JPS6355877B2 - - Google Patents
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- JPS6355877B2 JPS6355877B2 JP58140606A JP14060683A JPS6355877B2 JP S6355877 B2 JPS6355877 B2 JP S6355877B2 JP 58140606 A JP58140606 A JP 58140606A JP 14060683 A JP14060683 A JP 14060683A JP S6355877 B2 JPS6355877 B2 JP S6355877B2
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
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- H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2072—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by vacancy induced diffusion
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- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体レーザに係り、特にその反射面
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
半導体レーザは、ダブルヘテロ接合構造の採用
により、動作電流密度が著しく低下し、寿命や発
光特性も長足の進歩を遂げており、情報化社会を
担うオプトエレクトロニクス産業のキイデバイス
として、通信、民生、計算機など広い分野で利用
されるようになつてきている。しかしながら、こ
の半導体レーザの利用分野をさらに拡大するに
は、発光出力の向上や大幅なコストダウンが必要
である。
により、動作電流密度が著しく低下し、寿命や発
光特性も長足の進歩を遂げており、情報化社会を
担うオプトエレクトロニクス産業のキイデバイス
として、通信、民生、計算機など広い分野で利用
されるようになつてきている。しかしながら、こ
の半導体レーザの利用分野をさらに拡大するに
は、発光出力の向上や大幅なコストダウンが必要
である。
従来の半導体レーザは、−族化合物半導体
の結晶でダブルヘテロ接合構造を作り、その結晶
をへき開して得られる、接合面に対して垂直なへ
き開面を反射面とするものが一般的である。その
一例として、拡散ストライプ型レーザの基本構造
を第１図に示す。１はｎ型半導体基板、２，３，
４はダブルヘテロ接合を形成するそれぞれｎ型ク
ラツド層、活性層、Ｐ型クラツド層である。５は
電流を限定するZn拡散ストライプ、６は正電極
層、７は負電極層である。８Ａ，８Ｂは半導体結
晶１〜４を結晶面に沿つてへき開することにより
得られるへき開面で、この２つの面８Ａ，８Ｂは
ダブルヘテロ接合面に垂直で且つきわめて平坦で
あることから、これが反射面となつてフアブリー
ペロー型共振器を構成する。このような構造で、
電極６，７間に順方向バイアスの直流電圧を印加
すると、活性層３にキヤリアが注入され発光する
が、活性層３はクラツド層２及び４より屈折率が
高いので、光は活性層３中に閉じ込められ、反射
面８Ａ，８Ｂ間で反射を繰返してレーザ発振が起
る。発生したレーザ光はその一部が反射面８Ａ又
は８Ｂを通過して外部に放射される。
の結晶でダブルヘテロ接合構造を作り、その結晶
をへき開して得られる、接合面に対して垂直なへ
き開面を反射面とするものが一般的である。その
一例として、拡散ストライプ型レーザの基本構造
を第１図に示す。１はｎ型半導体基板、２，３，
４はダブルヘテロ接合を形成するそれぞれｎ型ク
ラツド層、活性層、Ｐ型クラツド層である。５は
電流を限定するZn拡散ストライプ、６は正電極
層、７は負電極層である。８Ａ，８Ｂは半導体結
晶１〜４を結晶面に沿つてへき開することにより
得られるへき開面で、この２つの面８Ａ，８Ｂは
ダブルヘテロ接合面に垂直で且つきわめて平坦で
あることから、これが反射面となつてフアブリー
ペロー型共振器を構成する。このような構造で、
電極６，７間に順方向バイアスの直流電圧を印加
すると、活性層３にキヤリアが注入され発光する
が、活性層３はクラツド層２及び４より屈折率が
高いので、光は活性層３中に閉じ込められ、反射
面８Ａ，８Ｂ間で反射を繰返してレーザ発振が起
る。発生したレーザ光はその一部が反射面８Ａ又
は８Ｂを通過して外部に放射される。
従来の半導体レーザは概略上記のとおりである
が、このような半導体レーザは、反射面を半導体
結晶のへき開というきわめて品質の制御がし難い
つまり再現性の低い工程を経て製作しているた
め、良好な反射面が得られる割合が低く、製品歩
留りが悪いという問題がある。また、へき開面の
反射率は約30％程度と低く、半導体レーザの出力
