JPH10215025A - ガリウム燐化物接触層を有する可視光放出縦型空洞表面放出レーザおよびその製造方法 - Google Patents
ガリウム燐化物接触層を有する可視光放出縦型空洞表面放出レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH10215025A JPH10215025A JP9368432A JP36843297A JPH10215025A JP H10215025 A JPH10215025 A JP H10215025A JP 9368432 A JP9368432 A JP 9368432A JP 36843297 A JP36843297 A JP 36843297A JP H10215025 A JPH10215025 A JP H10215025A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distributed bragg
- bragg reflector
- reflector stack
- layer
- cladding region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation
- H01S5/18313—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation by oxidizing at least one of the DBR layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
- H01S5/18363—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors comprising air layers
- H01S5/18366—Membrane DBR, i.e. a movable DBR on top of the VCSEL
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドープが容易な接触層を有し構造的保全性維
持を図った可視光放出縦型空洞表面放出レーザを提供す
る。 【解決手段】 第１分布ブラッグ反射器スタック（４
４）を、半導体基板（４２）の表面（４３）上に配置す
る。スタック（４４）は、屈折率が交互する物質の複数
の交互層（４５）を含み、スタックは第１ドーパント型
を有する。スタック（４４）上に第１クラッディング領
域（４８）を配置し、第１クラッディング領域（４８）
上に活性領域（５４）を配置する。活性領域（５４）
は、少なくとも２つのバリア層（５６，５８）および量
子井戸層（６０）を含む。活性領域（５４）上に第２ク
ラッディング領域（６２）を配置し、クラッディング領
域（６２）上に、第２分布ブラッグ反射器スタック（６
８）を配置する。第２分布ブラッグ反射器スタック（６
８）上に、接触領域（７２）を設ける。接触領域（７
２）はドープされた燐化ガリウム物質を含む。
持を図った可視光放出縦型空洞表面放出レーザを提供す
る。 【解決手段】 第１分布ブラッグ反射器スタック（４
４）を、半導体基板（４２）の表面（４３）上に配置す
る。スタック（４４）は、屈折率が交互する物質の複数
の交互層（４５）を含み、スタックは第１ドーパント型
を有する。スタック（４４）上に第１クラッディング領
域（４８）を配置し、第１クラッディング領域（４８）
上に活性領域（５４）を配置する。活性領域（５４）
は、少なくとも２つのバリア層（５６，５８）および量
子井戸層（６０）を含む。活性領域（５４）上に第２ク
ラッディング領域（６２）を配置し、クラッディング領
域（６２）上に、第２分布ブラッグ反射器スタック（６
８）を配置する。第２分布ブラッグ反射器スタック（６
８）上に、接触領域（７２）を設ける。接触領域（７
２）はドープされた燐化ガリウム物質を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、更に特定すれば、縦型空洞表面放出レーザに関する
ものである。
し、更に特定すれば、縦型空洞表面放出レーザに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の縁放出半導体レーザは、その高い
動作効率および変調能力のため、光通信において今日で
は重要な役割を果たしているが、しかしながら、縁放出
半導体レーザにはいくらかの欠点あるいは問題点がある
ために、用途によってはその使用が困難な場合もある。
動作効率および変調能力のため、光通信において今日で
は重要な役割を果たしているが、しかしながら、縁放出
半導体レーザにはいくらかの欠点あるいは問題点がある
ために、用途によってはその使用が困難な場合もある。
【０００３】近年、縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥ
Ｌ：vertical cavity surface emitting laser）に対す
る関心が高まりつつある。従来のＶＣＳＥＬには、ダイ
表面に垂直に光を放出すること、二次元アレイの製造が
可能であること等、いくつかの利点がある。しかしなが
ら、従来のＶＣＳＥＬにはいくつかの利点がある反面、
これらにも可視スペクトルにおける放出に関していくつ
かの欠点がある。これは、主に、ＶＣＳＥＬ構造の一部
として含まれる分布ブラッグ反射器(distributed Bragg
reflector) の反射率が低いこと、および製造プロセス
の間の構造物質の劣化によるものである。このために、
可視スペクトルのＶＣＳＥＬの生産性は非常に制限され
ることになる。
Ｌ：vertical cavity surface emitting laser）に対す
る関心が高まりつつある。従来のＶＣＳＥＬには、ダイ
表面に垂直に光を放出すること、二次元アレイの製造が
可能であること等、いくつかの利点がある。しかしなが
ら、従来のＶＣＳＥＬにはいくつかの利点がある反面、
これらにも可視スペクトルにおける放出に関していくつ
かの欠点がある。これは、主に、ＶＣＳＥＬ構造の一部
として含まれる分布ブラッグ反射器(distributed Bragg
reflector) の反射率が低いこと、および製造プロセス
の間の構造物質の劣化によるものである。このために、
可視スペクトルのＶＣＳＥＬの生産性は非常に制限され
ることになる。
【０００４】高密度光データ記憶，医療用途等のため
に、短波長のレーザ・ダイオードが非常に注目を集めて
いる。データ記憶のために可視波長半導体レーザを利用
するデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ：digital vi
deo disk）技術の出現により、市場の６３５ｎｍおよび
６５０ｎｍ半導体レーザに対する需要は、現在普及して
いる７８０ｎｍのコンパクト・ディスク（ＣＤ）レーザ
に対する需要にすぐに追いつくことが予測されている。
に、短波長のレーザ・ダイオードが非常に注目を集めて
いる。データ記憶のために可視波長半導体レーザを利用
するデジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ：digital vi
deo disk）技術の出現により、市場の６３５ｎｍおよび
６５０ｎｍ半導体レーザに対する需要は、現在普及して
いる７８０ｎｍのコンパクト・ディスク（ＣＤ）レーザ
に対する需要にすぐに追いつくことが予測されている。
【０００５】既存の縦型空洞表面放出レーザの典型的な
構造を図１に示し、従来技術と名付けることにする。具
体的には、縦型空洞表面放出レーザ１０の一部分の簡略
断面図が示されている。縦型空洞表面放出レーザ１０
は、半導体基板１２、更に特定すれば、ガリウム砒素基
板上に製造する。複数の交互層１６から成る第１分布ブ
ラッグ反射器スタック１４を、半導体基板１２の表面１
５上に配置する。第１分布ブラッグ反射器スタックの複
数の交互層は、砒化物質およびｎ−ドープ砒化ガリウム
