JPS63228789A - 光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
光半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS63228789A JPS63228789A JP62062928A JP6292887A JPS63228789A JP S63228789 A JPS63228789 A JP S63228789A JP 62062928 A JP62062928 A JP 62062928A JP 6292887 A JP6292887 A JP 6292887A JP S63228789 A JPS63228789 A JP S63228789A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光フアイバ通信などの光源として用いる半導
体レーザ(Ll))や発光ダイオード(LED)などの
光半導体装置およびその製造方法に関するっ 従来の技術 ム5GmAg /GaAsのダブルへゾロ構造の半導体
レーザが発明されて以来、半導体レーザの性能は急速な
進歩を遂げ、現在、発振しきい値が数10mA 、寿命
が数10万時間といった高性能かつ高信頼性のものが市
販されるにまで至っている。半導体レーザの応用面では
CD(コンパクト・ディスク)や光ディスクなどのよう
に大容量の情報を小さな媒体に高密度で記録・再生する
ような電子機器が市販されはじめ文いる。また、光フア
イバー通信の光源としても半導体レーザが用いられ、都
市間を光ファイバーでつないで情報の伝送を行なったり
、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)などのよ
うに、工場内やオフィス内の情報の伝達に用いられたり
するなど、半導体レーザの応用範囲はしだいに拡大しつ
つある。このように有用な半導体レーザの構造として従
来より種々の構造が提案されている。たとえばS、M、
Sze著の半導体デバイスの物理(Physics o
f Sem1−conductor Devices
)の第2版1981年JohnWiley & 5on
s 出版の726頁にあるように種種の構造がある。
体レーザ(Ll))や発光ダイオード(LED)などの
光半導体装置およびその製造方法に関するっ 従来の技術 ム5GmAg /GaAsのダブルへゾロ構造の半導体
レーザが発明されて以来、半導体レーザの性能は急速な
進歩を遂げ、現在、発振しきい値が数10mA 、寿命
が数10万時間といった高性能かつ高信頼性のものが市
販されるにまで至っている。半導体レーザの応用面では
CD(コンパクト・ディスク)や光ディスクなどのよう
に大容量の情報を小さな媒体に高密度で記録・再生する
ような電子機器が市販されはじめ文いる。また、光フア
イバー通信の光源としても半導体レーザが用いられ、都
市間を光ファイバーでつないで情報の伝送を行なったり
、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)などのよ
うに、工場内やオフィス内の情報の伝達に用いられたり
するなど、半導体レーザの応用範囲はしだいに拡大しつ
つある。このように有用な半導体レーザの構造として従
来より種々の構造が提案されている。たとえばS、M、
Sze著の半導体デバイスの物理(Physics o
f Sem1−conductor Devices
)の第2版1981年JohnWiley & 5on
s 出版の726頁にあるように種種の構造がある。
これらの半導体レーザはいずれもストライブ状の電流注
入部を有し、このストライブの両端にへき開による一対
の共振器面を備えている。しかし、このへき開の工程に
おいて、共振器の長さを再現性良く一定にしたり、また
歩留り良く良好な共振器面(へき開面)を得ることは困
難であった。また、これらの半導体レーザはへき開を行
なわないと光出力、量子効率や発振しきい値などを評価
することができないので半導体レーザの良品と不良を判
別するだめの検査に時間がかかり量産性に乏しかった。
入部を有し、このストライブの両端にへき開による一対
の共振器面を備えている。しかし、このへき開の工程に
おいて、共振器の長さを再現性良く一定にしたり、また
歩留り良く良好な共振器面(へき開面)を得ることは困
難であった。また、これらの半導体レーザはへき開を行
なわないと光出力、量子効率や発振しきい値などを評価
することができないので半導体レーザの良品と不良を判
別するだめの検査に時間がかかり量産性に乏しかった。
また、同一基板上に複数個のレーザをアレイ状に形成す
ることも困難であった。
ることも困難であった。
そこで、これらの問題を解決する方法として、たとえば
アプライド・フィツクス・ンターズ(Applied
Physics Letters)の第46巻第2号1
16頁〜117頁(1985年)にあるように半導体レ
