JPH10261830A - Surface emitting type semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents

Surface emitting type semiconductor laser and manufacture thereof

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JPH10261830A
JPH10261830A JP6516797A JP6516797A JPH10261830A JP H10261830 A JPH10261830 A JP H10261830A JP 6516797 A JP6516797 A JP 6516797A JP 6516797 A JP6516797 A JP 6516797A JP H10261830 A JPH10261830 A JP H10261830A
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semiconductor laser
resonator
metal
buried metal
melting point
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貴幸 近藤
Takeo Kawase
健夫 川瀬
Katsumi Mori
克己 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a heat sink structure, wherein the surface emission of a laser is enabled, by a simple method not comprising a process, which deteriorates an element, and to make it possible to obtain the high output of the laser and the high reliability of the laser by a method wherein a buried metal film consisting of a metal of a melting point of a specified temperature or lower is buried in the periphery of a projection-shaped resonator. SOLUTION: An insulating film 109 consisting of an SiO2 film and an upper electrode 110, which consists of the two layers of a Ti film and an Au film, are formed on the periphery of a resonator projection part 108. A buried metal film 112 is formed on the periphery of the projection part 108 in such a way as to adhere closely to the surface of this electrode 110. The buried metal film 112 is a film consisting of of an AuSn alloy of a melting point of 190 deg.C and is formed in a thickness thicker than the height of the projection part 108. As the buried metal film, a film consisting of a metal of a melting point of 400 deg.C or lower, such as Sn, In, an SnIn, a PbSn and an AuSi, can be used in addition to the film consisting of the AuSn alloy.

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、基板の垂直方向に
レーザを出射する面発光型半導体レーザに係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser which emits a laser beam in a direction perpendicular to a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の面発光型半導体レーザについて
は、アイ・イー・イー・イー、ジャーナル オブ クァ
ンタム エレクトロニクス、27巻、6号(1991
年)第1332頁から第1346頁[IEEE Jou
rnal of QuantumElectronic
s,vol.27,No.6 pp1332−1346
(1991)]のJack L. Jeweel他の解
説論文に、詳細にかつ系統的にまとめられている。
2. Description of the Related Art A conventional surface emitting semiconductor laser is disclosed in IEE, Journal of Quantum Electronics, Vol. 27, No. 6, 1991.
Year) pages 1332 to 1346 [IEEE Jou
rnal of QuantumElectronic
s, vol. 27, no. 6 pp1332-1346
(1991)], Jack L. It is summarized in detail and systematically in a commentary article by Jewel et al.

【0003】一般に半導体レーザの出力を制限したり信
頼性を損なっている主な要因は、素子駆動時の発熱によ
る温度上昇である。温度上昇を抑える一つの方法として
は、放熱性を高める方法が一般に用いられている。半導
体レーザ素子は化合物半導体基板上に形成されるが、化
合物半導体は熱伝導度が小さいため基板側への放熱はあ
まり期待できない。そのため端面出射型半導体レーザで
は、素子形成部を直接ヒートシンクに接触させることで
放熱を高める方法が常套手段になっている。
[0003] In general, the main factor that limits the output of a semiconductor laser or impairs its reliability is a rise in temperature due to heat generation during element driving. As one method of suppressing a temperature rise, a method of increasing heat dissipation is generally used. A semiconductor laser device is formed on a compound semiconductor substrate. However, heat dissipation to the substrate side cannot be expected much because the compound semiconductor has low thermal conductivity. Therefore, in the case of the edge emitting type semiconductor laser, a method of increasing heat radiation by directly contacting an element forming portion with a heat sink has become a common means.

【0004】しかし表面出射型の面発光型半導体レーザ
の場合、素子が形成されている基板表面側にレーザ出射
を行うため素子に直接ヒートシンクを接触させることが
できず放熱が困難であるという問題をかかえていた。
However, in the case of the surface emitting type semiconductor laser of the surface emitting type, since the laser is emitted to the surface of the substrate on which the element is formed, a heat sink cannot be brought into direct contact with the element, so that the heat radiation is difficult. I had it.

【0005】これを解決するために、例えば特開平5ー
283796ではヒートシンク機能を有する電極をそな
えている。このような突起状の共振器構造の面発光型半
導体レーザでの主な発熱源は、p型半導体多層反射層の
抵抗、あるいはp型コンタクト層と上部電極のコンタク
ト抵抗によるジュール熱であると考えられる。これらの
発熱源は主に共振器突起部に存在している。そのため共
振器突起部周囲を熱伝導に優れた金属で密着して覆うこ
とにより、放熱を高めて大幅に素子温度を下げられる可
能性がある。
To solve this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-283796 has an electrode having a heat sink function. It is considered that the main heat source in the surface emitting semiconductor laser having such a protruding resonator structure is Joule heat due to the resistance of the p-type semiconductor multilayer reflective layer or the contact resistance between the p-type contact layer and the upper electrode. Can be These heat sources mainly exist on the resonator protrusions. Therefore, by closely covering the periphery of the resonator protrusion with a metal having excellent heat conduction, there is a possibility that the heat dissipation is increased and the element temperature can be significantly reduced.

【0006】表面からレーザを出射するためには、共振
器突起部の周囲だけを金属で埋め込み、レーザ出射部を
もつ共振器突起部上面は金属で覆われないように形成し
なければならない。前述の方法はメッキ法を用いて露出
した金属部にだけ金属を析出させることで共振器周囲を
金属で埋め込みながら共振器突起部上面のレーザ出射口
を確保している。その材質としては金等が挙げられてい
る。
In order to emit a laser beam from the surface, only the periphery of the cavity projection must be buried with metal, and the top surface of the cavity projection having the laser emission portion must be formed so as not to be covered with metal. In the above-described method, a metal is deposited only on an exposed metal portion by using a plating method, so that the laser emission port on the upper surface of the resonator protrusion is secured while embedding the metal around the resonator. Gold and the like are mentioned as the material.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述の方法のようにメ
ッキ法を用いて露出金属部にだけ金属を析出させるに
は、電解メッキ法を用いざるをえない。これは金属イオ
ンを含む電解液中に導電性被メッキ物と電極を入れて、
被メッキ物側を陽極として電流を流すことで金属を陽極
に析出する方法である。電解液中の金属イオンは負イオ
ンであるから陽極に引き寄せられて接触し、電子を失う
ことで中性化して陽極である被メッキ物の表面に金属膜
として析出する。しかし電解液中での処理が必要なの
で、半導体素子に大敵の不純物汚染の恐れがある。また
素子に電流を流すので素子の特性を劣化させてしまうと
いう問題があった。
In order to deposit a metal only on an exposed metal portion by using a plating method as in the above-described method, an electrolytic plating method must be used. This puts the conductive plating object and the electrode in the electrolytic solution containing metal ions,
This is a method in which a metal is deposited on the anode by passing an electric current using the object to be plated as the anode. Since metal ions in the electrolytic solution are negative ions, they are attracted to the anode and come into contact therewith, lose electrons and become neutralized, and are deposited as a metal film on the surface of the anode to be plated. However, since the treatment in the electrolytic solution is necessary, there is a possibility that the semiconductor element may be contaminated with impurities. In addition, there is a problem in that a current flows through the element, thereby deteriorating the characteristics of the element.