・アルミニウム物質を含む。次に、第１分布ブラッグ反
射器スタック１４の表面上のクラッディング領域２６、
クラッディング領域２６上に配された活性層２０、活性
層２０の表面上に配されたクラッディング領域２７を製
造する。クラッディング領域２７の表面上に、第２分布
ブラッグ反射器スタック２２を配置する。第２分布ブラ
ッグ反射器スタック２２は、複数の交互層２３、より具
体的には、ｐ−ドープ砒化アルミニウムおよびｐ−ドー
プ砒化ガリウム・アルミニウムの交互層２４，２５によ
って形成されている。第２分布ブラッグ反射器スタック
２２に続いて、１／２波長の砒化アルミニウム・ガリウ
ム接触層２８を形成する。接触層２８は、１Ｅ１９ｃｍ
-3以上にｐ−ドープされている。最後に、接触層２８の
表面上に、非常に薄いガリウム砒素のキャップ層３０を
配置する。キャップ層３０は非常に薄く、より具体的に
は、約１００オングストロームの厚さである。キャップ
層３０は、１Ｅ１９ｃｍ-3以上にｐ−ドープされてい
る。
構造を図１に示し、従来技術と名付けることにする。具
体的には、縦型空洞表面放出レーザ１０の一部分の簡略
断面図が示されている。縦型空洞表面放出レーザ１０
は、半導体基板１２、更に特定すれば、ガリウム砒素基
板上に製造する。複数の交互層１６から成る第１分布ブ
ラッグ反射器スタック１４を、半導体基板１２の表面１
５上に配置する。第１分布ブラッグ反射器スタックの複
数の交互層は、砒化物質およびｎ−ドープ砒化ガリウム
・アルミニウム物質を含む。次に、第１分布ブラッグ反
射器スタック１４の表面上のクラッディング領域２６、
クラッディング領域２６上に配された活性層２０、活性
層２０の表面上に配されたクラッディング領域２７を製
造する。クラッディング領域２７の表面上に、第２分布
ブラッグ反射器スタック２２を配置する。第２分布ブラ
ッグ反射器スタック２２は、複数の交互層２３、より具
体的には、ｐ−ドープ砒化アルミニウムおよびｐ−ドー
プ砒化ガリウム・アルミニウムの交互層２４，２５によ
って形成されている。第２分布ブラッグ反射器スタック
２２に続いて、１／２波長の砒化アルミニウム・ガリウ
ム接触層２８を形成する。接触層２８は、１Ｅ１９ｃｍ
-3以上にｐ−ドープされている。最後に、接触層２８の
表面上に、非常に薄いガリウム砒素のキャップ層３０を
配置する。キャップ層３０は非常に薄く、より具体的に
は、約１００オングストロームの厚さである。キャップ
層３０は、１Ｅ１９ｃｍ-3以上にｐ−ドープされてい
る。
【０００６】このタイプの縦型表面放出レーザ、即ち、
ＶＣＳＥＬ１０には、いくつかの欠点がある。特に問題
なのは、１／２波長接触層２８である。既に述べたよう
に、接触層２８は、この特定実施例では、砒化アルミニ
ウム・ガリウムで製造する。即ち、接触層２８は、約５
０パーセントのアルミニウムを含むように製造する。ア
ルミニウムはバンド・ギャップが広い物質であり、亜鉛
または炭素を１Ｅ１９ｃｍ-3のレベルまでドープするの
は非常に難しい。接触層２８の亜鉛または炭素によるド
ーピングは、約５５０℃ないし６００℃程度の成長温度
で行うことができるが、この極端に高い温度では、接触
層２８の質は、酸素合体のために急速に悪化する。接触
層２８の別の欠点には、接触層２８の表面は、キャップ
層３０内の薄いガリウム砒素層、更に特定すれば、１０
０オングストローム以下の層のみで保護されているに過
ぎないことがあげられる。キャップ層３０は、ＶＣＳＥ
Ｌ１０の製造プロセスの間に、容易に除去されたり損傷
を受ける可能性があり、その結果、接触層２８，第２分
布ブラッグ反射器スタック２２の構造，活性領域２０お
よび分布ブラッグ反射器１４の第１スタック構造を含
む、ＶＣＳＥＬ１０の構造が急速に酸化されることにな
る。
ＶＣＳＥＬ１０には、いくつかの欠点がある。特に問題
なのは、１／２波長接触層２８である。既に述べたよう
に、接触層２８は、この特定実施例では、砒化アルミニ
ウム・ガリウムで製造する。即ち、接触層２８は、約５
０パーセントのアルミニウムを含むように製造する。ア
ルミニウムはバンド・ギャップが広い物質であり、亜鉛
または炭素を１Ｅ１９ｃｍ-3のレベルまでドープするの
は非常に難しい。接触層２８の亜鉛または炭素によるド
ーピングは、約５５０℃ないし６００℃程度の成長温度
で行うことができるが、この極端に高い温度では、接触
層２８の質は、酸素合体のために急速に悪化する。接触
層２８の別の欠点には、接触層２８の表面は、キャップ
層３０内の薄いガリウム砒素層、更に特定すれば、１０
０オングストローム以下の層のみで保護されているに過
ぎないことがあげられる。キャップ層３０は、ＶＣＳＥ
Ｌ１０の製造プロセスの間に、容易に除去されたり損傷
を受ける可能性があり、その結果、接触層２８，第２分
布ブラッグ反射器スタック２２の構造，活性領域２０お
よび分布ブラッグ反射器１４の第１スタック構造を含
む、ＶＣＳＥＬ１０の構造が急速に酸化されることにな
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】したがって、ドープが
容易な接触層を含むことにより、ＶＣＳＥＬ素子の構造
的保全性維持を図った、高密度ＤＶＤ技術に用いるため
の、可視光放出縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）
を開発することが必要とされている。
容易な接触層を含むことにより、ＶＣＳＥＬ素子の構造
的保全性維持を図った、高密度ＤＶＤ技術に用いるため
の、可視光放出縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）
を開発することが必要とされている。
【０００８】このためには、半導体基板上にＶＣＳＥＬ
構造を製造することを含み、１Ｅ１９ｃｍ-3以上のレベ
ルに容易にｐ−ドープ可能な１／２波長接触層をＶＣＥ
Ｌ構造に含む、高密度ＤＶＤ技術に用いるための、可視
光放出垂直空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）を提供す
ることが非常に望ましい。
構造を製造することを含み、１Ｅ１９ｃｍ-3以上のレベ
ルに容易にｐ−ドープ可能な１／２波長接触層をＶＣＥ
Ｌ構造に含む、高密度ＤＶＤ技術に用いるための、可視
光放出垂直空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）を提供す
ることが非常に望ましい。
【０００９】本発明の目的は、ガリウム燐化物を利用す
ることにより、マグネシウム，亜鉛，またはマグネシウ
ムおよび亜鉛の組み合わせのような物質を、下地のＶＣ
ＳＥＬ構造に損傷を与えることなく、容易にｐ−ドープ
可能とする、新規で改良された縦型空洞表面放出レーザ
を提供することである。
ることにより、マグネシウム，亜鉛，またはマグネシウ
ムおよび亜鉛の組み合わせのような物質を、下地のＶＣ
ＳＥＬ構造に損傷を与えることなく、容易にｐ−ドープ
可能とする、新規で改良された縦型空洞表面放出レーザ
を提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、パシベーション層と
しても作用するガリウム燐化物接触層を、ＶＣＳＥＬ構
造の一部として使用することである。
しても作用するガリウム燐化物接触層を、ＶＣＳＥＬ構
造の一部として使用することである。
【００１１】本発明の更に他の目的は、可視スペクトル
における放出を可能とする、新規で改良された縦型空洞
表面放出レーザを提供することである。
における放出を可能とする、新規で改良された縦型空洞
表面放出レーザを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述のおよびその他の問
題の実質的な解決、ならびに上述のおよびその他の目的
の実現は、本発明の可視光放出縦型空洞表面放出レーザ
において達成される。この可視光放出縦型駆動表面放出
レーザは、表面を有する支持基板，この支持基板の表面
上に配された第１分布ブラッグ反射器スタック，第１分
