JPH03105991A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH03105991A JPH03105991A JP24197189A JP24197189A JPH03105991A JP H03105991 A JPH03105991 A JP H03105991A JP 24197189 A JP24197189 A JP 24197189A JP 24197189 A JP24197189 A JP 24197189A JP H03105991 A JPH03105991 A JP H03105991A
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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，半導体多層反射膜を用いた而発光型半導体レ
ーザに関する。
ーザに関する。
従来の面発光型半導体レーザは、第４９回応用物理学会
講演予稿集（昭和６３年秋季、７Ｐ−ＺＣ−１３，Ｐ９
１４）や第３６回応用物理学会講演予稿集（平成元年春
季．２Ｐ−ＺＣ−８および１０，Ｐ９１５）記載のよう
に、ｎ側電極（又はｐ側電極）が半導体基板側に５Ｐ側
電極（又は。側ｆｉ極）がエビタキシャル成長層側に設
はされ、各半導体層をｐおよびｎ電極により挾んだ構造
となっていた。
講演予稿集（昭和６３年秋季、７Ｐ−ＺＣ−１３，Ｐ９
１４）や第３６回応用物理学会講演予稿集（平成元年春
季．２Ｐ−ＺＣ−８および１０，Ｐ９１５）記載のよう
に、ｎ側電極（又はｐ側電極）が半導体基板側に５Ｐ側
電極（又は。側ｆｉ極）がエビタキシャル成長層側に設
はされ、各半導体層をｐおよびｎ電極により挾んだ構造
となっていた。
上記従来技術は、ｐおよびｎ電極が表裏両面に設けられ
ており、素子の集積化、例えば受光索子など他の光機能
素子との特に３次元的な集積化において問題があった。
ており、素子の集積化、例えば受光索子など他の光機能
素子との特に３次元的な集積化において問題があった。
また、素子の放熱特性を良くするためにはジャンクショ
ン・ダウン（エビタキシャル成長層側をヒートシンク側
にする）で組み立てる必要があり，光出射面が基板側に
なること（特にＧ ａ Ａ ｓ基板を用いる場合に問題
となる），更に単一縦モード動作や共振器内での吸収損
失を小さくするためには短共振器構造とする必要がある
ことなどから光出射面となる基板の一部に窓構造を形或
する必要がある。そのためエビタキシャル成長層に達す
る非常に深い（５０−１００μｍ程度）選択エッチング
を行なわなければならず素子作製上問題があった。
ン・ダウン（エビタキシャル成長層側をヒートシンク側
にする）で組み立てる必要があり，光出射面が基板側に
なること（特にＧ ａ Ａ ｓ基板を用いる場合に問題
となる），更に単一縦モード動作や共振器内での吸収損
失を小さくするためには短共振器構造とする必要がある
ことなどから光出射面となる基板の一部に窓構造を形或
する必要がある。そのためエビタキシャル成長層に達す
る非常に深い（５０−１００μｍ程度）選択エッチング
を行なわなければならず素子作製上問題があった。
本発明の１１的は、半導体レーザの２次元的な集積化は
もちろんのこと、他の素子との２次元的あるいは３次元
的な集積化が容易であり、かつ素子作製が容易な面発光
型半導体レーザを提供することにある。
もちろんのこと、他の素子との２次元的あるいは３次元
的な集積化が容易であり、かつ素子作製が容易な面発光
型半導体レーザを提供することにある。
（ｉｌｌＭを解決するための手段〕
上記目的を達或するため、レーザ光に対して透明な半導
体基板上に少なくともクラッド層、活性層、半導体多層
膜反射層を有する面発光型半導体レーザにおいて、ｐお
よびｎ側電極を同一平面（エビタキシャル或長層側）に
設け、レーザ光は半導体基板側から出射する構造とした
．この時、Ｐおよびｎ側電極間はアイソレーション溝に
より分離した。また、短共振器構造の形或においては、
ｐ｛１１！Ｉおよびｎ側の両方に半導体多層反射膜を有
する構造とすることにより達威した． 〔作用〕 Ｐ側およびｎ側電極をエビタキシャル或長層側の同一平
面内に設けることにより、他の素子を積層集積化する際
に電極が障害とならず、集積化が容易となる。また、ｐ
およびｎ側に２つの半導体多層膜反射層を設けることに
より短共振器構造が容易に得られ、レーザ光に対して透
明な基板を用いることによって光呂射部の選択エッチン
グを必要としない。したがって素子作製が容易である。
体基板上に少なくともクラッド層、活性層、半導体多層
膜反射層を有する面発光型半導体レーザにおいて、ｐお
よびｎ側電極を同一平面（エビタキシャル或長層側）に
設け、レーザ光は半導体基板側から出射する構造とした