が反射面の反射率に大きく依存することを考える
と、出力向上の面でも問題がある。
が、このような半導体レーザは、反射面を半導体
結晶のへき開というきわめて品質の制御がし難い
つまり再現性の低い工程を経て製作しているた
め、良好な反射面が得られる割合が低く、製品歩
留りが悪いという問題がある。また、へき開面の
反射率は約30％程度と低く、半導体レーザの出力
が反射面の反射率に大きく依存することを考える
と、出力向上の面でも問題がある。
また最近では、ダブルヘテロ接合面に対し垂直
方向にレーザ光を発生させる面発光型半導体レー
ザの研究も一部で進められているが、このような
形のレーザでは、反射面をへき開によつて形成す
ることは不可能である。現在では、この面発光型
レーザは、エピタキシヤル成長技術と化学エツチ
ングにより作製されているので、反射面の平坦性
を充分に出せないという問題と、共振器長をせい
ぜい0.1μm程度でしか制御できないという問題が
ある。面発光型半導体レーザは反射面の間隔が例
えば10μm程度ときわめてせまいため、反射面の
位置を数10Åのオーダーで制御できなければ量産
は不可能である。現在のところこれを満足する反
射面の形成手段は開発されていない。
方向にレーザ光を発生させる面発光型半導体レー
ザの研究も一部で進められているが、このような
形のレーザでは、反射面をへき開によつて形成す
ることは不可能である。現在では、この面発光型
レーザは、エピタキシヤル成長技術と化学エツチ
ングにより作製されているので、反射面の平坦性
を充分に出せないという問題と、共振器長をせい
ぜい0.1μm程度でしか制御できないという問題が
ある。面発光型半導体レーザは反射面の間隔が例
えば10μm程度ときわめてせまいため、反射面の
位置を数10Åのオーダーで制御できなければ量産
は不可能である。現在のところこれを満足する反
射面の形成手段は開発されていない。
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題
点に鑑み、品質が安定していて、平坦性にすぐ
れ、しかも反射率の高い反射面を持つ半導体レー
ザを提供せんとするものである。
点に鑑み、品質が安定していて、平坦性にすぐ
れ、しかも反射率の高い反射面を持つ半導体レー
ザを提供せんとするものである。
上記目的を達成するため、本発明は−族化
合物半導体を活性層とする半導体レーザにおい
て、共振器を構成する反射面の少なくともいずれ
か一方を、−族化合物半導体を構成する少な
くとも一つの元素と、それと反応して化学当量組
成を持つ化合物を生成する金属との固相反応生成
物により形成したことを特徴とするものである。
合物半導体を活性層とする半導体レーザにおい
て、共振器を構成する反射面の少なくともいずれ
か一方を、−族化合物半導体を構成する少な
くとも一つの元素と、それと反応して化学当量組
成を持つ化合物を生成する金属との固相反応生成
物により形成したことを特徴とするものである。
族又は族の元素あるいはその双方と反応し
て化学当量組成を持つ化合物を生成する金属とし
ては、Ti，Fe，Co，Ni，Rh，Pd，Ｗ，Os，Ir，
Pt及びランタン系希土類元素などがあげられ、
これらはいずれも遷移金属である。特に、Ni，
Pd，Ptが好適である。これらの金属１種又は２
種以上を−族化合物半導体の表面に付着さ
せ、固相反応を起こさせると、固相反応生成物が
得られる。この固相反応生成物の−族化合物
半導体側の面は、鏡面に適したきわめて平坦な面
となる。それは、上記の固相反応が−族化合
物半導体の低指数面例えば（１，０，０）面が現
われるように進行し、化合物半導体と固相反応生
成物の界面は、格子定数のオーダーで平坦に成る
からである。この様子を第２図を参照してさらに
詳細に説明する。
て化学当量組成を持つ化合物を生成する金属とし
ては、Ti，Fe，Co，Ni，Rh，Pd，Ｗ，Os，Ir，
Pt及びランタン系希土類元素などがあげられ、
これらはいずれも遷移金属である。特に、Ni，
Pd，Ptが好適である。これらの金属１種又は２
種以上を−族化合物半導体の表面に付着さ
せ、固相反応を起こさせると、固相反応生成物が
得られる。この固相反応生成物の−族化合物
半導体側の面は、鏡面に適したきわめて平坦な面
となる。それは、上記の固相反応が−族化合
物半導体の低指数面例えば（１，０，０）面が現
われるように進行し、化合物半導体と固相反応生
成物の界面は、格子定数のオーダーで平坦に成る
からである。この様子を第２図を参照してさらに
詳細に説明する。
第２図イは、−族化合物半導体１１の上に
前記Ni，Pd，Ptなどの金属１２を真空蒸着やス
パツタリング等で付着させた状態を示している。
１３は化合物半導体１１の表面に通常形成されて
いる自然酸化物及び機械的破損層である。この状
態で加熱して化合物半導体１１と金属１２との固
相反応を起こさせるわけであるが、反応は第２図
ロの中間過程を経て進行する。即ち、両者の間に
は、化合物半導体１１側に金属１２と化合物半導
体の族元素との化合物１４が、金属１２側にそ
