JPH0414276A - 面発光半導体レーザ素子 - Google Patents
面発光半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH0414276A JPH0414276A JP11719490A JP11719490A JPH0414276A JP H0414276 A JPH0414276 A JP H0414276A JP 11719490 A JP11719490 A JP 11719490A JP 11719490 A JP11719490 A JP 11719490A JP H0414276 A JPH0414276 A JP H0414276A
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- Japan
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- film
- layer
- semiconductor laser
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- Pending
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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〕
本発明は半導体レーザ素子、特に面発光半導体レーザ素
子に関する。
子に関する。
面発光半導体レーザ素子は、基板表面に垂直な方向にレ
ーザ光を出射し、通常の半導体レーザ素子に比べて単一
継モード動作、大放射面積、狭出射角、および二次元ア
レー化が可能であるなど、多くの利点を有セすることか
ら近年開発が進められているものである。
ーザ光を出射し、通常の半導体レーザ素子に比べて単一
継モード動作、大放射面積、狭出射角、および二次元ア
レー化が可能であるなど、多くの利点を有セすることか
ら近年開発が進められているものである。
この素子は基板に垂直に共振器を形成し、積層された半
導体膜の厚さ方向に光を共振させて、面方向にレーザ光
を出射する構造を持ち、電流狭窄機構の導入および半導
体多層膜反射鏡の高反射率化などにより低しきい値を得
ることができる。
導体膜の厚さ方向に光を共振させて、面方向にレーザ光
を出射する構造を持ち、電流狭窄機構の導入および半導
体多層膜反射鏡の高反射率化などにより低しきい値を得
ることができる。
素子の作製は従来液相成長法が用いられてきたが、平坦
性、膜厚制御性および量産性に優れた有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）を用いることにより、組成の異なる
半導体膜を交互に組み合わせた半導体多層膜反射鏡の形
成が容易であり、レーザ共振器を結晶中に内在させた構
造とすることが可能である。
性、膜厚制御性および量産性に優れた有機金属気相成長
法（ＭＯＣＶＤ法）を用いることにより、組成の異なる
半導体膜を交互に組み合わせた半導体多層膜反射鏡の形
成が容易であり、レーザ共振器を結晶中に内在させた構
造とすることが可能である。
第５図はＭＯＣＶＤ法を用いて作製した面発光半導体レ
ーザ素子の構成の一例を示した模式断面図である。第５
図において、二の半導体レーザ素子は、基板ｌ上に化合
物半導体膜を積層形成したッドｊ１３側に第１の半導体
多層膜反射鏡２、第２クラッド層５側に第２の半導体多
層膜反射鏡７を形成してあり、第２クラッド層５内に電
流狭窄層６を備えている。さらに第２の半導体多層膜反
射鏡７の上に光透過膜８とリング状のキャップ層９およ
びリング状の電極１０を形成する。１１は下側の電極で
ある。このような構造でレーザ光は中央部から素子の厚
さ方向と垂直な方向に出射される。
ーザ素子の構成の一例を示した模式断面図である。第５
図において、二の半導体レーザ素子は、基板ｌ上に化合