布ブラッグ反射器スタック上に配置された第１クラッデ
ィング領域，第１クラッディング領域上に配された活性
領域，活性領域上に配された第２分布ブラッグ反射器ス
タック，および第２分布ブラッグ反射器スタック上に配
された１／２波長接触層を含む。第１分布ブラッグ反射
器スタックおよび第２分布ブラッグ反射器スタックは、
複数の交互層対で構成されている。
題の実質的な解決、ならびに上述のおよびその他の目的
の実現は、本発明の可視光放出縦型空洞表面放出レーザ
において達成される。この可視光放出縦型駆動表面放出
レーザは、表面を有する支持基板，この支持基板の表面
上に配された第１分布ブラッグ反射器スタック，第１分
布ブラッグ反射器スタック上に配置された第１クラッデ
ィング領域，第１クラッディング領域上に配された活性
領域，活性領域上に配された第２分布ブラッグ反射器ス
タック，および第２分布ブラッグ反射器スタック上に配
された１／２波長接触層を含む。第１分布ブラッグ反射
器スタックおよび第２分布ブラッグ反射器スタックは、
複数の交互層対で構成されている。
【００１３】加えて、可視光放出縦型空洞表面放出レー
ザの製造方法も提供する。この方法は、表面を有する半
導体支持基板を用意する段階，半導体基板の表面上に第
１分布ブラッグ反射器スタックを配する段階，第１分布
ブラッグ反射器スタック上に第１クラッディング層を配
する段階，第１クラッディング層上に活性領域を配する
段階，活性領域上に第２クラッディング層を配する段
階，第２クラッディング層上に第２分布ブラッグ反射器
スタックを配する段階，および第２分布ブラッグ反射器
スタック上に、ガリウム燐化物材の１／２波長接触層を
配する段階を含む。この方法は、更に、交互層の対を含
むように第１分布ブラッグ反射器スタックを形成し、半
導体支持基板の表面に隣接してこの交互層対を位置付け
る段階，および交互層の対を含むように第２分布ブラッ
グ反射器スタックを形成し、第２クラッディング層の表
面に隣接してこの交互層対を位置付ける段階も含む。
ザの製造方法も提供する。この方法は、表面を有する半
導体支持基板を用意する段階，半導体基板の表面上に第
１分布ブラッグ反射器スタックを配する段階，第１分布
ブラッグ反射器スタック上に第１クラッディング層を配
する段階，第１クラッディング層上に活性領域を配する
段階，活性領域上に第２クラッディング層を配する段
階，第２クラッディング層上に第２分布ブラッグ反射器
スタックを配する段階，および第２分布ブラッグ反射器
スタック上に、ガリウム燐化物材の１／２波長接触層を
配する段階を含む。この方法は、更に、交互層の対を含
むように第１分布ブラッグ反射器スタックを形成し、半
導体支持基板の表面に隣接してこの交互層対を位置付け
る段階，および交互層の対を含むように第２分布ブラッ
グ反射器スタックを形成し、第２クラッディング層の表
面に隣接してこの交互層対を位置付ける段階も含む。
【００１４】本発明の特徴と考えられる新規な構造は、
特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発
明自体ならびにその他の特徴および利点は、以下の詳細
な説明を参照し、添付図面と関連付けながら読むことに
よって最良に理解されよう。
特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発
明自体ならびにその他の特徴および利点は、以下の詳細
な説明を参照し、添付図面と関連付けながら読むことに
よって最良に理解されよう。
【００１５】
【発明の実施の形態】本明細書の説明の間、同様の参照
番号を用いて、本発明を図示する異なる図面による同様
の素子を識別することとする。これより図２を参照する
と、表面４１，４３を有する支持基板４２上に形成され
た縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）４０、および
ＶＣＳＥＬ４０によって放出された光４９を含む簡略拡
大図が示されている。尚、図２は単一のＶＣＳＥＬ４０
の一部分のみを示すが、ＶＣＳＥＬ４０は、基板４２上
に配置されアレイを形成する多数のＶＣＳＥＬを代表す
ることもあり得ることは理解されよう。
番号を用いて、本発明を図示する異なる図面による同様
の素子を識別することとする。これより図２を参照する
と、表面４１，４３を有する支持基板４２上に形成され
た縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ）４０、および
ＶＣＳＥＬ４０によって放出された光４９を含む簡略拡
大図が示されている。尚、図２は単一のＶＣＳＥＬ４０
の一部分のみを示すが、ＶＣＳＥＬ４０は、基板４２上
に配置されアレイを形成する多数のＶＣＳＥＬを代表す
ることもあり得ることは理解されよう。
【００１６】全体として、図２に示すように、ＶＣＳＥ
Ｌ４０は、層４６，４７に代表される、屈折率が交互に
変化する複数の交互層４５を有する分布ブラッグ反射器
スタック４４，層５０，５１を有するクラッディング領
域４８，複数のバリア層５６，５８および量子井戸層６
０を有する活性領域５４，層６４，６５を有するクラッ
ディング領域６２，層７０，７１に代表される、屈折率
が交互に変化する複数の交互層６９を有する分布ブラッ
グ反射器スタック６８，ならびに接触領域７２のよう
な、いくつかの規定された領域で構成されている。
Ｌ４０は、層４６，４７に代表される、屈折率が交互に
変化する複数の交互層４５を有する分布ブラッグ反射器
スタック４４，層５０，５１を有するクラッディング領
域４８，複数のバリア層５６，５８および量子井戸層６
０を有する活性領域５４，層６４，６５を有するクラッ
ディング領域６２，層７０，７１に代表される、屈折率
が交互に変化する複数の交互層６９を有する分布ブラッ
グ反射器スタック６８，ならびに接触領域７２のよう
な、いくつかの規定された領域で構成されている。
【００１７】尚、図２は簡略図であり、本発明を一層明
確に図示するために意図的に多くの素子を省略している
ことは理解されよう。また、ＶＣＳＥＬ４０は、リッジ
ＶＣＳＥＬ，平面ＶＣＳＥＬ等のような、あらゆる適切
なＶＣＳＥＬを表わすことも理解されよう。加えて、Ｖ
ＣＳＥＬ４０は、いずれかの適した方法によって、正方
形，円形，三角形などのような種々の幾何学的パターン
に放出光（矢印４９）を整形するように形成可能である
ことも理解されよう。
確に図示するために意図的に多くの素子を省略している
ことは理解されよう。また、ＶＣＳＥＬ４０は、リッジ
ＶＣＳＥＬ，平面ＶＣＳＥＬ等のような、あらゆる適切
なＶＣＳＥＬを表わすことも理解されよう。加えて、Ｖ
ＣＳＥＬ４０は、いずれかの適した方法によって、正方
形，円形，三角形などのような種々の幾何学的パターン
に放出光（矢印４９）を整形するように形成可能である
ことも理解されよう。
【００１８】基板４２は、例えば、ガリウム砒素，シリ
コン，燐化ガリウム・インディウム等、半導体物質のよ
うないずれかの適した物質で作られている。典型的に、
基板４２は、エピタキシャル成長や、ＶＣＳＥＬ４０を
構成する後続の層との格子整合を容易にするために、ガ
リウム砒素で作られる。基板４２の表面４３は、接点
（図示せず）を形成するために用いることができ、この
接点は分布ブラッグ反射器スタック４４が電気的に結合
される。接点は、典型的に、金，プラチナ，銀等の金
属，ガリウム金合金等の合金等のようないずれかの適し
た導電性物質を、表面４３に被着させ、あるいは用途に
よっては表面４１に被着させ、この導電性物質を基板４
２と共にアニールすることによって形成する。しかしな
がら、スタック４４に対する直接結合のように、分布ブ
ラッグ反射器スタック４４を電気的に結合するために
は、他の代替方法も使用可能であることは理解されよ
う。かかる代替方法は、フォトリソグラフィ，エッチン
グ，およびメタライゼーション等のようないくつかの処
理工程を組み合わせることによって実施可能である。
コン，燐化ガリウム・インディウム等、半導体物質のよ
