JPH11261157A - Surface emitting type semiconductor laser device and manufacture thereof - Google Patents

Surface emitting type semiconductor laser device and manufacture thereof

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Publication number
JPH11261157A
JPH11261157A JP6514998A JP6514998A JPH11261157A JP H11261157 A JPH11261157 A JP H11261157A JP 6514998 A JP6514998 A JP 6514998A JP 6514998 A JP6514998 A JP 6514998A JP H11261157 A JPH11261157 A JP H11261157A
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JP
Japan
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layer
laminated structure
inp
gaas
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP6514998A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiro Iwai
則広 岩井
Tomokazu Mukohara
智一 向原
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emitting type semiconductor laser element having a low threshold current and low operating voltage, and manufactureing method thereof. SOLUTION: The long-wavelength surface emitting laser 10 comprises an n-GaAs substrate 21, a DBR mirror 22, a light-emitting region of an embedded structure, a p-InGaAs contact layer 19, a p-side electrode 24, and a dielectric multilayer film mirror 27 with a window 25 embedded formed in this order and an n-side electrode 26 formed on the back side of the GaAs substrate 21. The DBR mirror 22 is a multilayer film of 28 cycles of n-GaAs/n-AlAs layers. The light-emitting region of the embedded structure comprises of an n-InP clad layer 13, a columnar mesa structure of a diameter of 10 μm, composed of a strained quantum well active layer 14 and a p-InP clad layer 15, an embedded layer composed of a p-InP layer 16 in which the columnar mesa structure is embedded and an n-InP layer 17, and a p-InP clad layer 18 of 0.8 μm thickness, formed on the mesa structure and an embedded layer.

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、面発光型半導体レ
ーザ素子及びその作製方法に関し、更に詳細には、しき
い値電流が低く、動作電圧の低い面発光型半導体レーザ
素子、特に長波長帯面発光レーザとして最適な面発光型
半導体レーザ素子及びその作製方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a surface-emitting type semiconductor laser device having a low threshold current and a low operating voltage, particularly a long wavelength band. The present invention relates to a surface-emitting type semiconductor laser device optimal as a surface-emitting laser and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】垂直共振器面発光型半導体レーザは、半
導体基板に対して垂直方向に光を出射し、2次元並列集
積化が可能な半導体レーザであって、並列光情報処理や
光インターコネクションなどの新しい光エレクトロニク
スの分野での応用範囲が広いレーザとして注目されてい
る。
2. Description of the Related Art A vertical cavity surface emitting semiconductor laser emits light in a direction perpendicular to a semiconductor substrate and is capable of two-dimensional parallel integration. Lasers, which have a wide range of applications in the field of new optoelectronics.

【0003】ここで、図7を参照して、直接接着法によ
り作製した従来の長波長帯面発光レーザ素子の層構造を
説明する。図7は、従来の長波長帯面発光レーザの層構
造を示す素子断面図である。従来の長波長帯面発光レー
ザ40は、図7に示すように、厚さ約100μm のn−
GaAs基板41上に、順次、形成された、n−DBR
ミラー42、n−InPクラッド層43、SCH−MQ
W活性層44、及びp−InPクラッド層45からなる
積層構造と、積層構造上に形成された、p−DBRミラ
ー46、p−GaAsコンタクト層47、及びp側電極
48からなる円柱状のエアポスト構造と、p側電極48
の電流注入面を除いてエアポスト構造を被覆するSiN
の絶縁膜49と、Ga As 基板41の裏面にリング状に
形成されたn側電極50とを備えている。n−DBRミ
ラー42は、それぞれの厚さがλ/4nのn−GaAs
/n−AlAsの27周期からなる多層膜反射鏡であ
る。p−DBRミラー46は、それぞれの厚さがλ/4
nのp−GaAs/p−AlAsの27周期からなる多
層膜反射鏡である。
Here, a layer structure of a conventional long wavelength band surface emitting laser device manufactured by a direct bonding method will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an element sectional view showing a layer structure of a conventional long wavelength band surface emitting laser. As shown in FIG. 7, a conventional long wavelength band surface emitting laser 40 has a thickness of about 100 .mu.m.
N-DBR sequentially formed on a GaAs substrate 41
Mirror 42, n-InP cladding layer 43, SCH-MQ
A stacked air structure including a W active layer 44 and a p-InP clad layer 45 and a p-DBR mirror 46, a p-GaAs contact layer 47, and a p-side electrode 48 formed on the stacked structure. Structure and p-side electrode 48
Covering the air post structure except the current injection surface of SiN
And an n-side electrode 50 formed in a ring shape on the back surface of the GaAs substrate 41. The n-DBR mirror 42 is an n-GaAs having a thickness of λ / 4n.
/ N-AlAs is a multilayer reflector consisting of 27 periods. Each of the p-DBR mirrors 46 has a thickness of λ / 4.
This is a multi-layer reflecting mirror having 27 periods of n p-GaAs / p-AlAs.

【0004】図8から図10を参照して、上述の従来の
長波長帯面発光レーザ40を作製す方法を説明する。図
8(a)〜(c)、図9(d)と(e)、及び図10
(f)と(g)は、従来の長波長帯面発光レーザ40を
作製する際の各工程毎の層構造を示す断面図である。 (1)先ず、図8(a)に示すように、InP基板51
上に、MOCVD法により、順次、GaInAsエッチ
ング停止層52、p−InPクラッド層45、SCH−
MQW活性層44、及びn−InPクラッド層43を成
膜して、積層構造体71を形成する。 (2)図8(b)に示すように、別の基板、n−GaA
s基板41上に、MBE法により、それぞれの厚さがλ
/4nのn−GaAs/n−AlAsの27周期からな
るn−DBRミラー42を積層して、積層構造体72を
形成する。 (3)また、図8(c)に示すように、更に別の基板、
GaAs基板61上に、MBE法により、順次、AlA
sエッチング停止層62及びp−GaAsコンタクト層
47を成膜し、更に、p−GaAsコンタクト層47上
にそれぞれの厚さがλ/4nのp−GaAs/p−Al
Asの27周期からなるp−DBRミラー46を積層し
て、積層構造体73を形成する。
With reference to FIGS. 8 to 10, a method of manufacturing the above-described conventional long-wavelength surface emitting laser 40 will be described. 8 (a) to 8 (c), FIGS. 9 (d) and 9 (e), and FIG.
(F) and (g) are cross-sectional views showing the layer structure in each step when manufacturing the conventional long wavelength band surface emitting laser 40. (1) First, as shown in FIG.
On top, the GaInAs etching stop layer 52, the p-InP cladding layer 45, and the SCH-
The stacked structure 71 is formed by forming the MQW active layer 44 and the n-InP clad layer 43. (2) As shown in FIG. 8B, another substrate, n-GaAs
On the s-substrate 41, each thickness is λ by the MBE method.
The n-DBR mirror 42 composed of 27 periods of / 4n n-GaAs / n-AlAs is stacked to form a stacked structure 72. (3) Further, as shown in FIG.
The AlA is sequentially formed on the GaAs substrate 61 by the MBE method.
An s etching stop layer 62 and a p-GaAs contact layer 47 are formed, and a p-GaAs / p-Al layer having a thickness of λ / 4n is formed on the p-GaAs contact layer 47.
The stacked structure 73 is formed by stacking the p-DBR mirrors 46 each having 27 periods of As.

