発
光素子である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is a light emitting device in which a diffraction grating having a concave-convex periodic structure is formed on a cavity end face of the light emitting device.

【0013】また本発明は、上記発光素子において、回
折格子の周期、凹部と凸部の比及び凹凸周期構造の振幅
の設定によって、共振器端面の反射率が制御される構成
とする。
Further, according to the present invention, in the above-described light emitting device, the reflectance of the cavity facet is controlled by setting the period of the diffraction grating, the ratio of the concave portion to the convex portion, and the amplitude of the concave / convex periodic structure.

【0014】また本発明は、上記発光素子において、回
折格子における凹凸周期構造の周期が、発光素子の出射
光の波長よりも短く設定されて成る構成とする。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned light emitting device, the period of the concave-convex periodic structure in the diffraction grating is set to be shorter than the wavelength of light emitted from the light emitting device.

【0015】本発明は、発光素子の共振器端面をエッチ
ングにより形成する際に、エッチングマスクの形状を凹
凸周期構造とし、共振器端面の一方の面或いは両方の面
に凹凸周期構造の回折格子を形成する工程を有する発光
素子の製造方法である。
According to the present invention, when the cavity facet of the light emitting element is formed by etching, the shape of the etching mask is made a periodic structure of irregularities, and a diffraction grating of the periodic structure is formed on one or both of the cavity end faces. 5 is a method for manufacturing a light-emitting element having a step of forming.

【0016】また本発明は、上記発光素子の製造方法に
おいて、回折格子の周期、凹部と凸部の比及び凹凸周期
構造の振幅を選定して、共振器端面の反射率を制御す
る。
According to the present invention, in the method of manufacturing a light emitting device, the reflectance of the cavity facet is controlled by selecting the period of the diffraction grating, the ratio between the concave portion and the convex portion, and the amplitude of the periodic structure.

【0017】また本発明は、上記発光素子の製造方法に
おいて、エッチングマスクにおける凹凸周期構造の周期
を、発光素子の出射光の波長よりも短くする。
Further, according to the present invention, in the above-described method for manufacturing a light emitting device, the period of the concave / convex periodic structure in the etching mask is made shorter than the wavelength of light emitted from the light emitting device.

【0018】以下、図面を参照して本発明の発光素子及
びその製造方法の実施例を説明する。図1に本発明の発
光素子の一例、本例では前述の共振器端面をエッチング
により形成したエッチト・ファセット・レーザに適用し
た例の概略構成図を示す。
Hereinafter, embodiments of a light emitting device of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a light emitting device of the present invention, in this example, an example in which the present invention is applied to an etched facet laser in which the end face of the resonator is formed by etching.

【0019】この発光素子10は、第1導電型例えばn
型の{100}結晶面を主面とするGaAs基板よりな
る半導体基板11上に、例えば半導体基板11と同導電
型のAlGaAsよりなる第1のクラッド層、例えばG
aAsよりなる活性層、第1のクラッド層と異なる第2
導電型例えばp型のAlGaAsよりなる第2のクラッ
ド層とが順次積層形成された積層半導体層12が形成さ
れて、この積層半導体層12により半導体レーザLDを
構成する。
The light emitting element 10 has a first conductivity type, for example, n
A first cladding layer made of, for example, AlGaAs having the same conductivity type as the semiconductor substrate 11 is formed on a semiconductor substrate 11 made of a GaAs substrate having a {100} crystal plane as a main surface.
an active layer made of aAs and a second layer different from the first cladding layer.
A laminated semiconductor layer 12 is formed by sequentially laminating a second clad layer made of a conductive type, for example, p-type AlGaAs, and the laminated semiconductor layer 12 constitutes a semiconductor laser LD.