うないずれかの適した物質で作られている。典型的に、
基板４２は、エピタキシャル成長や、ＶＣＳＥＬ４０を
構成する後続の層との格子整合を容易にするために、ガ
リウム砒素で作られる。基板４２の表面４３は、接点
（図示せず）を形成するために用いることができ、この
接点は分布ブラッグ反射器スタック４４が電気的に結合
される。接点は、典型的に、金，プラチナ，銀等の金
属，ガリウム金合金等の合金等のようないずれかの適し
た導電性物質を、表面４３に被着させ、あるいは用途に
よっては表面４１に被着させ、この導電性物質を基板４
２と共にアニールすることによって形成する。しかしな
がら、スタック４４に対する直接結合のように、分布ブ
ラッグ反射器スタック４４を電気的に結合するために
は、他の代替方法も使用可能であることは理解されよ
う。かかる代替方法は、フォトリソグラフィ，エッチン
グ，およびメタライゼーション等のようないくつかの処
理工程を組み合わせることによって実施可能である。
【００１９】通常、分子ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ：
molecular beam epitaxy），金属有機化学蒸着（ＭＯＶ
ＣＤ：metal organic chemical vapor deposition ）等
のようないずれかの適したエピタキシャル堆積方法を用
いて、ＶＣＳＥＬ４０の分布ブラッグ反射器スタック４
４，６８，クラッディング領域４８，６２，活性領域５
４，および接触領域７２のような多数の層を形成する。
これらの方法は、燐化インディウム・アルミニウム・ガ
リウム，燐化インディウム・ガリウム，砒化アルミニウ
ム，砒化アルミニウム・ガリウム，燐化インディウム・
アルミニウム等のような物質層のエピタキシャル堆積を
可能にする。
molecular beam epitaxy），金属有機化学蒸着（ＭＯＶ
ＣＤ：metal organic chemical vapor deposition ）等
のようないずれかの適したエピタキシャル堆積方法を用
いて、ＶＣＳＥＬ４０の分布ブラッグ反射器スタック４
４，６８，クラッディング領域４８，６２，活性領域５
４，および接触領域７２のような多数の層を形成する。
これらの方法は、燐化インディウム・アルミニウム・ガ
リウム，燐化インディウム・ガリウム，砒化アルミニウ
ム，砒化アルミニウム・ガリウム，燐化インディウム・
アルミニウム等のような物質層のエピタキシャル堆積を
可能にする。
【００２０】分布ブラッグ反射器スタック４４は、基板
４２の表面４３上にエピタキシャル的に堆積し、続く堆
積によって、クラッディング領域４８，活性領域５４，
クラッディング領域６２，分布ブラッグ反射器スタック
６８，および接触領域７２を規定する。交互層４６，４
７，７０，７１の厚さは、ＶＣＳＥＬ４０が放出するよ
うに設計された光（矢印４９）の波長の部分として設定
される。したがって、交互層４６，４７，７０，７１の
具体的な厚さは、ＶＣＳＥＬ４０が動作するように設計
される所望の波長の関数となる。しかしながら、通常、
最も一般的に用いられる厚さは、１／４波長，１／２波
長，３／４波長，１波長，またはそのいずれかの倍数で
ある。本発明の好適実施例では、層４６，４７および層
７０，７１に代表される分布ブラッグ反射器スタック４
４，６８の交互層には、１／４波長の厚さを用いてい
る。通常、分布ブラッグ反射器スタック４４の複数の交
互層４５およびスタック６８の交互層６９は、１対ない
し５０個のミラー対であり、好適なミラー対数は３０な
いし５０対の範囲である。しかしながら、ミラー対の数
は特定の用途に応じて調節可能であることは理解されよ
う。
４２の表面４３上にエピタキシャル的に堆積し、続く堆
積によって、クラッディング領域４８，活性領域５４，
クラッディング領域６２，分布ブラッグ反射器スタック
６８，および接触領域７２を規定する。交互層４６，４
７，７０，７１の厚さは、ＶＣＳＥＬ４０が放出するよ
うに設計された光（矢印４９）の波長の部分として設定
される。したがって、交互層４６，４７，７０，７１の
具体的な厚さは、ＶＣＳＥＬ４０が動作するように設計
される所望の波長の関数となる。しかしながら、通常、
最も一般的に用いられる厚さは、１／４波長，１／２波
長，３／４波長，１波長，またはそのいずれかの倍数で
ある。本発明の好適実施例では、層４６，４７および層
７０，７１に代表される分布ブラッグ反射器スタック４
４，６８の交互層には、１／４波長の厚さを用いてい
る。通常、分布ブラッグ反射器スタック４４の複数の交
互層４５およびスタック６８の交互層６９は、１対ない
し５０個のミラー対であり、好適なミラー対数は３０な
いし５０対の範囲である。しかしながら、ミラー対の数
は特定の用途に応じて調節可能であることは理解されよ
う。
【００２１】通常、分布ブラッグ反射器スタック４４，
６８のドーピングを分割し、スタックの一方がＮ−型、
他方がＰ−型とする。シリコン，セレニウム等のような
いずれかの適したＮ−型ドーパント、および炭素，亜鉛
等のようなＰ−型ドーパントを用いて、ＶＣＳＥＬ４０
の部分にドープすることができる。ドーピング・レベル
は当技術では既知であるので、ここでは、非ドープ，Ｐ
−型ドープ，またはＮ−型ドープのいずれかとして物質
を識別する以外には、ドーピング・レベルについては述
べないことにする。端的に言えば、分布ブラッグ反射器
スタック４４およびクラッディング領域４８の層５０は
Ｎ−型にドープされ、分布ブラッグ反射器スタック６
８，クラッディング領域６２の層６５，および接触領域
７２はＰ−型にドープされる。クラッディング領域４
８，６２の各層５１，６４，および活性領域５４はドー
プされない。
６８のドーピングを分割し、スタックの一方がＮ−型、
他方がＰ−型とする。シリコン，セレニウム等のような
いずれかの適したＮ−型ドーパント、および炭素，亜鉛
等のようなＰ−型ドーパントを用いて、ＶＣＳＥＬ４０
の部分にドープすることができる。ドーピング・レベル
は当技術では既知であるので、ここでは、非ドープ，Ｐ
−型ドープ，またはＮ−型ドープのいずれかとして物質
を識別する以外には、ドーピング・レベルについては述
べないことにする。端的に言えば、分布ブラッグ反射器
スタック４４およびクラッディング領域４８の層５０は
Ｎ−型にドープされ、分布ブラッグ反射器スタック６
８，クラッディング領域６２の層６５，および接触領域
７２はＰ−型にドープされる。クラッディング領域４
８，６２の各層５１，６４，および活性領域５４はドー
プされない。
【００２２】本発明では、交互層４６，４７および７
０，７１を有する分布ブラッグ反射器スタック４４，６
８は、砒化アルミニウム・ガリウムおよび砒化アルミニ
ウム（例えば、Ａｌ．5 Ｇａ．5 Ａｓ／ＡｌＡｓ），燐
化インディウム・アルミニウム・ガリウムおよび砒化ア
ルミニウム（例えば、Ｉｎ．49（ＡｌＧａ）．51Ｐ／Ａ
ｌＡｓ），ならびに燐化インディウム・アルミニウム・
ガリウムおよび燐化インディウム・アルミニウム（例え
ばＩｎ．49（ＡｌＧａ）．51Ｐ／Ｉｎ．49Ａｌ．5 Ｐ）
のような、いずれかの適した物質で作られる。これらを
基板４２上にまたはこれを覆うように堆積または配する
ことによって、分布ブラッグ反射器スタック４４，６８
を生成する。尚、交互層４６，４７および交互層７０，
７１は、交互層４６，４７が異なる屈折率を有し、交互
層７０，７１もそれらの屈折率が異なるように形成する
ことは理解されよう。しかしながら、通常、分布ブラッ
グ反射器スタック４４，６８は、同じ物質を基本とす
る。例えば、分布ブラッグ反射器スタック４４は、交互
層４６，４７に、砒化アルミニウム・ガリウムおよび砒
化アルミニウムを用い、分布ブラッグ反射器スタック６
８の交互層７０，７１は砒化アルミニウム・ガリウムお
よび砒化アルミニウムを用いる。したがって、層４６，
４７の屈折率が異なり、層７０，７１の屈折率が異なる
が、層４６，４７は同一物質で作ることができ、層７
０，７１も同一物質で作ることができる。加えて、特定
元素の組成百分率を与えるこの説明に含まれる例では、