物半導体膜を積層形成したッドｊ１３側に第１の半導体
多層膜反射鏡２、第２クラッド層５側に第２の半導体多
層膜反射鏡７を形成してあり、第２クラッド層５内に電
流狭窄層６を備えている。さらに第２の半導体多層膜反
射鏡７の上に光透過膜８とリング状のキャップ層９およ
びリング状の電極１０を形成する。１１は下側の電極で
ある。このような構造でレーザ光は中央部から素子の厚
さ方向と垂直な方向に出射される。
第５図のような面発光半導体レーザ素子を低しきい値と
するためには、活性領域の面積の拡がりを低減すること
が必要である。活性領域が円形の場合、例えば共振器長
Ｌ−７μ７活性層４の厚さｄ＝３ｎ、半導体多層膜反射
鏡２．７の反射＊Ｒ＝ ０．９５．温度３００Ｋにおけ
るしきい値電流と活性領域の径の大きさは、第６図に示
す線図のような関係となる０面発光半導体レーザ素子で
は基板１に垂直方向に共振器を形成するため、活性層４
の厚Ａ〜５−程度であり、第２クラッド層５内で電流狭
窄を行なう第５図のような構造では活性領域の径を低減
するのは容易でない。また、活性層４の中心部以外の領
域を高抵抗層やｐｎ逆接合層で埋め込む構造を採用する
のは、活性層４の厚さからみても素子の製造工程が複雑
となり、歩留まりを低下させることになる。
するためには、活性領域の面積の拡がりを低減すること
が必要である。活性領域が円形の場合、例えば共振器長
Ｌ−７μ７活性層４の厚さｄ＝３ｎ、半導体多層膜反射
鏡２．７の反射＊Ｒ＝ ０．９５．温度３００Ｋにおけ
るしきい値電流と活性領域の径の大きさは、第６図に示
す線図のような関係となる０面発光半導体レーザ素子で
は基板１に垂直方向に共振器を形成するため、活性層４
の厚Ａ〜５−程度であり、第２クラッド層５内で電流狭
窄を行なう第５図のような構造では活性領域の径を低減
するのは容易でない。また、活性層４の中心部以外の領
域を高抵抗層やｐｎ逆接合層で埋め込む構造を採用する
のは、活性層４の厚さからみても素子の製造工程が複雑
となり、歩留まりを低下させることになる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は埋め込み構造のような複雑な手段を用いることなく
、活性領域の径が小さく、しきい値電流の低い面発光半
導体レーザ素子を提供することにある。
的は埋め込み構造のような複雑な手段を用いることなく
、活性領域の径が小さく、しきい値電流の低い面発光半
導体レーザ素子を提供することにある。
上記の課題を解決するために本発明の面発光半導体レー
ザ素子は、活性層の電流を狭窄させる部分にプロトンを
照射して高抵抗領域を形成することにより、電流狭窄機
構を付与したものである。
ザ素子は、活性層の電流を狭窄させる部分にプロトンを
照射して高抵抗領域を形成することにより、電流狭窄機
構を付与したものである。
上記のように活性層の電流を狭窄させる部分に、プロト
ンを照射して高抵抗領域を形成した本発明の面発光半導
体レーザ素子は、埋め込み構造と同等の電流狭窄作用を
有し、素子の低しきい値電流を達成することができる。
ンを照射して高抵抗領域を形成した本発明の面発光半導
体レーザ素子は、埋め込み構造と同等の電流狭窄作用を
有し、素子の低しきい値電流を達成することができる。
〔実施例］
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
第１図は本発明の面発光半導体レーザ素子の構成を示す
模式断面図であり、第５図と共通部分を同一符号で表わ
して゛ある。第１図が第５図と異なる所は、活性層４に
プロトンを照射した高抵抗領域１２を形成したことにあ
る。なお、電流狭窄層６を設けた構造は第４図に例示す
る。
模式断面図であり、第５図と共通部分を同一符号で表わ
して゛ある。第１図が第５図と異なる所は、活性層４に
プロトンを照射した高抵抗領域１２を形成したことにあ
る。なお、電流狭窄層６を設けた構造は第４図に例示す
る。
次に第１図に示した本発明の面発光半導体レーザ素子の