の金属１２と化合物半導体の族元素との化合物
１５が生成される。この反応は図示のように自然
酸化物及び機械的破損層１３を侵食しながら進行
し、平坦な界面が形成される。そしてこの反応は
最終的には第２図ハに示すように、付着させた金
属がなくなるまで進行する。したがつて最終的に
は、−族化合物半導体１１に接してその半導
体の族元素と前記金属との化合物１４が形成さ
れ、その外側に半導体の族元素と前記金属との
化合物１５が形成されたものとなる。上記の固相
反応は−族化合物半導体の低指数面が現われ
るように進行するから、同半導体１１と接する反
応生成物１４の界面は、格子定数のオーダーで平
坦になる。
前記Ni，Pd，Ptなどの金属１２を真空蒸着やス
パツタリング等で付着させた状態を示している。
１３は化合物半導体１１の表面に通常形成されて
いる自然酸化物及び機械的破損層である。この状
態で加熱して化合物半導体１１と金属１２との固
相反応を起こさせるわけであるが、反応は第２図
ロの中間過程を経て進行する。即ち、両者の間に
は、化合物半導体１１側に金属１２と化合物半導
体の族元素との化合物１４が、金属１２側にそ
の金属１２と化合物半導体の族元素との化合物
１５が生成される。この反応は図示のように自然
酸化物及び機械的破損層１３を侵食しながら進行
し、平坦な界面が形成される。そしてこの反応は
最終的には第２図ハに示すように、付着させた金
属がなくなるまで進行する。したがつて最終的に
は、−族化合物半導体１１に接してその半導
体の族元素と前記金属との化合物１４が形成さ
れ、その外側に半導体の族元素と前記金属との
化合物１５が形成されたものとなる。上記の固相
反応は−族化合物半導体の低指数面が現われ
るように進行するから、同半導体１１と接する反
応生成物１４の界面は、格子定数のオーダーで平
坦になる。
上記の固相反応は、付着させる金属と−族
化合物半導体の種類によつて反応速度が多少異な
るものの、通常、化合物半導体に熱変性を与えな
いような低い温度、例えば250〜450℃程度で進行
させることができる。
化合物半導体の種類によつて反応速度が多少異な
るものの、通常、化合物半導体に熱変性を与えな
いような低い温度、例えば250〜450℃程度で進行
させることができる。
以上が−族化合物半導体と金属との固相反
応によつてきわめて平坦な面が得られる理由であ
る。このようにして得られる固相反応生成物は、
光学的には金属に近い性質を有するため、従来の
へき開面（反射率約30％）や化学エツチング面
（同約15％）に比べると反射率は格段に高い（少
なくとも60％以上）。これは半導体レーザの出力
を高めるためにきわめて有効である。
応によつてきわめて平坦な面が得られる理由であ
る。このようにして得られる固相反応生成物は、
光学的には金属に近い性質を有するため、従来の
へき開面（反射率約30％）や化学エツチング面
（同約15％）に比べると反射率は格段に高い（少
なくとも60％以上）。これは半導体レーザの出力
を高めるためにきわめて有効である。
さらに、この固相反応生成物と化合物半導体の
界面（第２図ロ，ハのＡの面）の位置は、きわめ
て精度よく制御することが可能である。第３図は
GaAsにPtを一定量付着させた後、固相反応によ
つてGaAsの表面から一定の深さ位置に界面を形
成させるのに要する加熱処理時間と加熱処理温度
の関係を示したものである。このグラフから明ら
かなように、化合物半導体内部に形成される固相
反応生成物の面位置は、付着させる金属の膜厚、
加熱処理時間及び加熱処理温度を制御することに
よつて、および10Åのオーダできわめて精度よく
制御できる。
界面（第２図ロ，ハのＡの面）の位置は、きわめ
て精度よく制御することが可能である。第３図は
GaAsにPtを一定量付着させた後、固相反応によ
つてGaAsの表面から一定の深さ位置に界面を形
成させるのに要する加熱処理時間と加熱処理温度
の関係を示したものである。このグラフから明ら
かなように、化合物半導体内部に形成される固相
反応生成物の面位置は、付着させる金属の膜厚、
加熱処理時間及び加熱処理温度を制御することに
よつて、および10Åのオーダできわめて精度よく
制御できる。
このように、−族化合物半導体と、族又
は族の元素と反応して化学当量組成を持つ化合
物を生成する金属との固相反応生成物は、−
族化合物半導体との界面にきわめて平坦な面を有
し、しかもその面は反射率が高く、面位置の制御
も容易であり、半導体レーザの反射面にきわめて
適している。
は族の元素と反応して化学当量組成を持つ化合
物を生成する金属との固相反応生成物は、−
族化合物半導体との界面にきわめて平坦な面を有
し、しかもその面は反射率が高く、面位置の制御
も容易であり、半導体レーザの反射面にきわめて
適している。
第４図イ〜ヘは本発明の一実施例を製造工程順
に示す。まず第４図イに示すようにｎ型GaAs基
板２１の上に、ｎ型GaAlAs層２２、ｎ型GaAs
活性層２３、ｎ型GaAlAs層２４を順次結晶成長
させる。次にロに示すように、ｎ型GaAlAs層２
