JPH0321090A - 面発光型半導体レーザ - Google Patents
面発光型半導体レーザInfo
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- JPH0321090A JPH0321090A JP15548989A JP15548989A JPH0321090A JP H0321090 A JPH0321090 A JP H0321090A JP 15548989 A JP15548989 A JP 15548989A JP 15548989 A JP15548989 A JP 15548989A JP H0321090 A JPH0321090 A JP H0321090A
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- Japan
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- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-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
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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、エピタキシャル層の積層方向に共振方向が平
行である面発光型半導体レーザ（以下面発光レーザとい
う）に関し、特に放熱機構を備えた面発光レーザに関す
るものである。
行である面発光型半導体レーザ（以下面発光レーザとい
う）に関し、特に放熱機構を備えた面発光レーザに関す
るものである。
基板側の反射鏡として半導体多層膜を用いてなる面発光
レーザが公知である（１９８８，秋季応用物理７ｐ−Ｚ
Ｃ−ｉ２）。このような面発光レーザでは、主な発熱部
である活性領域からの熱を放散するための機構として、
ヒートシンクを融着させた構造を有することが一般的で
ある。
レーザが公知である（１９８８，秋季応用物理７ｐ−Ｚ
Ｃ−ｉ２）。このような面発光レーザでは、主な発熱部
である活性領域からの熱を放散するための機構として、
ヒートシンクを融着させた構造を有することが一般的で
ある。
第３図は放熱機構を備えた従来の面発光レーザの構造を
示す断面図であり、図中１は基板を示す。
示す断面図であり、図中１は基板を示す。
基Ｆｉｌ上番こは、バンファ層２、反射鏡として作用す
る半導体多層膜４、第１クラソド層５がこの順に積層さ
れている。第１クラソド層５上には、活性層６及び第２
クラッド層７からなるメサ部が形成されており、このメ
サ部を埋込む態様にて、第１クラソドＮ５上に、第１電
流ブロソク層８及び第２電流ブロソク層９がこの順に形
成されている。
る半導体多層膜４、第１クラソド層５がこの順に積層さ
れている。第１クラソド層５上には、活性層６及び第２
クラッド層７からなるメサ部が形成されており、このメ
サ部を埋込む態様にて、第１クラソドＮ５上に、第１電
流ブロソク層８及び第２電流ブロソク層９がこの順に形
成されている。
第２クラッド層７及び第２電流ブロンク層９上には電流
通路層１０が積層されている。メサ部が形成されている
領域の電流通路層１０上面には、反射鏡１４が形成され
ており、この反則鏡Ｉ４を囲む態様にて、電流通路層１
０上に、コンタク１・層１１及び電極１２がこの順に形
成されている。基板１の下面にはもう一方の電極１３が
華着形成されており、電極１３には融着材１６によりＳ
ｉ， Ｃｕ等からなるヒー１・シンク１５が融着されて
いる。木例では、基板側にヒトシンク１５を融着させて
いる。
通路層１０が積層されている。メサ部が形成されている
領域の電流通路層１０上面には、反射鏡１４が形成され
ており、この反則鏡Ｉ４を囲む態様にて、電流通路層１
０上に、コンタク１・層１１及び電極１２がこの順に形
成されている。基板１の下面にはもう一方の電極１３が
華着形成されており、電極１３には融着材１６によりＳ
ｉ， Ｃｕ等からなるヒー１・シンク１５が融着されて
いる。木例では、基板側にヒトシンク１５を融着させて
いる。
第４図は放熱機構を備えた従来の別の面発光レーザの構
造を示す断面図であり、図中第３図と同番号を付した部
分は同一または相当部分を示す。
造を示す断面図であり、図中第３図と同番号を付した部