製造方法について述べる。第２図（ａ）〜（Ｃ）はこの
素子をＧ５Ａｓ ／ Ａｊ Ｇ５Ａｓ系の材料で構成し
たときの主な製造工程を示す模式断面図である。
製造方法について述べる。第２図（ａ）〜（Ｃ）はこの
素子をＧ５Ａｓ ／ Ａｊ Ｇ５Ａｓ系の材料で構成し
たときの主な製造工程を示す模式断面図である。
まず、ｎ−Ｇ５Ａｓ半導体基板ｌ （厚さ ｌｏｏｍ、
キャリア密度Ｉ Ｘ １０１０ｌ８ａ’）上にｎ −Ａ
Ｉ 。、 ＋Ｇａ、、ｗＡｓと〜Ａｓを交互に２５対積
層（各層厚はλ／４）した第１の多層膜反射＠ ２ 、
ｎ Ｎ ｏ、 ４Ｇａ６，６Ａｓ （厚さＩｇ、
キャリア密度Ｉ Ｘ １０＋ｓ ｃｆｆｌ−″）の第１
’）ランド層３およびｐ Ａｌ ａ、 ＋５Ｇａｏ
、 ｇｓＡｓ （厚さ３−、キャリア密度Ｉ Ｘ １０
Ｉ？Ｃ１ｌ −’ ）の活性層４を順次形成する〔第２
図（ａ）〕。次にこのウェハ表面の全面をＳｉＯ□膜１
３で被覆した後、その中心部に１０ｎΦの円形部分を残
し、その他の領域をエツチング除去する。そして１ｏｎ
ΦのＳｉｎｇ膜１３をマスクとしてウェハ表面にプロト
ンを照射し、活性層４の一部に高抵抗領域１２を形成す
る。このときｐｎ接合における電流の拡がりを抑えるた
め、第１クラッド層３の上部まで高抵抗領域１２となる
ようにする〔第２図Φ）〕。
キャリア密度Ｉ Ｘ １０１０ｌ８ａ’）上にｎ −Ａ
Ｉ 。、 ＋Ｇａ、、ｗＡｓと〜Ａｓを交互に２５対積
層（各層厚はλ／４）した第１の多層膜反射＠ ２ 、
ｎ Ｎ ｏ、 ４Ｇａ６，６Ａｓ （厚さＩｇ、
キャリア密度Ｉ Ｘ １０＋ｓ ｃｆｆｌ−″）の第１
’）ランド層３およびｐ Ａｌ ａ、 ＋５Ｇａｏ
、 ｇｓＡｓ （厚さ３−、キャリア密度Ｉ Ｘ １０
Ｉ？Ｃ１ｌ −’ ）の活性層４を順次形成する〔第２
図（ａ）〕。次にこのウェハ表面の全面をＳｉＯ□膜１
３で被覆した後、その中心部に１０ｎΦの円形部分を残
し、その他の領域をエツチング除去する。そして１ｏｎ
ΦのＳｉｎｇ膜１３をマスクとしてウェハ表面にプロト
ンを照射し、活性層４の一部に高抵抗領域１２を形成す
る。このときｐｎ接合における電流の拡がりを抑えるた
め、第１クラッド層３の上部まで高抵抗領域１２となる
ようにする〔第２図Φ）〕。
次にＳｉＯ□膜１３をエツチング除去後、Ｐ ＪＶｏ
、４Ｇａｏ、ｈＡｓ（厚さ１−、キャリア密度Ｉ Ｘ
１０１１１ｃｓ−３）の第２クラッド層５ 、 ｐ
−Ａｉ ＠、 ｌＧ３０．９ＡＳとＡ１Ａｓを交互に２
５対積層（各層圧はλ／４）した第２の多層膜反射鏡７
＋ Ｐ ＋’Ｖ＋＋、 ｚＧ３ｏ、ｏ−ｓ（厚さ
０．３ｎキャリア密度ｌＸｌ０”ロー３）の光透過膜８
．ｐ−ＧａＡｓ （厚さ０．５ｔｓ、キャリア密度Ｉ
Ｘ １０１９ｃｓ−３）のキャップ層９を順次積層し、
さらにＡｕＺｎ／Ａｕの電極１０を表面全面に形成する
〔第２図（Ｃ１）。
、４Ｇａｏ、ｈＡｓ（厚さ１−、キャリア密度Ｉ Ｘ
１０１１１ｃｓ−３）の第２クラッド層５ 、 ｐ
−Ａｉ ＠、 ｌＧ３０．９ＡＳとＡ１Ａｓを交互に２
５対積層（各層圧はλ／４）した第２の多層膜反射鏡７
＋ Ｐ ＋’Ｖ＋＋、 ｚＧ３ｏ、ｏ−ｓ（厚さ
０．３ｎキャリア密度ｌＸｌ０”ロー３）の光透過膜８
．ｐ−ＧａＡｓ （厚さ０．５ｔｓ、キャリア密度Ｉ
Ｘ １０１９ｃｓ−３）のキャップ層９を順次積層し、
さらにＡｕＺｎ／Ａｕの電極１０を表面全面に形成する
〔第２図（Ｃ１）。
その後はＳｉＯ□膜を全面に付着した後、これを電流狭
窄部の上部のみフォトエツチングにより円形に除去し、
残りのＳｉＯ□膜をマスクとしてＡｕＺｎ／Ａｕ電極１
０とｐ−ＧａＡｓキャップ層９までを除去して光出射窓
を形成し、最後にＳｉＯ□マスクを除去する。
窄部の上部のみフォトエツチングにより円形に除去し、
残りのＳｉＯ□膜をマスクとしてＡｕＺｎ／Ａｕ電極１
０とｐ−ＧａＡｓキャップ層９までを除去して光出射窓
を形成し、最後にＳｉＯ□マスクを除去する。
その後、基板１側にＡｕＧｅ／Ａｕ電極１１を形成し、
