JPH11150340A - 垂直キャビティを有する表面発光型半導体レーザ - Google Patents

垂直キャビティを有する表面発光型半導体レーザ

Info

Publication number
JPH11150340A
JPH11150340A JP10264075A JP26407598A JPH11150340A JP H11150340 A JPH11150340 A JP H11150340A JP 10264075 A JP10264075 A JP 10264075A JP 26407598 A JP26407598 A JP 26407598A JP H11150340 A JPH11150340 A JP H11150340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
laser
algaas
oxide layer
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.)
Withdrawn
Application number
JP10264075A
Other languages
English (en)
Inventor
Decai Sun
サン デカイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
Publication of JPH11150340A publication Critical patent/JPH11150340A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308Surface-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
    • H01S5/18311Surface-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
    • H01S5/18313Surface-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/45Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using light-emitting diode [LED] or laser arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04252Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material
    • H01S5/04253Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material having specific optical properties, e.g. transparent electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/42Arrays of surface emitting lasers
    • H01S5/423Arrays of surface emitting lasers having a vertical cavity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密に配置しても電気、光、または熱の影響を
受けにくく、各素子を別個に独立して発光させることの
できる垂直キャビティ表面発光型半導体レーザ素子を提
供する。 【解決手段】 活性層116と、活性層上方の上方DB
R128と、活性層下方の下方DBR106とからなる
複数半導体層に半環状の溝200を形成する。溝200
の内側には側方酸化によって形成された自然の酸化物層
204によって規定される開口202を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモノリシック半導体
レーザアレイに関し、より特定的には、自然の酸化物層
を用いて光を閉じ込め、および電気的絶縁を行う、個別
アドレス指定可能な高密度垂直キャビティレーザアレイ
に関する。
【0002】
【従来の技術】モノリシック固体半導体レーザアレイ
は、高速レーザ印刷、光ファイバ通信等の光源として非
常に望ましいものである。現在、応用されている大多数
はエッジ発光型レーザであるが、近年では垂直キャビテ
ィ表面発光型半導体レーザ(VCSEL)が関心を集め
ている。通常のレーザ構造は、いわゆる「エッジ発光型
レーザ」と呼ばれるもので、モノリシック構造の半導体
層のエッジ部から光が発射される。これに対して「VC
SEL」構造のレーザでは、モノリシック構造の半導体
層の表面から光が放射される。
【0003】VCSELに関心が集まっている理由は、
エッジ発光型レーザから発せられるビームは角度のばら
つきが大きく、放射されたビーム群の効率的な集光が難
しいためである。また、エッジ発光型レーザは、ウエハ
を個々のデバイスに分割して、そのエッジが各素子の鏡
面となるまで検査ができない。一方、VCSELはビー