それは一例としてのみ考慮すべきであることも理解され
よう。更に、これらの例からの変動が大きい可能性もあ
るが、それも本発明の一部であることは理解されよう。
０，７１を有する分布ブラッグ反射器スタック４４，６
８は、砒化アルミニウム・ガリウムおよび砒化アルミニ
ウム（例えば、Ａｌ．5 Ｇａ．5 Ａｓ／ＡｌＡｓ），燐
化インディウム・アルミニウム・ガリウムおよび砒化ア
ルミニウム（例えば、Ｉｎ．49（ＡｌＧａ）．51Ｐ／Ａ
ｌＡｓ），ならびに燐化インディウム・アルミニウム・
ガリウムおよび燐化インディウム・アルミニウム（例え
ばＩｎ．49（ＡｌＧａ）．51Ｐ／Ｉｎ．49Ａｌ．5 Ｐ）
のような、いずれかの適した物質で作られる。これらを
基板４２上にまたはこれを覆うように堆積または配する
ことによって、分布ブラッグ反射器スタック４４，６８
を生成する。尚、交互層４６，４７および交互層７０，
７１は、交互層４６，４７が異なる屈折率を有し、交互
層７０，７１もそれらの屈折率が異なるように形成する
ことは理解されよう。しかしながら、通常、分布ブラッ
グ反射器スタック４４，６８は、同じ物質を基本とす
る。例えば、分布ブラッグ反射器スタック４４は、交互
層４６，４７に、砒化アルミニウム・ガリウムおよび砒
化アルミニウムを用い、分布ブラッグ反射器スタック６
８の交互層７０，７１は砒化アルミニウム・ガリウムお
よび砒化アルミニウムを用いる。したがって、層４６，
４７の屈折率が異なり、層７０，７１の屈折率が異なる
が、層４６，４７は同一物質で作ることができ、層７
０，７１も同一物質で作ることができる。加えて、特定
元素の組成百分率を与えるこの説明に含まれる例では、
それは一例としてのみ考慮すべきであることも理解され
よう。更に、これらの例からの変動が大きい可能性もあ
るが、それも本発明の一部であることは理解されよう。
【００２３】図２に示すように、クラッディング領域４
８は、少なくとも２つの成分で作られ、分布ブラッグ反
射器スタック４４上にエピタキシャル的に堆積または配
される。まず、燐化インディウム・アルミニウム・ガリ
ウム（ＩｎＡｌＧａＰ），燐化インディウム・アルミニ
ウム（ＩｎＡｌＰ）等のようないずれかの適した物質で
作られた層５０を、分布ブラッグ反射器スタック４４上
にエピタキシャル的に堆積する。層５０は、適切な厚さ
を有し、分布ブラッグ反射器スタック４４と同様にドー
プされるように作られる。燐化インディウム・アルミニ
ウム・ガリウム（ＩｎＡｌＧａＰ）等のようないずれか
の適した物質で作られ、適切な厚さを有し、ドープされ
ない第２の層５１を、層５０上にエピタキシャル的に堆
積する。例えば、燐化インディウム・アルミニウム・ガ
リウム層５０を、分布ブラッグ反射器スタック４４上に
エピタキシャル的に堆積する。層５０は、スタック４４
と同様に、シリコン，セレニウム等のようないずれかの
適したドーパントで、ｎ−型にドープされている。第２
に、燐化インディウム・アルミニウム・ガリウム層５１
を、層５０上にエピタキシャル的に堆積する。層５１に
はドープしない。層５０，５１の厚さは、ＶＣＳＥＬ４
０から放出されるべき光（矢印４９）の波長によって決
定されるので、これによって層５０，５１の厚さをいず
れの適切な厚さにすることも可能となる。
８は、少なくとも２つの成分で作られ、分布ブラッグ反
射器スタック４４上にエピタキシャル的に堆積または配
される。まず、燐化インディウム・アルミニウム・ガリ
ウム（ＩｎＡｌＧａＰ），燐化インディウム・アルミニ
ウム（ＩｎＡｌＰ）等のようないずれかの適した物質で
作られた層５０を、分布ブラッグ反射器スタック４４上
にエピタキシャル的に堆積する。層５０は、適切な厚さ
を有し、分布ブラッグ反射器スタック４４と同様にドー
プされるように作られる。燐化インディウム・アルミニ
ウム・ガリウム（ＩｎＡｌＧａＰ）等のようないずれか
の適した物質で作られ、適切な厚さを有し、ドープされ
ない第２の層５１を、層５０上にエピタキシャル的に堆
積する。例えば、燐化インディウム・アルミニウム・ガ
リウム層５０を、分布ブラッグ反射器スタック４４上に
エピタキシャル的に堆積する。層５０は、スタック４４
と同様に、シリコン，セレニウム等のようないずれかの
適したドーパントで、ｎ−型にドープされている。第２
に、燐化インディウム・アルミニウム・ガリウム層５１
を、層５０上にエピタキシャル的に堆積する。層５１に
はドープしない。層５０，５１の厚さは、ＶＣＳＥＬ４
０から放出されるべき光（矢印４９）の波長によって決
定されるので、これによって層５０，５１の厚さをいず
れの適切な厚さにすることも可能となる。
【００２４】図２に示すように、活性領域５４は、クラ
ッディング領域４８上にエピタキシャル的に堆積または
配される単一の層によって表されている。しかしなが
ら、活性層５４は、複数の層を含むものとして、より明
確に規定される。即ち、活性領域５４は、バリア層５
６，５８および量子井戸層６０を含む。活性領域５４
は、いずれの数の量子井戸層およびバリア層を用いても
設計可能であり、更に、上述のように単純に２つのバリ
ア層間に配置された単一の量子井戸層も可能であること
は理解されよう。
ッディング領域４８上にエピタキシャル的に堆積または
配される単一の層によって表されている。しかしなが
ら、活性層５４は、複数の層を含むものとして、より明
確に規定される。即ち、活性領域５４は、バリア層５
６，５８および量子井戸層６０を含む。活性領域５４
は、いずれの数の量子井戸層およびバリア層を用いても
設計可能であり、更に、上述のように単純に２つのバリ
ア層間に配置された単一の量子井戸層も可能であること
は理解されよう。
【００２５】本発明では、量子井戸層６０を非ドープ燐
化インディウム・ガリウム（例えば、Ｉｎ1-x Ｇａx
Ｐ）で作り、バリア層５６，５８を非ドープ燐化インデ
ィウム・アルミニウム・ガリウム（例えば、Ｉｎ0.5
（ＡｌＧａ）0.5 Ｐ）で作ることにより、ＶＣＳＥＬ４
０に可視スペクトル内の光（矢印４９）を放出させ、し
かもＶＣＳＥＬ４０を高温で動作可能とする。バリア層
５６，５８の燐化インディウム・アルミニウム・ガリウ
ム層を構成するアルミニウムおよびガリウムの組成百分
率は、４８ないし５２パーセントの範囲とすることがで
き、好適な組成は５１パーセントである。量子井戸層６
０の燐化インディウム・ガリウムでは、ガリウム（ｘ）
の組成百分率は４０ないし５１パーセントの範囲とする
ことができ、好適な範囲は４２ないし４５パーセントで
あり、公称値は４３パーセントである。
化インディウム・ガリウム（例えば、Ｉｎ1-x Ｇａx
Ｐ）で作り、バリア層５６，５８を非ドープ燐化インデ
ィウム・アルミニウム・ガリウム（例えば、Ｉｎ0.5
（ＡｌＧａ）0.5 Ｐ）で作ることにより、ＶＣＳＥＬ４
０に可視スペクトル内の光（矢印４９）を放出させ、し
かもＶＣＳＥＬ４０を高温で動作可能とする。バリア層
５６，５８の燐化インディウム・アルミニウム・ガリウ
ム層を構成するアルミニウムおよびガリウムの組成百分
率は、４８ないし５２パーセントの範囲とすることがで
き、好適な組成は５１パーセントである。量子井戸層６
０の燐化インディウム・ガリウムでは、ガリウム（ｘ）
の組成百分率は４０ないし５１パーセントの範囲とする
ことができ、好適な範囲は４２ないし４５パーセントで
あり、公称値は４３パーセントである。
【００２６】図２に示すように、クラッディング領域６
２は層６４，６５を含み、これらは活性層５４上にエピ
タキシャル的に堆積または配される。まず、層６４，６
５は、クラッディング領域６２について引用したいずれ
かの適したクラッディング物質で作り、適切な厚さにエ
ピタキシャル的に堆積する。
２は層６４，６５を含み、これらは活性層５４上にエピ
タキシャル的に堆積または配される。まず、層６４，６
５は、クラッディング領域６２について引用したいずれ
かの適したクラッディング物質で作り、適切な厚さにエ
ピタキシャル的に堆積する。
【００２７】一例として、層６４は非ドープ燐化インデ
ィウム・アルミニウム・ガリウム（Ｉｎ．49Ａｌx Ｇ