分は同一または相当部分を示す。
図中２４はウェハ表面側の反則鏡として作用する半導体
多層膜、２７はキャンプ層である。この例では、ウェハ
の表面側にヒー１・シンクを融着させた赦熱機構を備え
ている。
多層膜、２７はキャンプ層である。この例では、ウェハ
の表面側にヒー１・シンクを融着させた赦熱機構を備え
ている。
第３図に示す構造を有する面発光レーザでは、ウェハ表
面から外部にレーザ光Ｌを出力できるように、基板側に
放熱機構を設けている。主な発熱部である活性領域（活
性層６）とヒー１・シンク１５との距離は、６０〜１０
０μｍ程度である。従ってしきい値電流が大きくて発熱
量が大きいような面発光レーザでは、十分な放熱動作が
行い難く、室温における連続発振を行なえなかった。
面から外部にレーザ光Ｌを出力できるように、基板側に
放熱機構を設けている。主な発熱部である活性領域（活
性層６）とヒー１・シンク１５との距離は、６０〜１０
０μｍ程度である。従ってしきい値電流が大きくて発熱
量が大きいような面発光レーザでは、十分な放熱動作が
行い難く、室温における連続発振を行なえなかった。
一方、第４図に示す構造を有する面発光レーザでは、活
性領域（活性層６）とヒー１・シンク１５との距離を、
５μｍ程度以下に短縮できる。従って、発熱量が大きい
面発光レーザにあっても十分な放熱効果を得ることがで
き、室温における連続発振は可能である。ところがウェ
ハ表面からレーザ光を得られないので、素子分離が困難
であり、２次元への集積化または他の素子との集積化は
困難であった。
性領域（活性層６）とヒー１・シンク１５との距離を、
５μｍ程度以下に短縮できる。従って、発熱量が大きい
面発光レーザにあっても十分な放熱効果を得ることがで
き、室温における連続発振は可能である。ところがウェ
ハ表面からレーザ光を得られないので、素子分離が困難
であり、２次元への集積化または他の素子との集積化は
困難であった。
このように従来では、ウェハ表面からレーザ光を得るた
めには十分な放熱特性が得られず、また十分な放熱特性
を得るためにはウェハ表面からレーザ光が得られないと
いう状況であった。
めには十分な放熱特性が得られず、また十分な放熱特性
を得るためにはウェハ表面からレーザ光が得られないと
いう状況であった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、レー
ザ光をウェハ表面から得られると共に、放熱特性が良好
である面発光レーザを提供することを目的とする。
ザ光をウェハ表面から得られると共に、放熱特性が良好
である面発光レーザを提供することを目的とする。
本発明の第１発明に係る面発光レーザは、半導体多層膜
，活性層を含むエピタキシャル層を基板上に積層形成し
てあり、前記半導体多層膜を基板側の反射鏡として用い
る面発光レーザにおいて、前記活性層に対応する部分の
前記基板が除去されて露出される前記エピタキシャル層
の表面に、ヒートシンクを融着してあることを特徴とす
る。
，活性層を含むエピタキシャル層を基板上に積層形成し
てあり、前記半導体多層膜を基板側の反射鏡として用い
る面発光レーザにおいて、前記活性層に対応する部分の
前記基板が除去されて露出される前記エピタキシャル層
の表面に、ヒートシンクを融着してあることを特徴とす
る。
また本発明の第２発明に係る面発光レーザば、第１発明
において、露出された前記エピタキシャル層の表面と前
記ヒートシンクとの間に、金属膜が介在されていること
を特徴とする。
において、露出された前記エピタキシャル層の表面と前
記ヒートシンクとの間に、金属膜が介在されていること
を特徴とする。
本発明では、活性層に対応する領域の基板が部分的に除
去され、露出したエピタキシャル層の表面にヒートシン
クが融着されている。従って、活性層とヒートシンクと
の距離は短い。また基板側にヒートシンクが設けられて
いて、ウェハ表面からレーザ光が得られる。
去され、露出したエピタキシャル層の表面にヒートシン
クが融着されている。従って、活性層とヒートシンクと
の距離は短い。また基板側にヒートシンクが設けられて
いて、ウェハ表面からレーザ光が得られる。
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
第１図は、本発明の第１発明に係る面発光レーザの構造
を示す断面図であり、図中１はｎ−ＧａＡｓ基板を示す
。基板１上にば、ｎ−ＧａＡｓバソファ層２、ｎ一エッ
チング停止層（例えばｎ−Ｇａｏ．ａ ／１１ｏ．ｎ