ムの角度ばらつきが小さいだけでなく、ウエハ表面に鉛
直に発光する。また、VCSELは、設計上ミラーを一
体的に組み入れているので、オンウエハ検査および一次
元または二次元レーザアレイの製造が可能である。
【0004】このようなレーザアレイでは、VCSEL
素子をできるだけ密に配置することが望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし素子を密に配置
すると電気的接続およびヒートシンク(吸放熱材)によ
る冷却が難しい。さらに、密に配置したVCSEL素子
は電気、光、または熱の少なくともいずれかと相互に影
響しあう傾向がある。「漏話(クロストーク)」と呼ば
れるこの相互影響は、一般的には望ましくない。
【0006】個々のVCSELレーザは低出力デバイス
である。出力を上げ、光学系の設計を簡素化するため
に、VCSELのアレイを使用することができる。アレ
イ中の各VCSEL素子を互いに光学的にうまく整列さ
せ、かつ整列を維持し、また関連する組立て作業を最小
限に抑えるため、アレイはVCSEL素子群が1つの半
導体構造中に存在するように製造されている。
【0007】別の問題点としてアレイ中の各レーザ素子
を個々にアドレス指定できるようにすることがある。レ
ーザ素子が互いに密接し、より高密度に配置されるに従
い、各素子を別個に独立して発光させることがより困難
になる。
【0008】アレイの表面エミッタを個々にアドレス指
定可能にする各コンタクト(接触子)が、半導体構造の
発光面と同じ側にある場合、表面発光型光源間の横の間
隔が制限され、この結果、アレイの密度が限定されてし
まう。コンタクトの直径は発光面の直径よりも大きくな
る。またコンタクトの形状が環状の場合、発光表面に明
確な開口を維持しながらコンタクトを設けるのは一層難
しくなる。直接ワイヤボンディングを行う場合は、コン
タクトは補助パッドを必要としうる。さらに、表面コン
タクトと発光面とが同じ面にあると、発熱量が増大し、
エネルギ発散の問題が生じうる。
【0009】アレイの表面エミッタを個々にアドレス指
定可能にする各コンタクトは、レーザのキャビティと直
接整列していなければならない。整列させることによっ
て、電気的抵抗、各エミッタへ広がる電流、および電極
サイズを最小限に抑えられるので、有利となる。またヒ
ートシンクを発光領域にできるだけ近づけて配置するこ
とも可能になる。電流の広がりを最小限にすることによ
り、個々のレーザ素子の電気的絶縁が助長される。
【0010】アルミニウム含有量の多いアルミニウムガ
リウム砒素(AlGaAs)半導体層は、自然の酸化物
AlOxを高温でウェット酸化することによって、安定
した電気的絶縁性のある光閉じ込め型半導体層を形成で
きる。AlGaAsはVCSELを含む半導体レーザで
使用する半導体層として一般的なものである。
【0011】半導体構造中のAlGaAs埋蔵層(bu
ried layer)は、横方向に酸化してVCSE
L中の光および電気閉じ込め用の埋蔵型開口を形成でき
る。VCSELダイオードは個々に製造できる。半導体
構造のキャップ層および閉じ込め層を、該構造の活性領
域の上のAlAs(またはAl含有量の高い合金)層が
露出するまで下方エッチングすることによって、円形ま
たは角形のメサ(mesa)が規定される。その後、ウ
ェット酸化を行ってAlAs層を自然の酸化物に変えて
電流閉じ込め用の小さな円形または角形の開口を形成す
る。自然の酸化物の屈折率は約1.6であり、これはA
lAsの屈折率よりも低い。酸化物の開口は活性領域中
で横方向に導波して光を閉じ込めることもできる。
【0012】エッチングされたメサの上面には、電極の
p型コンタクト層が直接堆積される。メサはワイヤーボ
ンディング用の大きなコンタクトパッド(一般的には5
0mm×50mm程度)を収容できる大きさでなければ
ならず、この構造では配置が密なVCSELアレイを構
成することはできない。
【0013】本発明の目的は、選択的に酸化した自然の
酸化物層を用いた、高密度で個別アドレス指定可能なモ
ノリシックVCSELアレイ構造を提供することであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、側方酸化工程
によって形成される、個別アドレス指定可能で高密度な
垂直キャビティ表面発光型半導体レーザ構造を提供す
る。レーザ構造に開口を形成するには、側方ウェット酸
化のみ、またはレーザ構造中にエッチングした半環状の
溝からの選択的な層の混合と側方ウェット酸化との両工
程によって行われる。
【0015】半環状にエッチングした溝から選択的側方
ウェット酸化を行って、光開口を形成することができ
る。または、層の順序を変えて、レーザ構造の活性領域
近傍のAlAs/AlGaAsヘテロ構造から混合領域
を規定し、その後、半環状にエッチングされた溝から選
択的側方酸化を行って、混合領域によって規定される光
開口を形成することもできる。
【0016】溝が半環状なため平面部が残り、環状電極
をコンタクトパッドに接続できるようになる。アレイ中
のVCSEL間の電気的絶縁には自然の酸化物層を用い
ることができる。このVCSELアレイ構造は共振垂直