ｏｘ／Ｎ８混合ガス雰囲気中で４５０°Ｃ１１０分間の
熱処理を施すことにより、第１図の構成を持つ面発光半
導体レーザ素子を得ることができる。
ｏｘ／Ｎ８混合ガス雰囲気中で４５０°Ｃ１１０分間の
熱処理を施すことにより、第１図の構成を持つ面発光半
導体レーザ素子を得ることができる。
以上のようにして作製した本発明の面発光半導体レーザ
素子の室温における電流−光出力特性線図を第３図に示
す、第３図からしきい値電流は１０−Ａ程度となり、活
性層の一部にプロトンを照射し高抵抗領域を形成するこ
とにより、電流狭窄が有効に行われていることがわかる
。
素子の室温における電流−光出力特性線図を第３図に示
す、第３図からしきい値電流は１０−Ａ程度となり、活
性層の一部にプロトンを照射し高抵抗領域を形成するこ
とにより、電流狭窄が有効に行われていることがわかる
。
なお、第１図の素子構成において、基板ｌと半導体多層
膜反射＃！２との間に厚さ０．５ｎ、キャリア密度ｌＸ
ｌ０”ロー３のｎ−ＧａＡｓバッファ層を設けてもよく
、また、活性層４の一部にプロトン照射を行なった後電
流狭窄層６を埋め込み、第４図のように第５図と同様の
構成とすることもでき、この場合電流狭窄層６による効
果も合わせて電流狭窄が確実に行われる。
膜反射＃！２との間に厚さ０．５ｎ、キャリア密度ｌＸ
ｌ０”ロー３のｎ−ＧａＡｓバッファ層を設けてもよく
、また、活性層４の一部にプロトン照射を行なった後電
流狭窄層６を埋め込み、第４図のように第５図と同様の
構成とすることもでき、この場合電流狭窄層６による効
果も合わせて電流狭窄が確実に行われる。
以上、ＧａＡｓ ／ ＪＶ ＧａＡｓ系の材料について
説明してきたが、その他の材料系を選択することができ
るのは勿論である。
説明してきたが、その他の材料系を選択することができ
るのは勿論である。
基板面と垂直な方向に共振器を持つ面発光半導体レーザ
素子は、そのしきい値電流を低くするための電流狭窄構
造とするのに、活性領域の径を小さくするとか、高抵抗
層を埋め込むなどの手段は、従来簡単に行なうことがで
きなかったが、本発明では活性層の一部をプロトン照射
して高抵抗開城を形成したために、埋め込み構造と同等
の十分な電流狭窄が可能となり、低しきい値電流の面発
光半導体レーザ素子を簡単なプロセスにより実現するこ
とができる。
素子は、そのしきい値電流を低くするための電流狭窄構
造とするのに、活性領域の径を小さくするとか、高抵抗
層を埋め込むなどの手段は、従来簡単に行なうことがで
きなかったが、本発明では活性層の一部をプロトン照射
して高抵抗開城を形成したために、埋め込み構造と同等
の十分な電流狭窄が可能となり、低しきい値電流の面発
光半導体レーザ素子を簡単なプロセスにより実現するこ
とができる。
第１図は本発明の面発光半導体レーザ素子の構成を示す
模式断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の面発光半
導体レーザ素子の主な製造工程を示す模式断面図、第３
図は本発明の面発光半導体レーザ素子の室温における電
流−光出力特性線図、第４図は電流狭窄層を付加した本
発明の面発光半導体レーザ素子の構成を示す模式断面図
、第５図は従来の面発光半導体レーザ素子の構成を示す
模式断面図、第６図は面発光半導体レーザ素子のしきい
値電流と活性領域の径の大きさとの関係を示す線図であ
る。 １：基板、２：第１の半導体多層膜反射鏡、３：第１ク
ラッド層、４：活性層、５：第２クラッド層、６：電流
狭窄層、７：第２の半導体多層膜反射鏡、８：光透過膜
、９：キャップ層、１０．１１ ：第１図 第３図 第２図 第４図
模式断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の面発光半
導体レーザ素子の主な製造工程を示す模式断面図、第３
図は本発明の面発光半導体レーザ素子の室温における電
流−光出力特性線図、第４図は電流狭窄層を付加した本
発明の面発光半導体レーザ素子の構成を示す模式断面図