【0008】そこで本発明の目的は、素子を劣化させる
工程を含まない簡単な方法で、表面出射を可能にするヒ
ートシンク構造を実現し、高いレーザ出力と高い信頼性
を有する面発光型半導体レーザを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a surface emitting semiconductor laser having a high laser output and high reliability by realizing a heat sink structure capable of emitting light from the surface by a simple method not including a step of deteriorating the element. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の特徴
は、少なくとも一部が突起状の共振器を持つ垂直共振器
型の面発光型半導体レーザにおいて、前記突起状共振器
の周囲に融点が400℃以下の埋め込み金属が埋め込ま
れてなることにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vertical cavity surface emitting semiconductor laser having at least a part of a projecting resonator, wherein a melting point is provided around the projecting resonator. Is that the buried metal of 400 ° C. or less is buried.

【0010】請求項2の発明では、前記埋め込み金属は
金と固溶体を作る金属または合金であることを定義して
いる。金と固溶体を作る金属または合金を用いることに
より埋め込み金属溶融工程で上部電極と埋め込み金属の
濡れ性が良くなり密着性が高まる。
According to the second aspect of the present invention, it is defined that the embedded metal is a metal or an alloy that forms a solid solution with gold. By using a metal or alloy that forms a solid solution with gold, the wettability of the upper electrode and the buried metal is improved in the burying metal melting step, and the adhesion is increased.

【0011】請求項3の発明では、前記埋め込み金属の
表面の一部に金を材料とする電極パッドを形成すること
を定義している。これにより電流供給のために接続され
る金属ワイヤーもヒートシンクとして機能させることが
できる。
According to a third aspect of the present invention, it is defined that an electrode pad made of gold is formed on a part of the surface of the buried metal. As a result, the metal wire connected for current supply can also function as a heat sink.

【0012】請求項4は請求項1の面発光型半導体レー
ザの製造方法を定義している。この方法では、共振器突
起部上面に開口を有する上部電極を形成する工程と、融
点が400℃以下の埋め込み金属を共振器突起部の周囲
に形成する工程と、埋め込み金属の融点以上の温度で加
熱処理を行い埋め込み金属を溶融する工程とを含むこと
を特徴とする。
A fourth aspect of the present invention defines a method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to the first aspect. In this method, a step of forming an upper electrode having an opening on the upper surface of the resonator projection, a step of forming an embedded metal having a melting point of 400 ° C. or less around the resonator projection, Performing a heat treatment to melt the embedded metal.

【0013】請求項5の発明の特徴は、前記埋め込み金
属の融点以上の温度で加熱処理を行い埋め込み金属を溶
融する工程は1000Pa以下の減圧条件下で行うこと
である。これにより埋め込み時の空隙の発生を抑え共振
器突起部と埋め込み金属の密着性を高めることが出来
る。
A feature of the invention according to claim 5 is that the step of performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the embedded metal to melt the embedded metal is performed under a reduced pressure condition of 1000 Pa or less. As a result, it is possible to suppress the generation of voids at the time of embedding, and to enhance the adhesion between the cavity projection and the embedding metal.

【0014】請求項6の発明の特徴は、前記埋め込み金
属の融点以上の温度で加熱処理を行い埋め込み金属を溶
融する工程は1000Pa以下の減圧条件で昇温および
埋め込み金属の溶融を行い不活性ガス雰囲気の常圧条件
で降温を行うことである。これにより埋め込み時の空隙
の発生をさらに抑え共振器突起部と埋め込み金属の密着
性をさらに高めることが出来る。
A feature of the invention according to claim 6 is that, in the step of performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the embedded metal and melting the embedded metal, the temperature is increased and the embedded metal is melted under a reduced pressure condition of 1000 Pa or less. That is, the temperature is reduced under the atmospheric pressure condition. As a result, the generation of voids at the time of embedding can be further suppressed, and the adhesion between the cavity projection and the embedding metal can be further increased.

【0015】請求項7の発明の特徴は、請求項4、5、
6のいずれか一項において、前記埋め込み金属の融点以
上の温度に加熱処理し埋め込み金属を溶融する工程に先
立ってプラズマクリーニング処理する工程を含むことで
ある。これにより上部電極と埋め込み金属の濡れ性を高
めることで密着不良を抑えることが出来る。
[0015] The feature of the invention of claim 7 is the following.
6. The method according to claim 6, further comprising a step of performing a plasma cleaning process prior to the step of performing a heat treatment to a temperature equal to or higher than the melting point of the embedded metal to melt the embedded metal. Thus, poor adhesion can be suppressed by increasing the wettability between the upper electrode and the embedded metal.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)以下、本発明の実施例を図1を用いて説明
する。図1は、本発明の面発光型半導体レーザの概略を
示す断面図である。この面発光型半導体レーザは、n型
GaAs基板101上にn型半導体多層反射層102
とn型クラッド層103と、活性層104と、p型クラ
ッド層105とp型半導体多層反射層106とp型コン
タクト層107とが順次積層されている。
Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view schematically showing a surface emitting semiconductor laser according to the present invention. This surface-emitting type semiconductor laser has an n-type semiconductor multilayer reflective layer 102 on an n-type GaAs substrate 101.
, An n-type cladding layer 103, an active layer 104, a p-type cladding layer 105, a p-type semiconductor multilayer reflective layer 106, and a p-type contact layer 107 are sequentially laminated.

【0017】そしてp型コンタクト層107とp型半導
体多層反射層106を経てp型クラッド層105の途中
まで突起状にエッチングすることで共振器突起部108
が形成されている。この共振器突起部を形成することに
よって注入された電流を空間的に閉じ込めることがで
き、効率的なレーザ発振が可能になる。
The cavity projection 108 is etched through the p-type contact layer 107 and the p-type semiconductor multilayer reflective layer 106 to a part of the p-type cladding layer 105 so as to project.
Are formed. By forming the resonator projection, the injected current can be spatially confined, and efficient laser oscillation can be achieved.

【0018】共振器突起部108の周囲にはSiO2膜
からなる絶縁膜109とTi膜とAu膜の2層からなる
上部電極110が形成されている。絶縁膜109は少な
くともp型クラッド層105の表面を覆うように形成さ
れ、上部電極110は絶縁膜109と共振器突起部10
8側面とp型コンタクト層107の表面に沿って連続的
に形成されている。さらに上部電極110は共振器突起
部108の上面にレーザ出射口111備えている。レー
ザ出射口とは上部電極110の共振器突起部108の上
面の開口部のことで、ここから基板の表面側にレーザ光
が出射される。
Around the resonator projection 108, an insulating film 109 made of a SiO2 film and an upper electrode 110 made of two layers of a Ti film and an Au film are formed. The insulating film 109 is formed so as to cover at least the surface of the p-type cladding layer 105, and the upper electrode 110 is formed of the insulating film 109 and the resonator protrusion 10.
Eight side surfaces and the surface of the p-type contact layer 107 are continuously formed. Further, the upper electrode 110 has a laser emission port 111 on the upper surface of the resonator projection 108. The laser emission port is an opening on the upper surface of the resonator projection 108 of the upper electrode 110, from which laser light is emitted toward the surface of the substrate.