キャビティLEDアレイ構造にも用いることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に従って側方ウェ
ット酸化によって製造した個別アドレス指定可能な高密
度VCSELアレイ半導体構造100を示す。金属・有
機化学気相成長(MOCVD)として公知のエピタキシ
ャル成長法を用いて、n型GaAs基板102上に厚さ
約200nmのn型GaAsバッファ層104を成長さ
せる。n型GaAs基板102およびn型GaAsバッ
ファ層104のドーピングレベルは、層の抵抗がかなり
低くなるように一般的には約3×1018cm-3から7×
1018cm-3の範囲である。これらの半導体層は、液相
エピタキシー(LPE)、分子線エピタキシー(MB
E)、またはその他の公知の結晶育成法によって基板上
に成長させてもよい。
【0018】GaAsバッファ層104の上には、VC
SEL構造中に必要な内部反射を与える下方ブラッグレ
フレクタ(DBR)106を形成する超格子構造が設け
られる。通常、下方DBR106は、アルミニウム含有
量の高いAlGaAs層108と、アルミニウム含有量
の低い別のAlGaAs層110との複数の対から形成
される。これらの層対を多数堆積した後、アルミニウム
含有量の高い最後のAlGaAs層112を成長させ、
その上に光キャビティ(cavity)の下方AlGa
As閉じこめ層114を成長させる。
【0019】層108と110の各対の一般的な厚さ
は、820nm波長のレーザでは約120nmである。
全ての層108と110の各対の厚みは、意図するレー
ザ光の波長の1/2となるように設計される。アルミニ
ウム含有量の高い最後のAlGaAs層112の厚さ
は、意図するレーザ光の波長の1/4となるように設計
される。アルミニウム含有量の高いAlGaAs層10
8および112は約86%のアルミニウムを含む。高ア
ルミニウム含有のAlGaAs層は、屈折率が低く、容
易に酸化されない程度のアルミニウムを含む。低アルミ
ニウム含有のAlGaAs層110のアルミニウム含有
量は約16%である。低アルミニウム含有AlGaAs
層は、一般にレーザ波長に対して非吸収性であり、かつ
材料が希望通りの屈折率をもつ程度の少量のアルミニウ
ム組成である。
【0020】この好適な実施形態では、半導体構造10
0の上面から発光が行われるため、高い内部反射を得る
ためには、下方DBR106の反射率はできるだけ10
0%に近くなければならない。一般に、内部反射が高い
とレーザのしきい値電流は小さくなる。周知のとおり、
下方DBR106の反射率は、通常、超格子の2つのA
lGaAs層の屈折率の差と構造中の層の対の数との関
数として求められる。屈折率の差が大きくなると、必要
な層の対は少なくてすむ。一般に、下方DBR106構
造を形成するには30〜40対のAlGaAs層108
および110が使用される。
【0021】下方DBR106構造のエピタキシャル成
長後、下方AlGaAs閉じ込め層114が堆積され
る。この下方AlGaAs閉じ込め層114のアルミニ
ウム含有量は約58%で、1×1018cm-3〜5×10
18cm-3のドーピングレベルをもつn型層であり、厚さ
は約100nmである。この下方AlGaAs閉じ込め
層114の上には、厚さ2〜8nmの3つの障壁で隔て
られた厚さ5〜10nmの4つの量子井戸からなるレー
ザ構造の活性層116が設けられる。希望するレーザ構
造の出力波長によって、純粋GaAsまたはアルミニウ
ム含有量の少ないAlGaAsを用いて量子井戸構造を
形成してもよい。本実施形態では、量子井戸は一般にア
ルミニウム含有量が約7%の未ドープのAlGaAsか
ら形成される。本発明では、活性層116の形成に1つ
または複数の量子井戸構造(MΩW)を用いてもよい。
【0022】活性層116の上には、ドーパントの極性
以外は下方AlGaAs閉じ込め層114と同じ構造の
上方AlGaAs閉じ込め層118が設けられる。この
上方AlGaAs閉じ込め層118のアルミニウム含有
量は約58%であるが、1×1018cm-3〜4×1018
cm-3のドーピングレベルをもつp型層である。下方A
lGaAs閉じ込め層114と同じく、上方AlGaA
s閉じ込め層118の厚さも約100nmである。一般
にこれら2層のAlGaAs閉じ込め層114,118
と活性層116とで光キャビティを形成し、その中では
希望する光利得が得られる。層114,116,および
118の全体の厚さは、意図するレーザ光の波長の整数
倍に等しくなるように調節できる。
【0023】上方AlGaAs閉じ込め層118の上に
は、レーザ開口の形成に用いられる酸化層120が設け
られる。レーザ開口は電流の流れを制御し、ひいては活
性層116中のレーザ光発射位置を制御する。酸化層1
20は半導体構造中で活性層116よりずっと上の別位
置に置いてもよい。
【0024】酸化層120はAlGaAs層122、A
lAs層124、およびAlGaAs層126の3つの
半導体層からなる。酸化層120中のこれら3つの層1
22,124,および126の厚さはそれぞれ25nm
である。2つのAlGaAs層122および126の一
般的なアルミニウム含有量は40%である。埋蔵された
これら3つの層は、層の順序変更処理によって混合でき