【0020】そして、この積層半導体層12の両端面
は、エッチングにより形成されたグレーティングが形成
された共振器端面即ち前端面(フロント端面)13A及
び後端面(リア端面)13Bを有し、これら両端面13
A及び13B間にストライプ形状の半導体レーザLDの
水平共振器が構成される。また、半導体レーザLDの水
平共振器を構成するストライプ形状の領域を挟むよう
に、例えば不純物のイオン注入等によって形成された電
流阻止領域14を有する。
The two end faces of the laminated semiconductor layer 12 have a resonator end face, that is, a front end face (front end face) 13A and a rear end face (rear end face) 13B on which a grating formed by etching is formed. Face 13
A horizontal cavity of the semiconductor laser LD having a stripe shape is formed between A and 13B. Further, the semiconductor laser LD has a current blocking region 14 formed by, for example, ion implantation of impurities so as to sandwich the stripe-shaped region constituting the horizontal resonator.

【0021】この発光素子10において、共振器端面1
3A,13Bを構成するグレーティングが凹凸周期構造
を有してなる。そして、この凹凸周期構造によって、共
振器端面13A,13Bの端面反射率及び透過率が規定
される。
In the light emitting device 10, the cavity facet 1
The gratings constituting 3A and 13B have an uneven periodic structure. Then, the end surface reflectivity and transmittance of the cavity end surfaces 13A and 13B are defined by the concave-convex periodic structure.

【0022】この凹凸周期構造の周期は、好ましくは発
光素子10の出射光の波長より短くして、出射光がグレ
ーティングの凹凸周期構造によって回折しないようにす
る。これにより、発光素子の出射光を、単一の光束とし
て出射させることができる。
The period of the periodic structure is preferably shorter than the wavelength of the light emitted from the light emitting element 10 so that the emitted light is not diffracted by the periodic structure of the grating. Thus, the light emitted from the light emitting element can be emitted as a single light beam.

【0023】また、図2に本発明の発光素子の他の例、
本例では前述の共振器端面をエッチングに形成したエッ
チト・ファセット・レーザにさらに立ち上げミラーを集
積した疑似面発光レーザに適用した例の概略構成図を示
す。
FIG. 2 shows another example of the light emitting device of the present invention.
In this example, a schematic configuration diagram of an example in which the present invention is applied to a pseudo surface emitting laser in which a rising mirror is further integrated with the above-described etched facet laser in which the end face of the resonator is etched is further illustrated.

【0024】この発光素子20は、図1の構成の発光素
子10において、さらに半導体基板11の一部に水平共
振器の前端面13Aに対向させて立ち上げミラー15を
有して成る。この発光素子20においても、共振器端面
13A,13Bを構成するグレーティングが凹凸周期構
造を有してなり、この凹凸周期構造により共振器端面1
3A,13Bの端面反射率及び透過率が規定される。
The light emitting device 20 is different from the light emitting device 10 of FIG. 1 in that a rising mirror 15 is provided on a part of the semiconductor substrate 11 so as to face the front end face 13A of the horizontal resonator. Also in this light emitting element 20, the gratings forming the resonator end faces 13A and 13B have a concave-convex periodic structure.
The end face reflectance and transmittance of 3A and 13B are defined.

【0025】図1及び図2に示す発光素子10,20に
おいては、共振器の前端面(フロント端面)13Aと後
端面(リア端面)13Bとの両面にグレーティングが形
成されているが、片方の面のみにグレーティングを形成
してもよい。
In the light emitting devices 10 and 20 shown in FIGS. 1 and 2, gratings are formed on both the front end face (front end face) 13A and the rear end face (rear end face) 13B of the resonator. The grating may be formed only on the surface.

【0026】図1及び図2に示した、凹凸周期を有する
グレーティング構造は、図3に示すようなマスクパター
ン30を用いることによって容易に形成することができ
る。このマスクパターン30は、周期d、凸部の幅b、
凸部の高さhの矩形の凹凸周期構造を有している。
The grating structure having the irregular period shown in FIGS. 1 and 2 can be easily formed by using a mask pattern 30 as shown in FIG. This mask pattern 30 has a period d, a width b of the convex portion,
It has a rectangular concavo-convex periodic structure with a height h of the convex portion.