【0005】(4)次に、積層構造体71のn−InP
クラッド層43の上面、及び積層構造体72のn−DB
Rミラー42の上面をそれぞれフッ酸により処理した
後、室温、大気中で、へき開面を合わせつつn−InP
クラッド層43及びn−DBRミラー42との間で積層
構造体71と積層構造体72とを密着させる。次いで、
密着させた積層構造体に、水素雰囲気中で、600℃程
度の温度の熱処理を施す。これにより、積層構造体71
と積層構造体72とは、図9(d)に示すように、相互
に接着して合体し、第1の合体積層構造体74を形成す
る。
(4) Next, the n-InP of the laminated structure 71
The upper surface of the cladding layer 43 and the n-DB of the laminated structure 72
After treating the upper surface of the R mirror 42 with hydrofluoric acid, the n-InP is adjusted at room temperature and in the air while adjusting the cleavage surfaces.
The laminated structure 71 and the laminated structure 72 are brought into close contact with each other between the cladding layer 43 and the n-DBR mirror 42. Then
A heat treatment at a temperature of about 600 ° C. is applied to the laminated structure in a hydrogen atmosphere. Thereby, the laminated structure 71
The laminated structure 72 and the laminated structure 72 are bonded to each other and united to form a first combined laminated structure 74 as shown in FIG. 9D.

【0006】(5)次に、GaInAsエッチング停止
層52をエッチング停止層にして、第1の合体積層構造
体74からInP基板51を塩酸により除去し、更に、
GaInAsエッチング停止層52を硫酸系のエッチン
グ液にて除去する。次いで、エッチングにより露出した
p−InPクラッド層45の上面、及び積層構造体73
のp−DBRミラー46の上面をそれぞれフッ酸により
処理した後、室温、大気中で、へき開面を合わせつつ、
p−InPクラッド層45とp−DBRミラー46との
間で合体積層構造体74と積層構造体73とを密着さ
せ、密着積層構造体を形成する。次いで、密着積層構造
体に水素雰囲気中で600℃程度の温度の熱処理を施
す。これにより、両積層構造体73、74は、図9
(e)に示すように、相互に接着して合体し、第2の合
体積層構造体75を形成する。
(5) Next, using the GaInAs etching stop layer 52 as an etching stop layer, the InP substrate 51 is removed from the first unitary laminated structure 74 with hydrochloric acid.
The GaInAs etching stop layer 52 is removed with a sulfuric acid-based etchant. Next, the upper surface of the p-InP clad layer 45 exposed by the etching, and the laminated structure 73
After treating the upper surfaces of the p-DBR mirrors 46 with hydrofluoric acid, respectively,
The united laminated structure 74 and the laminated structure 73 are brought into close contact with each other between the p-InP clad layer 45 and the p-DBR mirror 46 to form an adhered laminated structure. Next, a heat treatment at a temperature of about 600 ° C. is performed on the contact laminated structure in a hydrogen atmosphere. As a result, both laminated structures 73 and 74 are
As shown in (e), they are bonded to each other and united to form a second united laminated structure 75.

【0007】(6)次に、AlAsエッチング停止層6
2をエッチング停止層にして、第2の合体積層構造体7
5のGaAs基板61をアンモニアと過酸化水素水の混
合液により除去し、更に、AlAsエッチング停止層6
2をフッ酸により除去する。次いで、エッチングにより
露出したp−GaAsコンタクト層47上に、図10
(f)に示すように、フォトリソグラフィー及びリフト
オフ法により、Ti/Pt/Au/Niの多層金属膜か
らなる直径10μm程度の円形のp側電極48を形成す
る。
(6) Next, the AlAs etching stop layer 6
2 as an etching stop layer, and the second united laminated structure 7
The GaAs substrate 61 is removed with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, and the AlAs etching stop layer 6 is removed.
2 is removed with hydrofluoric acid. Next, on the p-GaAs contact layer 47 exposed by etching, FIG.
As shown in (f), a circular p-side electrode 48 having a diameter of about 10 μm made of a multilayer metal film of Ti / Pt / Au / Ni is formed by photolithography and a lift-off method.

【0008】(7)次に、円形に形成されたp側電極4
8をエッチングマスクにして、塩素系のRIBE法(Re
active Ion Beam Etching )により、p−GaAsコン
タクト層47、p−DBRミラー46を選択的にエッチ
ングして除去し、図10(g)に示すように、p−Ga
Asコンタクト層47及びp−DBRミラー46からな
る円柱状のメサを形成する。 (8)続いて、表面にSiNからなる絶縁膜49(図7
参照)を形成し、メサトップのみ電流注入のために窓明
けを行って開口を形成する。更に、n−GaAs基板4
1を100μm程度の厚さに研磨した後、リング状のn
側電極50(図7参照)を形成すると、図7に示す長波
長帯面発光レーザ40を得ることができる。
(7) Next, the p-side electrode 4 formed in a circular shape
8 as an etching mask, chlorine-based RIBE method (Re
By active ion beam etching, the p-GaAs contact layer 47 and the p-DBR mirror 46 are selectively etched and removed, and as shown in FIG.
A cylindrical mesa including the As contact layer 47 and the p-DBR mirror 46 is formed. (8) Subsequently, an insulating film 49 made of SiN is formed on the surface (FIG. 7).
) Is formed, and only the mesa top is opened for current injection to form an opening. Further, the n-GaAs substrate 4
1 is polished to a thickness of about 100 μm, and then a ring-shaped n
When the side electrode 50 (see FIG. 7) is formed, the long wavelength band surface emitting laser 40 shown in FIG. 7 can be obtained.

【0009】このようにして作製された長波長帯面発光
レーザ素子は、上下にGaAs/AlAsからなるDB
Rミラーを備えていることにより、ミラーの熱伝導率及
び損失特性が改善され、高温での連続動作が可能である
ことが確認されている。
The long-wavelength surface emitting laser device manufactured as described above has a DB formed of GaAs / AlAs on the upper and lower sides.
It has been confirmed that the provision of the R mirror improves the thermal conductivity and loss characteristics of the mirror and enables continuous operation at high temperatures.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、光通信シス
テムでは、一般的に、半導体レーザを駆動するための印
加電圧はおおよそ2V以下なので、面発光型レーザの動
作電圧を2V以下に押さえる必要がある。また、多数の
レーザ素子を集積したレーザアレイ構造の場合、消費電
力が電流と電圧の積で決まることから、動作電圧が高い
ことは、低消費電力化を図る上で好ましくない。また、
動作電圧の上昇は、消費電力の上昇のみならず、熱の発
生が増大するので、レーザ素子の温度が上昇し、レーザ
特性にも悪影響を及ぼす。しかし、上述した従来の長波
長帯面発光レーザ素子は、作製工程の関係から、2か所
に異種積層構造体の接着界面を有しているので、以下に
説明するように、レーザ素子の動作電圧が高くなるとい
う問題があった。即ち、従来の長波長帯面発光レーザ素
子では、2か所の接着界面、特にp側の接着界面で形成
された抵抗成分、及びp−DBRミラー内でのヘテロス
パイクにより、動作電圧が3V以上と非常に高くなって
しまう。また、エアーポスト構造では、発光径を縮小し
て低しきい値電流化を図ろうとすると、コンタクト層の
横断面積も縮小してしまうので、p電極とのコンタクト
抵抗が増加し、これにより動作電圧が更に上昇すること
になるので、低しきい値電流化が難しい。
By the way, in an optical communication system, an applied voltage for driving a semiconductor laser is generally about 2 V or less, so it is necessary to keep the operating voltage of a surface emitting laser at 2 V or less. . Further, in the case of a laser array structure in which a large number of laser elements are integrated, power consumption is determined by the product of current and voltage, so that a high operating voltage is not preferable in reducing power consumption. Also,
The increase in the operating voltage not only increases the power consumption but also increases the generation of heat, so that the temperature of the laser element increases and the laser characteristics are adversely affected. However, the above-described conventional long-wavelength band surface emitting laser device has an adhesive interface between different kinds of laminated structures in two places due to the manufacturing process, so that the operation of the laser device will be described below. There was a problem that the voltage was high. That is, in the conventional long wavelength band surface emitting laser device, the operating voltage is 3 V or more due to the resistance component formed at the two bonding interfaces, especially the p-side bonding interface, and the heterospike in the p-DBR mirror. And it will be very high. Also, in the air post structure, if the emission diameter is reduced to reduce the threshold current, the cross-sectional area of the contact layer is also reduced, so that the contact resistance with the p-electrode is increased, thereby increasing the operating voltage. Is further increased, and it is difficult to reduce the threshold current.