る。酸化層120全体の厚みは活性層116から発射さ
れる光の波長の1/4である。
【0025】一般に、この酸化層120は上方DBRミ
ラーの第1層126を含む。
【0026】電流経路を決定する埋蔵層からなる酸化領
域が活性層より上に位置するため、電流の閉じ込めが向
上される。一般に、酸化領域がp型領域に位置する場
合、この状況下では正孔の拡散長が短い、すなわち移動
性が低いため、電流拡散効果が最低限に抑えられる。
【0027】AlGaAs層122、AlAs層12
4、およびAlGaAs層126を堆積させて酸化層1
20を形成した後、p型ドーピングを含む上方DBR1
28ミラーの残りの部分が堆積される。上方DBR12
8ミラーはドーパントの極性以外は下方DBR106ミ
ラーと同じ構造である。また、活性領域の両側にもっと
も近いミラー層は通常はアルミニウム含有量が高い。本
実施形態では、この高アルミニウム含有層126は酸化
層120にも含まれる。本実施形態の上方DBR128
の反射率は、半導体構造の表面から光が発射されるため
一般には98%ないし99%である。上方DBR128
は一般的にはアルミニウム含有量の高いAlGaAs層
130とアルミニウム含有量の低い別のAlGaAs層
132との複数の対から形成される。典型的には、Al
GaAs層130および132の対を20〜25対用い
て、この上方DBR128ミラーを形成する。
【0028】多数の層対を成長させた後、キャップおよ
びコンタクト層の前に、アルミニウム含有量の高い、波
長の1/4の厚さをもつ最後のAlGaAs層134が
堆積される。上方p型DBR128の上には、一般にア
ルミニウム成分が45%、厚さ100nm、マグネシウ
ムドーピングレベルが約5×1018cm-3であるAlG
aAsコンタクト層136が設けられる。このAlGa
Asコンタクト層136はGaAsキャップ層138と
ともに、レーザ構造へのオーム接点の形成を容易にす
る。GaAsキャップ層138は、典型的には厚さ10
0nm、マグネシウムドーピング1×1019cm-3であ
る。
【0029】図1に示すように、半導体構造100の上
面140全体にはシリコン酸化物層142が堆積され
る。層142には、半導体構造がエッチングされる開ウ
インドウ領域144が設けられる。ウィンドウ領域14
4はシリコン酸化物層142中で半環状すなわちC字型
パターンを形成する。
【0030】半導体構造100は、反応性イオンエッチ
ング等の方法によってエッチングされ、図2に示すよう
に垂直な側壁をもつ半環状またはC字型の溝200を形
成する。半環状の溝200は、後に半導体構造100の
開口となる所定パターンを形成する。
【0031】キャップ層138およびコンタクト層13
6、上方p型DBR128、酸化層120、上方AlG
aAs閉じ込め層118、活性層116、および下方A
lGaAs閉じこめ層114を通って、下方n型DBR
106の上方半導体層112までエッチングすることで
溝200が形成される。半環状溝200は、側壁に沿っ
て半円形に酸化層120およびこの酸化層のAlAs層
124を特に露出させる。
【0032】その後、このレーザ構造は、水蒸気環境中
で温度400〜450℃で約1時間、AlAs層124
の円形領域202が自然の酸化物によって囲まれるまで
酸化される。
【0033】図3に示す酸化工程では、溝200を通じ
て酸化層120は水蒸気環境に露出される。このため、
アルミニウム含有量の高いAlGaAsからなる酸化層
120は、溝200からAlAs層124の中を円形領
域202まで放射状に内側へ、かつ溝200から放射状
に外側へ酸化される。
【0034】酸化工程において、構造中の他の層はアル
ミニウム含有量が低いため、ほとんど酸化されない。温
度が一定の場合、AlGaAs層の酸化率はアルミニウ
ム含有量に対してほぼ指数関数的に増大する。従って、
酸化された層はほぼ95%と高いアルミニウム含有量の
AlGaAsである。
【0035】図3の断面図および図4の平面図に示すよ
うに、酸化物が形成されると、酸化層120のAlAs
層124の各領域から自然の酸化物層204が形成され
る。自然の酸化物層204はレーザ構造の開口である円
形の非酸化領域202を囲みかつ規定する。また、この
領域の境界は、エピタキシャル成長法およびホトリソグ
ラフィー法によって規定されるため、比較的滑らかでか
つ明確である。ホトリソグラフィー法は精度が非常に高
いので、開口まわりのスペースを最小限にできる。さら
に、酸化領域はエピタキシャル工程完了後に規定される
ので、本アプローチは非常に柔軟な方法を提供できる。
【0036】窒化シリコンマスクを除去した後の開口2
02は自然の酸化物層204で囲まれている。開口20
2は活性層116を通る電流経路を制御する。電流は活
性層116のうち開口202の下方に位置する箇所を通
って流れ、p型およびn型の電荷担体(キャリア)のあ
る注入密度を構成し、これにより光増幅を行う。電流が
十分大きければ、この光増幅と、DBRミラー106お
よび128からのフィードバックとによって、半導体構
造100の開口202内部から表面142を通ってレー
ザ発振および発光が行われる。
【0037】コンタクト層136およびキャップ層13