【0019】そしてこの上部電極110表面に密着する
ように、共振器突起部108の周囲に埋め込み金属11
2が形成され、レーザ出射口111を遮らないようAu
の電極パッド113が形成されている。 n型GaAs
基板101の裏面にはAuGe、Ni、Auからなる下
部電極114が形成されている。
The buried metal 11 is formed around the resonator projection 108 so as to be in close contact with the surface of the upper electrode 110.
2 is formed, and Au is not blocked from the laser emission port 111.
Electrode pad 113 is formed. n-type GaAs
On the back surface of the substrate 101, a lower electrode 114 made of AuGe, Ni, or Au is formed.

【0020】ここでn型半導体多層反射層102は、A
lAsとAl0.15Ga0.85Asを交互に30ペア積層し
レーザ発振波長に対して99.9%以上の反射率を持
つ。
Here, the n-type semiconductor multilayer reflective layer 102
30 pairs of lAs and Al 0.15 Ga 0.85 As are alternately stacked and have a reflectivity of 99.9% or more with respect to the laser oscillation wavelength.

【0021】p型半導体多層反射層106は、AlAs
とAl0.15Ga0.85Asを交互に25ペア積層しレーザ
発振波長に対して99.6%以上の反射率を持つ。
The p-type semiconductor multilayer reflective layer 106 is made of AlAs
And Al 0.15 Ga 0.85 As are alternately laminated in 25 pairs and have a reflectance of 99.6% or more with respect to the laser oscillation wavelength.

【0022】活性層104は、3つのGaAsの井戸層
とそれを挟むように積層されたAl0.3Ga0.7Asの障
壁層からなる多重量子井戸活性層になっている。
The active layer 104 is a multiple quantum well active layer composed of three GaAs well layers and an Al 0.3 Ga 0.7 As barrier layer sandwiched therebetween.

【0023】p型コンタクト層107は、キャリア濃度
1×1019cm-3以上のGaAs層からなっている。
The p-type contact layer 107 is made of a GaAs layer having a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 or more.

【0024】上部電極110はTi薄膜とAu薄膜の2
層で構成されており、埋め込み金属112と接する方に
Au薄膜が面している。
The upper electrode 110 is formed of a Ti thin film and an Au thin film.
The Au thin film faces the side in contact with the buried metal 112.

【0025】埋め込み金属112は融点が190℃のA
uSn合金であり、共振器突起部108の高さを上回る
厚さに形成されている。埋め込み金属としてはAuSn
の他にSn、In、SnIn、PbSn、AuSi等の
融点が400℃以下の金属を用いることができる。本発
明では埋め込み金属を溶融することで共振器突起部を密
着よく埋め込むため、融点以上の温度の加熱処理工程を
必要とする。この温度が400℃以上の場合、ドーパン
トなどの予期せぬ拡散等が生じる恐れがある。この温度
はできるだけ低い方が好ましく、融点が300℃以下の
金属を用いればなお良い。
The buried metal 112 has a melting point of 190.degree.
It is a uSn alloy and is formed to a thickness exceeding the height of the resonator projection 108. AuSn as embedded metal
In addition, a metal having a melting point of 400 ° C. or less such as Sn, In, SnIn, PbSn, and AuSi can be used. In the present invention, a heat treatment step at a temperature equal to or higher than the melting point is required in order to bury the resonator protrusions with good adhesion by melting the buried metal. If the temperature is 400 ° C. or higher, there is a possibility that unexpected diffusion of the dopant or the like may occur. This temperature is preferably as low as possible, and more preferably a metal having a melting point of 300 ° C. or less is used.

【0026】本実施例のような突起状の共振器構造の面
発光型半導体レーザでの主な発熱源は、p型半導体多層
反射層106の抵抗、あるいはp型コンタクト層107
と上部電極110のコンタクト抵抗によるジュール熱な
どであると考えられ、これらの発熱源は主に共振器突起
部108に存在している。本発明によれば、この共振器
突起部108周囲を熱伝導に優れた埋め込み金属112
で密着して覆うことにより放熱性が高まり、素子温度を
下げることができた。その結果、大幅なレーザ出力の増
加および信頼性の向上が実現できた。
The main heat source in the surface emitting semiconductor laser having the projecting resonator structure as in the present embodiment is the resistance of the p-type semiconductor multilayer reflective layer 106 or the p-type contact layer 107.
It is considered that Joule heat due to the contact resistance of the upper electrode 110 and the upper electrode 110, and these heat sources mainly exist in the resonator protrusion 108. According to the present invention, the buried metal 112 having excellent heat conduction is formed around the resonator protrusion 108.
By covering in close contact, the heat dissipation was enhanced and the element temperature could be reduced. As a result, a significant increase in laser output and improvement in reliability were realized.

【0027】また、本発明ではAuの電極パッド113
を埋め込み金属112の表面上に形成することにより電
流供給のために電極パッド113に接続される金属のワ
イヤーをもヒートシンクとして機能させることができ、
放熱性をさらに高めることができる。
In the present invention, the Au electrode pad 113 is used.
Is formed on the surface of the buried metal 112 so that a metal wire connected to the electrode pad 113 for current supply can also function as a heat sink.
Heat dissipation can be further improved.

【0028】次に製造方法について図2〜図9を用いて
説明する。まず図2に示すようにn型GaAs基板10
1上にn型半導体多層反射層102とn型クラッド層1
03と、活性層104と、p型クラッド層105とp型
半導体多層反射層106とp型コンタクト層107を有
機金属気相成長法で順次エピタキシャル成長する。n型
ドーパントとしてセレン、p型ドーパントとして亜鉛を
用いた。そして、この表面にフォトレジストを塗布しフ
ォトリソグラフ法で共振器の形状にレジストマスクを形
成する。ここではレジストマスクの形状として円形、矩
形、ストライプ形状など任意の形状を選ぶことが出来
る。
Next, the manufacturing method will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
1 and an n-type semiconductor multilayer reflective layer 102 and an n-type clad layer 1
03, an active layer 104, a p-type cladding layer 105, a p-type semiconductor multilayer reflective layer 106, and a p-type contact layer 107 are sequentially epitaxially grown by metal organic chemical vapor deposition. Selenium was used as an n-type dopant, and zinc was used as a p-type dopant. Then, a photoresist is applied to the surface, and a resist mask is formed in the shape of the resonator by a photolithographic method. Here, an arbitrary shape such as a circle, a rectangle, and a stripe can be selected as the shape of the resist mask.

【0029】次に図3に示すように、このレジストマス
クをマスクにしてp型クラッド層105の途中まで塩素
等のガスを用いた反応性イオンビームエッチングにより
エッチングして共振器突起部108を形成し、レジスト
マスクを除去した後、表面に絶縁膜109として例えば
SiO2膜をモノシランを原料にした熱CVD法によっ
て形成する。ここではp型クラッド層105の途中まで
約5μmの深さまでエッチングしたが、任意の深さまで
エッチングしてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 3, using the resist mask as a mask, the resonator protrusion 108 is formed by reactive ion beam etching using a gas such as chlorine to a part of the p-type cladding layer 105. Then, after removing the resist mask, an SiO2 film, for example, is formed as an insulating film 109 on the surface by a thermal CVD method using monosilane as a raw material. Here, the etching is performed to a depth of about 5 μm halfway through the p-type cladding layer 105, but the etching may be performed to any depth.