Ａｓ）３、反射鏡として作用するｎ−ＧａＡＩＡｓ／Ａ
ＩＡｓ半導体多層膜４、第１クラソド層（．ｎ−ＧａＡ
］Ａｓクラソド層）５がこの順に積層されている。第ｌ
クラソド層５上には、ｐ−ＧａＡｓ活性層６及び第２ク
ラソド層（ｐＧａＡｌ八Ｓクラソド層）７からなるメサ
部が形成されており、このメサ部を埋込む態様にて、第
１クラッド層５上に、第１電流ブロック層（ｐ−ＧａＡ
ＩＡＳ埋込み層）８及び第２電流ブロソク層（ｎ−Ｇａ
ＡＩＡｓ埋込みＪＷ）９がこの順に形成されている。第
２クラソド層７及び第２電流プロソクＮ９上には電流通
路ｊｉｌｏ （ｐ−ＧａＡＩＡｓ電流拡がり層）が積層
されている。メサ部が形成されている領域の電流通路層
１０上面には、反射鏡１４が形成されており、この反射
鏡１４を囲む態様にて、電流通路層■０上に、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１１及びｐ型電極１２がこの順に形成
されている。活性層６に対応する領域の基仮１及びバソ
ファ層２は除去されており、露出されたエノチング停止
層３の表面には、Ｓｉからなるヒー１・シンク１５がＩ
ｎからなる融着材１６にて融着されている。
を示す断面図であり、図中１はｎ−ＧａＡｓ基板を示す
。基板１上にば、ｎ−ＧａＡｓバソファ層２、ｎ一エッ
チング停止層（例えばｎ−Ｇａｏ．ａ ／１１ｏ．ｎ
Ａｓ）３、反射鏡として作用するｎ−ＧａＡＩＡｓ／Ａ
ＩＡｓ半導体多層膜４、第１クラソド層（．ｎ−ＧａＡ
］Ａｓクラソド層）５がこの順に積層されている。第ｌ
クラソド層５上には、ｐ−ＧａＡｓ活性層６及び第２ク
ラソド層（ｐＧａＡｌ八Ｓクラソド層）７からなるメサ
部が形成されており、このメサ部を埋込む態様にて、第
１クラッド層５上に、第１電流ブロック層（ｐ−ＧａＡ
ＩＡＳ埋込み層）８及び第２電流ブロソク層（ｎ−Ｇａ
ＡＩＡｓ埋込みＪＷ）９がこの順に形成されている。第
２クラソド層７及び第２電流プロソクＮ９上には電流通
路ｊｉｌｏ （ｐ−ＧａＡＩＡｓ電流拡がり層）が積層
されている。メサ部が形成されている領域の電流通路層
１０上面には、反射鏡１４が形成されており、この反射
鏡１４を囲む態様にて、電流通路層■０上に、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１１及びｐ型電極１２がこの順に形成
されている。活性層６に対応する領域の基仮１及びバソ
ファ層２は除去されており、露出されたエノチング停止
層３の表面には、Ｓｉからなるヒー１・シンク１５がＩ
ｎからなる融着材１６にて融着されている。
また、基板１の下面にはｎ型電極１３が形成されている
。
。
このような構或の面発光レーザの製造工程につ／
いて説明する。
まず基板■上に、例えばＯＭＶｌ’Ｅ法を用いて、ハソ
ファ層２，エノチング停止層３，半導体多層膜４．第１
クラソド層５．活性層６．第２クランド層７を順次或長
させた後、選択ＬＰＩＥ法を用いて、第１，第２電流ブ
ロソク層８，９，電流通路層ｌＯコンタクト層１１を順
次或長させて活性層６を埋込む。コンタクト層１１の一
部を除去し、反剖鏡１４，電極ｌ２を形或する。その後
、活性層６に対応ずる部分の基板１及びバソファ層２を
エソチング除去し、露出したエソチング停止層３の表面
に、融着材１６を用いてヒートシンク１５を融着する。
ファ層２，エノチング停止層３，半導体多層膜４．第１
クラソド層５．活性層６．第２クランド層７を順次或長
させた後、選択ＬＰＩＥ法を用いて、第１，第２電流ブ
ロソク層８，９，電流通路層ｌＯコンタクト層１１を順
次或長させて活性層６を埋込む。コンタクト層１１の一
部を除去し、反剖鏡１４，電極ｌ２を形或する。その後
、活性層６に対応ずる部分の基板１及びバソファ層２を
エソチング除去し、露出したエソチング停止層３の表面
に、融着材１６を用いてヒートシンク１５を融着する。
最後に基板１の下面に電極１３を形或する。
本例においてヒー１−シンク１５に使用するＳｉの熱伝
導率は１．５Ｗ／（Ｋ−ｃｍ）であって、ＧａＡｓの熱
伝導率（０．４７Ｗ／（Ｍ−ｃｍ） ）の約３倍である
。従ッテ、本発明の面発光レーザでは、第３図に示す従
来例に比して熱放射効果を大幅に増大でき、第４図に示
す従来例と同等な熱放散特性を実現でき、室温における
連続発振が可能である。
導率は１．５Ｗ／（Ｋ−ｃｍ）であって、ＧａＡｓの熱
伝導率（０．４７Ｗ／（Ｍ−ｃｍ） ）の約３倍である
。従ッテ、本発明の面発光レーザでは、第３図に示す従