、第５図は従来の面発光半導体レーザ素子の構成を示す
模式断面図、第６図は面発光半導体レーザ素子のしきい
値電流と活性領域の径の大きさとの関係を示す線図であ
る。 １：基板、２：第１の半導体多層膜反射鏡、３：第１ク
ラッド層、４：活性層、５：第２クラッド層、６：電流
狭窄層、７：第２の半導体多層膜反射鏡、８：光透過膜
、９：キャップ層、１０．１１ ：第１図 第３図 第２図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体基板上に第１の半導体多層膜反射鏡、第１ク
ラッド層、活性層、第２クラッド層、第２の半導体多層
膜反射鏡を備えた面発光半導体レーザ素子であって、前
記活性層の電流を狭窄させる部分にプロトン照射により
形成された高抵抗領域を備えていることを特徴とする面
発光半導体レーザ素子。 ２）半導体基板上に第１の半導体多層膜反射鏡、第１ク
ラッド層、活性層、第２クラッド層、第２の半導体多層
膜反射鏡を備え、前記第２クラッド層の一部に電流狭窄
層を有する面発光半導体レーザ素子であって、前記活性
層の電流を狭窄させる部分にプロトン照射により形成さ
れた高抵抗領域を備えていることを特徴とする面発光半
導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11719490A JPH0414276A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 面発光半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11719490A JPH0414276A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 面発光半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0414276A true JPH0414276A (ja) | 1992-01-20 |
Family
ID=14705728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11719490A Pending JPH0414276A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 面発光半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0414276A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09116227A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Nec Corp | 面発光レーザ及びその製造方法 |
| JP2010126276A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Sakamoto Shokai:Kk | 移動式クレーン |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP11719490A patent/JPH0414276A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09116227A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Nec Corp | 面発光レーザ及びその製造方法 |
| JP2010126276A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Sakamoto Shokai:Kk | 移動式クレーン |
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