４の上にSiO2絶縁膜２５を形成し、その上に格
子状にレジスト２６を設けた後、エツチングを行
い、SiO2絶縁膜２５に四角形の穴２７をあける。
次に、レジスト２６を除去したのち、この穴２７
から半導体結晶中にZnを拡散させ、ｎ型GaAlAs
層２４、ｎ型GaAs層２３及びｎ型GaAlAs層２
２の一部をＰ型層２８，２９，３０に変換する。
次にハに示すように穴２７より大き目にレジスト
３１を形成した後、その穴の部分にAu−Zn層を
蒸着し、それを合金化することにより、ニに示す
ようにＰ型クラツド層２８の上にAu−Zn合金電
極３２を形成する。なお、レジスト２６は除去す
る。一方、ｎ型GaAs基板２１の底面は同基板が
所望の厚さになるまで良く研磨した後、全面に
Au−Ge−Ni層を蒸着し、それを合金化してAu
−Ge−Ni合金電極３３を形成する。次に全体を
レジストで覆つた後、ダイシングマシンによりＸ
−Ｘ面に沿つて切断する。その切断面をエツチン
グした後、その面にPtを10-7torr程度の真空下で
電子銃を使用して付着させ、400℃、20分間の固
相反応を行つて、ホに示すようにその面に固相反
応生成物３４を形成する。次に個々のレーザ素子
にすべくダイシングマシンによりＹ−Ｙ面に沿つ
て切断する。その切断面をエツチングした後、レ
ジストを剥離するとヘのような半導体レーザ３５
が得られる。この半導体レーザ３５は、いわゆる
TJS（トランスバースジヤンクシヨンストライプ）
型レーザの変形であり、正電極層３２から負電極
層３３に流れる電流は、すべてZnを拡散したＰ
型領域２８，２９，３０を介して流れる。GaAs
の禁制帯巾とGaAlAsの禁制帯巾とでは、
GaAlAsの禁制帯巾の方が大きいため、Znを拡散
したＰ型領域２８，２９，３０に流れ込んだ電流
は、直接ｎ型GaAlAs層２２に流れないで、ｎ型
GaAs層２３を通して流れてレーザ発振し、レー
ザ光は矢印Ａ方向に取り出せる。
に示す。まず第４図イに示すようにｎ型GaAs基
板２１の上に、ｎ型GaAlAs層２２、ｎ型GaAs
活性層２３、ｎ型GaAlAs層２４を順次結晶成長
させる。次にロに示すように、ｎ型GaAlAs層２
４の上にSiO2絶縁膜２５を形成し、その上に格
子状にレジスト２６を設けた後、エツチングを行
い、SiO2絶縁膜２５に四角形の穴２７をあける。
次に、レジスト２６を除去したのち、この穴２７
から半導体結晶中にZnを拡散させ、ｎ型GaAlAs
層２４、ｎ型GaAs層２３及びｎ型GaAlAs層２
２の一部をＰ型層２８，２９，３０に変換する。
次にハに示すように穴２７より大き目にレジスト
３１を形成した後、その穴の部分にAu−Zn層を
蒸着し、それを合金化することにより、ニに示す
ようにＰ型クラツド層２８の上にAu−Zn合金電
極３２を形成する。なお、レジスト２６は除去す
る。一方、ｎ型GaAs基板２１の底面は同基板が
所望の厚さになるまで良く研磨した後、全面に
Au−Ge−Ni層を蒸着し、それを合金化してAu
−Ge−Ni合金電極３３を形成する。次に全体を
レジストで覆つた後、ダイシングマシンによりＸ
−Ｘ面に沿つて切断する。その切断面をエツチン
グした後、その面にPtを10-7torr程度の真空下で
電子銃を使用して付着させ、400℃、20分間の固
相反応を行つて、ホに示すようにその面に固相反
応生成物３４を形成する。次に個々のレーザ素子
にすべくダイシングマシンによりＹ−Ｙ面に沿つ
て切断する。その切断面をエツチングした後、レ
ジストを剥離するとヘのような半導体レーザ３５
が得られる。この半導体レーザ３５は、いわゆる
TJS（トランスバースジヤンクシヨンストライプ）
型レーザの変形であり、正電極層３２から負電極
層３３に流れる電流は、すべてZnを拡散したＰ
型領域２８，２９，３０を介して流れる。GaAs
の禁制帯巾とGaAlAsの禁制帯巾とでは、
GaAlAsの禁制帯巾の方が大きいため、Znを拡散
したＰ型領域２８，２９，３０に流れ込んだ電流
は、直接ｎ型GaAlAs層２２に流れないで、ｎ型
GaAs層２３を通して流れてレーザ発振し、レー
ザ光は矢印Ａ方向に取り出せる。
上記のように本実施例の半導体レーザは、ダブ
ルヘテロ接合構造を有する半導体結晶をダイシン
グマシーン等で精度良く切断し、加工ひずみ層を
化学エツチング等で除去した後、その面に前記の
金属を真空蒸着又はスパツタリングにより付着さ
せ、熱処理して固相反応生成物を形成するという
工程を経て製造される。ダイシングマシーンによ
る切断や化学エツチングはきわめて簡単な工程で
あり、また固相反応生成物を得る工程も金属の付
着と熱処理であるから制御が容易である。したが
つてこのような構造の半導体レーザはへき開面を
利用するものに比べ、製造条件の安定性が高く、
製造歩留りが大幅に向上するという利点がある。
また固相反応生成物の反射率も高いところから、
出力も向上するという利点がある。
ルヘテロ接合構造を有する半導体結晶をダイシン
グマシーン等で精度良く切断し、加工ひずみ層を
化学エツチング等で除去した後、その面に前記の
金属を真空蒸着又はスパツタリングにより付着さ