ａ．51-xＰ）で形成し、活性領域５４上にエピタキシャ
ル的に堆積する。通常、非ドープ燐化インディウム・ア
ルミニウム・ガリウムの厚さは、ＶＣＳＥＬ４０から放
出されるべき光の波長によって決定される。続いて、層
６５はドープ燐化インディウム・アルミニウム（Ｉｎ．
49Ａｌ．51Ｐ）で形成し、非ドープ層６４上にエピタキ
シャル的に堆積する。前述の例によれば、層６５に対す
るドーピングは、ｐ−型ドーパントを用いて行う。
ィウム・アルミニウム・ガリウム（Ｉｎ．49Ａｌx Ｇ
ａ．51-xＰ）で形成し、活性領域５４上にエピタキシャ
ル的に堆積する。通常、非ドープ燐化インディウム・ア
ルミニウム・ガリウムの厚さは、ＶＣＳＥＬ４０から放
出されるべき光の波長によって決定される。続いて、層
６５はドープ燐化インディウム・アルミニウム（Ｉｎ．
49Ａｌ．51Ｐ）で形成し、非ドープ層６４上にエピタキ
シャル的に堆積する。前述の例によれば、層６５に対す
るドーピングは、ｐ−型ドーパントを用いて行う。
【００２８】通常、クラッディング領域４８，６２およ
び活性領域５４を組み合わせ、ＶＣＳＥＬ４０から放出
される光（矢印４９）の約１波長となる厚さを与える。
しかしながら、クラッディング領域４８，６２および活
性領域５４の厚さは、放出光の波長のいずれかの適した
整数倍とすることができる。加えて、厚さは対称的であ
る、即ち、層５０の厚さは層６４の厚さに等しいことも
理解されよう。更に、活性領域５４のバリア層５６，５
８の厚さも等しい。このように、量子井戸層６０は活性
領域５４の中央に位置し、量子井戸層６０は定在波波腹
(standing waveantinode)にある。
び活性領域５４を組み合わせ、ＶＣＳＥＬ４０から放出
される光（矢印４９）の約１波長となる厚さを与える。
しかしながら、クラッディング領域４８，６２および活
性領域５４の厚さは、放出光の波長のいずれかの適した
整数倍とすることができる。加えて、厚さは対称的であ
る、即ち、層５０の厚さは層６４の厚さに等しいことも
理解されよう。更に、活性領域５４のバリア層５６，５
８の厚さも等しい。このように、量子井戸層６０は活性
領域５４の中央に位置し、量子井戸層６０は定在波波腹
(standing waveantinode)にある。
【００２９】次に、分布ブラッグ反射器スタック６８上
にｐ−型ドープガリウム燐化物を配することによって、
接触領域７２を形成する。接触領域７２は、約８００な
いし１２００オングストロームに形成し、より具体的に
は、接触領域７２の厚さは１０００オングストロームで
ある。ガリウム燐化物はワイド・バンド・ギャップ物質
であり、この特定実施例の波長に対して透過性がある。
ガリウム燐化物は、マグネシウム，亜鉛，またはマグネ
シウムおよび亜鉛の組み合わせのようなｐ−型ドーパン
トで、１Ｅ１９ｃｍ-3以上のレベルに容易にドープする
ことができる。加えて、砒化ガリウムは、７００℃のよ
うな、ドーピングに典型的に必要な高温による劣化を生
じることがなく、良好なパシベーション層として作用す
ることが可能である。本発明のＶＣＳＥＬ４０の好適実
施例では、キャップ層の必要はない。
にｐ−型ドープガリウム燐化物を配することによって、
接触領域７２を形成する。接触領域７２は、約８００な
いし１２００オングストロームに形成し、より具体的に
は、接触領域７２の厚さは１０００オングストロームで
ある。ガリウム燐化物はワイド・バンド・ギャップ物質
であり、この特定実施例の波長に対して透過性がある。
ガリウム燐化物は、マグネシウム，亜鉛，またはマグネ
シウムおよび亜鉛の組み合わせのようなｐ−型ドーパン
トで、１Ｅ１９ｃｍ-3以上のレベルに容易にドープする
ことができる。加えて、砒化ガリウムは、７００℃のよ
うな、ドーピングに典型的に必要な高温による劣化を生
じることがなく、良好なパシベーション層として作用す
ることが可能である。本発明のＶＣＳＥＬ４０の好適実
施例では、キャップ層の必要はない。
【００３０】以上の説明から、新規の物品およびこの物
品の製造方法が開示されたことが認められよう。ドープ
接触層を含み、製造プロセスの間に素子構造が劣化しな
い、発光素子が今や製造可能となった。この発光素子は
可視スペクトル内の色を有する光を発生する。加えて、
接触層の製造が発光素子のプロセス・フロー内に統合さ
れるので、この発光素子は非常に生産性が高く、このた
めに全体的なコスト削減や、信頼性および品質における
格段の改善が可能となる。
品の製造方法が開示されたことが認められよう。ドープ
接触層を含み、製造プロセスの間に素子構造が劣化しな
い、発光素子が今や製造可能となった。この発光素子は
可視スペクトル内の色を有する光を発生する。加えて、
接触層の製造が発光素子のプロセス・フロー内に統合さ
れるので、この発光素子は非常に生産性が高く、このた
めに全体的なコスト削減や、信頼性および品質における
格段の改善が可能となる。
【００３１】開示した方法の種々の工程は、説明のため
に特定の順序で行ったが、開示した方法の種々の工程は
相互交換可能であること、および／または特定の用途で
は他の工程と組み合わせてもよいことは理解されよう。
更に、開示した方法におけるかかる変更は全て、特許請
求の範囲に該当することを十分に意図するものである。
に特定の順序で行ったが、開示した方法の種々の工程は
相互交換可能であること、および／または特定の用途で
は他の工程と組み合わせてもよいことは理解されよう。
更に、開示した方法におけるかかる変更は全て、特許請
求の範囲に該当することを十分に意図するものである。
【００３２】以上本発明の特定実施例について示しかつ
説明してきたが、更に別の変更や改良も当業者には想起
されよう。したがって、本発明は先に示した特定形態に
限定される訳ではないと理解されることを望み、特許請
求の範囲は、本発明の精神および範囲から逸脱しない全
ての変更を含むことを意図するものである。
説明してきたが、更に別の変更や改良も当業者には想起
されよう。したがって、本発明は先に示した特定形態に
限定される訳ではないと理解されることを望み、特許請
求の範囲は、本発明の精神および範囲から逸脱しない全
ての変更を含むことを意図するものである。
【図１】従来技術の縦型空洞表面放出レーザ素子の拡大
簡略断面図。
簡略断面図。
【図２】本発明による可視光発光縦型空洞表面放出レー
ザの構造の拡大簡略断面図。
ザの構造の拡大簡略断面図。
４０ 縦型空洞表面放出レーザ（ＶＣＳＥＬ） ４２ 支持基板 ４４ 分布ブラッグ反射器スタック ４５，４６，４７ 交互層 ４８ クラッディング領域 ４９ 光 ５４ 活性領域 ５６，５８ バリア層 ６０ 量子井戸層 ６２ クラッディング領域 ６８ 分布ブラッグ反射器スタック ６９，７０，７１ 交互層 ７２ 接触領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ・ケリー アメリカ合衆国アリゾナ州ギルバート、ウ ェスト・スタンフォード・アベニュー1692
Claims (4)
- 【請求項１】可視発光縦型空洞表面放出レーザであっ
て：表面（４３）を有する支持基板（４２）；前記支持
基板（４２）の前記表面（４３）上に配された第１分布
ブラッグ反射器スタック（４４）であって、交互層（４
５）の対を含む第１分布ブラッグ反射器スタック（４
４）；前記第１分布ブラッグ反射器スタック（４４）上
に配された第１クラッディング領域（４８）；前記第１
クラッディング領域（４８）上に配された活性領域（５
４）；前記活性領域（５４）上に配された第２クラッデ
ィング領域（６２）；前記第２クラッディング領域（６
２）上に配された第２分布ブラッグ反射器スタック（６
８）であって、交互層（６９）の対を含む第２ブラッグ
反射器スタック（６８）；および前記第２分布ブラッグ
反射器スタック（６８）上に配された１／２波長接触層
（７２）；から成ることを特徴とする可視放出縦型空洞
表面放出レーザ。 - 【請求項２】可視放出縦型空洞表面放出レーザであっ
て：表面（４３）を有する半導体支持基板（４２）；前
記半導体支持基板（４２）の前記表面（４３）上に配さ