【0011】そこで、本発明の目的は、しきい値電流及
び動作電圧の低い面発光型半導体レーザ素子及びその作
製方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a surface emitting semiconductor laser device having a low threshold current and low operating voltage, and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、(1)エア
ーポスト構造に代えて、活性領域を含むメサ型の積層構
造を電流ブロッキング層で埋め込む構造にすることによ
り、発光径を縮小して低しきい値電流化を図る際に、コ
ンタクト層の横断面積を維持できるようにする。更に、
(2)異種の積層構造体同士の接着界面の数を減らし
て、接着界面抵抗を減少させることに着眼し、本発明を
完成するに到った。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has reduced the light emitting diameter by (1) forming a mesa-type laminated structure including an active region with a current blocking layer instead of the air post structure. In order to reduce the threshold current, the cross-sectional area of the contact layer can be maintained. Furthermore,
(2) The present invention was completed by focusing on reducing the number of bonding interfaces between different types of laminated structures and reducing the bonding interface resistance.

【0013】上記目的を達成するために、本発明に係る
面発光型半導体レーザ素子は、GaAs基板上に、少な
くとも、GaAs/Al(Ga)Asからなる多層膜反
射鏡と、InP系化合物半導体層よりなる電流ブロッキ
ング層により埋め込まれたポスト状の活性層と、誘電体
膜からなる反射鏡とを備えていることを特徴としてい
る。GaAs/Al(Ga)Asからなる多層膜反射鏡
とは、GaAs/AlAs、又はGaAs/AlGaA
sの多層膜反射鏡を意味する。活性層は、InP系の化
合物半導体層であって、例えば井戸層がInGaAs
P、InGaAs、AlGaInAs、InAsPの何
れか一つの材料から成る(歪)量子井戸構造にすること
により、長波長帯面発光レーザ素子として最適なレーザ
素子を実現できる。誘電体膜には、例えば高屈折率材料
には、Si、ZnSe、低屈折率材料には、Al
2 3 、MgF、TiO2 、SiO2 、SiNを使用で
きる。
In order to achieve the above object, a surface-emitting type semiconductor laser device according to the present invention comprises a GaAs substrate and at least a multilayer reflector made of GaAs / Al (Ga) As and an InP-based compound semiconductor layer. A post-shaped active layer buried with a current blocking layer made of a material, and a reflecting mirror made of a dielectric film. The multilayer reflector made of GaAs / Al (Ga) As refers to GaAs / AlAs or GaAs / AlGaAs.
s means a multilayer reflector. The active layer is an InP-based compound semiconductor layer, for example, the well layer is made of InGaAs.
By using a (strained) quantum well structure made of any one of P, InGaAs, AlGaInAs, and InAsP, an optimum laser device as a long wavelength band surface emitting laser device can be realized. For the dielectric film, for example, Si, ZnSe for the high refractive index material, and Al for the low refractive index material.
2 O 3 , MgF, TiO 2 , SiO 2 and SiN can be used.

【0014】上述の面発光型半導体レーザ素子を作製す
るための本発明に係る方法(以下、第1の発明方法と言
う)は、InP基板上に、活性層を介在させたダブルヘ
テロ接合構造の積層構造体を形成し、積層構造体の少な
くとも活性層をエッチングによりポスト状に加工し、次
いでポスト状の活性層を電流ブロッキング層により埋め
込み、更にInP基板を除去する工程と、GaAs基板
上に、GaAs/Al(Ga)Asからなる多層膜反射
鏡を形成する工程と、InP基板を除去する工程と、G
a As 基板上の多層膜反射鏡と積層構造体とを直接接着
法により接着する工程と、積層構造体上に上部反射鏡を
形成する工程とを備えることを特徴としている。第1か
ら第3の発明方法で、直接接着法とは、接着剤を使用す
ることなく、エピタキシャル成長層の表面同士を密着さ
せ、熱処理することにより、エピタキシャル成長層同士
を直接的に接合する方法を言う。
A method according to the present invention for fabricating the above-described surface-emitting type semiconductor laser device (hereinafter referred to as a first invention method) has a double heterojunction structure in which an active layer is interposed on an InP substrate. Forming a laminated structure, processing at least the active layer of the laminated structure into a post shape by etching, then embedding the post-shaped active layer with a current blocking layer, and further removing the InP substrate; Forming a multilayer reflector made of GaAs / Al (Ga) As, removing the InP substrate,
The method is characterized by comprising a step of directly bonding the multilayer film reflecting mirror on the As substrate to the laminated structure by a bonding method, and a step of forming an upper reflecting mirror on the laminated structure. In the first to third invention methods, the direct bonding method refers to a method in which the surfaces of the epitaxial growth layers are brought into close contact with each other without using an adhesive, and heat treatment is performed to directly join the epitaxial growth layers. .

【0015】上述の面発光型半導体レーザ素子を作製す
るための本発明に係る別の方法(以下、第2の発明方法
と言う)は、InP基板上に、活性層を介在させたダブ
ルヘテロ接合構造の積層構造体を形成し、更にInP基
板を除去する工程と、GaAs基板上に、GaAs/A
l(Ga)Asからなる多層膜反射鏡を形成する工程
と、Ga As 基板上の多層膜反射鏡と積層構造体とを直
接接着法により接着する工程と、積層構造体の少なくと
も活性層をエッチングによりポスト状に加工し、次いで
ポスト状の活性層を電流ブロッキング層により埋め込む
工程と、積層構造体上に上部反射鏡を形成する工程とを
備えることを特徴としている。
Another method according to the present invention for fabricating the above-mentioned surface emitting semiconductor laser device (hereinafter referred to as a second invention method) is a double heterojunction in which an active layer is interposed on an InP substrate. Forming a laminated structure having a structure, further removing the InP substrate, and forming a GaAs / A on the GaAs substrate.
forming a multi-layer reflecting mirror made of l (Ga) As, bonding the multi-layer reflecting mirror on the GaAs substrate to the laminated structure by a direct bonding method, and etching at least the active layer of the laminated structure And a step of embedding a post-shaped active layer with a current blocking layer, and a step of forming an upper reflector on the laminated structure.