せ、熱処理して固相反応生成物を形成するという
工程を経て製造される。ダイシングマシーンによ
る切断や化学エツチングはきわめて簡単な工程で
あり、また固相反応生成物を得る工程も金属の付
着と熱処理であるから制御が容易である。したが
つてこのような構造の半導体レーザはへき開面を
利用するものに比べ、製造条件の安定性が高く、
製造歩留りが大幅に向上するという利点がある。
また固相反応生成物の反射率も高いところから、
出力も向上するという利点がある。
上記実施例は、GaAs及びGaAlAsを用いた最
も簡単なダブルヘテロ接合構造の半導体レーザに
ついてのものであるが、本発明は、このほか
InGaAs，GaAsSb，InGaAsP等を用いた活性層
と交差する方向に反射面を持つあらゆる半導体レ
ーザに適用可能である。
も簡単なダブルヘテロ接合構造の半導体レーザに
ついてのものであるが、本発明は、このほか
InGaAs，GaAsSb，InGaAsP等を用いた活性層
と交差する方向に反射面を持つあらゆる半導体レ
ーザに適用可能である。
第５図は本発明の他の実施例を示す。この実施
例は本発明が最も適すると考えられる面発光型半
導体レーザへの適用例である。面発光型半導体レ
ーザは反射面が活性層と並行した方向に形成され
ている。第５図では面発光型レーザの製造工程を
順に示している。まず第５図イに示すようにｎ型
GaAs基板４１の上に、ｎ型GaAlAs層４２、
GaAs活性層４３、Ｐ型GaAlAs層４４、Ｐ型
GaAs層４５を順次結晶成長させる。次にロに示
すようにＰ型GaAs層４５の上にSiO2絶縁膜４６
を設け、さらにエツチングでこのSiO2膜４６に
円形状の穴４７を形成する。次にハに示すように
ｎ型GaAs基板４１を所望の厚さに研磨して、鏡
面４８に仕上げ、この面全面にニに示すように
Au−Ge−Niを蒸着して合金化することによつて
電極４９を形成する。次にホに示すように上面及
び下面にレジスト５０，５１を塗布した後、ヘに
示すようにAu−Ge−Ni系合金電極４９に円形状
の穴５２を形成してその部分のGaAs基板４１を
エツチングによつて完全に取除く。この場合、穴
５２の中心線はロの工程で形成した穴４７の中心
線と一致することが好ましい。次に上面のレジス
ト５０を除去した後、トに示すように上面及び下
面にPt５３Ａ，５３Ｂを付着させる。次に下面
のレジスト５１とその上のPt５３Ｂを除去した
後、400℃、10分間の固相反応を行い、チに示す
ようにＰ型GaAs層４５に接して固相反応生成物
５４Ａを、ｎ型GaAlAs層４２に接して固相反応
生成物５４Ｂを形成する。これらの固相反応生成
物５４Ａ，５４Ｂはフアブリーペロー共振器の反
射面となるが、レーザ光は一方の固相反応生成物
５４Ｂを通してそれに垂直な方向に取出すことに
なるので、固相反応生成物５４Ｂを形成するため
のPt５３Ｂは、付着量を充分少なくするか、生
成物５４Ｂを形成後、その一部をエツチングによ
つて取除くようにするとよい。次にリに示すよう
にカツテイグすると、面発光型半導体レーザ５５
が得られる。
例は本発明が最も適すると考えられる面発光型半
導体レーザへの適用例である。面発光型半導体レ
ーザは反射面が活性層と並行した方向に形成され
ている。第５図では面発光型レーザの製造工程を
順に示している。まず第５図イに示すようにｎ型
GaAs基板４１の上に、ｎ型GaAlAs層４２、
GaAs活性層４３、Ｐ型GaAlAs層４４、Ｐ型
GaAs層４５を順次結晶成長させる。次にロに示
すようにＰ型GaAs層４５の上にSiO2絶縁膜４６
を設け、さらにエツチングでこのSiO2膜４６に
円形状の穴４７を形成する。次にハに示すように
ｎ型GaAs基板４１を所望の厚さに研磨して、鏡
面４８に仕上げ、この面全面にニに示すように
Au−Ge−Niを蒸着して合金化することによつて
電極４９を形成する。次にホに示すように上面及
び下面にレジスト５０，５１を塗布した後、ヘに
示すようにAu−Ge−Ni系合金電極４９に円形状
の穴５２を形成してその部分のGaAs基板４１を
エツチングによつて完全に取除く。この場合、穴
５２の中心線はロの工程で形成した穴４７の中心
線と一致することが好ましい。次に上面のレジス
ト５０を除去した後、トに示すように上面及び下
面にPt５３Ａ，５３Ｂを付着させる。次に下面
のレジスト５１とその上のPt５３Ｂを除去した
後、400℃、10分間の固相反応を行い、チに示す
ようにＰ型GaAs層４５に接して固相反応生成物
５４Ａを、ｎ型GaAlAs層４２に接して固相反応
生成物５４Ｂを形成する。これらの固相反応生成
物５４Ａ，５４Ｂはフアブリーペロー共振器の反
射面となるが、レーザ光は一方の固相反応生成物
５４Ｂを通してそれに垂直な方向に取出すことに
なるので、固相反応生成物５４Ｂを形成するため
のPt５３Ｂは、付着量を充分少なくするか、生
成物５４Ｂを形成後、その一部をエツチングによ
つて取除くようにするとよい。次にリに示すよう
にカツテイグすると、面発光型半導体レーザ５５
が得られる。
なお上記実施例では、Ｐ型GaAs層４５とその