【0027】即ち、このマスクパターンを用いてエッチ
ングを行うことにより、図3中斜線で示す部分は、例え
ばSiO2 で覆われているためにエッチングされない
が、それ以外の部分はエッチングされる。その結果、図
1及び図2に示すように、共振器端面13A,13B
に、図3のマスクパターン30と同一の断面形状を有す
るグレーティング構造を形成することができる。
That is, by performing etching using this mask pattern, the portions indicated by oblique lines in FIG. 3 are not etched because they are covered with, for example, SiO 2 , but the other portions are etched. As a result, as shown in FIGS. 1 and 2, the cavity end faces 13A, 13B
Then, a grating structure having the same cross-sectional shape as the mask pattern 30 of FIG. 3 can be formed.

【0028】ここで、具体的にGaAsからなる半導体
レーザについて計算した、端面反射率及び透過率とグレ
ーティングの周期dとグレーティングの高さhとの関係
を図4に示す。ただし、グレーティングの断面形状は矩
形とし、矩形の凸部の比率即ちデューティー(凸部の幅
をbとするときb/dに相当する)は1/2(50%)
と仮定した。図4より、端面反射率は、dとhを選定す
ることにより、ほぼ0%(図4B中X点)からほぼ10
0%(図4A中Y点)まで制御することができる。
FIG. 4 shows the relationship between the end face reflectivity and transmittance, the grating period d, and the grating height h, specifically calculated for a GaAs semiconductor laser. However, the cross-sectional shape of the grating is rectangular, and the ratio of the rectangular projections, that is, the duty (corresponding to b / d when the width of the projections is b) is 1/2 (50%).
Was assumed. From FIG. 4, the end face reflectance can be changed from almost 0% (point X in FIG. 4B) to almost 10% by selecting d and h.
It can be controlled to 0% (point Y in FIG. 4A).

【0029】詳細な計算結果によれば、反射率はグレー
ティングの形状にも依存する。即ち、矩形の断面形状
と、図5Aに示す三角形状、或いは図5Bに示すなだら
かな山形状の断面形状とでは、所望の反射率を与える各
パラメータd,b/d,hの値は異なる。このいずれの
場合においても、反射率をほぼ0%〜100%まで制御
することができる。
According to the detailed calculation results, the reflectivity also depends on the shape of the grating. That is, the values of the parameters d, b / d, and h that give the desired reflectance are different between the rectangular cross-sectional shape and the triangular cross-sectional shape shown in FIG. 5A or the gentle mountain-shaped cross-sectional shape shown in FIG. 5B. In either case, the reflectance can be controlled from approximately 0% to 100%.

【0030】図4によれば、端面反射率及び透過率の制
御には、その周期が200nm〜400nmという微細
パターンを形成する必要があるが、このような微細パタ
ーンは、例えば電子線描画や二光束干渉法により作製が
可能であり、このような微細パターンをRIE(反応性
イオンエッチング)等の手法により、化合物半導体等か
らなる積層半導体層12に転写することができる。
According to FIG. 4, it is necessary to form a fine pattern having a period of 200 nm to 400 nm in order to control the end face reflectance and transmittance. Such a fine pattern can be transferred to the laminated semiconductor layer 12 made of a compound semiconductor or the like by a technique such as RIE (reactive ion etching).

【0031】本発明によれば、共振器端面のエッチング
時に、同時に反射率制御が完了するために、リア側に高
反射率、フロント側に低反射率が要求されるような、高
出力レーザを作製する場合でも、ノンコートの半導体レ
ーザと同様に、ウエハ状態での共振器端面の形成を行う
フルウエハプロセスを適用することができる。
According to the present invention, a high-output laser that requires a high reflectivity on the rear side and a low reflectivity on the front side in order to complete the reflectivity control at the same time as etching the cavity facet is used. Even in the case of manufacturing, a full wafer process for forming a cavity end face in a wafer state can be applied as in the case of a non-coated semiconductor laser.