【0016】上述の面発光型半導体レーザ素子を作製す
るための本発明に係る更に別の方法(以下、第3の発明
方法と言う)は、InP基板上に、活性層を介在させた
ダブルヘテロ接合構造の積層構造体を形成する工程と、
GaAs基板上に、GaAs/Al(Ga)Asからな
る多層膜反射鏡を形成する工程と、GaAs基板上の多
層膜反射鏡とInP基板上の積層構造体とを直接接着法
により接着して合体積層構造体を形成する工程と、合体
積層構造体のInP基板を除去し、次いで積層構造体の
少なくとも活性層をエッチングによりポスト状に加工
し、ポスト状の活性層を電流ブロッキング層により埋め
込む工程と、積層構造体上に上部反射鏡を形成する工程
とを備えることを特徴としている。
Still another method according to the present invention for fabricating the above-described surface-emitting type semiconductor laser device (hereinafter referred to as a third invention method) is a double heterostructure in which an active layer is interposed on an InP substrate. Forming a laminated structure having a joint structure;
Forming a multilayer reflector formed of GaAs / Al (Ga) As on a GaAs substrate, and bonding the multilayer reflector on the GaAs substrate and the laminated structure on the InP substrate by a direct bonding method Forming a laminated structure, removing the InP substrate of the combined laminated structure, then processing at least the active layer of the laminated structure into a post by etching, and embedding the post-shaped active layer with a current blocking layer. Forming an upper reflecting mirror on the laminated structure.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、本発明に係る面発光型半導体レーザ素
子を長波長帯面発光レーザに適用した実施形態の一例で
ある。図1は本実施形態例の長波長帯面発光レーザの層
構造を示す素子断面図である。本実施形態例の長波長帯
面発光レーザ10は、図1に示すように、厚さ約100
μm のn−GaAs基板21と、GaAs基板21上
に、順次、形成されたDBRミラー22、埋め込み型構
造の発光領域、直径15μm の窓25を開口してリング
状に積層された膜厚0.2μmのp−InGaAsコン
タクト層19、p側電極24、窓25を埋める誘電体多
層膜ミラー27、及び、GaAs基板21の裏面に形成
されたn側電極26とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 This embodiment is an example of an embodiment in which the surface emitting semiconductor laser device according to the present invention is applied to a long wavelength band surface emitting laser. FIG. 1 is an element sectional view showing a layer structure of a long-wavelength surface emitting laser according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the long-wavelength band surface emitting laser 10 of this embodiment has a thickness of about 100 mm.
An n-GaAs substrate 21 having a thickness of 0.1 μm and a DBR mirror 22, a light emitting region having a buried structure, and a window 25 having a diameter of 15 μm are sequentially formed on the GaAs substrate 21. It has a 2 μm p-InGaAs contact layer 19, a p-side electrode 24, a dielectric multilayer mirror 27 filling the window 25, and an n-side electrode 26 formed on the back surface of the GaAs substrate 21.

【0018】DBRミラー22は、n−GaAs/n−
AlAs層の28周期からなる多層膜であって、n−G
aAs層及びn−AlAs層の厚さは、それぞれ、λ/
4n(λ:発振波長、n:屈折率)である。例えば、波
長1.3μmの場合、GaAs層及びAlAs層の厚さ
は、それぞれ、95nm及び111.3nmとなる。な
お、DBRミラー22としては、n−GaAs/n−A
lGaAsの多層膜を用いることもできる。埋め込み型
構造の発光領域は、膜厚1.0μmのn−InPクラッ
ド層13と、総膜厚約0.12μmの歪量子井戸活性層
14、及び膜厚0.2μmのp−InPクラッド層15
からなる直径10μm の円柱状メサ構造と、円柱状メサ
構造を埋め込んだ膜厚0.6μmのp−InP層16及
び膜厚0.6μm程度のn−InP層17からなる埋め
込み層と、円柱状のメサ構造及び埋め込み層上に成膜さ
れた膜厚0.8μmのp−InPクラッド層18とから
構成されている。歪量子井戸活性層14は、InP系で
あって、厚さ5.5nmのInGaAsPからなる7個
の井戸層と、厚さ10nmのInGaAsPからなる8
個のバリア層で構成されている。多層膜誘電体ミラー2
7は、SiO2 /a−Si(アモルファス・シリコン)
の4周期からなる多層膜として構成されている。
The DBR mirror 22 is composed of n-GaAs / n-
A multilayer film comprising 28 periods of an AlAs layer, wherein n-G
The thicknesses of the aAs layer and the n-AlAs layer are λ /
4n (λ: oscillation wavelength, n: refractive index). For example, when the wavelength is 1.3 μm, the thicknesses of the GaAs layer and the AlAs layer are 95 nm and 111.3 nm, respectively. In addition, as the DBR mirror 22, n-GaAs / n-A
An lGaAs multilayer film can also be used. The light emitting region of the buried type structure includes an n-InP cladding layer 13 having a thickness of 1.0 μm, a strained quantum well active layer 14 having a total thickness of about 0.12 μm, and a p-InP cladding layer 15 having a thickness of 0.2 μm.
A cylindrical mesa structure having a diameter of 10 μm, a p-InP layer 16 having a thickness of 0.6 μm embedded with the cylindrical mesa structure and an n-InP layer 17 having a thickness of about 0.6 μm; And a 0.8 μm-thick p-InP clad layer 18 formed on the buried layer. The strained quantum well active layer 14 is made of InP and has seven well layers made of InGaAsP having a thickness of 5.5 nm, and eight well layers made of InGaAsP having a thickness of 10 nm.
It is composed of a plurality of barrier layers. Multilayer dielectric mirror 2
7, SiO 2 / a-Si (amorphous silicon)
Is formed as a multilayer film having four periods.

【0019】実施形態例1の長波長帯面発光レーザの作
製方法 図2及び図3を参照して、第1の発明方法を適用して、
長波長帯面発光レーザ10の作製方法を説明する。図2
(a)〜(c)及び図3(d)と(e)は、それぞれ、
長波長帯面発光レーザ10を製作する際の各工程毎の層
構造を示す断面図である。 (1)先ず、n−InP基板11上に、順次、MOCV
D法により、膜厚0.2μmのInGaAsエッチング
停止層12、膜厚1.0μmのn−InPクラッド層1
3、総膜厚0.12μmの歪量子井戸活性層14、及び
膜厚0.2μmのp−InPクラッド層15を積層す
る。次に、図2(a)に示すように、p−InPクラッ
ド層15上にSiNX 膜を成膜し、フォトリソグラフィ
及びエッチングによりパターニングしてSiNX 膜エッ
チングマスクMを形成する。続いて、エッチングマスク
Mを使って、p−InPクラッド層15、歪量子井戸活
性層14及びn−InPクラッド層13の上層をエッチ
ングして、直径10μmの円柱状メサを形成する。 (2)次いで、図2(b)に示すように、エッチングマ
スクMを用いた選択成長法により、円柱状メサの埋め込
み層として、膜厚0.6μmのp−InP層16及び膜
厚0.6μmのn−InP層17を再成長させて、メサ
を埋め込む。続いて、SiNX 膜エッチングマスクを除
去し、更に、全面に膜厚0.8μmp−InPクラッド
層18及び膜厚0.2μmのp−InGaAsコンタク
ト層19を成膜して、図2(b)に示すように、積層構
造体20を形成する。
Embodiment 1 Fabrication of Long Wavelength Band Surface Emitting Laser
With reference to FIGS. 2 and 3, the first invention method is applied,
A method for manufacturing the long wavelength band surface emitting laser 10 will be described. FIG.
(A) to (c) and FIGS. 3 (d) and (e)
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a layer structure in each step when manufacturing the long wavelength band surface emitting laser 10. (1) First, MOCV is sequentially formed on the n-InP substrate 11.
According to the D method, an InGaAs etching stop layer 12 having a thickness of 0.2 μm and an n-InP cladding layer 1 having a thickness of 1.0 μm are formed.
3. A strained quantum well active layer 14 having a total thickness of 0.12 μm and a p-InP clad layer 15 having a total thickness of 0.2 μm are laminated. Next, as shown in FIG. 2A, a SiN x film is formed on the p-InP clad layer 15 and patterned by photolithography and etching to form a SiN x film etching mask M. Subsequently, the upper layers of the p-InP clad layer 15, the strained quantum well active layer 14, and the n-InP clad layer 13 are etched using the etching mask M to form a columnar mesa having a diameter of 10 μm. (2) Next, as shown in FIG. 2 (b), a p-InP layer 16 having a thickness of 0.6 μm and a thickness of 0.1 μm are formed as a buried layer of a columnar mesa by a selective growth method using an etching mask M. The n-InP layer 17 of 6 μm is regrown to bury the mesa. Subsequently, the SiN x film etching mask was removed, and further, a 0.8 μm-thick InP clad layer 18 and a 0.2 μm-thick p-InGaAs contact layer 19 were formed on the entire surface, and FIG. As shown in (1), a laminated structure 20 is formed.