ーザの共振器を化学エツチングによシ形成し、マストラ
ンスポート法を用いて出射光を基板の表面に垂直に出射
するための基板表面に対して46°に傾いた凹面の反射
板を設ける方法がZ、L、L工aU 等によって提案さ
れている(上記文献の第1図参照)。この方法によれば
半導体レーザを形成するのにへき開を必要とせず、光出
力が基板表面に対して垂直に出射するのでウニノー−の
ままで光出力や量子効率、発振しきい埴などの特性が評
価できるので検査に要する時間が短縮される。また、歩
留りおよび再現性の悪いへき開工程が不要になるといっ
た利点がある。さらに、反射板が凹面鏡であるので出射
光が集束されるといった利点もある。
アプライド・フィツクス・ンターズ(Applied
Physics Letters)の第46巻第2号1
16頁〜117頁(1985年)にあるように半導体レ
ーザの共振器を化学エツチングによシ形成し、マストラ
ンスポート法を用いて出射光を基板の表面に垂直に出射
するための基板表面に対して46°に傾いた凹面の反射
板を設ける方法がZ、L、L工aU 等によって提案さ
れている(上記文献の第1図参照)。この方法によれば
半導体レーザを形成するのにへき開を必要とせず、光出
力が基板表面に対して垂直に出射するのでウニノー−の
ままで光出力や量子効率、発振しきい埴などの特性が評
価できるので検査に要する時間が短縮される。また、歩
留りおよび再現性の悪いへき開工程が不要になるといっ
た利点がある。さらに、反射板が凹面鏡であるので出射
光が集束されるといった利点もある。
発明が解決しようとする問題点
上述のように46°反射面を備えた半導体レーザは種々
の利点を有するが素子の製作工程において次のような問
題点を有している。
の利点を有するが素子の製作工程において次のような問
題点を有している。
(1) マストランスポートにより形成する45°反
射面を製作する際の再現性が良くない。すなわち発明者
らの実験によると、マストランスポートはマストランス
ポートを行なう時の基板の表面状態によって大きく影響
を受ける。従って反射面の角度を46°に再現性良く作
成することは困難であった。よって、半導体基板の主面
に対する出射光の出射角を再現性良くすることは困難で
あり、出射光を光ファイバーに結合するときの結合効率
がばらついてしまっていた。
射面を製作する際の再現性が良くない。すなわち発明者
らの実験によると、マストランスポートはマストランス
ポートを行なう時の基板の表面状態によって大きく影響
を受ける。従って反射面の角度を46°に再現性良く作
成することは困難であった。よって、半導体基板の主面
に対する出射光の出射角を再現性良くすることは困難で
あり、出射光を光ファイバーに結合するときの結合効率
がばらついてしまっていた。
(2)共振器面と46°反射面との間の溝にゴミがたま
りやすく、ゴミによって出射光が散乱されたりする。
りやすく、ゴミによって出射光が散乱されたりする。
問題点を解決するための手段
本発明は上述のような従来の半導体レーザにおける問題
点に鑑みてなされたもので、半導体基板の主面に対して
ほぼ垂直に光出力を出射する表面に凸レンズ状の樹脂を
備えた構成を有するものである。
点に鑑みてなされたもので、半導体基板の主面に対して
ほぼ垂直に光出力を出射する表面に凸レンズ状の樹脂を
備えた構成を有するものである。
作用
上述のような構成によって次のような作用効果を有する
。(1)凸レンズ状の樹脂で出射光を集束する。(2)
凸レンズの位置と光出力が出射される位置との相対的な
位置関係によって出射角を可変できるので目的に応じて
出射角を自由に設定できる。
。(1)凸レンズ状の樹脂で出射光を集束する。(2)
凸レンズの位置と光出力が出射される位置との相対的な
位置関係によって出射角を可変できるので目的に応じて
出射角を自由に設定できる。
(3)共振器面と反射板との間の溝が樹脂で埋められて
いるのでゴミがたまるようなこともない。
いるのでゴミがたまるようなこともない。
実施例
本発明をInGaAg P 半導体レーザに応用した
場合の一実施例について説明する。第1図に本発明の一
実施例の半導体レーザの断面図を示す。第1図において
、1は半絶縁性InP基板、2はn+型InP第1クラ
ンド層、3はバンドギャップ波長λg=L3pmのIn
GaAs P 活性層、4はp型InGaAs P光
導波層、6はp+型InP第2クラッド層、eはp 型
I nGaムSコンタクト層、7および8は共振器面の
反射率を高めるためのそれぞれSiO□膜および非晶質
S1膜、10idポリイミド樹脂である。第1図で点線
は光出力を示し、共振器面から出射した光は共振器面の
前方にある半導体基板の主面に対してほぼ45°の傾き
をもった反射面で上方に反射される。本発明においては
第1図に示したように凸レンズ状のポリイミド樹脂10
が、共振器面と反射面との間に形成されているので、出
射光が集束される。レーザの共謳器端面から出射する光