【0032】次に、図面を参照して本発明製法による、
上述の図1の発光素子10の製造方法を説明する。ま
ず、図6Aに示すように、第1導電型例えばn型の{1
00}結晶面を主面とするGaAs基板よりなる半導体
基板11上に半導体レーザLDを構成する各半導体層を
エピタキシャル成長する。即ち、例えば順次半導体基板
11と同導電型のn型のAlGaAsよりなる第1のク
ラッド層1、例えばGaAsよりなる活性層2、第1の
クラッド層1と異なる第2導電型例えばp型のAlGa
Asよりなる第2のクラッド層3とを順次MOCVD法
等によりエピタキシーした積層半導体層12を構成す
る。
Next, with reference to the drawings,
A method for manufacturing the light emitting device 10 of FIG. 1 will be described. First, as shown in FIG. 6A, a first conductivity type, for example, n-type # 1
Each semiconductor layer constituting the semiconductor laser LD is epitaxially grown on a semiconductor substrate 11 made of a GaAs substrate having a principal plane of the 00 ° crystal plane. That is, for example, a first cladding layer 1 made of n-type AlGaAs of the same conductivity type as the semiconductor substrate 11, for example, an active layer 2 made of GaAs, and a second conductivity type different from the first cladding layer 1, for example, p-type AlGa
A second semiconductor layer 12 is formed by sequentially epitaxying the second cladding layer 3 made of As with the MOCVD method or the like.

【0033】次に、図6Bに示すように、これらエピタ
キシャル成長した積層半導体層12の一部を半導体レー
ザLDとして残してエッチングを行う。このとき、例え
ば図3に示したような形状のマスクパターンを用いて、
RIE(反応性イオンエッチング)等によってエッチン
グすることにより、積層半導体層12の側面に凹凸周期
構造を有するグレーティングを形成する。そして、この
エッチングにより凹凸周期構造を有するグレーティング
を形成した積層半導体層12の両端面を、それぞれ共振
器端面13A及び13Bとし、両端面13A及び13B
間に半導体レーザLDの水平共振器を構成する。
Next, as shown in FIG. 6B, etching is performed while leaving a part of the epitaxially grown laminated semiconductor layer 12 as a semiconductor laser LD. At this time, for example, using a mask pattern having a shape as shown in FIG.
By performing etching by RIE (reactive ion etching) or the like, a grating having a periodic structure of irregularities is formed on the side surface of the stacked semiconductor layer 12. The two end surfaces of the laminated semiconductor layer 12 on which the grating having the periodic structure is formed by this etching are used as cavity end surfaces 13A and 13B, respectively, and both end surfaces 13A and 13B
A horizontal resonator of the semiconductor laser LD is formed therebetween.

【0034】さらに、図示しないが、最終的に半導体レ
ーザLDの共振器を構成する領域を挟むように電流阻止
領域を不純物のイオン注入によって形成する。このよう
にして、図1の構成の発光素子10を製造することがで
きる。
Further, although not shown, a current blocking region is formed by ion implantation of impurities so as to sandwich the region constituting the resonator of the semiconductor laser LD finally. Thus, the light emitting device 10 having the configuration shown in FIG. 1 can be manufactured.

【0035】このように発光素子10の製造を行うこと
により、凹凸周期構造を有するマスク30を用いて共振
器端面13A,13Bのエッチングを行うので、共振器
端面13A,13Bのエッチング時に同時に端面反射率
の制御を行うことができる。これにより、ウエハの状態
でエッチングにより端面反射率の制御を行う、フルウエ
ハプロセスによる端面反射率の制御が可能となる。
By manufacturing the light emitting element 10 in this manner, the etching of the resonator end faces 13A and 13B is performed using the mask 30 having the periodic uneven structure, so that the end faces of the resonator end faces 13A and 13B are simultaneously etched when the resonator end faces 13A and 13B are etched. Rate control can be performed. This makes it possible to control the end face reflectivity by a full wafer process, in which the end face reflectivity is controlled by etching in the state of the wafer.

【0036】続いて、図面を参照して本発明製法によ
る、上述の図2の発光素子20の製造方法を説明する。
まず、図7Aに示すように、図6Aと同様にして、半導
体基板11上に半導体レーザLDを構成する各半導体層
をエピタキシャル成長して積層半導体層12を形成す
る。
Next, a method of manufacturing the light emitting device 20 of FIG. 2 according to the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 7A, similarly to FIG. 6A, the semiconductor layers constituting the semiconductor laser LD are epitaxially grown on the semiconductor substrate 11 to form the laminated semiconductor layer 12.