上面に付着させたPt５３Ａによつて形成される
固相反応生成物５４Ａを、レーザの反射面として
用いるだけでなく、正電極層としても用いている
が、これは固相反応生成物５４ＡがＰ型GaAs層
４５に対して通常の電極材料と比べて遜色のない
オーミツク電極を構成するからである。正電極と
して例えばAu−Zn系合金電極を、第４図ニで説
明した工程と同じ方法で別途形成しても、もちろ
ん差支えない。
上面に付着させたPt５３Ａによつて形成される
固相反応生成物５４Ａを、レーザの反射面として
用いるだけでなく、正電極層としても用いている
が、これは固相反応生成物５４ＡがＰ型GaAs層
４５に対して通常の電極材料と比べて遜色のない
オーミツク電極を構成するからである。正電極と
して例えばAu−Zn系合金電極を、第４図ニで説
明した工程と同じ方法で別途形成しても、もちろ
ん差支えない。
上記実施例により得た面発光型半導体レーザ５
５は、絶対温度77゜Kで、ピーク波長8555Åでレ
ーザ発振したが、発振波長を精度良く制御できる
ことを確認するため、第５図チで、隣接するレー
ザについてさらに固相反応を400℃で７分間行つ
た結果、レーザの発振波長は8540Åに移行し、処
理時間によつて容易に発振波長を精密制御できる
ことが確認できた。このような発振波長の制御
は、処理時間のみならず、付着させるPt層の厚
さ、および処理温度によつても可能である。しか
し、従来の面発光型レーザ、即ちエピタキシヤル
成長層あるいは基板表面に単に付着させた金属薄
膜やGaAs／AlGa等の多層膜ミラーを反射面と
するものではきわめて困難である。
５は、絶対温度77゜Kで、ピーク波長8555Åでレ
ーザ発振したが、発振波長を精度良く制御できる
ことを確認するため、第５図チで、隣接するレー
ザについてさらに固相反応を400℃で７分間行つ
た結果、レーザの発振波長は8540Åに移行し、処
理時間によつて容易に発振波長を精密制御できる
ことが確認できた。このような発振波長の制御
は、処理時間のみならず、付着させるPt層の厚
さ、および処理温度によつても可能である。しか
し、従来の面発光型レーザ、即ちエピタキシヤル
成長層あるいは基板表面に単に付着させた金属薄
膜やGaAs／AlGa等の多層膜ミラーを反射面と
するものではきわめて困難である。
第６図は本発明のさらに他の実施例を示す。こ
の実施例は本発明をInGaAsP系の面発光型レー
ザに適用した例である。製造工程順に説明する
と、まずｎ型InP基板６１の上に、ｎ型InPクラ
ツド層６２、InGaAsPの活性層６３、ｎ型InPク
ラツド層６４を順次エピタキシヤル成長させた。
次に横方向から活性層６３にキヤリアを注入し、
その閉じ込め効果を大きくするために、Ｐ型不純
物であるZnを円周状に拡散させ、Ｐ型領域６５
を形成した。次に電極としてIn−Zn系合金６６
とAu−Ge−Ni系合金６７を設け、さらにPdを
付着させて固相反応を380℃、15分間行い、固相
反応生成物６８Ａ，６８Ｂを形成し、それを反射
面とした。この構造では、InP基板６１が活性層
６３で発生するレーザ光を吸収しないので、レー
ザ光は下面の固相反応生成物６８Ｂを通して矢印
Ａ方向に取出せる。このレーザは、絶対温度
77゜Kにおいて発振し、ピーク波長は1153nmであ
つた。
の実施例は本発明をInGaAsP系の面発光型レー
ザに適用した例である。製造工程順に説明する
と、まずｎ型InP基板６１の上に、ｎ型InPクラ
ツド層６２、InGaAsPの活性層６３、ｎ型InPク
ラツド層６４を順次エピタキシヤル成長させた。
次に横方向から活性層６３にキヤリアを注入し、
その閉じ込め効果を大きくするために、Ｐ型不純
物であるZnを円周状に拡散させ、Ｐ型領域６５
を形成した。次に電極としてIn−Zn系合金６６
とAu−Ge−Ni系合金６７を設け、さらにPdを
付着させて固相反応を380℃、15分間行い、固相
反応生成物６８Ａ，６８Ｂを形成し、それを反射
面とした。この構造では、InP基板６１が活性層
６３で発生するレーザ光を吸収しないので、レー
ザ光は下面の固相反応生成物６８Ｂを通して矢印
Ａ方向に取出せる。このレーザは、絶対温度
77゜Kにおいて発振し、ピーク波長は1153nmであ
つた。
以上説明した各実施例では、フアブリーペロー
型共振器の両反射面を固相反応生成物により構成
したが、固相反応生成物による反射面は共振器の
片方のみとし、他方の反射面は別の手段で形成す
るようにしても差支えない。また、固相反応生成
物は、GaAsやInPに限らず、−族化合物半
導体全般に形成できるので、各種半導体レーザに
幅広い利用が可能である。
型共振器の両反射面を固相反応生成物により構成
したが、固相反応生成物による反射面は共振器の
片方のみとし、他方の反射面は別の手段で形成す
るようにしても差支えない。また、固相反応生成
物は、GaAsやInPに限らず、−族化合物半
導体全般に形成できるので、各種半導体レーザに
幅広い利用が可能である。
以上説明したように本発明の半導体レーザは、
反射面を平坦性にすぐれ、反射率も高く、且つそ