れた第１分布ブラッグ反射器スタック（４４）あって、
該第１分布ブラッグ反射器スタック（４４）は交互層
（４５）の対を有し、各対の第１層（４６）がｎ−ドー
プ砒化アルミニウム物質を含み、各対の第２層（４７）
がｎ−ドープ砒化アルミニウム・ガリウム物質を含む分
布ブラッグ反射器（４４）の第１スタック；前記第１分
布ブラッグ反射器スタック（４４）上に配された第１ク
ラッディング領域（４８）；前記第１クラッディング領
域（４８）上に配された活性領域（５４）であって、該
活性領域（５４）は、量子井戸層（６０），第１バリア
層（５６）および第２バリア層（５８）を有し、前記量
子井戸層（６０）が前記第１バリア層（５６）および前
記第２バリア層（５８）の間に配置されている活性領域
（５４）；前記活性領域（６０）上に配された第２クラ
ッディング領域（６２）；前記第２クラッディング領域
（６２）上に配された第２分布ブラッグ反射器スタック
（６８）であって、該第２分布ブラッグ反射器スタック
（６８）は交互層（６９）の対を含み、各対はｐ−ドー
プ砒化アルミニウム物質の層（７０）、およびｐ−ドー
プ砒化アルミニウム・ガリウム物質の層（７１）を含む
第２分布ブラッグ反射器スタック（６８）；および前記
第２分布ブラッグ反射器スタック（６８）上に配された
１／２波長接触層（７２）であって、ガリウム燐化物材
を含む１／２波長接触層（７２）；から成ることを特徴
とする可視放出縦型空洞表面放出レーザ。 - 【請求項３】可視放出縦型空洞表面放出レーザの製造方
法であって：表面（４３）を有する半導体支持基板（４
２）を用意する段階；前記半導体基板（４２）の前記表
面（４３）上に第１分布ブラッグ反射器スタック（４
４）を配し、交互層（４５）の対を含むように前記第１
分布ブラッグ反射器スタック（４４）を形成し、前記交
互層（４５）の対を、前記半導体支持基板（４２）の前
記表面（４３）に隣接して位置付ける段階；前記第１分
布ブラッグ反射器スタック（４４）上に第１クラッディ
ング領域（４８）を配する段階；前記第１分布ブラッグ
反射器スタック（４４）上に活性領域（５４）を配する
段階；前記活性領域（５４）上に第２クラッディング領
域（６２）を配する段階；前記第２クラッディング領域
（６２）上に第２分布ブラッグ反射器スタック（６８）
を配し、交互層（６９）の対を含むように前記第２分布
ブラッグ反射器スタック（６８）を形成し、前記交互層
（６９）の対を前記活性領域（５４）の表面に隣接して
位置付ける段階；および前記第２分布ブラッグ反射器ス
タック（６８）上にガリウム燐化物の１／２波長接触層
（７２）を配する段階；から成ることを特徴とする方
法。 - 【請求項４】可視放出縦型空洞表面放出レーザの製造方
法であって：表面（４３）を有するガリウム砒素半導体
支持基板（４２）を用意する段階；前記ガリウム砒素半
導体支持基板（４２）上に第１分布ブラッグ反射器スタ
ック（４４）を配し、ｎ−ドープ砒化アルミニウム物質
およびｎ−ドープ砒化アルミニウム・ガリウムの交互層
（４５）の対を含むように前記第１分布ブラッグ反射器
スタック（４４）を形成し、前記交互層（４５）の対を
前記第１分布ブラッグ反射器スタック（４４）に隣接し
て位置付ける段階；前記第１分布ブラッグ反射器スタッ
ク（４４）上に第１クラッディング領域（４８）を配す
る段階であって、燐化インディウム・アルミニウム物質
を含む前記第１クラッディング領域（４８）を配する段
階；前記第１クラッディング領域（４８）上に活性領域
（５４）を配する段階；前記活性領域（５４）上に第２
クラッディング領域（６２）を配する段階であって、燐
化インディウム・アルミニウム物質を含む前記第２クラ
ッディング領域（６２）を配する段階；前記第２クラッ
ディング領域（６２）上に第２分布ブラッグ反射器スタ
ック（６８）を配し、ｐ−ドープ砒化アルミニウム物質
およびｐ−ドープ砒化アルミニウム・ガリウム物質の交
互層（６９）の対を含むように前記第２分布ブラッグ反
射器スタック（６８）を形成し、前記交互層（６９）を
前記第２クラッディング領域（６２）に隣接して位置付
ける段階；および前記第２分布ブラッグ反射器（６８）
の表面上に、マグネシウムをドープしたガリウム燐化物
の１／２波長接触層（７２）を配する段階；から成るこ
とを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US774822 | 1996-12-27 | ||
| US08/774,822 US5923696A (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Visible light emitting vertical cavity surface emitting laser with gallium phosphide contact layer and method of fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10215025A true JPH10215025A (ja) | 1998-08-11 |
Family
ID=25102415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9368432A Pending JPH10215025A (ja) | 1996-12-27 | 1997-12-25 | ガリウム燐化物接触層を有する可視光放出縦型空洞表面放出レーザおよびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5923696A (ja) |
| JP (1) | JPH10215025A (ja) |
| KR (1) | KR100536417B1 (ja) |
| TW (1) | TW361004B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4024471B2 (ja) * | 2000-11-20 | 2007-12-19 | 株式会社東芝 | 面発光型半導体レーザ |
| EP1298461A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Distributed Bragg reflector comprising GaP and a semiconductor resonant cavity device comprising such DBR |
| EP1302791A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-16 | Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw | Distributed Bragg Reflector comprising a GaP layer, and a semiconductor resonant cavity device comprising such a DBR |
| TWI398020B (zh) * | 2008-12-01 | 2013-06-01 | Ind Tech Res Inst | 發光裝置 |
| US10043941B1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-07 | International Business Machines Corporation | Light emitting diode having improved quantum efficiency at low injection current |
| WO2018152312A1 (en) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | University Of Central Flordia Research Foundation, Inc. | Vertical-cavity surface-emitting device with epitaxial index guide |