【0020】(3)一方、図2(c)に示すように、別
の基板、n−GaAs基板21上に、n−GaAs/n
−AlAs層28周期からなるDBRミラー22を積層
して積層構造体23を形成する。尚、n−GaAs層及
びn−AlAs層の厚さは、それぞれ、λ/4n(λ:
発振波長、n:屈折率)である。例えば、波長1.3μ
mの場合、GaAs層及びAlAs層の厚さは、それぞ
れ、95nm及び111.3nmとなる。
(3) On the other hand, as shown in FIG. 2 (c), n-GaAs / n
A stacked structure 23 is formed by stacking DBR mirrors 22 each having 28 periods of an AlAs layer; The thicknesses of the n-GaAs layer and the n-AlAs layer are respectively λ / 4n (λ:
Oscillation wavelength, n: refractive index). For example, a wavelength of 1.3 μm
In the case of m, the thicknesses of the GaAs layer and the AlAs layer are 95 nm and 111.3 nm, respectively.

【0021】(4)次に、図3(d)に示すように、表
面が平滑で平坦な治具Gを用意し、治具Gの表面と積層
構造体20のp−InGaAsコンタクト層19とが接
するように積層構造体20を治具gに対して配置し、エ
レクトロンワックスWを用いて積層構造体20を治具G
上に接着する。治具GとエレクトロンワックスWとは、
後述するエッチング工程の際に、エッチングの環境に耐
えうるものを使用する。尚、エレクトロンワックスと
は、有機溶媒に溶解する接着剤であって、例えば日化精
工製の商品名フラットロウワックスである。
(4) Next, as shown in FIG. 3D, a jig G having a smooth and flat surface is prepared, and the surface of the jig G and the p-InGaAs contact layer 19 of the laminated structure 20 are formed. The laminated structure 20 is disposed on the jig g so that the jig G is in contact with the jig G.
Glue on top. Jig G and electron wax W
At the time of the etching step described later, a material that can withstand the etching environment is used. The electron wax is an adhesive dissolved in an organic solvent and is, for example, a flat wax manufactured by Nikka Seiko under the trade name.

【0022】(5)次いで、InGaAsエッチング停
止層12をエッチング停止層にして、塩酸によりn−I
nP基板11をエッチング除去する。更に、硫酸系エッ
チング液によりInGaAsエッチング停止層12をエ
ッチング除去する。次に、エッチングにより露出したn
−InPクラッド層13と、積層構造体23のDBRミ
ラー22とをフッ酸により表面洗浄した後に、図3
(e)に示すように、積層構造体20と積層構造体23
とを室温、大気中にて密着させて、密着積層構造体を得
る。
(5) Next, the InGaAs etching stopper layer 12 is used as an etching stopper layer, and n-I
The nP substrate 11 is removed by etching. Further, the InGaAs etching stop layer 12 is removed by etching with a sulfuric acid-based etchant. Next, n exposed by etching
After cleaning the surfaces of the InP cladding layer 13 and the DBR mirror 22 of the multilayer structure 23 with hydrofluoric acid, FIG.
As shown in (e), the laminated structure 20 and the laminated structure 23
Are adhered at room temperature and in the air to obtain an adhered laminated structure.

【0023】(6)続いて、有機溶剤によりエレクトロ
ンワックスWを溶解、除去して、密着積層構造体を治具
Gから取り外し、水素雰囲気中で、30分間、約600
℃の温度の熱処理を施す。これにより、密着積層構造体
は、完全に接着され、合体となる。 (7)次いで、p−InGaAsコンタクト層19上に
p側電極層(Ti/Pt/Au)を堆積し、図1に示す
ように、パターニングしてリング状のp側電極(Ti/
Pt/Au)24を形成する。続いて、p側電極24を
エッチングマスクとし、硫酸系のエッチング液により、
p−InGaAsコンタクト層19をエッチングして除
去し、p−InPクラッド層18を露出させた直径15
μmの窓25を明ける。更に、n−GaAs基板21を
100μm程度の厚さまで研磨した後、n側電極26を
形成する。最後に、SiO2 /a−Si(アモルファス
・シリコン)の4周期からなるミラー27を窓25に形
成して、図1に示す長波長帯面発光レーザ10を得るこ
とができる。
(6) Subsequently, the electron wax W is dissolved and removed with an organic solvent, the adhered laminated structure is removed from the jig G, and is placed in a hydrogen atmosphere for about 600 minutes for about 30 minutes.
Heat treatment at a temperature of ° C. Thereby, the contact laminated structure is completely bonded and united. (7) Next, a p-side electrode layer (Ti / Pt / Au) is deposited on the p-InGaAs contact layer 19, and is patterned as shown in FIG.
(Pt / Au) 24 is formed. Subsequently, using the p-side electrode 24 as an etching mask, a sulfuric acid-based etching solution is used.
The p-InGaAs contact layer 19 is removed by etching to expose the p-InP cladding layer 18 with a diameter 15.
Open the window 25 μm. Further, after the n-GaAs substrate 21 is polished to a thickness of about 100 μm, an n-side electrode 26 is formed. Finally, a mirror 27 having four periods of SiO 2 / a-Si (amorphous silicon) is formed in the window 25 to obtain the long wavelength band surface emitting laser 10 shown in FIG.

【0024】本実施形態例では、活性層14の両側に電
流ブロッキング層16、17を形成し、活性層14を狭
窄しているので、低しきい値電流が得られる。また、長
波長帯レーザの作製技術として確立されている既存の技
術を使って電流狭窄構造を形成できるため、信頼性が高
い。また、異種の積層構造体の接着が1回でよく、しか
もn−InPクラッド層13とn−GaAsDBRミラ
ーとの直接接着界面では、電流を充分に広げることがで
きるため、接着界面に起因した電圧上昇を抑えることが
でき、動作電圧を低減することができる。
In this embodiment, since the current blocking layers 16 and 17 are formed on both sides of the active layer 14 to narrow the active layer 14, a low threshold current can be obtained. In addition, since the current confinement structure can be formed using an existing technique established as a technique for manufacturing a long wavelength laser, the reliability is high. In addition, it is sufficient to bond the different kinds of laminated structures only once, and the current can be sufficiently spread at the direct bonding interface between the n-InP cladding layer 13 and the n-GaAs DBR mirror. The rise can be suppressed, and the operating voltage can be reduced.