【0037】次に、図7Bに示すように、これらエピタ
キシャル成長した積層半導体層12の一部を半導体レー
ザLDとして残して、少なくとも最終的に立ち上げミラ
ーを形成する部分についてエッチングを行う。このと
き、例えば図3に示したような形状のマスクパターンを
用いて、RIE(反応性イオンエッチング)等によって
エッチングすることにより、積層半導体層12の側面に
凹凸周期構造を有するグレーティングを形成する。そし
て、このエッチングにより、凹凸周期構造を有するグレ
ーティングを形成した積層半導体層12の両端面を、そ
れぞれ共振器端面13A及び13Bとし、両端面13A
及び13B間に半導体レーザLDの水平共振器を構成す
る。
Next, as shown in FIG. 7B, etching is performed on at least a portion where a rising mirror is finally formed, leaving a part of the epitaxially grown laminated semiconductor layer 12 as a semiconductor laser LD. At this time, for example, by using a mask pattern having a shape as shown in FIG. By this etching, both end surfaces of the laminated semiconductor layer 12 on which the grating having the concave-convex periodic structure is formed are cavity end surfaces 13A and 13B, respectively.
And a horizontal cavity of the semiconductor laser LD are configured between 13B and 13B.

【0038】続いて、図7Cに示すように、半導体基板
11上に残された積層半導体層12、即ち半導体レーザ
LDの構成部を覆うように、選択的MOCVDのマスク
層4例えばSiO2 ,SiN等の絶縁層を被着形成す
る。
Subsequently, as shown in FIG. 7C, a mask layer 4 for selective MOCVD, for example, SiO 2 , SiN is formed so as to cover the laminated semiconductor layer 12 left on the semiconductor substrate 11, ie, the constituent part of the semiconductor laser LD. And the like.

【0039】次に、図8Dに示すように、マスク層4に
よって覆われていない半導体基板11上に例えば第1導
電型例えばn型のGaAsによる半導体層5を選択的M
OCVDによって形成する。
Next, as shown in FIG. 8D, a semiconductor layer 5 of, for example, GaAs of the first conductivity type, for example, n-type GaAs is selectively formed on the semiconductor substrate 11 not covered by the mask layer 4.
It is formed by OCVD.

【0040】この場合、図8Dの半導体基板11上に選
択的にエピタキシャル成長された半導体層、この例では
第1半導体層5の、共振器端面と対向する斜面Rが特定
された結晶面となる、例えば、半導体レーザの端面13
A及び13B間に形成された半導体レーザの水平共振器
の共振器長方向、即ち図8D中、矢印xで示す方向を
〔011〕結晶軸方向とするときは対向面は{111}
A結晶面による斜面として生じ、方向bを〔0−11〕
結晶軸方向とするときは{111}B結晶面による斜面
として生じ、いずれも基板と板面とのなす角が54.7
°となる。また、方向bを〔100〕結晶軸方向とする
ときは対向面は{110}結晶面として生じ、基板の面
に対し45°をなす。いずれも原子面によるモフォロジ
ーのよい斜面Rとして形成される。
In this case, the slope R of the semiconductor layer selectively epitaxially grown on the semiconductor substrate 11 of FIG. 8D, in this example, the first semiconductor layer 5 is opposed to the end face of the resonator. For example, the end face 13 of the semiconductor laser
When the direction of the cavity length of the horizontal cavity of the semiconductor laser formed between A and 13B, that is, the direction indicated by the arrow x in FIG. 8D is the [011] crystal axis direction, the opposing surface is {111}.
It occurs as a slope due to the A crystal plane, and the direction b is [0-11].
When the direction is the crystal axis direction, it is generated as a slope due to the {111} B crystal plane, and the angle between the substrate and the plate surface is 54.7 in each case.
°. When the direction b is set to the [100] crystal axis direction, the opposing surface is formed as a {110} crystal plane, and forms 45 ° with respect to the surface of the substrate. Each of them is formed as a slope R having good morphology due to an atomic plane.