は約30°の拡がり角を有しているがポリイミド樹脂1
0によって集束され、約10°の拡がり角になる。また
、第1図かられかるように共振器面と反射面との間に形
成された溝にはポリイミド樹脂10が埋め込まれている
ので、溝にゴミがたまることもない。
場合の一実施例について説明する。第1図に本発明の一
実施例の半導体レーザの断面図を示す。第1図において
、1は半絶縁性InP基板、2はn+型InP第1クラ
ンド層、3はバンドギャップ波長λg=L3pmのIn
GaAs P 活性層、4はp型InGaAs P光
導波層、6はp+型InP第2クラッド層、eはp 型
I nGaムSコンタクト層、7および8は共振器面の
反射率を高めるためのそれぞれSiO□膜および非晶質
S1膜、10idポリイミド樹脂である。第1図で点線
は光出力を示し、共振器面から出射した光は共振器面の
前方にある半導体基板の主面に対してほぼ45°の傾き
をもった反射面で上方に反射される。本発明においては
第1図に示したように凸レンズ状のポリイミド樹脂10
が、共振器面と反射面との間に形成されているので、出
射光が集束される。レーザの共謳器端面から出射する光
は約30°の拡がり角を有しているがポリイミド樹脂1
0によって集束され、約10°の拡がり角になる。また
、第1図かられかるように共振器面と反射面との間に形
成された溝にはポリイミド樹脂10が埋め込まれている
ので、溝にゴミがたまることもない。
本発明は上述のようにポリイミド樹脂10によって集束
した光出力を得ることができるばかシでなく、光出力の
出射方向を可変にすることができる。その様子を第2図
a、b、cに模式的に示す。
した光出力を得ることができるばかシでなく、光出力の
出射方向を可変にすることができる。その様子を第2図
a、b、cに模式的に示す。
第2図a、b、cにおいて21は半導体基板、22は活
性層、23はクラッド層、24Vi凸レンズ状のポリイ
ミド樹脂である。点線は光出力を示すが第2図a、b、
cのようにポリイミド樹脂24の位置を変えることによ
って光出力の出射方向が変えられることがわかる。たと
えば光ファイバーを半導体基板21の主面に対して垂直
に配置した場合、半導体基板21の主面に垂直に光出力
を出射すると光ファイバーの端面で反射された光が共撮
器端面に戻り雑音の発生の原因となるので光出力は垂直
ではなく傾斜しているほうが良い。
性層、23はクラッド層、24Vi凸レンズ状のポリイ
ミド樹脂である。点線は光出力を示すが第2図a、b、
cのようにポリイミド樹脂24の位置を変えることによ
って光出力の出射方向が変えられることがわかる。たと
えば光ファイバーを半導体基板21の主面に対して垂直
に配置した場合、半導体基板21の主面に垂直に光出力
を出射すると光ファイバーの端面で反射された光が共撮
器端面に戻り雑音の発生の原因となるので光出力は垂直
ではなく傾斜しているほうが良い。
また、あまり光出力が光ファイバーに対して傾斜しすぎ
ると結合効率が悪くなってしまう。本発明の場合、反射
面をたとえば(111)人血とした場合、反射面の傾き
角を一定にすることができるのでポリイミド樹脂24の
位置合わせ全精密に行なうことによって光出力の出射方
向をたとえば半導体基板21の主面の法線に対して6°
傾くような光出力を再現性良く得ることが可能である。
ると結合効率が悪くなってしまう。本発明の場合、反射
面をたとえば(111)人血とした場合、反射面の傾き
角を一定にすることができるのでポリイミド樹脂24の
位置合わせ全精密に行なうことによって光出力の出射方
向をたとえば半導体基板21の主面の法線に対して6°
傾くような光出力を再現性良く得ることが可能である。
第3図にポリイミド樹脂を凸レンズ状に加工するための
方法を示す。まず第3図乙に示すように基板51の表面
に形成されたポリイミド樹脂52の表面にホトレジスト
63を選択的に形成する。
方法を示す。まず第3図乙に示すように基板51の表面
に形成されたポリイミド樹脂52の表面にホトレジスト
63を選択的に形成する。
次にこの試料を酸素プラズマの雰囲気中に入れポリイミ
ド樹脂52およびホトレジスト53をエツチングする。
ド樹脂52およびホトレジスト53をエツチングする。
このエツチングに際したとえば雰囲気の圧力を0,5
Torrにすると、ポリイミド樹脂62およびホトレジ
スト53が等方的にエツチングされ、第3図すに示した
ようにポリイミド樹脂62が凸レンズ状に加工される。
Torrにすると、ポリイミド樹脂62およびホトレジ
スト53が等方的にエツチングされ、第3図すに示した
ようにポリイミド樹脂62が凸レンズ状に加工される。
発明の効果
以上本発明は、半導体レーザの光出力部に凸レンズ状の
樹脂を設けるという構成により、光出力を集束させ、し
かも光出力の出射方向を制御することが可能である。従
って、半導体レーザと光ファイバーの結合が容易になり
結合効率などの再現性も向上するので工業的価値は高い
。