．この時、Ｐおよびｎ側電極間はアイソレーション溝に
より分離した。また、短共振器構造の形或においては、
ｐ｛１１！Ｉおよびｎ側の両方に半導体多層反射膜を有
する構造とすることにより達威した． 〔作用〕 Ｐ側およびｎ側電極をエビタキシャル或長層側の同一平
面内に設けることにより、他の素子を積層集積化する際
に電極が障害とならず、集積化が容易となる。また、ｐ
およびｎ側に２つの半導体多層膜反射層を設けることに
より短共振器構造が容易に得られ、レーザ光に対して透
明な基板を用いることによって光呂射部の選択エッチン
グを必要としない。したがって素子作製が容易である。
以下，本発明の実施例を第１〜２図により説明する。
（実施例１）
第１図に示すようにレーザ光に対して透明なＡ Ｑ ｘ
Ｇ ａ ｌ−Ｘ Ａ ｓ基板（本実施例２ではレーザ
光波長が８３０ｎｍであることからｘ＝０．１０ 〜０
．４ ０ とした）１上に有機金属気相或長（ＭＯＣ
ＶＤ）法により、ｐ側領域とｎ側領域間の電流通路とな
るｐ −Ａ ＱｘＧ ａ １−、ＡＳ（Ｘ：０．１〜０
．４０、キャリア濃度Ｉ Ｘ １ ０ ”ｃＭ−”厚み
２０ｔｔｍ）２を成長し、更にＰ ＡＱＧａＡｓ多層
膜反射層３、ｐ − Ａ Ｑ ｘＧ ａ ｔ−ｘＡ ｓ
（ ｘ ＝０．３ ７， ０．５ 〜１ ｘ １ ０
”δ（２１−’、〜５μｍ）クラッド層４，多重量子井
戸（ＭＱＷ）活性層５，ｎ ＡｆｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（ｘ＝０．３７、１ＸｌｏｔδＣｌｌ＋−８、〜５
μｍ ） ６ ， ｎ − Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多
層膜反射層７ ， ｎ−Ｇ ａ Ａ ｓ （〜５ Ｘ
１ ０”ａｎ−８１μｍ）コンタクト層８を順次積層す
る。
Ｇ ａ ｌ−Ｘ Ａ ｓ基板（本実施例２ではレーザ
光波長が８３０ｎｍであることからｘ＝０．１０ 〜０
．４ ０ とした）１上に有機金属気相或長（ＭＯＣ
ＶＤ）法により、ｐ側領域とｎ側領域間の電流通路とな
るｐ −Ａ ＱｘＧ ａ １−、ＡＳ（Ｘ：０．１〜０
．４０、キャリア濃度Ｉ Ｘ １ ０ ”ｃＭ−”厚み
２０ｔｔｍ）２を成長し、更にＰ ＡＱＧａＡｓ多層
膜反射層３、ｐ − Ａ Ｑ ｘＧ ａ ｔ−ｘＡ ｓ
（ ｘ ＝０．３ ７， ０．５ 〜１ ｘ １ ０
”δ（２１−’、〜５μｍ）クラッド層４，多重量子井
戸（ＭＱＷ）活性層５，ｎ ＡｆｌｘＧａ１−ｘＡｓ
（ｘ＝０．３７、１ＸｌｏｔδＣｌｌ＋−８、〜５
μｍ ） ６ ， ｎ − Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多
層膜反射層７ ， ｎ−Ｇ ａ Ａ ｓ （〜５ Ｘ
１ ０”ａｎ−８１μｍ）コンタクト層８を順次積層す
る。
Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多層膜反射層３および７は、低
屈折率層と高屈折率層の２層から戊り、そのくり返しに
よって構成されている。これら２層の屈折率差が大きい
程反射層の反射率は高くなるので、低屈折率層としては
ＡＱＡｓ層が最適であるが、本実施例ではＭＯＣＶＤ戊
長の容易さ等を考慮しＡ Ｑ ｏ．ｅＧ ａ ０．ＡＡ
Ｓ層（６４．４ｎｍ）を低屈折率層として用いた。高
屈折率層はＡｆｌ◎．ｚＧａｏ．ａＡｓ層（５９．４．
ｎｍ）である。ｐ側反射層はこれら２層の２０ベアから
成り、キャリア濃度は０．５ 〜Ｉ Ｘ １． ０ ”
ａｍ’″δ、この時の反射率は約９０％である。また、
ｎ側反射層は上記２層の３０ペアで構威され、キャリア
濃度は１ｘ ｌ Ｑ Ｘ ｇ ｏ”− ３である。
屈折率層と高屈折率層の２層から戊り、そのくり返しに
よって構成されている。これら２層の屈折率差が大きい
程反射層の反射率は高くなるので、低屈折率層としては
ＡＱＡｓ層が最適であるが、本実施例ではＭＯＣＶＤ戊
長の容易さ等を考慮しＡ Ｑ ｏ．ｅＧ ａ ０．ＡＡ
Ｓ層（６４．４ｎｍ）を低屈折率層として用いた。高
屈折率層はＡｆｌ◎．ｚＧａｏ．ａＡｓ層（５９．４．
ｎｍ）である。ｐ側反射層はこれら２層の２０ベアから
成り、キャリア濃度は０．５ 〜Ｉ Ｘ １． ０ ”
ａｍ’″δ、この時の反射率は約９０％である。また、
ｎ側反射層は上記２層の３０ペアで構威され、キャリア
濃度は１ｘ ｌ Ｑ Ｘ ｇ ｏ”− ３である。
３０ペアの時の反射率は約９８％になる。ＭＱＷ活性層
５は、Ｇ ａ Ａ ｓ井戸層（８ｎｍ）とＡ Ｑ ｏ．
ｚＧ ａ ｏ．ａＡ ｓ障壁層（３ｎｍ）から成り、活
性層厚は２〜５μｍ、導電型はｐ型（キャリア濃度０．
５ 〜Ｉ Ｘ １ ０ｌ８ａｍ−３）である。また発光
領域は１０〜２０μｍφとした。
５は、Ｇ ａ Ａ ｓ井戸層（８ｎｍ）とＡ Ｑ ｏ．
ｚＧ ａ ｏ．ａＡ ｓ障壁層（３ｎｍ）から成り、活