| JP7095498B2 (ja) * | 2018-08-31 | 2022-07-05 | 住友電気工業株式会社 | 垂直共振型面発光レーザ、垂直共振型面発光レーザを作製する方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0533197A3 (en) * | 1991-09-20 | 1993-11-03 | Fujitsu Ltd | Stripe laser diode having an improved efficiency for current confinement |
| US5351256A (en) * | 1993-04-28 | 1994-09-27 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Electrically injected visible vertical cavity surface emitting laser diodes |
| US5363390A (en) * | 1993-11-22 | 1994-11-08 | Hewlett-Packard Company | Semiconductor laser that generates second harmonic light by means of a nonlinear crystal in the laser cavity |
| US5679964A (en) * | 1994-07-07 | 1997-10-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optoelectronic integrated device |
| US5530715A (en) * | 1994-11-29 | 1996-06-25 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser having continuous grading |
| US5661075A (en) * | 1995-02-06 | 1997-08-26 | Motorola | Method of making a VCSEL with passivation |
-
1996
- 1996-12-27 US US08/774,822 patent/US5923696A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-12-25 JP JP9368432A patent/JPH10215025A/ja active Pending
- 1997-12-26 KR KR1019970073996A patent/KR100536417B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-04-23 TW TW086119842A patent/TW361004B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100536417B1 (ko) | 2006-03-16 |
| TW361004B (en) | 1999-06-11 |
| US5923696A (en) | 1999-07-13 |
| KR19980064664A (ko) | 1998-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5838707A (en) | Ultraviolet/visible light emitting vertical cavity surface emitting laser and method of fabrication | |
| JP2783210B2 (ja) | 面発光型ダイオード | |
| US5706306A (en) | VCSEL with distributed Bragg reflectors for visible light | |
| US5677924A (en) | Resonant-cavity optical device | |
| KR100449768B1 (ko) | 가시적방출vcsel용의하이브리드미러구조 | |
| EP0858137B1 (en) | Surface emitting laser device and its method of manufacture | |
| US5206871A (en) | Optical devices with electron-beam evaporated multilayer mirror | |
| EP0582078B1 (en) | Superluminescent edge emitting device | |
| US5363397A (en) | Integrated short cavity laser with bragg mirrors | |
| US6061380A (en) | Vertical cavity surface emitting laser with doped active region and method of fabrication | |
| US6819701B2 (en) | Super-luminescent folded cavity light emitting diode | |
| US10290996B1 (en) | Bottom emitting vertical-cavity surface-emitting lasers | |
| US5963576A (en) | Annular waveguide vertical cavity surface emitting laser and method of fabrication | |
| US5638392A (en) | Short wavelength VCSEL | |
| JP2000196152A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JPH04229689A (ja) | 発光半導体ダイオード及びその製造方法 | |
| JPH10256654A (ja) | 高出力動作用垂直空洞面放出レーザおよびその製造方法 | |
| US7860143B2 (en) | Metal-assisted DBRs for thermal management in VCSELs | |
| JPH10215025A (ja) | ガリウム燐化物接触層を有する可視光放出縦型空洞表面放出レーザおよびその製造方法 | |
| US6208680B1 (en) | Optical devices having ZNS/CA-MG-fluoride multi-layered mirrors | |
| US6852557B1 (en) | Method of fabricating long-wavelength VCSEL and apparatus | |
| US6008067A (en) | Fabrication of visible wavelength vertical cavity surface emitting laser | |
| US6967119B2 (en) | Semiconductor laser device and method of fabricating the same | |
| US20050025206A1 (en) | Single-transverse-mode VCSEL device with array structure and fabrication method thereof | |
| US6901096B2 (en) | Material system for Bragg reflectors in long wavelength VCSELs |