8は、溝200のエッチング時または他のエッチング時
に、半導体構造100の表面142の開口202近傍領
域から一旦、取り外され、酸化の前にAlGaAs層1
34を露出させる。
【0038】図5に示すように、酸化によって上方p型
DBR128の上方AlGaAs層134も自然の酸化
物層204に変換される。この層204は抵抗および電
気的絶縁性が高い。コンタクト層136/キャップ層1
38の表面142上および基板102底面には、それぞ
れ金属コンタクト208,210が形成され、レーザを
バイアスする。コンタクトの形成に使用される典型的な
材料は、チタン/金の二層フィルムである。
【0039】酸化物に囲まれた開口領域202の外側の
電極208は、自然の酸化物層204の最上に位置す
る。電流は活性領域116上方の開口202を通って活
性領域116へ流れ込むようにされ、漏れ電流の発生を
防止する。電気的絶縁は狭い範囲で陽子イオンを注入す
ることでも得られるが、表面酸化のほうがより簡単で経
済的である。
【0040】図6はVCSEL半導体構造の平面図であ
る。上面の自然の酸化物層204は電気的絶縁性の円形
パッドとなる。自然の酸化物層204の内側には半環状
の溝200が位置する。溝200の内側にはVCSEL
が光を発射する円形の表面発光領域212が位置する。
溝200の内側で発光領域212を取り囲む部分は環状
の電極214である。相互接続用電極ストライプ216
は環状電極214をコンタクトパッド218へ接続す
る。ストライプ216は半環状溝200の開端部から延
びる。環状電極214、相互接続用電極ストライプ21
6、およびコンタクトパッド218で、半導体構造10
0の上部電極208を構成する。
【0041】環状電極214は環状部分のため、レーザ
から発射される光は環状部分の中心を通ることができ
る。ここでもまた、コンタクト形成用の一般的な材料は
チタン/金合金である。
【0042】半環状の溝を用いてレーザ構造内部深くに
自然の酸化物層を形成することによって、電極をレーザ
内部の活性領域に接触させながら、電極上面を平らに維
持することが可能となる。
【0043】電極に透明な半導体材料が使用されている
場合は、電極は発光領域212を覆ってもよい。使用さ
れる一般的な透明半導体は、スパッタリング法によって
堆積される酸化インジウム錫(ITO)である。透明な
半導体を使用すれば、VCSEL間の間隔をより小さく
できるため、よりコンパクトなレーザ装置を製造でき
る。
【0044】選択的な層の混合と側方ウェット酸化によ
って開口を構成した、個別アドレス指定可能な高密度ア
レイからなる本発明の半導体構造は、レーザアレイ以外
にも適用できる。本発明の発光素子は共振垂直キャビテ
ィ型発光ダイオード(LED)の構成にも使用できる。
共振垂直キャビティ型LED構造は、共振キャビティL
EDでは上下に分散したブラッグ反射ミラーの反射率が
VCSELで要求される99%ほど高くなくてもよい点
以外は、VCSEL構造と同じである。
【0045】上記の説明で用いた組成、ドーパント、ド
ーピングレベル、および寸法は、例にすぎず、これらの
パラメータは変更可能である。また、図示した層以外の
層を追加してもよい。さらに、温度および時間等の実験
条件も変更可能である。最後に、半導体材料にはGaA
sおよびGaAlAs以外に、GaAlSb、InAl
GaP、またはその他のIII族−V族合金を用いても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のVCSEL半導体構造の断面図であ
る。
【図2】 本発明のVCSEL半導体構造の半導体層の
エッチング後の断面図である。
【図3】 本発明のVCSEL半導体構造のエッチング
およびウェット酸化後の断面図である。
【図4】 本発明のVCSEL半導体構造のエッチング
およびウェット酸化後の酸化層の平面図である。
【図5】 本発明のVCSEL半導体構造のエッチング
およびウェット酸化後の他の断面図である。
【図6】 本発明のVCSEL半導体構造の最上層の平
面図である。
【符号の説明】
100 VCSELアレイ半導体構造、102 基板、
106 下方DBR、114 下方AlGaAs閉じこ
め層、116 活性層、118 上方AlGaAs閉じ
込め層、120 酸化層、128 上方DBR、136
コンタクト層、138 キャップ層、142 シリコ
ン酸化物層、200 溝、202 開口、204 自然
の酸化物層、208 金属コンタクト、212 発光領
域、214 環状電極、216 電極ストライプ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面発光型半導体レーザであって、 基板と、 前記基板上に形成された複数の半導体層と、 前記複数の半導体層のうち活性領域を形成する一層以上
    の層と、 前記活性領域上方に位置する第1のレフレクタおよび前
    記活性領域下方に位置する第2のレフレクタであって、
    前記第1および第2のレフレクタの少なくとも一方は前
    記活性領域から放射された光を一部透過可能な第1およ
    び第2のレフレクタと、 前記活性領域を流れる電流を制御する開口であって、前
    記複数の半導体層中に形成された半環状の溝に取り囲ま