【0041】従って、このようにして形成された特定さ
れた結晶面による斜面Rを、図8Fに示すように半導体
レーザLDの水平共振器の端面からの出射光を反射させ
て所定方向に向ける反射鏡即ち立ち上げミラー15とす
ることができる。その後は、例えば図8Eに示すよう
に、マスク層4をエッチング除去した後に、積層半導体
層12からなる半導体レーザLD上に半導体レーザLD
の一方の電極6をオーミックに被着し、半導体基板11
の裏面に半導体レーザLDの他方の電極7をオーミック
に被着する。このようにして、図2に示す発光素子20
を製造することができる。
Therefore, as shown in FIG. 8F, the slope R formed by the specified crystal plane formed as described above reflects the light emitted from the end face of the horizontal resonator of the semiconductor laser LD and is directed to a predetermined direction. The mirror, ie, the rising mirror 15, can be used. Thereafter, as shown in FIG. 8E, for example, after the mask layer 4 is removed by etching, the semiconductor laser LD is formed on the semiconductor laser LD including the laminated semiconductor layer 12.
One electrode 6 is ohmic-coated, and the semiconductor substrate 11
The other electrode 7 of the semiconductor laser LD is ohmically adhered to the back surface of the semiconductor laser LD. Thus, the light emitting device 20 shown in FIG.
Can be manufactured.

【0042】このように発光素子20の製造を行うこと
により、先の例と同様に、共振器端面13A,13Bの
エッチング時に同時に端面反射率の制御を行うことがで
き、またフルウエハプロセスによる端面反射率の制御が
可能となる。
By manufacturing the light emitting element 20 in this manner, the end face reflectivity can be controlled simultaneously with the etching of the resonator end faces 13A and 13B, as in the previous example. The reflectance can be controlled.

【0043】立ち上げミラー15は、その反射面Rをエ
ッチングにより形成しても良い。上述の製造工程によれ
ば、立ち上げミラー15の反射面Rが結晶面によって形
成されることから、エッチングで形成した場合よりさら
に鏡面性に優れ、またその傾きの設定が正確に行われ
る。
The reflecting mirror R of the rising mirror 15 may be formed by etching. According to the above-described manufacturing process, since the reflecting surface R of the rising mirror 15 is formed by the crystal plane, the mirror surface is more excellent than when it is formed by etching, and the inclination thereof is set accurately.

【0044】上述の例では立ち上げミラー15を反射鏡
として用いたが、図9に示すように例えば半導体層5内
に反対導電型の第2導電型例えばp型のGaAsによる
第2の半導体層21を選択的にMOCVDによって形成
し、半導体層5及び第2の半導体層21によってフォト
ダイオードPDを形成することにより、立ち上げミラー
15がフォトダイオードPDによる受光素子としての機
能を有するように構成することもできる。22は、フォ
トダイオードPDの一方の電極、23は半導体レーザL
D及びフォトダイオードPD共通の電極である。尚、選
択的MOCVDに代えてイオン注入によって第2の半導
体層21を形成してもよい。このように構成すれば、半
導体レーザLDとフォトダイオードPDとを同一の半導
体基板11上に形成できるので、発光素子と受光素子を
共に有する光学素子をより小型化して構成することがで
きる。
In the above example, the rising mirror 15 is used as a reflecting mirror. However, as shown in FIG. 9, for example, a second semiconductor layer of a second conductivity type of the opposite conductivity type, for example, p-type GaAs is provided in the semiconductor layer 5. 21 is selectively formed by MOCVD, and the photodiode PD is formed by the semiconductor layer 5 and the second semiconductor layer 21 so that the rising mirror 15 has a function as a light receiving element by the photodiode PD. You can also. 22 is one electrode of the photodiode PD, 23 is the semiconductor laser L
D and the photodiode PD. The second semiconductor layer 21 may be formed by ion implantation instead of selective MOCVD. With this configuration, the semiconductor laser LD and the photodiode PD can be formed on the same semiconductor substrate 11, so that the optical element having both the light-emitting element and the light-receiving element can be made smaller.