【0030】次に図4に示すよう、表面にレジストを塗
布する。塗布されたレジストは、表面張力のためできる
だけ平坦になろうとする。そのため共振器突起部108
上のレジストの厚さは、それ以外の場所よりも薄くな
る。
Next, as shown in FIG. 4, a resist is applied to the surface. The applied resist tries to be as flat as possible due to surface tension. Therefore, the resonator projections 108
The thickness of the upper resist is smaller than elsewhere.

【0031】次に図5に示すように、アッシング法によ
りレジストを選択的に削り、絶縁膜109で覆われた共
振器突起部108の途中まで露出した後、 CF4など
の反応性ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、
露出した絶縁膜109を除去する。アッシング法とは、
オゾン中の酸素ラジカルのような酸化力の大きい気体を
用いて選択的にレジストを削る方法である。スパッタの
ような半導体へのダメージが少ないため、レジストマス
クの除去等に広く用いられている。アッシングはレジス
トに対して等方的に進むので共振器突起部108の薄い
レジストが先に消失する。ここでは少なくとも共振器突
起部108の上面、より好ましくは共振器突起部108
の側面のすべてを露出させる。この工程の目的は共振器
突起部108の絶縁膜だけを除去することにあるので、
共振器突起部108以外の表面が露出することは好まし
くない。
Next, as shown in FIG. 5, the resist is selectively removed by an ashing method, and is partially exposed to the cavity projection 108 covered with the insulating film 109, and then a reactive gas such as CF4 is used. By reactive ion etching,
The exposed insulating film 109 is removed. Ashing method
This is a method of selectively removing resist using a gas having a high oxidizing power such as oxygen radicals in ozone. Since damage to a semiconductor such as sputtering is small, it is widely used for removing a resist mask or the like. Since the ashing proceeds isotropically with respect to the resist, the thin resist of the resonator projection 108 disappears first. Here, at least the upper surface of the resonator projection 108, more preferably the resonator projection 108
Expose all of the sides. Since the purpose of this step is to remove only the insulating film of the resonator projection 108,
It is not preferable that the surface other than the resonator projection 108 is exposed.

【0032】次に図6に示すように、再びアッシングを
行い残ったレジストを完全に除去し、共振器突起部10
8上面に所望の形状のフォトレジストマスクを形成し、
真空蒸着法で上部電極110を蒸着した後、アセトン等
の有機溶剤中で超音波振動を加えレジストマスクと共に
レジストマスク表面に蒸着された上部電極膜を除去す
る。この方法は一般的にリフトオフ法と呼ばれている。
こうして上部電極110は、共振器上面にレーザ出射口
111を備え、共振器突起部108の周囲と絶縁層10
9の表面に沿って連続的に形成される。ここでは上部電
極110として、チタンを0.1μmと金を0.1μm
ずつ積層した。チタン層は、化合物半導体からなる共振
器とオーミック接触できる材料であり、この他にもn型
の半導体に対してはAuGeの合金、p型の半導体に対
してはAuZnの合金などを用いることができる。金
は、後述する埋め込み金属との濡れ性に優れている材料
として選んだ。もし上部電極110表面に酸化皮膜が生
じると、溶融した埋め込み金属がはじかれるなどして濡
れ性が悪くなり、空隙を生じてしまうなど隙間なく埋め
込むことができない。酸化皮膜を作りにくい材料として
は、金が最も優れている。
Next, as shown in FIG. 6, ashing is performed again to completely remove the remaining resist.
8 Form a photoresist mask of desired shape on the upper surface,
After the upper electrode 110 is deposited by a vacuum deposition method, ultrasonic vibration is applied in an organic solvent such as acetone to remove the upper electrode film deposited on the surface of the resist mask together with the resist mask. This method is generally called a lift-off method.
Thus, the upper electrode 110 has the laser emission port 111 on the upper surface of the resonator, and the periphery of the resonator projection 108 and the insulating layer 10.
9 is formed continuously along the surface of the substrate. Here, as the upper electrode 110, titanium is 0.1 μm and gold is 0.1 μm.
Each was laminated. The titanium layer is a material that can make ohmic contact with a resonator made of a compound semiconductor. In addition, an AuGe alloy can be used for an n-type semiconductor, and an AuZn alloy can be used for a p-type semiconductor. it can. Gold was selected as a material having excellent wettability with an embedded metal described later. If an oxide film is formed on the surface of the upper electrode 110, the wet buried metal is repelled and the wettability is deteriorated. Gold is the most excellent material for forming an oxide film.

【0033】次に図7に示すように、少なくともレーザ
出射口111とレーザ出射口111端から1μm以上ま
たは共振器突起部108側面から5μm以内を完全に覆
うようレジストマスクを形成し、埋め込み金属112と
してAuSnの合金を真空蒸着法で厚さ6μm堆積させ
る。埋め込み金属としてはAuSn合金の他にSn、I
n、SnIn合金、PbSn合金、AuSi合金等の融
点が400℃以下の金属を用いることができる。ここで
は真空蒸着法を用いたが、このほかにスパッタ法などを
用いることができることはいうまでもない。埋め込み金
属112の厚さは、共振器突起部108の高さと同等
か、それ以上にすることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 7, a resist mask is formed so as to completely cover at least the laser emission port 111 and at least 1 μm from the end of the laser emission port 111 or within 5 μm from the side surface of the cavity projection 108, and the buried metal 112 is formed. Then, an AuSn alloy is deposited to a thickness of 6 μm by a vacuum evaporation method. As the buried metal, in addition to the AuSn alloy, Sn, I
Metals having a melting point of 400 ° C. or less such as n, SnIn alloy, PbSn alloy, and AuSi alloy can be used. Here, the vacuum evaporation method is used, but it goes without saying that a sputtering method or the like can be used in addition to this. The thickness of the buried metal 112 is preferably equal to or greater than the height of the resonator projection 108.

【0034】次に図8に示すように、アセトンなど有機
溶剤中で超音波振動を加えてレジストマスクを溶解する
とともにレジストマスク上に堆積していた埋め込み金属
を剥離する。こうして共振器突起部108の周囲に厚さ
6μmの埋め込み金属112が堆積形成される。この時
レジストマスクパターンの選び方によっては、共振器突
起部108と埋め込み金属112の間に最大で5μmの
隙間が存在することがあるが、後述する理由により問題
にはならない。ただし隙間は5μm以下であることが望
ましい。また、埋め込み金属112のエッジ部にバリな
どが発生することがあるが、埋め込み金属112のエッ
ジ部がレーザ出射口111端から1μm以上はなれてい
れば、同様に後述する理由により問題にはならない。
Next, as shown in FIG. 8, ultrasonic vibrations are applied in an organic solvent such as acetone to dissolve the resist mask and to remove the buried metal deposited on the resist mask. In this manner, a buried metal 112 having a thickness of 6 μm is deposited and formed around the resonator projection 108. At this time, depending on how the resist mask pattern is selected, a gap of at most 5 μm may exist between the resonator projection 108 and the buried metal 112, but this does not pose a problem for the reason described later. However, the gap is desirably 5 μm or less. Also, burrs and the like may be generated at the edge of the buried metal 112. However, if the edge of the buried metal 112 is separated from the end of the laser emission port 111 by 1 μm or more, there is no problem for the reason described later.