    れた自然の酸化物層によって規定された開口と、 前記活性領域をバイアス可能な第1および第2の電極
    と、を含む表面発光型半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の表面発光型半導体レー
    ザであって、前記第1レフレクタは分散型ブラッグレフ
    レクタである表面発光型半導体レーザ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の表面発光型半導体レー
    ザであって、さらに第2の自然の酸化物層を含み、前記
    第1の電極の一部が前記第2の自然の酸化物層上に位置
    する表面発光型半導体レーザ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の表面発光型半導体レー
    ザであって、前記第1のレフレクタおよび前記第2のレ
    フレクタは、分散型ブラッグレフレクタである表面発光
    型半導体レーザ。
JP10264075A 1997-09-26 1998-09-18 垂直キャビティを有する表面発光型半導体レーザ Withdrawn JPH11150340A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US93808397A 1997-09-26 1997-09-26
US08/938,083 1997-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11150340A true JPH11150340A (ja) 1999-06-02

Family

ID=25470849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10264075A Withdrawn JPH11150340A (ja) 1997-09-26 1998-09-18 垂直キャビティを有する表面発光型半導体レーザ

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0905835A1 (ja)
JP (1) JPH11150340A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002094180A (ja) * 2000-07-28 2002-03-29 Agilent Technol Inc 高速垂直共振器面発光レーザー
KR100565050B1 (ko) * 1999-10-25 2006-03-30 삼성전자주식회사 표면광 레이저 및 그 제조방법
CN1299167C (zh) * 2001-03-13 2007-02-07 海德堡印刷机械股份公司 具有一个vcsel光源阵列的用于印版的制图像装置
US8183074B2 (en) 2007-01-19 2012-05-22 Sony Corporation Light emitting element, method for manufacturing light emitting element, light emitting element assembly, and method for manufacturing light emitting element assembly
US8761221B2 (en) 2007-04-18 2014-06-24 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19900816C2 (de) * 1999-01-12 2001-04-26 Siemens Ag Vertikalresonator-Laserdiode mit optimierter aktiver Fläche, sowie Laserzeiger oder Laserpointer
EP1308732A1 (en) * 2001-11-01 2003-05-07 Forskningscenter Riso Optical device and method for measuring velocity
US7002613B2 (en) * 2002-09-06 2006-02-21 Heidelberger Druckmaschinen Ag Method for printing an image on a printing substrate and device for inputting energy to a printing-ink carrier
DE102004020663A1 (de) 2004-04-24 2005-11-10 Carl Zeiss Meditec Ag Einrichtung zur Beleuchtung organischer Objekte
JP2007294744A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Ricoh Co Ltd 面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置