の位置を精密に制御できる固相反応生成物により
形成しているので、製造歩留りを大幅に改善でき
ると共に、出力も向上するという利点があり、工
業上きわめて有益である。
反射面を平坦性にすぐれ、反射率も高く、且つそ
の位置を精密に制御できる固相反応生成物により
形成しているので、製造歩留りを大幅に改善でき
ると共に、出力も向上するという利点があり、工
業上きわめて有益である。
第１図は従来の半導体レーザの一例を示す斜視
図、第２図イ〜ハは固相反応生成物の生成過程を
示す断面図、第３図は固相反応における処理温
度、処理時間、界面の浸入深さの関係を示すグラ
フ、第４図イ〜ヘは本発明の一実施例に係る半導
体レーザの製造過程を示す斜視図、第５図イ〜リ
は本発明の他の実施例に係る面発光型レーザの製
造過程を示す断面図、第６図は本発明のさらに他
の実施例に係る面発光型レーザを示す断面図であ
る。 １，２１，４１，６１……基板、２，４，２
２，２４，４２，４４，６２，６４……クラツド
層、３，２３，４３，６３……活性層、３４Ａ，
３４Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ，６８Ａ，６８Ｂ……固
相反応生成物。
図、第２図イ〜ハは固相反応生成物の生成過程を
示す断面図、第３図は固相反応における処理温
度、処理時間、界面の浸入深さの関係を示すグラ
フ、第４図イ〜ヘは本発明の一実施例に係る半導
体レーザの製造過程を示す斜視図、第５図イ〜リ
は本発明の他の実施例に係る面発光型レーザの製
造過程を示す断面図、第６図は本発明のさらに他
の実施例に係る面発光型レーザを示す断面図であ
る。 １，２１，４１，６１……基板、２，４，２
２，２４，４２，４４，６２，６４……クラツド
層、３，２３，４３，６３……活性層、３４Ａ，
３４Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ，６８Ａ，６８Ｂ……固
相反応生成物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ −族化合物半導体を活性層とし、共振器
の反射面が、−族化合物半導体を構成する少
なくとも一つの元素と、それと反応して化学当量
組成を持つ化合物を生成する金属との固相反応生
成物により形成されていることを特徴とする半導
体レーザ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザで
あつて、前記金属は遷移金属であるもの。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザで
あつて、前記金属はNi，Pd，Ptのいずれかであ
るもの。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザで
あつて、前記反射面は活性層と交差する方向に形
成されているもの。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザで
あつて、前記反射面は活性層と並行した方向に形
成されているもの。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140606A JPS60100489A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 半導体レ−ザ |
| US06/633,971 US4648095A (en) | 1983-08-02 | 1984-07-24 | Semiconductor laser |
| CA000460154A CA1240023A (en) | 1983-08-02 | 1984-08-01 | Semiconductor laser |
| EP84109187A EP0133996B1 (en) | 1983-08-02 | 1984-08-02 | Semiconductor laser |
| DE8484109187T DE3480758D1 (de) | 1983-08-02 | 1984-08-02 | Halbleiterlaser. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140606A JPS60100489A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100489A JPS60100489A (ja) | 1985-06-04 |
| JPS6355877B2 true JPS6355877B2 (ja) | 1988-11-04 |
Family
ID=15272615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58140606A Granted JPS60100489A (ja) | 1983-08-02 | 1983-08-02 | 半導体レ−ザ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4648095A (ja) |