【0035】そして露出した上部電極110表面を清浄
化するため、基板表面をアルゴンプラズマクリーニング
を行う。これにより露出した上部電極110表面上の有
機物等の汚れをより完全に除去することが出来、埋め込
み金属に対する濡れ性がより高まる。ここでは共振器突
起部108上面のレーザ出射口111へのダメージを最
小限に抑えるためアルゴンプラズマを用いたが酸素プラ
ズマや反応性ガスプラズマなどを用いることもできる。
その場合、ダメージを少なくするようプラズマ密度や処
理時間などにより注意する必要がある。
Then, in order to clean the exposed surface of the upper electrode 110, the substrate surface is subjected to argon plasma cleaning. As a result, dirt such as organic substances on the exposed surface of the upper electrode 110 can be more completely removed, and the wettability to the embedded metal can be further increased. Here, argon plasma is used in order to minimize damage to the laser emission port 111 on the upper surface of the resonator projection 108, but oxygen plasma, reactive gas plasma, or the like may be used.
In that case, it is necessary to pay attention to the plasma density and the processing time so as to reduce the damage.

【0036】次に図9に示すように、加熱処理を加えて
埋め込み金属112を溶融し、共振器突起部108周囲
を上部電極110に密着するよう埋め込む。加熱処理の
方法としては、まず基板を1000Pa以下の減圧中に
置き、埋め込み金属AuSn合金の融点190℃よりや
や高い温度200℃まで昇温する。温度が安定したとこ
ろでゆっくりとアルゴンガスを供給し常圧にした後、ア
ルゴン雰囲気の常圧状態のまま温度を下げて加熱処理は
完了する。埋め込み金属溶融前に共振器突起部108と
埋め込み金属112の間に最大で5μmの隙間が存在す
る場合でも、埋め込み金属112を溶融し液化すると上
部電極110に対して濡れ性がよいので自動的に隙間が
埋まるよう共振器突起部108周囲が完全に密着して埋
めこまれる。ただし埋め込み金属溶融前の共振器突起部
108と埋め込み金属112の隙間が5μmを越える場
合には、溶融後も空隙が残ってしまうことがあった。し
たがって埋め込み金属溶融前の共振器突起部108と埋
め込み金属112の間の隙間は5μm以下が望ましい。
Next, as shown in FIG. 9, a heat treatment is applied to melt the buried metal 112, and bury the periphery of the resonator projection 108 in close contact with the upper electrode 110. As a heat treatment method, first, the substrate is placed in a reduced pressure of 1000 Pa or less, and the temperature is raised to 200 ° C., which is slightly higher than 190 ° C. of the melting point of the embedded metal AuSn alloy. When the temperature is stabilized, argon gas is slowly supplied to normal pressure, and then the temperature is reduced while maintaining the normal pressure state of the argon atmosphere to complete the heat treatment. Even if there is a gap of at most 5 μm between the cavity projection 108 and the embedded metal 112 before the embedded metal is melted, the wettability to the upper electrode 110 is good when the embedded metal 112 is melted and liquefied. The periphery of the resonator projection 108 is completely adhered and buried so as to fill the gap. However, if the gap between the cavity projection 108 and the embedded metal 112 before the embedded metal melting exceeds 5 μm, the air gap may remain after the melting. Therefore, the gap between the cavity projection 108 and the embedded metal 112 before the embedded metal is melted is desirably 5 μm or less.

【0037】上部電極110と埋め込み金属112の密
着は、表面張力と相互の良好な濡れ性によって起こる一
方、レーザ出射口111で露出しているp型コンタクト
層107に対する埋め込み金属112の濡れ性は小さい
ため、電極のない共振器突起部108上面のレーザ出射
口111は埋め込み金属112に覆われることなく確保
される。また埋め込み金属112のエッジ部に発生した
バリも溶融するとともに消失する。ただしレーザ出射口
111の端と埋め込み金属112のエッジが1μm以下
の場合、極まれにレーザ出射口111上に埋め込み金属
が付着してしまうことがあった。よってレーザ出射口1
11の端と埋め込み金属112のエッジ部の間は1μm
以上離すことが望ましい。
The adhesion between the upper electrode 110 and the buried metal 112 is caused by surface tension and good mutual wettability, while the wettability of the buried metal 112 to the p-type contact layer 107 exposed at the laser emission port 111 is small. Therefore, the laser emission port 111 on the upper surface of the resonator projection 108 without electrodes is secured without being covered by the embedded metal 112. Also, burrs generated at the edge of the embedded metal 112 are melted and disappear. However, when the edge of the laser emission port 111 and the edge of the buried metal 112 are 1 μm or less, the buried metal sometimes adheres to the laser emission port 111 very rarely. Therefore, the laser emission port 1
1 μm between the edge of the buried metal 112 and the edge of the buried metal 112
It is desirable to separate them by more than this.

【0038】埋めこみ金属の溶融時に1000Pa以下
の減圧状態にすることで埋め込み金属112内への気泡
の混入を防ぎ共振器突起部108周囲の空隙の発生を抑
えることができる。このような効果は1000Paを越
える圧力では認められず、空隙が発生する頻度が大きく
なってしまう。より好ましくは、100Pa以下であ
る。さらに溶融中に常圧に戻し、降温することで空隙の
発生を完全に抑えることができる。ここでは雰囲気ガス
にアルゴンガスを用いたが、不活性ガスまたは還元性ガ
スを用いても良い。ここでいう不活性ガスとはヘリウ
ム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガ
スあるいは窒素のような反応性の小さなガスである。還
元性ガスとしては例えば水素などが挙げられる。こうし
て十分な厚さを持ち、共振器突起部108周囲を隙間な
く密着し放熱性にすぐれた埋め込み金属112を形成す
ることができる。共振器突起部108の高さと堆積厚を
そろえておけば平坦化することもできる。加熱処理温度
は400℃以下の比較的低温なので原子拡散はほとんど
起こらず、素子劣化の心配がない。我々の実験では、4
00℃を越える加熱処理を行うとドーパントや上部電極
金属原子の予期せぬ拡散が起こりレーザ発振性能が著し
く低下した。
By reducing the pressure of the embedded metal to 1000 Pa or less when the embedded metal is melted, it is possible to prevent bubbles from being mixed into the embedded metal 112 and to suppress the generation of voids around the resonator projection 108. Such an effect is not recognized at a pressure exceeding 1000 Pa, and the frequency of generation of voids increases. More preferably, it is 100 Pa or less. Further, the pressure is returned to normal pressure during the melting and the temperature is lowered, whereby the generation of voids can be completely suppressed. Here, an argon gas is used as the atmosphere gas, but an inert gas or a reducing gas may be used. The inert gas referred to here is a rare gas such as helium, neon, argon, krypton, or xenon, or a gas having low reactivity such as nitrogen. Examples of the reducing gas include hydrogen. In this way, it is possible to form the buried metal 112 which has a sufficient thickness, closely adheres to the periphery of the resonator projection 108 without any gap, and has excellent heat dissipation. If the height of the resonator projections 108 and the deposition thickness are made equal, planarization can be achieved. Since the heat treatment temperature is a relatively low temperature of 400 ° C. or less, atomic diffusion hardly occurs, and there is no fear of element deterioration. In our experiment, 4
When the heat treatment was performed at a temperature exceeding 00 ° C., unexpected diffusion of dopants and metal atoms of the upper electrode occurred, and the laser oscillation performance was significantly reduced.