JP4974981B2 (ja) * 2007-09-21 2012-07-11 キヤノン株式会社 垂直共振器型面発光レーザ素子、及び該垂直共振器型面発光レーザ素子を用いた画像形成装置
US9136402B2 (en) * 2012-02-28 2015-09-15 International Business Machines Corporation High efficiency flexible solar cells for consumer electronics
US10361531B2 (en) 2014-02-25 2019-07-23 Philips Photonics Gmbh Light emitting semiconductor devices with getter layer
US9520696B2 (en) 2014-03-04 2016-12-13 Princeton Optronics Inc. Processes for making reliable VCSEL devices and VCSEL arrays
JP6835743B2 (ja) * 2015-06-09 2021-02-24 トランプ フォトニック コンポーネンツ ゲーエムベーハー 垂直共振器型面発光レーザ
KR101818725B1 (ko) * 2017-09-11 2018-01-15 주식회사 레이아이알 수직 공동 표면 방출 레이저
US10205303B1 (en) 2017-10-18 2019-02-12 Lumentum Operations Llc Vertical-cavity surface-emitting laser thin wafer bowing control
CN110620169B (zh) * 2019-09-10 2020-08-28 北京工业大学 一种基于共振腔的横向电流限制高效率发光二极管
CN114175428A (zh) * 2020-02-24 2022-03-11 深圳瑞识智能科技有限公司 具有非隔离发射器的vcsel阵列
CN114188820A (zh) * 2022-02-14 2022-03-15 常州承芯半导体有限公司 垂直腔面发射激光器的形成方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04159784A (ja) * 1990-10-23 1992-06-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子ならびにその製造方法
US5719891A (en) * 1995-12-18 1998-02-17 Picolight Incorporated Conductive element with lateral oxidation barrier

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100565050B1 (ko) * 1999-10-25 2006-03-30 삼성전자주식회사 표면광 레이저 및 그 제조방법
JP2002094180A (ja) * 2000-07-28 2002-03-29 Agilent Technol Inc 高速垂直共振器面発光レーザー
CN1299167C (zh) * 2001-03-13 2007-02-07 海德堡印刷机械股份公司 具有一个vcsel光源阵列的用于印版的制图像装置
JP2008276242A (ja) * 2001-03-13 2008-11-13 Heidelberger Druckmas Ag 版露光装置
US8183074B2 (en) 2007-01-19 2012-05-22 Sony Corporation Light emitting element, method for manufacturing light emitting element, light emitting element assembly, and method for manufacturing light emitting element assembly
US9252565B2 (en) 2007-04-18 2016-02-02 Sony Corporation Light-emitting element
US8761221B2 (en) 2007-04-18 2014-06-24 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same
US9407064B2 (en) 2007-04-18 2016-08-02 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same
US9484713B2 (en) 2007-04-18 2016-11-01 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same
US9941662B2 (en) 2007-04-18 2018-04-10 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same