樹脂を設けるという構成により、光出力を集束させ、し
かも光出力の出射方向を制御することが可能である。従
って、半導体レーザと光ファイバーの結合が容易になり
結合効率などの再現性も向上するので工業的価値は高い
。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の半導体レーザを示す断面図
、第2図は同レーザにおける光出力の出射方向の制御方
法を説明するための断面図、第3図は同レーザの製造方
法におけるポリイミド樹脂を凸レンズ状に加工する方法
を説明するための工程断面図である。 10.24.52・・・・・・ポリイミド樹脂、63・
・・・・・ホトレジスト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
一半艶球+trpP革1久 to−°−丁Jリイ汀#八暑
、第2図は同レーザにおける光出力の出射方向の制御方
法を説明するための断面図、第3図は同レーザの製造方
法におけるポリイミド樹脂を凸レンズ状に加工する方法
を説明するための工程断面図である。 10.24.52・・・・・・ポリイミド樹脂、63・
・・・・・ホトレジスト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1−
一半艶球+trpP革1久 to−°−丁Jリイ汀#八暑
Claims (2)
- (1)半導体基板の主面に対してほぼ垂直に光出力を出
射する表面に凸レンズ状の樹脂を備えてなる光半導体装
置。 - (2)半導体基板の主面に樹脂を形成する工程と、前記
樹脂の表面にホトレジストを選択的に形成する工程と、
前記樹脂と前記ホトレジストを酸素プラズマでエッチン
グして凸レンズ状に加工する工程とを備えてなる光半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62062928A JPS63228789A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 光半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62062928A JPS63228789A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 光半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63228789A true JPS63228789A (ja) | 1988-09-22 |
Family
ID=13214429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62062928A Pending JPS63228789A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 光半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63228789A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01189978A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Nec Corp | 面発光型半導体レーザー |
US8350238B2 (en) | 2004-12-30 | 2013-01-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Device patterning using irradiation |
JP2017028125A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ素子 |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP62062928A patent/JPS63228789A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01189978A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Nec Corp | 面発光型半導体レーザー |
US8350238B2 (en) | 2004-12-30 | 2013-01-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Device patterning using irradiation |
JP2017028125A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ素子 |
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