【0039】そして図1に示すように、レーザ出射口1
11に掛からないよう埋め込み金属112表面に金の電
極パッド113を形成し、最後に基板裏側にAuGe、
Ni、Auを積層した下部電極114を蒸着して面発光
型半導体レーザが完成する。
Then, as shown in FIG.
A gold electrode pad 113 is formed on the surface of the buried metal 112 so as not to be caught on the substrate 11. Finally, AuGe,
By depositing the lower electrode 114 on which Ni and Au are stacked, a surface emitting semiconductor laser is completed.

【0040】以上に述べたように本発明の面発光型半導
体レーザの製造方法によると、埋め込み金属を融点以上
の温度で加熱溶融することで共振器突起部周囲を密着よ
く埋め込むことができ、溶融した埋め込み金属と上部電
極の濡れ性と表面張力によってセルフアライン的に埋め
込むことで埋め込み金属のパターニング堆積の際に高い
アライメント精度を必要とせず極めて簡単に埋め込み金
属を備えた面発光型半導体レーザを作成できた。また、
融点が400℃以下の金属を埋め込み金属に選び、溶融
工程での加熱処理温度を400℃以下に抑えることでド
ーパント等の予期せぬ熱拡散によるレーザ特性の低下は
全く生じなかった。
As described above, according to the method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser of the present invention, the buried metal is heated and melted at a temperature equal to or higher than the melting point, so that the periphery of the cavity protrusion can be buried in good contact. A self-aligned embedding by the wettability and surface tension of the buried metal and the upper electrode makes it very easy to create a surface-emitting type semiconductor laser with the buried metal without high alignment accuracy when patterning and depositing the buried metal did it. Also,
By selecting a metal having a melting point of 400 ° C. or less as an embedding metal and suppressing the heat treatment temperature in the melting step to 400 ° C. or less, no unexpected deterioration in laser characteristics due to unexpected thermal diffusion of a dopant or the like did not occur.

【0041】なお本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。活性層104は面発光型半導体レーザの発
振波長に応じてInGaAs,GaAs,AlGaA
s,GaInP,AlGaInP,InGaAsP,Z
nSe,ZnS,GaN,AlGaN,InN,InG
aNのいずれかからなる単層あるいは量子井戸層を用い
ることが可能で、さらに半導体の導電型のp型とn型を
入れ替えても実施が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. The active layer 104 is made of InGaAs, GaAs, or AlGaAs according to the oscillation wavelength of the surface emitting semiconductor laser.
s, GaInP, AlGaInP, InGaAsP, Z
nSe, ZnS, GaN, AlGaN, InN, InG
A single layer or a quantum well layer made of any one of aN can be used, and the present invention can be implemented even if the p-type and the n-type of the conductivity type of the semiconductor are switched.

【0042】(実施例2)次に本発明の第2の実施例に
ついて説明する。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0043】図10は、本発明の第2の実施例の面発光
型半導体レーザの概略を示す断面図である。この面発光
型半導体レーザは、AlAs層の自然酸化を利用した酸
化Al層を電流狭窄構造として用いているところが第1
の実施例と異なる。
FIG. 10 is a sectional view schematically showing a surface emitting semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. This surface emitting semiconductor laser uses an Al oxide layer utilizing natural oxidation of an AlAs layer as a current confinement structure.
Is different from the embodiment.

【0044】以下、図10を用いて詳しく説明する。こ
の面発光型半導体レーザは、n型GaAs基板201上
にn型半導体多層反射層202 とn型クラッド層20
3と、活性層204と、p型クラッド層205と電流狭
窄層215とp型半導体多層反射層206とp型コンタ
クト層207とが順次積層されている。
Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG. This surface-emitting type semiconductor laser comprises an n-type GaAs substrate 201, an n-type semiconductor multilayer reflective layer 202 and an n-type clad layer 20.
3, an active layer 204, a p-type cladding layer 205, a current confinement layer 215, a p-type semiconductor multilayer reflective layer 206, and a p-type contact layer 207 are sequentially stacked.

【0045】そしてp型コンタクト層207とp型半導
体多層反射層206と電流狭窄層215を経てp型クラ
ッド層205の途中まで突起状にエッチングすることで
共振器突起部208が形成されている。
The resonator projection 208 is formed by etching the p-type cladding layer 205 halfway through the p-type contact layer 207, the p-type semiconductor multilayer reflective layer 206, and the current confinement layer 215.

【0046】共振器突起部208の周囲にはSiO2膜
からなる絶縁膜209とTi膜とAu膜の2層からなる
上部電極210が形成されている。絶縁膜209は少な
くともp型クラッド層205の表面を覆うように形成さ
れ、上部電極210は絶縁膜209と共振器突起部20
8側面とp型コンタクト層207の表面に沿って連続的
に形成されている。さらに上部電極210は共振器突起
部208の上面にレーザ出射口211備えている。レー
ザ出射口とは、上部電極210の共振器突起部208の
上面の開口部のことで、ここから基板の表面側にレーザ
光が出射される。
An insulating film 209 made of a SiO 2 film and an upper electrode 210 made of two layers of a Ti film and an Au film are formed around the resonator projection 208. The insulating film 209 is formed so as to cover at least the surface of the p-type cladding layer 205, and the upper electrode 210 is formed of the insulating film 209 and the resonator protrusion 20.
Eight side surfaces and the surface of the p-type contact layer 207 are formed continuously. Further, the upper electrode 210 has a laser emission port 211 on the upper surface of the resonator projection 208. The laser emission port is an opening on the upper surface of the resonator projection 208 of the upper electrode 210, from which laser light is emitted toward the surface of the substrate.

【0047】そしてこの上部電極210表面に密着する
よう共振器突起部208の周囲に埋め込み金属212が
形成され、レーザ出射口211を遮らないようAuの電
極パッド213が形成されている。n型半導体基板の裏
面にはAuGe、Ni、Auからなる下部電極214が
形成されている。
A buried metal 212 is formed around the resonator projection 208 so as to be in close contact with the surface of the upper electrode 210, and an Au electrode pad 213 is formed so as not to block the laser emission port 211. A lower electrode 214 made of AuGe, Ni, and Au is formed on the back surface of the n-type semiconductor substrate.

【0048】ここでn型半導体多層反射層202 はA
lAsとAl0.15Ga0.85Asを交互に30ペア積層し
レーザ発振波長に対して99.9%以上の反射率を持
つ。
Here, the n-type semiconductor multilayer reflective layer 202 is made of A
30 pairs of lAs and Al 0.15 Ga 0.85 As are alternately stacked and have a reflectivity of 99.9% or more with respect to the laser oscillation wavelength.