【0045】前述の図4のような関係は、GaAsから
なる半導体レーザに限定されるものではなく、他の材料
系の発光素子にもそれぞれ最適な凹凸周期構造の設定条
件が存在する。従って、他の材料系の発光素子でも同様
に、図1及び図2に示したように、共振器端面に凹凸周
期構造を形成して端面反射率を制御したエッチト・ファ
セット・レーザと疑似面発光レーザが実現可能である。
The relationship as shown in FIG. 4 is not limited to the semiconductor laser made of GaAs, and the conditions for setting the optimum periodic periodic structure exist for light emitting elements of other materials. Therefore, similarly, as shown in FIGS. 1 and 2, an etched facet laser and a pseudo surface emitting laser in which the end face reflectance is controlled by forming an uneven periodic structure on the end face of the resonator are shown in FIGS. Lasers are feasible.

【0046】本発明の発光素子及びその製造方法は、上
述の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
The light-emitting device of the present invention and the method of manufacturing the same are not limited to the above-described examples, and may take various other configurations without departing from the gist of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】上述の本発明による発光素子によれば、
その共振器端面に凹凸周期構造の回折格子を有すること
によって、共振器端面での反射率を制御することができ
る。回折格子の周期、凹部と凸部の比及び凹凸周期構造
の振幅を適当な値に設定することにより端面反射率をほ
ぼ0%〜100%まで制御することができる。回折格子
における凹凸周期構造の周期を発光素子の出射光の波長
より短く設定することにより、出射光が凹凸周期構造に
よって回折せず、発光素子の出射光を単一の光束として
出射させることができる。
According to the light emitting device of the present invention described above,
By providing the concave-convex periodic structure diffraction grating on the resonator end face, the reflectance at the resonator end face can be controlled. By setting the period of the diffraction grating, the ratio between the concave and convex portions, and the amplitude of the periodic structure of the concave and convex to appropriate values, the end face reflectivity can be controlled to approximately 0% to 100%. By setting the period of the concave / convex periodic structure in the diffraction grating to be shorter than the wavelength of the light emitted from the light emitting element, the emitted light can be emitted as a single light beam without being diffracted by the concave / convex periodic structure. .

【0048】上述の本発明による発光素子の製造方法に
よれば、凹凸周期構造を有するマスクと用いて共振器端
面のエッチングを行うことにより、共振器端面のエッチ
ング時に同時に端面反射率の制御を行うことができる。
これにより、従来はフルウエハプロセスが困難であっ
た、高出力のエッチト・ファセット・レーザや疑似面発
光レーザもフルウエハプロセスによる端面反射率の制御
が可能となる。
According to the above-described method for manufacturing a light emitting device of the present invention, the end face reflectance is controlled simultaneously with the end face of the resonator by etching the end face of the resonator by using the mask having the periodic structure of irregularities. be able to.
As a result, it is possible to control the end face reflectivity of a high-output etched facet laser or a pseudo-surface emitting laser by the full wafer process, which has conventionally been difficult to perform the full wafer process.

【0049】従って、フルウエハプロセスにより一度に
発光素子の製造及びその端面反射率の制御ができるた
め、製造コストを大幅に低減することができる。
Therefore, since the light emitting element can be manufactured at a time by the full wafer process and the reflectance of the end face can be controlled, the manufacturing cost can be greatly reduced.

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

【図1】本発明による発光素子の一例の概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a light emitting device according to the present invention.

【図2】本発明による発光素子の他の例の概略構成図で
ある。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another example of a light emitting device according to the present invention.

【図3】本発明製法におけるマスクパターンの形状の一
例である。
FIG. 3 is an example of the shape of a mask pattern in the manufacturing method of the present invention.

【図4】A、B GaAsからなる半導体レーザについ
て計算した、端面反射率及び透過率とグレーティングの
周期dとグレーティングの高さhとの関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the end face reflectivity and transmittance, the grating period d, and the grating height h, calculated for semiconductor lasers made of A and B GaAs.

【図5】A、B 凹凸周期構造の形状の例である。FIGS. 5A and 5B are examples of shapes of a concave-convex periodic structure.