| EP (1) | EP0133996B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60100489A (ja) |
| CA (1) | CA1240023A (ja) |
| DE (1) | DE3480758D1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4804639A (en) * | 1986-04-18 | 1989-02-14 | Bell Communications Research, Inc. | Method of making a DH laser with strained layers by MBE |
| JPS6348888A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| NL8602653A (nl) * | 1986-10-23 | 1988-05-16 | Philips Nv | Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
| US4897361A (en) * | 1987-12-14 | 1990-01-30 | American Telephone & Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Patterning method in the manufacture of miniaturized devices |
| JP3093774B2 (ja) * | 1990-04-02 | 2000-10-03 | 住友電気工業株式会社 | 電極構造 |
| US7141828B2 (en) * | 2003-03-19 | 2006-11-28 | Gelcore, Llc | Flip-chip light emitting diode with a thermally stable multiple layer reflective p-type contact |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54115088A (en) * | 1978-02-28 | 1979-09-07 | Nec Corp | Double hetero junction laser element of stripe type |
| NL7901122A (nl) * | 1979-02-13 | 1980-08-15 | Philips Nv | Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
| US4309670A (en) * | 1979-09-13 | 1982-01-05 | Xerox Corporation | Transverse light emitting electroluminescent devices |
| US4563368A (en) * | 1983-02-14 | 1986-01-07 | Xerox Corporation | Passivation for surfaces and interfaces of semiconductor laser facets or the like |
-
1983
- 1983-08-02 JP JP58140606A patent/JPS60100489A/ja active Granted
-
1984
- 1984-07-24 US US06/633,971 patent/US4648095A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-08-01 CA CA000460154A patent/CA1240023A/en not_active Expired
- 1984-08-02 EP EP84109187A patent/EP0133996B1/en not_active Expired
- 1984-08-02 DE DE8484109187T patent/DE3480758D1/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1240023A (en) | 1988-08-02 |
| EP0133996A2 (en) | 1985-03-13 |
| EP0133996A3 (en) | 1986-08-13 |
| EP0133996B1 (en) | 1989-12-13 |
| DE3480758D1 (de) | 1990-01-18 |
| JPS60100489A (ja) | 1985-06-04 |
| US4648095A (en) | 1987-03-03 |
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