【0049】p型半導体多層反射層206はAl0.9
0.1AsとAl0.15Ga0.85Asを交互に30ペア積
層しレーザ発振波長に対して99.5%以上の反射率を
持つ。
The p-type semiconductor multilayer reflective layer 206 is made of Al 0.9 G
30 pairs of a 0.1 As and Al 0.15 Ga 0.85 As are alternately stacked and have a reflectance of 99.5% or more with respect to the laser oscillation wavelength.

【0050】活性層204は3つのGaAsの井戸層と
それらを挟むように積層されたAl0.3Ga0.7Asの障
壁層からなる多重量子井戸活性層になっている。
The active layer 204 is a multiple quantum well active layer comprising three GaAs well layers and an Al 0.3 Ga 0.7 As barrier layer sandwiched therebetween.

【0051】p型コンタクト層207はキャリア濃度1
×1019cm-3以上のGaAs層からなっている。
The p-type contact layer 207 has a carrier concentration of 1
It is composed of a GaAs layer of × 10 19 cm −3 or more.

【0052】電流狭窄層215は、AlAs層216と
その周囲を囲むように形成された酸化Al層217で構
成されている。酸化Al層217は、AlAs層216
を共振器突起部208側面から自然酸化することで得ら
れる。その方法として例えば、少なくともAlAs層が
共振器突起部に含まれるように共振器突起部を形成し、
水蒸気雰囲気中で約400℃のの加熱処理を行う方法が
よく知られている。AlAs層216が共振器突起部2
08側面から内部に向かって酸化反応を起し、徐々に酸
化Al層217に置き変わっていく。その結果AlAs
層216は、周囲を絶縁体である酸化Al層217で切
れ目なく囲まれることになる。
The current confinement layer 215 is composed of an AlAs layer 216 and an Al oxide layer 217 formed so as to surround the periphery thereof. The Al oxide layer 217 is formed of an AlAs layer 216.
Is naturally oxidized from the side face of the resonator projection 208. As a method thereof, for example, a resonator projection is formed so that at least the AlAs layer is included in the resonator projection,
A method of performing a heat treatment at about 400 ° C. in a steam atmosphere is well known. The AlAs layer 216 has the resonator protrusion 2
Oxidation reaction is caused from the side face 08 toward the inside, and is gradually replaced by the Al oxide layer 217. As a result, AlAs
The layer 216 is continuously surrounded by an Al oxide layer 217 as an insulator.

【0053】上部電極210はTi薄膜とAu薄膜の2
層で構成されており、埋め込み金属212と接する方に
Auが面している。
The upper electrode 210 is made of a Ti thin film and an Au thin film.
Au is in contact with the buried metal 212.

【0054】埋め込み金属212は、融点が190℃の
AuSn合金であり、共振器突起部208の高さを上回
る厚さに形成されている。埋め込み金属としてはAuS
nの他にSn、In、SnIn、PbSn、AuSi等
の融点が400℃以下の金属を用いることができる。
The buried metal 212 is an AuSn alloy having a melting point of 190 ° C., and is formed to have a thickness exceeding the height of the resonator projection 208. AuS as embedded metal
In addition to n, metals having a melting point of 400 ° C. or less, such as Sn, In, SnIn, PbSn, and AuSi, can be used.

【0055】このレーザは、AlAs層の自然酸化を利
用した酸化Al層を電流狭窄構造として用いているとこ
ろが第1の実施例と異なる。
This laser differs from the first embodiment in that an Al oxide layer utilizing the natural oxidation of the AlAs layer is used as a current confinement structure.

【0056】上部電極から注入された電流は、酸化Al
層217が絶縁体であるため遮られ、共振器突起部20
8の中央に位置する導電体であるAlAs層216を通
って共振器突起部208の中央に集中するよう流れる。
このようにして電流狭窄層215は水平方向の電流狭窄
構造として機能する。注入された電流が、共振器突起部
208の中央に集中することで、単純な突起状共振器構
造に比べて大幅に無効電流が抑えられ、しきい値電流の
低減やレーザ出力の向上が期待できる。
The current injected from the upper electrode is
Since the layer 217 is an insulator, it is blocked, and
8 flows through the AlAs layer 216 which is a conductor located at the center of the cavity 8 so as to concentrate on the center of the resonator projection 208.
Thus, the current confinement layer 215 functions as a horizontal current confinement structure. Since the injected current is concentrated at the center of the resonator projection 208, the reactive current is greatly suppressed as compared with the simple projection resonator structure, and a reduction in threshold current and an improvement in laser output are expected. it can.

【0057】しかし、この酸化Al層を用いた電流狭窄
構造にも放熱の点で大きな問題がある。酸化Al層はA
lAs層に比べて約5倍ほど熱抵抗が大きいため、共振
器突起部の放熱性が悪く駆動時の温度上昇を招いてしま
うことである。突起状の共振器構造の面発光型半導体レ
ーザでの主な発熱源は、p型半導体多層反射層の抵抗、
あるいはp型コンタクト層と上部電極のコンタクト抵抗
によるジュール熱などであると考えられ、これらの発熱
源は主に共振器突起部に存在している。電流狭窄層は、
製法上の都合で共振器突起部に形成しなければならず、
電流狭窄層は活性層から離れると電流狭窄効果がなくな
るため、共振器突起部の根元近傍に形成せざるをえな
い。熱抵抗の高い電流狭窄層を共振器突起部の根元に配
置することで、共振器突起部は熱的に孤立しやすくな
り、電流狭窄層を持たない突起状共振器構造よりも駆動
時の温度上昇を招くのである。その結果、期待程はレー
ザ出力が得られないことがあった。特に熱の影響を受け
やすい信頼性には大きな問題があった。
However, the current confinement structure using the Al oxide layer also has a large problem in terms of heat radiation. Al oxide layer is A
Since the thermal resistance is about five times as large as that of the lAs layer, the heat dissipation of the resonator projections is poor and the temperature during driving is increased. The main heat sources in the surface-emitting type semiconductor laser having the protruding resonator structure are the resistance of the p-type semiconductor multilayer reflective layer,
Alternatively, the heat source is considered to be Joule heat due to the contact resistance between the p-type contact layer and the upper electrode, and these heat sources mainly exist in the resonator protrusion. The current confinement layer is
It must be formed on the resonator projection due to the manufacturing method,
Since the current confinement layer loses its current confinement effect when it is separated from the active layer, it must be formed near the root of the resonator projection. By arranging the current confinement layer having a high thermal resistance at the base of the resonator projection, the resonator projection is easily thermally isolated, and the driving temperature is higher than that of the projection resonator structure having no current confinement layer. It leads to a rise. As a result, a laser output may not be obtained as expected. In particular, there was a major problem in reliability that is easily affected by heat.

【0058】しかし本発明を適用すると、共振器突起部
208の周囲に熱伝導性の良い埋め込み金属212を密
着して形成出来るので、共振器突起部208で生じた熱
を埋め込み金属212へ逃がすことで放熱性が飛躍的に
高まり、駆動時の素子温度が下がった結果、著しいレー
ザ出力の増加と信頼性の向上が得られた。
However, when the present invention is applied, the buried metal 212 having good thermal conductivity can be formed in close contact with the periphery of the resonator projection 208, so that the heat generated in the resonator projection 208 can be released to the buried metal 212. As a result, the heat dissipation was dramatically improved, and the device temperature during driving was lowered. As a result, a remarkable increase in laser output and improvement in reliability were obtained.