【0025】実施形態例2 本実施形態例は、第2の発明方法を適用して、実施形態
例1の長波長帯面発光レーザ10を作製する際の実施形
態の一例である。図4(a)〜(c)及び図5(d)と
(e)は、それぞれ、実施形態例2の方法により実施形
態例1の長波長帯面発光レーザ10を製作する際の各工
程毎の層構造を示す断面図である。 (1)先ず、図4(a)に示すように、実施形態例1で
説明した方法と同様にして、n−InP基板11上に、
順次、InGaAsエッチング停止層12、n−InP
クラッド層13、歪量子井戸活性層14、及びp−In
Pクラッド層15を成膜して、積層構造体30を形成す
る。
Embodiment 2 This embodiment is an example of an embodiment in which the second invention method is applied to manufacture the long wavelength band surface emitting laser 10 of Embodiment 1. FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (d) and 5 (e) show respective steps in manufacturing the long wavelength band surface emitting laser 10 of the first embodiment by the method of the second embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a layer structure of FIG. (1) First, as shown in FIG. 4A, the n-InP substrate 11 is placed on the n-InP substrate 11 in the same manner as described in the first embodiment.
In order, the InGaAs etching stop layer 12, n-InP
Cladding layer 13, strained quantum well active layer 14, p-In
The P-cladding layer 15 is formed to form the laminated structure 30.

【0026】(2)また、図4(b)に示すように、実
施形態例1の作製方法と同様にして、n−GaAs基板
21上にDBRミラー22を積層して、積層構造体23
を形成する。
(2) Further, as shown in FIG. 4B, a DBR mirror 22 is laminated on an n-GaAs substrate 21 in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment, and a laminated structure 23 is formed.
To form

【0027】(3)次に、積層構造体30のp−InP
クラッド層15を接着面にして、図4(c)に示すよう
に、実施形態例1と同様な方法で、エレクトロンワック
スを用いて治具Gに積層構造体30を接着する。次い
で、InGaAsエッチング停止層12をエッチング停
止層にして、塩酸によりn−InP基板11をエッチン
グして除去し、更に、硫酸系エッチング液によりInG
aAsエッチング停止層12をエッチング除去する。
(3) Next, the p-InP of the laminated structure 30
With the clad layer 15 as the bonding surface, as shown in FIG. 4C, the laminated structure 30 is bonded to the jig G using electron wax in the same manner as in the first embodiment. Next, the n-InP substrate 11 is removed by etching with hydrochloric acid using the InGaAs etching stop layer 12 as an etching stop layer, and further, the InG is etched with a sulfuric acid-based etchant.
The aAs etching stop layer 12 is etched away.

【0028】(4)次に、エッチングにより露出したn
−InPクラッド層13と、積層構造体23のDBRミ
ラー22とをフッ酸により表面洗浄し、続いて、それら
を接着面として、積層構造体30と積層構造体23とを
室温、大気中にて密着させ、密着積層構造体を形成す
る。その後、有機溶剤によりエレクトロンワックスを溶
解して、密着積層構造体を治具から取り外し、水素雰囲
気中で、30分間、約600℃の温度の熱処理を施す。
これにより、密着積層構造体は、完全に、接着され、図
5(d)に示すように、合体積層構造体31になる。
(4) Next, n exposed by etching
-Surface cleaning of the InP cladding layer 13 and the DBR mirror 22 of the multilayer structure 23 with hydrofluoric acid, and then, using them as an adhesion surface, the multilayer structure 30 and the multilayer structure 23 are bonded at room temperature and in the air. Close contact is made to form an adhered laminated structure. Thereafter, the electron wax is dissolved with an organic solvent, the adhered laminated structure is removed from the jig, and a heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere at a temperature of about 600 ° C. for 30 minutes.
As a result, the contact laminated structure is completely adhered, and becomes a united laminated structure 31 as shown in FIG.

【0029】(5)次に、SiNX 膜を成膜し、フォト
リソグラフィとエッチングによりパターニングしてエッ
チングマスクを形成し、形成したエッチングマスクを使
ってエッチングしてn−InPクラッド層13、歪量子
井戸活性層14及びp−InPクラッド層15からなる
直径10μmの円柱状メサを形成する。次いで、エッチ
ングマスクを用いた選択成長法により、埋め込み層とし
て、膜厚0.6μmのp−InP層16及び膜厚0.6
μm程度のn−InP層17を再成長させ、円柱状メサ
を埋め込む。続いて、SiNX 膜エッチングマスクを除
去した後、全面に膜厚0.8μmのp−InPクラッド
層18及び膜厚0.2μmのp−InGaAsコンタク
ト層19を積層して、図5(e)に示す積層体を得る。
(5) Next, an SiN x film is formed, patterned by photolithography and etching to form an etching mask, and etched using the formed etching mask to form the n-InP cladding layer 13 and the strain quantum A column-shaped mesa having a diameter of 10 μm and including the well active layer 14 and the p-InP clad layer 15 is formed. Next, by a selective growth method using an etching mask, a p-InP layer 16 having a thickness of 0.6 μm and a thickness of 0.6
The n-InP layer 17 of about μm is regrown to bury the columnar mesa. Subsequently, after removing the SiN x film etching mask, a 0.8 μm-thick p-InP cladding layer 18 and a 0.2 μm-thick p-InGaAs contact layer 19 are laminated on the entire surface, and FIG. Are obtained.

【0030】次いで、実施形態例1で説明した方法と同
様にして、リング状のp側電極24を形成し、p−In
GAaAsコンタクト層19をエッチングして窓25を
明け、ミラー27を窓25の開口領域に形成し、更に、
n側電極26を形成することにより、図1に示す長波長
帯面発光レーザ10を得ることができる。
Next, a ring-shaped p-side electrode 24 is formed in the same manner as described in the first embodiment, and p-In
The window 25 is opened by etching the GAAsAs contact layer 19, and a mirror 27 is formed in an opening area of the window 25.
By forming the n-side electrode 26, the long wavelength band surface emitting laser 10 shown in FIG. 1 can be obtained.

【0031】実施形態例3 本実施形態例は、第3の発明方法を適用して、実施形態
例1の長波長帯面発光レーザ10を作製する際の実施形
態の一例である。図6(a)と(b)は、本実施形態例
方法により実施形態例1の長波長帯面発光レーザ10を
製作する際の各工程毎の層構造を示す断面図である。 (1)先ず、先ず、図5(a)に示すように、n−In
P基板11上に、MOCVD法により、順次、膜厚0.
2μmのInGaAsエッチング停止層12、膜厚0.
2μmのp−InPクラッド層15、総膜厚0.12μ
mの歪量子井戸活性層14、及び膜厚1.0μmのn−
InPクラッド層13を成膜して積層構造体32を形成
する。また、実施形態例1と同様にして、n−GaAs
基板21上にDBRミラー22を積層して、積層構造体
23を形成する。
Third Embodiment The third embodiment is an example of an embodiment in which the long-wavelength surface emitting laser 10 of the first embodiment is manufactured by applying the third invention method. FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing the layer structure of each step when the long-wavelength surface emitting laser 10 of the first embodiment is manufactured by the method of the present embodiment. (1) First, as shown in FIG.
On the P substrate 11, a film thickness of 0.1.
2 μm InGaAs etching stop layer 12, thickness 0.
2 μm p-InP clad layer 15, total thickness 0.12 μm
m strained quantum well active layer 14 and 1.0 μm thick n−
The InP clad layer 13 is formed to form a laminated structure 32. Further, similarly to the first embodiment, n-GaAs
A DBR mirror 22 is stacked on a substrate 21 to form a stacked structure 23.