性層厚は２〜５μｍ、導電型はｐ型（キャリア濃度０．
５ 〜Ｉ Ｘ １ ０ｌ８ａｍ−３）である。また発光
領域は１０〜２０μｍφとした。
以上のウエハに、図のようなＺｎ拡散９を施こし、ｐ型
領域とｎ型領域をＰ Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多層膜反
射層３あるいはｐ − Ａ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層２に
達するアイソレーション溝１０の形成により分離する。
領域とｎ型領域をＰ Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多層膜反
射層３あるいはｐ − Ａ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層２に
達するアイソレーション溝１０の形成により分離する。
更に，素子化の際便利なようにＡ Ａ Ｇ ａ Ａ ｓ
基板１側を研摩・化学エッチングしてウェハ層１ｏｏμ
ｍ程度にする．その後ｐ電極ｌ１とｎ電極１２を形成し
素子化する。
基板１側を研摩・化学エッチングしてウェハ層１ｏｏμ
ｍ程度にする．その後ｐ電極ｌ１とｎ電極１２を形成し
素子化する。
本実施例による面発光型半導体レーザ素子において、発
振波長８３０ｎｍ、しきい値電流３０ｍＡのＣＷ動作が
得られた。
振波長８３０ｎｍ、しきい値電流３０ｍＡのＣＷ動作が
得られた。
（実施例２）
本発明の別の実施例を第２図により説明する。
Ｍ Ｏ Ｃ Ｖ Ｄ法により実施例ｌと同様にＡＩ２Ｇ
ａＡｓ基板上１上に半導体Ｍ２〜６を順次エビタキシャ
ル成長する。その後連続してｎ−ＧａＡｓコンタクト層
８を積層する。次に実施例１と同様にＺｎ拡散を施こし
たａｎ − Ｇ ａ Ａ ｓコンタクト層の一部に絶縁
膜（〜２００ＯＡ程度）を形或する。この絶縁膜は発光
領域の中央に５〜１５μｍφで形成した。その後更に実
施例１と同様に研摩・化学エッチングを施こし、ｐおよ
びｎ電極を形成して素子化する。本実施例による素子の
共振器は半導体多層膜反射層（ｐ側）と電極１２（ｎ側
）によって構成されている。このような素子においても
実施例１と有意差の無い素子特性が得られた。
ａＡｓ基板上１上に半導体Ｍ２〜６を順次エビタキシャ
ル成長する。その後連続してｎ−ＧａＡｓコンタクト層
８を積層する。次に実施例１と同様にＺｎ拡散を施こし
たａｎ − Ｇ ａ Ａ ｓコンタクト層の一部に絶縁
膜（〜２００ＯＡ程度）を形或する。この絶縁膜は発光
領域の中央に５〜１５μｍφで形成した。その後更に実
施例１と同様に研摩・化学エッチングを施こし、ｐおよ
びｎ電極を形成して素子化する。本実施例による素子の
共振器は半導体多層膜反射層（ｐ側）と電極１２（ｎ側
）によって構成されている。このような素子においても
実施例１と有意差の無い素子特性が得られた。
本実施例ではＡ １１ Ｇ ａ Ａ ｓ系についてのみ
示したが本発明はＩｎＰ系に対しても適用可能であり、
ＩｎＰ基板の場合基板そのものがレーザ光に対して透明
であることもエビタキシャル或長上好都合である。また
、本実施例では光出射面が平坦な場合について記したが
，光出射面の少なくとも一部他のデバイスとの結合効率
が増す． 更に本実施例では面発光型半導体レーザ単体についての
み示したが、本発明の本来の口的であるレーザ索子の２
次元アレイあるいは他のデバイスとの積層集積化を行な
゛つてもよい。
示したが本発明はＩｎＰ系に対しても適用可能であり、
ＩｎＰ基板の場合基板そのものがレーザ光に対して透明
であることもエビタキシャル或長上好都合である。また
、本実施例では光出射面が平坦な場合について記したが
，光出射面の少なくとも一部他のデバイスとの結合効率
が増す． 更に本実施例では面発光型半導体レーザ単体についての
み示したが、本発明の本来の口的であるレーザ索子の２
次元アレイあるいは他のデバイスとの積層集積化を行な
゛つてもよい。
本発明による面発光型半導体レーザでは、Ｐ側電極およ
びｎ側電極が同一平面内に設けられているため，他のデ
バイスとの積層集積化の際電極が障害とならず、集積化
が容易である。更に，レーザ光に対して透明な基板と２
つの半導体多層膜反射層を併用することにより光出射面
の一部を選択除去する必要がなく素子作製が容易である
。
びｎ側電極が同一平面内に設けられているため，他のデ
バイスとの積層集積化の際電極が障害とならず、集積化
が容易である。更に，レーザ光に対して透明な基板と２
つの半導体多層膜反射層を併用することにより光出射面
の一部を選択除去する必要がなく素子作製が容易である
。
第１図は本発明の一実施例の面発光型半導体レーザの断
面図、第２図は本発明の別の実施例の面発光型半導体レ