来例に比して熱放射効果を大幅に増大でき、第４図に示
す従来例と同等な熱放散特性を実現でき、室温における
連続発振が可能である。
そして本発明では、第３図に示す従来例と同様に、基板
側にヒートシンクを設けているので、第１図に示すよう
に、レーザ光Ｌがウェハ表面から出力される。従って予
めウェハ表面上に電極パターンを形成しておくことによ
り、素子分離は容易であり、また２次元への集積化及び
他の素子との集積化は可能である。
側にヒートシンクを設けているので、第１図に示すよう
に、レーザ光Ｌがウェハ表面から出力される。従って予
めウェハ表面上に電極パターンを形成しておくことによ
り、素子分離は容易であり、また２次元への集積化及び
他の素子との集積化は可能である。
第２図は本発明の第２発明に係る面発光レーザの構造を
示す断面図である。なお第２図において第ｌ図と同番号
を付した部分は同一部分を示す。
示す断面図である。なお第２図において第ｌ図と同番号
を付した部分は同一部分を示す。
第２発明では、露出されたエッチング停止層３の表面に
、例えばＣｒ， Ａｕを重ね合せた金属膜１７が蒸着形
成されており、この金属膜１７にＳｉからなるヒー１・
シンクｌ５がＩｎからなる融着材１６にて融着されてい
る。金属膜ｌ７は、露出された基板１の側面及びｐ型電
極１３にも形成されている。なお、金属膜１７は単一の
金属（例えばＡｕ）でもよい。
、例えばＣｒ， Ａｕを重ね合せた金属膜１７が蒸着形
成されており、この金属膜１７にＳｉからなるヒー１・
シンクｌ５がＩｎからなる融着材１６にて融着されてい
る。金属膜ｌ７は、露出された基板１の側面及びｐ型電
極１３にも形成されている。なお、金属膜１７は単一の
金属（例えばＡｕ）でもよい。
このような構造の面発光レーザを製造する際には、まず
第１発明例と同様に、基板にウエハを形成した後、活性
層６に対応する領域の基板ｌ及びバソファ層２を除去し
て一部のエソチング停止層３を露出させる。基板１下面
に電極１３を蒸着した後、電子ビーム舊着装置にて、露
出したエノチング停止層３の表面，基板１の側面，電極
１３の表面に金属層ｌ７を蒸着させる。なお、この製造
工程において、電極１３（例えば＾ｕ／Ｓｎ）と金属膜
１７とを同時に形成することとしてもよい。
第１発明例と同様に、基板にウエハを形成した後、活性
層６に対応する領域の基板ｌ及びバソファ層２を除去し
て一部のエソチング停止層３を露出させる。基板１下面
に電極１３を蒸着した後、電子ビーム舊着装置にて、露
出したエノチング停止層３の表面，基板１の側面，電極
１３の表面に金属層ｌ７を蒸着させる。なお、この製造
工程において、電極１３（例えば＾ｕ／Ｓｎ）と金属膜
１７とを同時に形成することとしてもよい。
この第２発明にあっても、前述の第１発明と同様な効果
を有することは勿論である。エソチング停止層３及び融
着材１６に対ずる金属膜１７の密着性は良好であり、よ
り効率良く、活性領域にて生した熱を外部に放散するこ
とができる。
を有することは勿論である。エソチング停止層３及び融
着材１６に対ずる金属膜１７の密着性は良好であり、よ
り効率良く、活性領域にて生した熱を外部に放散するこ
とができる。
本実施例では、ｎ−ＧａＡｓ基板を使用したＧａＡｓ／
ＧａＡＩＡｓ系の面発光レーザについて説明したが、こ
れに限るものではない。つまりｐ一基板を用いてもよく
、また材料もＧａＡｓｌＧａ旧Ａｓ系以外にｎｒ−ｖ族
またはｎ−ｖｒ族半導体を使用してもよい。
ＧａＡＩＡｓ系の面発光レーザについて説明したが、こ
れに限るものではない。つまりｐ一基板を用いてもよく
、また材料もＧａＡｓｌＧａ旧Ａｓ系以外にｎｒ−ｖ族
またはｎ−ｖｒ族半導体を使用してもよい。
また本実施例では、ヒートシンクとしてＳｉｓ融着材と
してＩｎを使用したが、他の材料を用いることとしても
よい。ヒー１・シンクとしては、Ａｕ， Ｃｕ，ダイヤ
モンド， ＣＢＮ， ＡＩＮ， ＳｉＣを使用でき、融
着材としては通常のＡｕ系融着材等を使用できる。
してＩｎを使用したが、他の材料を用いることとしても
よい。ヒー１・シンクとしては、Ａｕ， Ｃｕ，ダイヤ
モンド， ＣＢＮ， ＡＩＮ， ＳｉＣを使用でき、融
着材としては通常のＡｕ系融着材等を使用できる。
更に本実施例では、埋め込み構造の面発光レーザを例と
して説明したが、他の構造の面発光レーザについても同
様の構戒をなし得ることは勿論である。
して説明したが、他の構造の面発光レーザについても同
様の構戒をなし得ることは勿論である。