【0032】(2)次に、積層構造体23のDBRミラ
ー22と、積層構造体31のn−InPクラッド層13
を、それぞれ、前処理した後、室温、大気中でへき開面
を合わせて積層構造体31と積層構造体23とを密着さ
せ、更に、水素雰囲気中で、30分間、約600℃の温
度の熱処理を施すことにより、図6(b)に示すよう
に、双方を接着させた積層構造体33を形成する。 (3)次いで、InGaAsエッチング停止層12をエ
ッチング停止層にして、塩酸によりn−InP基板11
を除去し、更に、InGaAsエッチング停止層12を
硫酸系のエッチング液で除去する。これにより、実施形
態例2の図4(c)に示す積層構造体と同じ構造の積層
構造体が得られる。その後、実施形態例2と同様にし
て、各工程を実施することにより、長波長帯面発光レー
ザ素子10を得ることができる。
(2) Next, the DBR mirror 22 of the multilayer structure 23 and the n-InP cladding layer 13 of the multilayer structure 31
After pre-treatment, respectively, the cleavage faces are aligned at room temperature and in the air to bring the laminated structure 31 and the laminated structure 23 into close contact with each other, and further heat-treated at a temperature of about 600 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere. By performing the above, as shown in FIG. 6B, a laminated structure 33 in which both are adhered is formed. (3) Next, the n-InP substrate 11 is formed with hydrochloric acid using the InGaAs etching stop layer 12 as an etching stop layer.
Is removed, and the InGaAs etching stopper layer 12 is removed with a sulfuric acid-based etchant. As a result, a laminated structure having the same structure as the laminated structure shown in FIG. Thereafter, by performing the respective steps in the same manner as in Embodiment 2, the long-wavelength band surface emitting laser device 10 can be obtained.

【0033】実施形態例1から3の方法で作製した長波
長帯面発光レーザ10を試験したところ、しきい値電流
が1mA以下で、かつ動作電圧が2V以下の条件で動作
することが確認できた。
When the long-wavelength surface emitting laser 10 manufactured by the method of the first to third embodiments was tested, it was confirmed that the laser operates under the condition that the threshold current is 1 mA or less and the operating voltage is 2 V or less. Was.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、GaAs基板上に、少
なくとも、GaAs/Al(Ga)Asからなる多層膜
反射鏡と、InP系化合物半導体層よりなる電流ブロッ
キング層により埋め込まれたポスト状の活性層と、誘電
体膜からなる反射鏡とを備え、活性層の両側を電流ブロ
ッキング層で埋め込んだ電流狭窄構造を構成することに
より、面発光型半導体レーザ素子の低しきい値電流化を
実現している。本発明方法は、異種の積層構造体同士の
接着回数を1回にして、接着界面の抵抗による動作電圧
の上昇を抑制し、また、クラッド層とDBRミラーとの
接着界面で電流を充分に広げることができるので、接着
界面に起因した電圧上昇を抑えることができ、動作電圧
を低減することができる。
According to the present invention, at least a multi-layer reflector made of GaAs / Al (Ga) As and a post-like structure embedded in a current blocking layer made of an InP-based compound semiconductor layer are formed on a GaAs substrate. A low-threshold current of a surface-emitting type semiconductor laser device is realized by constructing a current confinement structure in which an active layer and a reflector made of a dielectric film are provided and both sides of the active layer are embedded with a current blocking layer. doing. According to the method of the present invention, the number of times of bonding between different kinds of laminated structures is reduced to one, the increase in operating voltage due to the resistance of the bonding interface is suppressed, and the current is sufficiently spread at the bonding interface between the cladding layer and the DBR mirror. Therefore, it is possible to suppress a rise in voltage due to the bonding interface, and to reduce the operating voltage.

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

【図1】実施形態例1の長波長帯面発光レーザの層構造
を示す素子断面図である。
FIG. 1 is an element cross-sectional view showing a layer structure of a long-wavelength band surface emitting laser according to a first embodiment.

【図2】図2(a)〜(c)は、それぞれ、実施形態例
1の長波長帯面発光レーザを製作する際の各工程毎の層
構造を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views each showing a layer structure in each process when manufacturing a long wavelength band surface emitting laser according to the first embodiment.

【図3】図3(d)と(e)は、それぞれ、図2(c)
に続く、実施形態例1の長波長帯面発光レーザを製作す
る際の各工程毎の層構造を示す断面図である。
3 (d) and 3 (e) respectively show FIG. 2 (c)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a layer structure in each step when manufacturing the long wavelength band surface emitting laser according to the first embodiment, following FIG.

【図4】図4(a)〜(c)は、それぞれ、実施形態例
2の方法により実施形態例1の長波長帯面発光レーザを
製作する際の各工程毎の層構造を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views each showing a layer structure in each step when manufacturing a long-wavelength band surface emitting laser according to the first embodiment by the method according to the second embodiment; It is.

【図5】図5(d)と(e)は、それぞれ、図4(c)
に続く、実施形態例2の方法により実施形態例1の長波
長帯面発光レーザを製作する際の各工程毎の層構造を示
す断面図である。
FIGS. 5 (d) and 5 (e) respectively show FIG. 4 (c).
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a layer structure of each step when manufacturing the long wavelength band surface emitting laser according to the first embodiment by the method according to the second embodiment.

【図6】図6(a)と(b)は、それぞれ、実施形態例
3の方法により実施形態例1の長波長帯面発光レーザを
製作する際の各工程毎の層構造を示す断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views each showing a layer structure in each step when manufacturing the long-wavelength band surface emitting laser according to the first embodiment by the method according to the third embodiment. It is.

【図7】従来の長波長帯面発光レーザの層構造を示す素
子断面図である。
FIG. 7 is an element cross-sectional view showing a layer structure of a conventional long wavelength band surface emitting laser.

【図8】図8(a)〜(c)は、それぞれ、従来の長波
長帯面発光レーザを作製する際の各工程毎の層構造を示
す断面図である。
FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views each showing a layer structure in each step when a conventional long wavelength band surface emitting laser is manufactured.

【図9】図9(d)と(e)は、それぞれ、図8(c)
に続く、従来の長波長帯面発光レーザを作製する際の各
工程毎の層構造を示す断面図である。
FIGS. 9 (d) and 9 (e) are respectively FIGS. 8 (c)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a layer structure in each step when a conventional long wavelength band surface emitting laser is manufactured, following FIG.