ーザの断面図である。 １ − Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ基板、３ − ｐ −
Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多・・・アイソレーション溝
、１１・・・ｐ電極、ｌ２・・・ｎ電極、１３・・・絶
縁膜。 −５：
面図、第２図は本発明の別の実施例の面発光型半導体レ
ーザの断面図である。 １ − Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ基板、３ − ｐ −
Ａ Ｑ Ｇ ａ Ａ ｓ多・・・アイソレーション溝
、１１・・・ｐ電極、ｌ２・・・ｎ電極、１３・・・絶
縁膜。 −５：
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に少なくとも第１クラッド層、活性層
、第２クラッド層の半導体層を有し、該半導体層を挾む
が如く配置した高屈折率と低屈折率層を交互に積層して
成る少なくとも１つの半導体多層膜反射層を有する面発
光型半導体レーザ装置において、ｐ側電極とｎ側電極が
同一平面にあることを特徴とする半導体レーザ装置。 ２、活性層のエネルギーギャップよりも大きいエネルギ
ーギャップの半導体基板を用いることを特徴とする請求
項１記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24197189A JP2963701B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24197189A JP2963701B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105991A true JPH03105991A (ja) | 1991-05-02 |
| JP2963701B2 JP2963701B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17082310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24197189A Expired - Lifetime JP2963701B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963701B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260960A (en) * | 1991-07-26 | 1993-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Tunable semiconductor laser on a semi-insulating substrate |
| US5293392A (en) * | 1992-07-31 | 1994-03-08 | Motorola, Inc. | Top emitting VCSEL with etch stop layer |
| JPH11261174A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-09-24 | Hewlett Packard Co <Hp> | Ｖｃｓｅｌおよびｖｃｓｅｌアレイ |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP24197189A patent/JP2963701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260960A (en) * | 1991-07-26 | 1993-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Tunable semiconductor laser on a semi-insulating substrate |
| US5293392A (en) * | 1992-07-31 | 1994-03-08 | Motorola, Inc. | Top emitting VCSEL with etch stop layer |
| JPH11261174A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-09-24 | Hewlett Packard Co <Hp> | Ｖｃｓｅｌおよびｖｃｓｅｌアレイ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2963701B2 (ja) | 1999-10-18 |
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