以上詳述した如く、基板側の反射膜として半導体多層膜
を用いる本発明の面発光レーザでは、主な発熱源である
活性領域（活性層）直下にヒートシンクを配置できるの
で、十分な放熱特性を得ることができて、室温における
連続発振が可能となり、しかもウェハ表面からレーザを
得ることができて、素子分離が容易である等、本発明は
優れた効果を奏する。
を用いる本発明の面発光レーザでは、主な発熱源である
活性領域（活性層）直下にヒートシンクを配置できるの
で、十分な放熱特性を得ることができて、室温における
連続発振が可能となり、しかもウェハ表面からレーザを
得ることができて、素子分離が容易である等、本発明は
優れた効果を奏する。
第１図，第２図は本発明に係る面発光レーザの構造を示
す断面図、第３図，第４図は従来の面発光レーザの構造
を示す断面図である。 １・・・基板 ２・・・バノファ層 ３・・・エソチン
グ停止層 ４・・・半導体多層膜 ５・・・第１クラソ
ド層６・・・活性層 ７・・・第２クラソド層 ８・・
・第１電流ブロソク層 ９・・・第２電流ブロソク層
１０・・・電流通路層 １１・・・コンタクト層 １２
． １３・・・電極 １４・・・反射鏡 １５・・・ヒ
ートシンク １６・・・融着材 １７・・・金属膜 特 許 出 願 人 新技術開発事業団（外２名）
す断面図、第３図，第４図は従来の面発光レーザの構造
を示す断面図である。 １・・・基板 ２・・・バノファ層 ３・・・エソチン
グ停止層 ４・・・半導体多層膜 ５・・・第１クラソ
ド層６・・・活性層 ７・・・第２クラソド層 ８・・
・第１電流ブロソク層 ９・・・第２電流ブロソク層
１０・・・電流通路層 １１・・・コンタクト層 １２
． １３・・・電極 １４・・・反射鏡 １５・・・ヒ
ートシンク １６・・・融着材 １７・・・金属膜 特 許 出 願 人 新技術開発事業団（外２名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体多層膜、活性層を含むエピタキシャル層を基
板上に積層形成してあり、前記半導体多層膜を基板側の
反射鏡として用いる面発光型半導体レーザにおいて、 前記活性層に対応する部分の前記基板が除 去されて露出される前記エピタキシャル層の表面に、ヒ
ートシンクを融着してあることを特徴とする面発光型半
導体レーザ。 ２、露出された前記エピタキシャル層の表面と前記ヒー
トシンクとの間に、金属膜が介在されている請求項１記
載の面発光型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155489A JP2799328B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 面発光型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155489A JP2799328B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 面発光型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0321090A true JPH0321090A (ja) | 1991-01-29 |
| JP2799328B2 JP2799328B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=15607165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1155489A Expired - Fee Related JP2799328B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 面発光型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2799328B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5164949A (en) * | 1991-09-09 | 1992-11-17 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with lateral injection |
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