US10153613B2 (en) 2007-04-18 2018-12-11 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same
US10833479B2 (en) 2007-04-18 2020-11-10 Sony Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same
US11658463B2 (en) 2007-04-18 2023-05-23 Sony Group Corporation Light-emitting element and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP0905835A1 (en) 1999-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5062115A (en) High density, independently addressable, surface emitting semiconductor laser/light emitting diode arrays
US6208681B1 (en) Highly compact vertical cavity surface emitting lasers
US5317170A (en) High density, independently addressable, surface emitting semiconductor laser/light emitting diode arrays without a substrate
US5892784A (en) N-drive p-common surface emitting laser fabricated on n+ substrate
JPH11150340A (ja) 垂直キャビティを有する表面発光型半導体レーザ
US20040096996A1 (en) Low voltage multi-junction vertical cavity surface emitting laser
JP2009164640A (ja) エッジエミッティングレーザのモノリシックアレイ
JP2020174216A (ja) 平坦化vcselおよびその作製方法
US11581705B2 (en) Vertical-cavity surface-emitting laser with dense epi-side contacts
US20200274328A1 (en) Indium-phosphide VCSEL with dielectric DBR
US6680963B2 (en) Vertical-cavity surface emitting laser utilizing a reversed biased diode for improved current confinement
US20230420918A1 (en) Vertical cavity surface emitting laser with active layer-specific addressability
US6717974B2 (en) Apparatus and method for improving electrical conduction structure of a vertical cavity surface emitting laser
US6816526B2 (en) Gain guide implant in oxide vertical cavity surface emitting laser
JP4132276B2 (ja) 半導体レーザアレー
KR102505318B1 (ko) 동작전압 특성을 개선한 수직 공진 표면 발광 레이저 소자
WO2004064211A1 (en) Laser array
US20050243890A1 (en) Metal-assisted DBRs for thermal management in VCSELS
CN116505371A (zh) 操纵多结垂直腔表面发射激光器的光束发散度
US20030021318A1 (en) Vertical-cavity surface emitting laser utilizing a high resistivity buried implant for improved current confinement
JP2001257424A (ja) 垂直共振器型面発光素子
KR20230148087A (ko) 공통 애노드와 절연된 복수의 캐소드 구조를 가지고 있는 vcsel 기반 광학 소자 및 광학 모듈
WO2004047242A1 (en) Low voltage multi-junction vertical cavity surface emitting laser
Peters et al. Small electrically pumped index-guided vertical-cavity lasers
CN115764547A (zh) 一种激光装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110