【図6】A、B 図1の発光素子の製造工程図である。6A and 6B are manufacturing process diagrams of the light emitting device of FIG. 1;

【図7】A〜C 図2の発光素子の製造工程図である。7A to 7C are manufacturing process diagrams of the light emitting device of FIG. 2;

【図8】D、E 図2の発光素子の製造工程図である。8A to 8D are manufacturing process diagrams of the light emitting device of FIG. 2;

【図9】図2の発光素子に、さらに受光素子を形成した
例の概略構成図である。
9 is a schematic configuration diagram of an example in which a light receiving element is further formed on the light emitting element of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型クラッド層、2 活性層、3 p型クラッド
層、4 マスク層、5半導体層、6,7 半導体レーザ
の電極、10,20 発光素子、11 半導体基板、1
2 積層半導体層、13A 共振器の前端面、13B
共振器の後端面、14 電流阻止領域、15 立ち上げ
ミラー、21 第2の半導体層、22フォトダイオード
の電極、23 半導体レーザ及びフォトダイオード共通
の電極、30 マスクパターン、LD 半導体レーザ、
PD フォトダイオード、d凹凸周期構造の周期、h
凹凸周期構造の高さ、b 凹凸周期構造の幅、R 斜面
Reference Signs List 1 n-type cladding layer, 2 active layer, 3 p-type cladding layer, 4 mask layer, 5 semiconductor layer, 6,7 semiconductor laser electrode, 10,20 light emitting element, 11 semiconductor substrate, 1
2 laminated semiconductor layer, 13A front end face of resonator, 13B
Rear end face of resonator, 14 current blocking region, 15 rising mirror, 21 second semiconductor layer, 22 electrode of photodiode, 23 electrode common to semiconductor laser and photodiode, 30 mask pattern, LD semiconductor laser,
PD photodiode, dperiod of periodic structure, h
Height of the periodic uneven structure, b Width of the periodic periodic structure, R slope

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光素子の共振器端面に、凹凸周期構造
を有する回折格子が形成されて成ることを特徴とする発
光素子。
1. A light emitting device, wherein a diffraction grating having a periodic concave-convex structure is formed on a cavity end face of the light emitting device.
【請求項2】 上記回折格子の周期、凹部と凸部の比及
び上記凹凸周期構造の振幅の設定によって、上記共振器
端面の反射率が制御されることを特徴とする請求項1に
記載の発光素子。
2. The reflectance of the resonator end face according to claim 1, wherein the period of the diffraction grating, the ratio of the concave portion to the convex portion, and the amplitude of the periodic structure are controlled. Light emitting element.
【請求項3】 上記回折格子における上記凹凸周期構造
の周期が、上記発光素子の出射光の波長よりも短く設定
されて成ることを特徴とする請求項1に記載の発光素
子。
3. The light emitting device according to claim 1, wherein a period of the concave-convex periodic structure in the diffraction grating is set shorter than a wavelength of light emitted from the light emitting device.
【請求項4】 発光素子の共振器端面をエッチングによ
り形成する際に、エッチングマスクの形状を凹凸周期構
造とし、 上記共振器端面の一方の面或いは両方の面に、凹凸周期
構造を有する回折格子を形成する工程を有することを特
徴とする発光素子の製造方法。
4. When a cavity facet of a light emitting element is formed by etching, the shape of an etching mask is a periodic uneven structure, and a diffraction grating having a concave / convex periodic structure on one or both of the resonator end faces. Forming a light-emitting element.
【請求項5】 上記回折格子の周期、凹部と凸部の比及
び上記凹凸周期構造の振幅を選定して、上記共振器端面
の反射率を制御することを特徴とする請求項4に記載の
発光素子の製造方法。
5. The reflectivity of the resonator end face according to claim 4, wherein the period of the diffraction grating, the ratio between the concave and convex portions and the amplitude of the concave and convex periodic structure are selected to control the reflectance of the resonator end face. A method for manufacturing a light-emitting element.
【請求項6】 上記エッチングマスクにおける上記凹凸
周期構造の周期を、上記発光素子の出射光の波長よりも
短くしたことを特徴とする請求項4に記載の発光素子の
製造方法。
6. The method for manufacturing a light emitting device according to claim 4, wherein the period of the concave-convex periodic structure in the etching mask is shorter than the wavelength of light emitted from the light emitting device.
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