【図10】図10(f)と(g)は、それぞれ、図9
(e)に続く、従来の長波長帯面発光レーザを作製する
際の各工程毎の層構造を示す断面図である。
FIG. 10 (f) and FIG. 10 (g) correspond to FIG. 9 respectively.
It is sectional drawing which shows the layer structure of each process at the time of producing the conventional long wavelength band surface emitting laser following (e).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 実施形態例1の長波長帯面発光レーザ 11 n−InP基板 12 InGaAsエッチング停止層 13 n−InPクラッド層 14 歪量子井戸活性層 15 p−InPクラッド層 16 p−InP埋め込み層 17 n−InP埋め込み層 18 p−InPクラッド層 19 p−InGaAsコンタクト層 20 積層構造体 21 n−GaAs基板 22 DBRミラー 23 積層構造体 24 p側電極 25 窓 26 n側電極 27 ミラー 30、31、32、33 積層構造体 40 従来の長波長帯面発光レーザ素子 41 n−GaAs基板 42 n−DBRミラー 43 n−InPクラッド層 44 SCH−MQW活性層 45 p−InPクラッド層 46 p−DBRミラー 47 p−GaAsコンタクト層 48 p側電極 49 SiN絶縁膜 50 n側電極 51 InP基板 52 GaInAsエッチング停止層 61 GaAs基板 62 AlAsエッチング停止層 71、72、73、74、75 積層構造体 Reference Signs List 10 Long-wavelength surface emitting laser of first embodiment 11 n-InP substrate 12 InGaAs etching stop layer 13 n-InP cladding layer 14 strained quantum well active layer 15 p-InP cladding layer 16 p-InP buried layer 17 n-InP Buried layer 18 p-InP clad layer 19 p-InGaAs contact layer 20 laminated structure 21 n-GaAs substrate 22 DBR mirror 23 laminated structure 24 p-side electrode 25 window 26 n-side electrode 27 mirror 30, 31, 32, 33 laminated Structure 40 Conventional long wavelength band surface emitting laser element 41 n-GaAs substrate 42 n-DBR mirror 43 n-InP cladding layer 44 SCH-MQW active layer 45 p-InP cladding layer 46 p-DBR mirror 47 p-GaAs contact Layer 48 p-side electrode 49 SiN insulating film 50 n-side Pole 51 InP substrate 52 GaInAs etch stop layer 61 GaAs substrate 62 AlAs etch stop layer 71,72,73,74,75 stacked structure

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板上に、少なくとも、 GaAs/Al(Ga)Asからなる多層膜反射鏡と、 InP系化合物半導体層よりなる電流ブロッキング層に
より埋め込まれたポスト状の活性層と、 誘電体膜からなる反射鏡とを備えていることを特徴とす
る面発光型半導体レーザ素子。
1. A post-type active layer buried on a GaAs substrate with at least a multilayer reflector made of GaAs / Al (Ga) As, a current blocking layer made of an InP-based compound semiconductor layer, and a dielectric. A surface-emitting type semiconductor laser device comprising: a reflecting mirror formed of a film.
【請求項2】 請求項1に記載の面発光型半導体レーザ
素子を作製する方法であって、 InP基板上に、活性層を介在させたダブルヘテロ接合
構造の積層構造体を形成し、積層構造体の少なくとも活
性層をエッチングによりポスト状に加工し、次いでポス
ト状の活性層を電流ブロッキング層により埋め込み、更
にInP基板を除去する工程と、 GaAs基板上に、GaAs/Al(Ga)Asからな
る多層膜反射鏡を形成する工程と、 Ga As 基板上の多層膜反射鏡と積層構造体とを直接接
着法により接着する工程と、 積層構造体上に上部反射鏡を形成する工程とを備えるこ
とを特徴とする面発光型半導体レーザ素子の作製方法。
2. A method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser device according to claim 1, wherein a laminated structure having a double hetero junction structure with an active layer interposed is formed on an InP substrate. Processing at least the active layer of the body into a post shape by etching, then embedding the post-shaped active layer with a current blocking layer, and further removing the InP substrate; and forming GaAs / Al (Ga) As on the GaAs substrate. Forming a multilayer reflector; bonding the multilayer reflector on the GaAs substrate to the multilayer structure by a direct bonding method; and forming an upper reflector on the multilayer structure. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser device, comprising:
【請求項3】 請求項1に記載の面発光型半導体レーザ
素子を作製する方法であって、 InP基板上に、活性層を介在させたダブルヘテロ接合
構造の積層構造体を形成し、更にInP基板を除去する
工程と、 GaAs基板上に、GaAs/Al(Ga)Asからな
る多層膜反射鏡を形成する工程と、 Ga As 基板上の多層膜反射鏡と積層構造体とを直接接
着法により接着する工程と、 積層構造体の少なくとも活性層をエッチングによりポス
ト状に加工し、次いでポスト状の活性層を電流ブロッキ
ング層により埋め込む工程と、 積層構造体上に上部反射鏡を形成する工程とを備えるこ
とを特徴とする面発光型半導体レーザ素子の作製方法。
3. The method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser device according to claim 1, wherein a stacked structure having a double hetero junction structure with an active layer interposed is formed on an InP substrate. Removing the substrate, forming a multilayer reflector formed of GaAs / Al (Ga) As on the GaAs substrate, and bonding the multilayer reflector on the GaAs substrate and the laminated structure by a direct bonding method. Adhering, processing at least the active layer of the laminated structure into a post by etching, and then embedding the post-shaped active layer with a current blocking layer; and forming an upper reflector on the laminated structure. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser device, comprising:
【請求項4】 請求項1に記載の面発光型半導体レーザ
素子を作製する方法であって、 InP基板上に、活性層を介在させたダブルヘテロ接合
構造の積層構造体を形成する工程と、 GaAs基板上に、GaAs/Al(Ga)Asからな
る多層膜反射鏡を形成する工程と、 GaAs基板上の多層膜反射鏡とInP基板上の積層構
造体とを直接接着法により接着して合体積層構造体を形
成する工程と、 合体積層構造体のInP基板を除去し、次いで積層構造
体の少なくとも活性層をエッチングによりポスト状に加
工し、ポスト状の活性層を電流ブロッキング層により埋
め込む工程と、 積層構造体上に上部反射鏡を形成する工程とを備えるこ
とを特徴とする面発光型半導体レーザ素子の作製方法。
4. A method for manufacturing a surface emitting semiconductor laser device according to claim 1, wherein a step of forming a laminated structure having a double hetero junction structure with an active layer interposed on an InP substrate; Forming a multilayer reflector formed of GaAs / Al (Ga) As on a GaAs substrate; bonding the multilayer reflector on the GaAs substrate and the laminated structure on the InP substrate by a direct bonding method; Forming a laminated structure, removing the InP substrate of the combined laminated structure, processing at least the active layer of the laminated structure into a post shape by etching, and embedding the post-shaped active layer with a current blocking layer. Forming a top reflector on the laminated structure. A method for manufacturing a surface-emitting type semiconductor laser device, comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006062300A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Silicon-based light emitting diode
US7671377B2 (en) 2004-12-08 2010-03-02 Electronics And Telecommunications Research Institute Silicon based light emitting diode
US7986721B2 (en) 2004-09-22 2011-07-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor optical device including a PN junction formed by a second region of a first conductive type semiconductor layer and a second conductive type single semiconductor layer

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US7986721B2 (en) 2004-09-22 2011-07-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor optical device including a PN junction formed by a second region of a first conductive type semiconductor layer and a second conductive type single semiconductor layer
WO2006062300A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-15 Electronics And Telecommunications Research Institute Silicon-based light emitting diode
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