【0059】よって、酸化Al層を電流狭窄層に用いる
突起状共振器構造に、本発明を用いると従来出来なかっ
た電流狭窄と放熱を両立でき極めて効果的である。
Therefore, when the present invention is applied to the projecting resonator structure using the Al oxide layer as the current confinement layer, it is possible to achieve both current confinement and heat radiation, which could not be achieved conventionally, and it is extremely effective.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、融点の低
い金属を埋め込み材に用い、溶融させて共振器突起部を
埋め込むことで極めて簡単な方法で密着性よく埋め込む
ことができる。その結果放熱性が飛躍的に高まり、駆動
中の素子温度の上昇を抑えレーザ出力の向上を可能に
し、さらに信頼性を高めることができる。とくに、酸化
Al層を用いた電流狭窄層を有する面発光型半導体レー
ザに適用すると効果的である。
As described above, according to the present invention, a metal having a low melting point is used as an embedding material, and it is possible to embed the cavity projection by melting and thereby to embed the material in a very simple manner with good adhesion. As a result, the heat radiation is dramatically improved, the rise in the element temperature during driving can be suppressed, the laser output can be improved, and the reliability can be further improved. It is particularly effective when applied to a surface emitting semiconductor laser having a current confinement layer using an Al oxide layer.

【0061】また本発明の製造方法によると、埋め込み
金属は溶融することで自動的に共振器突起部を埋め込む
ので、埋め込み金属を堆積する際のパターニングに高い
アライメント精度を必要とせず、極めて簡単に密着性の
高い埋め込みを実現できる。共振器突起部周囲と埋め込
み金属の間に隙間ができたりすることもない。パターニ
ング時に発生しがちなエッジ部のバリなども溶融するこ
とで消失し、平坦性の高い埋め込みが実現できる。融点
が400℃以下という比較的低温な金属を用いること
で、半導体素子への原子拡散などの心配がなく、素子を
劣化させる工程を含まないで作成できる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, since the buried metal is automatically buried in the cavity projections by melting, the patterning for depositing the buried metal does not require high alignment precision, and is extremely simple. Embedding with high adhesion can be realized. There is no gap between the periphery of the resonator protrusion and the embedded metal. The burrs and the like at the edge portions, which are likely to be generated during patterning, are eliminated by melting, and burying with high flatness can be realized. By using a metal having a relatively low melting point of 400 ° C. or less, there is no need to worry about diffusion of atoms into a semiconductor device, and the device can be manufactured without including a step of deteriorating the device.

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

【図1】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a surface emitting semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the surface-emitting type semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1の実施例の面発光型半導体レーザ
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2の実施例の面発光型半導体レー
ザを示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a surface emitting semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201 n型GaAs基板 102,202 n型半導体多層反射層 103,203 n型クラッド層 104,204 活性層 105,205 p型クラッド層 106,206 p型半導体多層反射層 107,207 p型コンタクト層 108,208 共振器突起部 109,209 絶縁膜 110,210 上部電極 111,211 レーザ出射口 112,212 埋め込み金属 113,213 電極パッド 114,214 下部電極 215 電流狭窄層 216 AlAs層 217 酸化Al層 101, 201 n-type GaAs substrate 102, 202 n-type semiconductor multilayer reflection layer 103, 203 n-type cladding layer 104, 204 active layer 105, 205 p-type cladding layer 106, 206 p-type semiconductor multilayer reflection layer 107, 207 p-type contact Layers 108, 208 Resonator projections 109, 209 Insulating film 110, 210 Upper electrode 111, 211 Laser emission port 112, 212 Embedded metal 113, 213 Electrode pad 114, 214 Lower electrode 215 Current confinement layer 216 AlAs layer 217 Al oxide layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一部が突起状の共振器を持つ垂
直共振器型の面発光型半導体レーザにおいて、前記突起
状共振器の周囲に融点が400℃以下の埋め込み金属が
埋め込まれてなることを特徴とする面発光型半導体レー
ザ。
1. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser having at least a part of a projecting resonator, wherein an embedding metal having a melting point of 400 ° C. or less is embedded around the projecting resonator. A surface-emitting type semiconductor laser characterized by the above-mentioned.
【請求項2】請求項1に記載の面発光型半導体レーザに
おいて、前記埋め込み金属は金と固溶体を作る合金であ
ることを特徴とする面発光型半導体レーザ。
2. A surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein said buried metal is an alloy forming a solid solution with gold.
【請求項3】請求項1及び2に記載の面発光型半導体レ
ーザにおいて、前記埋め込み金属の表面の一部に金を材
料とする電極パッドを形成することを特徴とする面発光
型半導体レーザ。
3. A surface emitting semiconductor laser according to claim 1, wherein an electrode pad made of gold is formed on a part of the surface of said buried metal.
【請求項4】少なくとも一部が突起状の共振器を持つ垂
直共振器型の面発光型半導体レーザの製造方法におい
て、共振器突起部上面に開口を有する上部電極を形成す
る工程と、融点が400℃以下の埋め込み金属を共振器
突起部の周囲に形成する工程と、埋め込み金属の融点以
上の温度で加熱処理を行い埋め込み金属を溶融する工程
とを含む面発光型半導体レーザの製造方法。
4. A method of manufacturing a vertical cavity surface emitting semiconductor laser having a resonator having at least a part of a projection, wherein a step of forming an upper electrode having an opening on an upper surface of the resonator has a melting point. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, comprising: forming a buried metal of 400 ° C. or less around a resonator projection; and performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the buried metal to melt the buried metal.
【請求項5】請求項4に記載の面発光型半導体レーザの
製造方法において、前記埋め込み金属の融点以上の温度
で加熱処理を行い埋め込み金属を溶融する工程は100
0Pa以下の減圧条件で行うことを特徴とする面発光型
半導体レーザの製造方法。
5. The method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to claim 4, wherein the step of performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the buried metal to melt the buried metal is performed.
A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, which is performed under reduced pressure conditions of 0 Pa or less.
【請求項6】請求項4に記載の面発光型半導体レーザの
製造方法において、前記埋め込み金属の融点以上の温度
で加熱処理を行い埋め込み金属を溶融する工程は100
0Pa以下の減圧条件で昇温および埋め込み金属の溶融
を行い、不活性ガス雰囲気の常圧条件で降温を行うこと
を特徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。
6. The method of manufacturing a surface emitting semiconductor laser according to claim 4, wherein the step of performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the buried metal to melt the buried metal is performed.
A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, comprising raising the temperature and melting an embedded metal under a reduced pressure condition of 0 Pa or less, and lowering the temperature under a normal pressure condition in an inert gas atmosphere.
【請求項7】請求項4、5、6のいずれか一項に記載の
面発光型半導体レーザの製造方法において、前記埋め込
み金属の融点以上の温度に加熱処理し埋め込み金属を溶
融する工程に先立ってプラズマクリーニング処理する工
程を含むことを特徴とする面発光型半導体レーザの製造
方法。
7. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser according to claim 4, wherein the step of heat-treating the buried metal to a temperature equal to or higher than the melting point of the buried metal is performed. A method of manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser, comprising:
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